【事件の表示】
　特許第３３１０２７４号「ガス濃度検出装置とそれに用いるガス濃度センサ」の請求項１ないし１７に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３１０２７４号の請求項１、４ないし５に係る特許を取り消す。
　同請求項２ないし３、６ないし１６に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許出願　　　　　　　　　平成１０年１１月２日
　特許権設定登録　　　　　　平成１４年５月２４日
　特許異議申立て（申立人安中和子、請求項１−１７に係る特許に対して）
　　　　　　　　　　　　　　平成１５年２月５日
　取消理由通知（１回目）　　平成１５年４月１５日
　取消理由通知（２回目）　　平成１５年７月１５日
　訂正請求　　　　　　　　　平成１５年９月２３日
　
２．訂正の適否
（１）訂正の内容
　訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１
「【請求項１】被検出ガスを内部空間内に導入するための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い、前記拡散抵抗部を介して導入した被検出ガス中の酸素を分解し排出することにより被検出ガス中の酸素濃度に応じた電流を流す酸素ポンプセルと、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスの酸素濃度を検出する酸素検知セルと、電圧印加に伴い、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスからＮＯｘ、ＨＣ又はＣＯを分解し酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度又はＣＯ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セルとを備えるガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置において、前記酸素ポンプセルに流れる電流値を検出する第１検出手段と、前記特定ガス検知セルに流れる電流値を検出する第２検出手段と、　前記第１検出手段により検出した電流値に基づいて、酸素濃度依存性を反映しつつ前記第２検出手段により検出した電流値を補正する補正手段とを備えることを特徴とするガス濃度検出装置。」
　を、　
「【請求項１】被検出ガスを内部空間内に導入するための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い、前記拡散抵抗部を介して導入した被検出ガス中の酸素を分解し排出することにより被検出ガス中の酸素濃度に応じた電流を流す酸素ポンプセルと、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスの酸素濃度を検出する酸素検知セルと、電圧印加に伴い、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスからＮＯｘ、ＨＣ又はＣＯを分解し酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度又はＣＯ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セルとを備えるガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置において、前記酸素ポンプセルに流れる電流値を検出する第１検出手段と、前記特定ガス検知セルに流れる電流値を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段により検出した電流値に基づいて、酸素濃度依存性を反映しつつ前記第２検出手段により検出した電流値を補正する補正手段とを備え、前記補正した電流値をガス濃度出力とすることを特徴とするガス濃度検出装置。」
　と補正する。
　
訂正事項ｂ
　明細書段落番号００１５に請求項１の補正に伴う整合を図るための訂正をする。
　
訂正事項ｃ
　特許請求の範囲の請求項６
「【請求項６】被検出ガスを内部空間内に導入するための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い、前記拡散抵抗部を介して導入した被検出ガス中の酸素を分解し排出することにより被検出ガス中の酸素濃度に応じた電流を流す酸素ポンプセルと、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスの酸素濃度を検出する酸素検知セルと、電圧印加に伴い、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスからＮＯｘ、ＨＣ又はＣＯを分解し酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度又はＣＯ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セルとを備えるガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置において、前記特定ガス検知セル付近に残留する酸素量に基づいて、当該特定ガス検知セルの電流値を補正する補正手段を備えることを特徴とするガス濃度検出装置。」
　を
「【請求項６】被検出ガスを内部空間内に導入するための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い、前記拡散抵抗部を介して導入した被検出ガス中の酸素を分解し排出することにより被検出ガス中の酸素濃度に応じた電流を流す酸素ポンプセルと、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスの酸素濃度を検出する酸素検知セルと、電圧印加に伴い、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスからＮＯｘ、ＨＣ又はＣＯを分解し酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度又はＣＯ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セルとを備えるガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置において、前記特定ガス検知セル付近に残留する酸素量に基づいて、当該特定ガス検知セルの電流値を補正する補正手段を備え、特定ガス検知セル付近での残留酸素量に応じて当該特定ガス検知セルに流れるオフセット電流を検出するオフセット電流検出手段を備え、前記補正手段は、前記検出したオフセット電流に基づいて特定ガス検知セルの電流値を補正することを特徴とするガス濃度検出装置。」
　と補正する。
　
訂正事項ｄ
　訂正前の請求項７を削除し、訂正前の請求項８−１７を訂正後の請求項７−１６にと請求項番号を繰り上げる。
　
訂正事項ｅ
　明細書段落番号００２８−００４７に、前記訂正事項ｃ、ｄの訂正に対して整合を図るための訂正をする。
　
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無、及び特許請求の範囲の拡張・変更の存否
訂正事項ａについて
　訂正事項ａは、請求項１に「補正した電流値をガス濃度出力とする」との内容を追加記載するものであるが、これは濃度ガス検出装置において、補正した電流値の取扱いについて明りょうでない記載の釈明をしたものと認められる。また、本件出願当初の明細書の段落００９０および００９１に補正後の電流値についてそれがＮＯｘ濃度出力である旨記載されており、ＮＯｘは濃度検出対象ガスであることも明らかであるから、前記構成要件を追加した点は新規事項の追加に該当せず、訂正事項ａは、実質上特許請求の範囲を拡張し変更するものではない。
　
訂正事項ｂについて
　上記訂正事項ａに付随的に生ずる記載の不備を解消するものであって、明りょうでない記載の釈明を目的とした明細書の訂正に該当し、新規事項の追加に該当せず、特許請求の範囲を拡張し変更するものでもない。
　
訂正事項ｃについて
　訂正前の請求項６を削除するという特許請求の範囲の減縮をしたことに伴い、訂正前の請求項７の内容を訂正後の請求項６とするために付随的に生ずる記載の不備を解消するものであり、明りょうでない記載の釈明を目的とする明細書の訂正に該当し、新規事項の追加に該当せず、特許請求の範囲を拡張し変更するものでもない。
　
訂正事項ｄ，ｅについて
　訂正事項ｄ，ｅは上記訂正事項ｃに付随的に生ずる記載の不備を解消するものであって、明りょうでない記載の釈明を目的とした明細書の訂正に該当し、新規事項の追加に該当せず、特許請求の範囲を拡張し変更するものでもない。
　
（３）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項において準用する特許法第１２６条第２，３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議の申立てについて
　申立人安中和子は、下記の甲第１，２号証より、請求項１ないし１７に係る各発明の特許は、特許法第２９条第１項第３号または特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであるから取り消すべき旨、主張している。
　甲第１号証：特開平１０−７３５６３号公報
　甲第２号証：特開平１０−１４２１９４号公報
　
４．本件発明の特許について
　本件特許第３３１０２７４号の請求項１−１６に係る発明（以下、それぞれ、「本件発明１ないし１６」という）は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１−１６に記載された事項により特定されるとおりのものである。（上記、２．（１）訂正の内容参照）
　
５．刊行物記載の発明
　当審による取消理由通知で通知した取消の理由に引用された刊行物１（甲第１号証：特開平１０−７３５６３号公報）には、次の発明が記載されている。
（１）刊行物１に記載の発明
　第３図に係るガス分析装置の構造に関して、
　「第一の内部空所６、第二の内部空所７及び第三の内部空所８が、…………、それぞれ、第一の処理ゾーン、第２の処理ゾーン及び第三の処理ゾーンを構成している」（段落００１５）、
　「第一の内部空所６を外部の被測定ガス存在空間に連通せしめる第一の拡散律速手段たる第一の拡散律速通路１２が、固体電解質４ｂを切り欠いて、センサ素子２の先端部に開口するように設けられており、この第一の拡散律速通路１２を通じて、所定の拡散抵抗の下に、被測定ガス成分としてＮＯｘを含む被測定ガスが、第一の内部空所６内に導き入れられるようになっている。更に、第一の内部空所６と第二の内部空所７との間に位置する固体電解質層４ｂ部分や、第二の内部空所７と第三の内部空所８との間に位置する固体電解質層４ｂ部分にも、それぞれ、溝状の切欠きが設けられて、それぞれ、第二、第三の拡散律速手段を構成する第二、第三の拡散律速通路１３、１４が形成されている。」（段落００１６）、
　「 固体電解質膜４ａの第一の内部空所６内に露呈する部分には、………第一の電気化学的ポンプセルが構成されている。そして、この第一の電気化学的ポンプセルの二つの電極１６、１８間に、外部の可変電源２０にて、所望の電圧を印加せしめ、第一外側ポンプ電極１８から第一内側ポンプ電極１６の方向に電流を流すことによって、第一の内部空所６内の雰囲気中の酸素を外部の被測定ガス存在空間に汲み出し得るとともに、逆に電流を流すことにより外部の被測定ガス存在空間から酸素を汲み入れ得るようになっている。」（段落００１７）、
　「 更に、固体電解質層４ｃの第一の内部空所６内に露呈する部分には、………酸素分圧検出手段としての電気化学的セル、即ち電気化学的センサセルが構成され、周知のように、第一の内部空所６内の雰囲気と基準空気導入通路１０内の基準空気（大気）との間の酸素濃度差に基づいて、測定電極２２と基準電極２４との間に発生する起電力を、電位差計２６にて測定することにより、第一の内部空所６内の雰囲気の酸素分圧が検出されるようになっている。」（段落００１８）、
　「 一方、第二の内部空所７内に位置するように、………第二の電気化学的ポンプセルが構成されている。そして、この第二の電気化学的ポンプセルの二つの電極２８、３０間に、外部の直流電源３２にて所望の電圧を印加せしめ、第二外側ポンプ電極３０側より第二内側ポンプ電極２８側に電流を流すことによって、第二の内部空所７内の雰囲気の酸素分圧が、実質的に被測定ガス成分（ＮＯｘ）が還元及至は分解され得ない状況下において、被測定ガス成分量の測定に実質的に影響がない、低い酸素分圧値に制御されるようになっている。」（段落００１９）、
　「第三の内部空所８内において、そこに露呈する固体電解質層４ｃ部分には、それに接して、矩形形状の第三内側ポンプ電極３６が設けられている。この第三内側ポンプ電極３６は、被測定ガス成分たるＮＯｘを還元し得る金属であるＲｈとセラミックスとしてのＺｒＯ２とからなる多孔質サーメットにて構成され、これにより、第三の内部空所８内の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元せしめ得るＮＯｘ還元触媒として機能する一方、内側ポンプ電極３６に対応して、基準空気導入通路１０内に配置された第三外側ポンプ電極３８との間に、直流電源３４により一定電圧が印加せしめられることによって、第三の内部空所８内の雰囲気中の酸素を基準空気導入通路１０内に汲み出すようになっている。従って、ここでは、第三内側ポンプ電極３６と第三外側ポンプ電極３８と固体電解質層４ｃとによって、第三の電気化学的ポンプセルが構成されている。そして、この電気化学的ポンプセルのポンプ作動によって流れるポンプ電流は、電流計４０によって検出されるようになっている。尚、前記した定電圧（直流）電源３４は、第三の拡散律速通路１４による制限されたＮＯｘ流入下において、第三の電気化学的ポンプセルにてのＮＯｘ分解時に生成した酸素のポンピングに対して、限界電流を与える大きさの電圧を印加することができるようになっている。」（段落００２１）が記載され、
　ポンピング電流について、
　「演算部１０２においては、第三の電気化学的ポンプセルに流れるポンピング電流を被測定ガス値に演算する機能を有するが、演算部１０２では、更に、第一の処理ゾーンでのポンピング電流（Ｉｐ１）、第二の処理ゾーンでのポンピング電流（Ｉｐ２）を導入して、該演算部１０２にて演算することにより、被測定ガス中の酸素量、若しくは不足酸素量、あるいは当量を演算出力することが好ましい。」（段落００３１）が記載され、
　ＮＯｘ濃度の補正・算出に関して、
「本発明においては、被測定ガス中の酸素量若しくは不足酸素量の値、あるいは当量値により、被測定ガス中のＮＯｘ 濃度を補正することが好ましい。この場合、ＮＯｘ 濃度を補正するための酸素量、不足酸素量、あるいは当量（酸素過剰率、空燃比など）として、………簡便的には（Ｉｐ１）あるいは（Ｉｐ１＋Ｉｐ２）に基づいて演算された値を用いても良い。例えば、第三の処理ゾーンでのポンピング電流（Ｉｐ３）は、被測定ガス中の酸素濃度に依存する。図６に示すように、被測定ガス中の酸素濃度により、被測定ガス中のＮＯｘ 濃度が高い場合には、多少変動する。そこで、予め、ポンピング電流（Ｉｐ３）と被測定ガス中の酸素濃度との依存度を測定し、この測定データを演算部１０２に取り込んでおいて、被測定ガス中のＮＯｘ 濃度を補正することが好ましい。尚、図６では酸素依存性についての補正を例として説明したが、他の例として横軸を当量（酸素過剰率、空燃比など）とすれば、還元性ガス、中性ガス、酸化性ガスにおけるＮＯｘ濃度測定値の依存性を補正することも可能である。」（段落００３２）が記載されている。
　ＮＯｘガス分析に関して、ＮＯｘ検出用のポンピング電流Ｉｐ３と被測定ガス中の酸素濃度の関係について「……例えば、第三の処理ゾーンでのポンピング電流（Ｉｐ３）は、被測定ガス中の酸素濃度に依存する。図６に示すように、被測定ガス中の酸素濃度により、被測定ガス中のＮＯｘ 濃度が高い場合には、多少変動する。……」（段落００３２）と記載があり、第６図をみると、ＮＯｘ濃度が同じであっても、被測定ガス中の酸素濃度が大であると、ポンピング電流値は、大きくなる様子が示されている。
　
６．本件発明１の特許について
　本件発明１と刊行物１に記載の発明を対比すると、刊行物１でいう「第一の拡散律速通路１２、第二の拡散律速通路１３、第三の拡散律速通路１４からなる通路群」、「第一の電気化学的ポンプセル」、「酸素分圧検出手段としての電気化学的セル」、「第三の電気化学的ポンプセル」、「ポンピング電流（Ｉｐ３）を検出する電流計４０」は、請求項１でいう「拡散抵抗部」、「酸素ポンプセル」、「酸素検知セル」、「ＮＯｘ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セル」、「特定ガス検知セルに流れる電流値を検出する第２検出手段」が該当する。
　そして刊行物１に、「演算部１０２では、更に、第一の処理ゾーンでのポンピング電流（Ｉｐ１）、第二の処理ゾーンでのポンピング電流（Ｉｐ２）を導入して、該演算部１０２にて演算することにより、被測定ガス中の酸素量、若しくは不足酸素量、あるいは当量を演算出力することが好ましい。」と記載があるから、刊行物１のものがポンピング電流（Ｉｐ１）を検出する手段、つまり請求項１でいう酸素ポンプセルに流れる電流を検出する第１検出手段を備えたものであることは自明である。
　したがって本件発明１と刊行物１に記載の発明は、両者ともに
「被検出ガスを内部空間内に導入するための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い、前記拡散抵抗部を介して導入した被検出ガス中の酸素を分解し排出することにより被検出ガス中の酸素濃度に応じた電流を流す酸素ポンプセルと、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスの酸素濃度を検出する酸素検知セルと、電圧印加に伴い、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスからＮＯｘを分解し酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セルとを備えるガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置において、
　前記酸素ポンプセルに流れる電流値を検出する第１検出手段と、前記特定ガス検知セルに流れる電流値を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段により検出した電流値と第２検出手段により検出した電流値を用いて、ガス濃度を補正する補正手段とを備えることを特徴とするガス濃度検出装置」である点で一致し、次の点で相違する。
　相違点
　補正されたガス濃度を得る手段として、本件発明１は、第１検出手段により検出した電流値に基づいて、酸素濃度依存性を反映しつつ第２検出手段により検出した電流値を補正する補正手段とを備え、前記補正した電流値をガス濃度出力とするという手段を採用したのに、刊行物１に記載のものは、第１検出手段により検出した電流値に基づいて、酸素濃度依存性を反映しつつ、補正されたガス濃度を得ることしか示していない点。
　前記相違点について検討すると、第２検出手段により検出した電流値と、該電流値から得られる見かけのＮＯｘガス濃度値（つまり酸素濃度の寄与分が含まれた見かけのＮＯｘガス濃度値ということである）は、一対一対応の関係があることが明らかであり、刊行物１に「……ＮＯｘ濃度を補正するための酸素量……として、………簡便的には（Ｉｐ１）……に基づいて演算された値を用いても良い。」（段落００３２）、および「……予め、ポンピング電流（Ｉｐ３）と被測定ガス中の酸素濃度との依存度を測定し、この測定データを演算部１０２に取り込んでおいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を補正する……」（段落００３２）と記載があるから、刊行物１に記載された発明において、Ｉｐ１に基づいて、酸素濃度の影響分を除いた真のＮｏｘ濃度値に対応する真のポンピング電流値を導出・出力して真のＮｏｘ濃度を検出するようにすることは、当業者が容易に想到できたものと認められるから、本件発明１は当業者が刊行物１に記載された発明に基づいて容易に発明できたものである。
　
７．本件発明２、３の特許について
　特許異議申立人安中和子が提出した証拠である甲第１、２号証のいずれにも、本件発明２が具備する「前記第１検出手段により検出した電流値をＩｐ、前記第２検出手段により検出した電流値をＩｓ、補正後に得られる特定ガス検知セルの電流値をＩｓｆ、前記ガス濃度センサの構造から一意的に決定される構造定数をＫａ、前記特定ガス検知セルの検出感度から決定される補正係数をＫｂとした時、前記補正手段は、Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）の演算式で表される関係を用い、前記特定ガス検知セルの電流値を補正する」ことについては、記載も示唆もされていない。そして、この点が当業者にとって容易に想到できる根拠も見あたらない。してみると、本件発明２は、甲第１、２号証に記載された発明と同一でなく、それらの記載に基づいて当業者が容易に発明できたものではない。
　同様に本件発明２を引用する本件発明３も当業者が容易に発明できたものではない。
　したがって、本件発明２、３の特許は、特許異議申立ての理由及び証拠によっては取り消すことができない。
　
　なお、申立人安中和子は、特許異議申立書第１７頁第１９行−第１９頁第３行において本件発明２における演算式「Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）」は、甲第１号証（刊行物１）の図６に図示のグラフの式になるから、本件発明２の演算式が甲第１号証に実質的に記載されていると主張しているが、甲第１号証には、図６において、種々のグラフを直線とみて直接的に数式化して補正演算式を得ようとの目的記載や示唆すらなく、さらに図６の横軸はＯ２濃度と記載されているに過ぎないから、甲第１号証に本件発明２の演算式が実質的に示されているとの申立人主張は採用できない。
　
８．本件発明４の特許について
　本件発明４は、本件発明１を引用するものであって、本件発明１における「前記第１検出手段により検出した電流値に基づいて、……前記第２検出手段により検出した電流値を補正する」ことに関して、「酸素濃度依存性を反映して被検出ガス中の酸素濃度とそれに対応して必要となる補正データとの関係を予め記憶しておき、前記補正手段は、前記記憶した酸素濃度依存性に関する補正データに従い、前記特定ガス検知セルの電流値を補正する」という態様の限定をした点に特徴があるが、この点は、刊行物１に「……ＮＯｘ濃度を補正するための酸素量……として、………簡便的には（Ｉｐ１）……に基づいて演算された値を用いても良い。」（段落００３２）、および「……予め、ポンピング電流（Ｉｐ３）と被測定ガス中の酸素濃度との依存度を測定し、この測定データを演算部１０２に取り込んでおいて、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を補正する……」（段落００３２）と記載があり、この段落００３２の記載中「ポンピング電流（Ｉｐ３）と被測定ガス中の酸素濃度との依存度を測定し、この測定データを演算部１０２に取り込んでおいて」ということが、本件発明４での「酸素濃度依存性を反映して被検出ガス中の酸素濃度とそれに対応して必要となる補正データとの関係を予め記憶しておき」ということに該当することは明らかであるから、前記「６．本件発明１の特許について」で記載したと同様な理由により本件発明４も刊行物１に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものと認められる。
　
９．本件発明５の特許について
　本件発明５は 、本件発明４において「記憶した補正データは、被検出ガス中の酸素濃度が高くなるほど、前記特定ガス検知セルにより検出されるガス濃度を低くするよう補正するものである」という限定をしたものであるが、刊行物１の図６には、被測定ガス中の酸素濃度を横軸とし、ポンピング電流Ｉｐ３を縦軸とし、ＮＯｘ濃度をパラメータとしたグラフが示されており、同じ高濃度値のＮｏｘガスの測定でも、被測定ガスの酸素濃度が高くなるにしたがって、測定されるポンピング電流Ｉｐ３が大きくなっていき、みかけのＮＯｘガス濃度値が大きくなってしまうことが判るから、刊行物１に記載のものでも、被検出ガス中の酸素濃度が高くなるほど、見かけのＮＯｘ濃度に対して、より低くなるようにＮＯｘ濃度を補正しなければならないことは自明であるから、本件発明５も本件発明４について前記６で記載したと同じ理由により、刊行物１に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明できたものと認められる。
　
１０．本件発明６−１１の特許について
　甲第１，２号証のいずれにも、本件発明６が具備する「特定ガス検知セル付近での残留酸素量に応じて当該特定ガス検知セルに流れるオフセット電流を検出するオフセット電流検出手段を備え」たことについての記載、「検出したオフセット電流に基づいて特定ガス検知セルの電流値を補正する」ことについての記載がなく、それについての示唆もされていない。そして、これらの点が当業者にとって容易に想到できる根拠も見あたらない。してみると、本件発明６は、甲第１、２号証に記載された発明と同一でなく、それらの記載に基づいて当業者が容易に発明できたものでもない。
　同様に、本件発明６を実質上引用する請求項７−１１に記載された発明も当業者が容易に発明できたものではない。
　したがって、本件発明６−１１の特許は、特許異議申立ての理由及び証拠によっては取り消すことができない。
　
１１．本件発明１２−１４の特許について
　甲第１，２号証のいずれにも、本件発明１２が具備するところの「第１検出手段により検出した電流値に基づいて、酸素濃度依存性を反映しつつ前記第２検出手段により検出した電流値を補正する第１補正と前記特定ガス検知セル付近に残留する酸素量に基づいて、当該特定ガス検知セルの電流値を補正する第２補正とを実施する補正手段」についての記載がなく、それについての示唆もされていない。そして、これらの点が当業者にとって容易に想到できる根拠も見あたらない。してみると、本件発明１２は、甲第１、２号証に記載された発明と同一でなく、それらの記載に基づいて当業者が容易に発明できたものでもない。
　同様に本件発明１２を引用する本件発明１３、１４も当業者が容易に発明できたものではない。
　したがって、本件発明１２−１４の特許は、特許異議申立ての理由及び証拠によっては取り消すことができない。
　
１２．本件発明１５，１６の特許について
　甲第１、２号証のいずれにも、本件発明１５が具備するところの「特定ガス検知セルの出力特性として、オフセット電流成分と前記酸素ポンプセルによる酸素排出後の特定ガス成分との加算電流を検出する第１領域と、オフセット電流成分のみを検出する第２領域とを設けた」ことについての記載がなく、それについての示唆もされていない。そして、これらの点が当業者にとって容易に想到できる根拠も見あたらない。してみると、本件発明１５は、甲第１、２号証に記載された発明と同一でなく、それらの記載に基づいて当業者が容易に発明できたものでもない。
　同様に本件発明１５を引用する本件発明１６も当業者が容易に発明できたものではない。
　したがって、本件発明１５、１６の特許は、特許異議申立ての理由及び証拠によっては取り消すことができない。
　
１３．むすび
　以上のとおりであるから、本件発明１、４ないし５の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであるから、同法第１１３条第２号に該当し、取り消されるべきものである。
　また、特許異議の申立の理由によっては本件発明２ないし３、６ないし１６の特許についての特許を取り消すことができない。
　また、他に本件発明２ないし３、６ないし１６の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって結論のとおり審決する。
【異議決定日】
平成１５年１０月１０日（２００３．１０．１０）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ガス濃度検出装置とそれに用いるガス濃度センサ
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】被検出ガスを内部空間内に導入するための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い、前記拡散抵抗部を介して導入した被検出ガス中の酸素を分解し排出することにより被検出ガス中の酸素濃度に応じた電流を流す酸素ポンプセルと、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスの酸素濃度を検出する酸素検知セルと、電圧印加に伴い、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスからＮＯｘ、ＨＣ又はＣＯを分解し酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度又はＣＯ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セルとを備えるガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置において、前記酸素ポンプセルに流れる電流値を検出する第１検出手段と、前記特定ガス検知セルに流れる電流値を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段により検出した電流値に基づいて、酸素濃度依存性を反映しつつ前記第２検出手段により検出した電流値を補正する補正手段とを備え
、前記補正した電流値をガス濃度出力とする
　【請求項２】前記第１検出手段により検出した電流値をＩｐ、前記第２検出手段により検出した電流値をＩｓ、補正後に得られる特定ガス検知セルの電流値をＩｓｆ、前記ガス濃度センサの構造から一意的に決定される構造定数をＫａ、前記特定ガス検知セルの検出感度から決定される補正係数をＫｂとした時、前記補正手段は、Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）
の演算式で表される関係を用い、前記特定ガス検知セルの電流値を補正する請求項１に記載のガス濃度検出装置。
　【請求項３】請求項２に記載のガス濃度検出装置において、前記構造定数は、前記拡散抵抗部における拡散係数と、同拡散抵抗部の形状及び容積と、前記酸素ポンプセル，特定ガス検知セルに設けられる電極の位置とにより決定されるガス濃度検出装置。
　【請求項４】酸素濃度依存性を反映して被検出ガス中の酸素濃度とそれに対応して必要となる補正データとの関係を予め記憶しておき、前記補正手段は、前記記憶した酸素濃度依存性に関する補正データに従い、前記特定ガス検知セルの電流値を補正する請求項１に記載のガス濃度検出装置。
　【請求項５】請求項４に記載のガス濃度検出装置において、前記記憶した補正データは、被検出ガス中の酸素濃度が高くなるほど、前記特定ガス検知セルにより検出されるガス濃度を低くするよう補正するものであるガス濃度検出装置。
　【請求項６】被検出ガスを内部空間内に導入するための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い、前記拡散抵抗部を介して導入した被検出ガス中の酸素を分解し排出することにより被検出ガス中の酸素濃度に応じた電流を流す酸素ポンプセルと、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスの酸素濃度を検出する酸素検知セルと、電圧印加に伴い、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスからＮＯｘ、ＨＣ又はＣＯを分解し酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度又はＣＯ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セルとを備えるガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置において、前記特定ガス検知セル付近に残留する酸素量に基づいて、当該特定ガス検知セルの電流値を補正する補正手段を備え
、特定ガス検知セル付近での残留酸素量に応じて当該特定ガス検知セルに流れるオフセット電流を検出するオフセット電流検出手段を備え、前記補正手段は、前記検出したオフセット電流に基づいて特定ガス検知セルの電流値を補正することを特徴とするガス濃度検出装置。
　
【請求項７】
請求項６
　
【請求項８】
請求項６
　
【請求項９】請求項８
　
【請求項１０】
請求項６
　
【請求項１１】請求項１０
　
【請求項１２】
　
【請求項１３】請求項１２
　
【請求項１４】請求項１２
　
【請求項１５】
　
【請求項１６】請求項１５
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、例えば自動車用エンジンから排出される排ガス中の特性成分の濃度を検出するガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　例えば車両用エンジンからの排ガスを原因とする大気汚染は現代社会に深刻な問題を引き起こしており、排ガス中の公害物質に対する浄化基準法規が年々厳しくなってきている。そのため、ガソリン若しくはディーゼルエンジンに対する燃焼制御や触媒コンバータを利用し、排ガス中の公害物質を低減するための検討が進められている。米国においては、ＯＢＤ−ＩＩ（Ｏｎ　Ｂｏａｒｄ　Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ−ＩＩ）規制にて排ガス浄化用の触媒コンバータが適切であるかどうか判定する機能を要求している。
　【０００３】
　これに対し、触媒の上流側及び下流側に２つのＯ２センサを設けてこの２つのＯ２センサの検出結果を取り込む、いわゆる２Ｏ２センサモニタシステムが導入されているが、この方法は公害物質の直接的な検出方法ではない。そのため、排ガス中の成分から公害物質が事実低減されたか否かといった、その正確な検出・判定が困難であった。
　【０００４】
　仮に排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）濃度を直接検出することで燃焼制御モニタ、触媒モニタ等が可能となれば、排ガス中の公害物質の低減がより正確で効果的なものとなる。すなわち、排ガス中のＮＯｘ濃度の知見により燃料噴射やＥＧＲ率などがフィードバック制御できれば、エンジンから排出される公害成分を低減することができる。また、ＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサを排ガス浄化用の触媒コンバータよりも下流側に設けることにより、当該コンバータに担持された触媒の劣化を容易に判定することも可能となる。
　【０００５】
　このような背景から、排ガス中のＮＯｘ濃度を精度良く検出することのできるＮＯｘセンサを提供すると共に、同ＮＯｘセンサを車両用エンジンに搭載する技術が望まれている。
　【０００６】
　また、ＮＯｘ濃度の検出と同時に排ガス中の酸素（Ｏ２）濃度が検出できれば、空燃比フィードバック制御システムにも効果を発揮することができる。つまり、近年の車両用エンジンの空燃比制御においては、例えば制御精度を高める要望やリーンバーン化への要望があり、これらの要望に対応すべくエンジンに吸入される混合気の空燃比（排ガス中の酸素濃度）を広域に且つリニアに検出するセンサ及び装置も望まれている。
　【０００７】
　従来技術として、排ガス（被検出ガス）中に含まれる酸素濃度を予め低減し、その後、同排ガスからＮＯｘ濃度を検知するタイプのＮＯｘセンサが提案されている（特開平８−２７１４７６号公報、自動車技術会　学術講演会前刷集９７１１９９７−５等）。例えば当該センサは、酸素濃度を検出するためのポンプセルと、ＮＯｘ濃度を検出するためのセンサセルと、それら各セルに隣接する拡散部とを有する。そして、拡散部を介して排ガス雰囲気と隔離したチャンバ内の酸素をポンプセルにより排気し、残ったＮＯｘをセンサセルで分解・排気し、その分解電流値をＮＯｘ濃度出力とする。
　【０００８】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、上記ＮＯｘセンサの場合、ＮＯｘ濃度が一定であっても、排ガス中の酸素濃度が変動するとそれに伴いＮＯｘ出力（センサセル電流）が変動するという問題がある。この問題は、チャンバ内の酸素濃度が一定になるように制御しても補償できない。なお、酸素濃度出力によりＮＯｘ濃度出力を補正することで、ＮＯｘ濃度の検出誤差をなくすことが検討されつつあるが、未だその具体的な方法は確立されていない。
　【０００９】
　一方、ＮＯｘセンサには他の問題として、センサセル付近に残留する酸素量に応じてオフセット電流が流れこのオフセット電流によりＮＯｘ濃度出力が変動するという問題がある。つまり、排ガス中に含まれる酸素濃度をポンプセルで排出する際、酸素を完全に排出することができないために当該酸素がセンサセル付近に残留する。このとき、センサセルでは、ＮＯｘ濃度に応じて流れる電流と、残留酸素量に応じて流れる電流（オフセット電流）との加算電流を検出することとなり、オフセット電流分だけＮＯｘ濃度出力（センサセル電流）に誤差を生じる。
　【００１０】
　生産した全てのセンサで残留酸素量（オフセット電流）が一定であれば、センサセル電流から固定値であるオフセット電流を減算し、その差をＮＯｘ濃度出力とすればよい。しかしながら、実際にはセンサの個体差や、高温度等厳しい環境下で長時間使われることによる劣化等によりこの残留酸素量（オフセット電流）は変化する。従って、オフセット電流の変化分だけセンサセル電流は誤差を含み、高精度なＮＯｘ濃度検出ができない。
　【００１１】
　本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その第１の目的は、被検出ガス中の酸素濃度が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができるガス濃度検出装置を提供することである。また、第２の目的は、センサセル付近に残留する酸素量が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができるガス濃度検出装置を提供することである。さらに、第３の目的は、残留酸素量に応じた補正を実施するガス濃度検出装置において、好適なガス濃度センサを提供することである。
　【００１２】
　【課題を解決するための手段】
　本発明におけるガス濃度検出装置はその前提として、被検出ガスを内部空間内に導入するための拡散抵抗部と、電圧印加に伴い、前記拡散抵抗部を介して導入した被検出ガス中の酸素を分解し排出することにより被検出ガス中の酸素濃度に応じた電流を流す酸素ポンプセルと、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスの酸素濃度を検出する酸素検知セルと、電圧印加に伴い、前記酸素ポンプセルによる酸素排出後のガスからＮＯｘ、ＨＣ又はＣＯを分解し酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度、ＨＣ濃度又はＣＯ濃度に応じた電流を流す特定ガス検知セルとを備えるガス濃度センサを適用する。
　【００１３】
　かかる構成では、例えば被検出ガスが少なくとも酸素と窒素酸化物（ＮＯｘ）を含む排ガスである場合において、既述の通り例えば排ガス中のＮＯｘ濃度が一定であってもＮＯｘ濃度出力（検出電流）が不用意に変動するという問題が存在する。そこで、本願発明者らは上記問題の原因を追究し、その原因の一つがガス濃度センサの酸素濃度依存性にあることを見い出した。
　【００１４】
　要するに、酸素ポンプセルが酸素を排出すると、排ガスを導入するための拡散抵抗部が酸素含有分だけ負圧になる。よって、拡散抵抗部に内外の圧力差が生じ、外部から排ガスが余分に流入する。排ガスの流入量は酸素排出分、すなわち酸素ポンプセルに流れる電流値に比例する。この流入する排ガスにはＮＯｘが含まれるため、特定ガス検知セルに流れる電流値が変化してしまい、同電流値の検出誤差が生じる。以上のように、特定ガス検知セルの電流値（ＮＯｘ濃度出力）は排ガス中の酸素濃度に応じて変化する、という酸素濃度依存性が存在する。
　【００１５】
　請求項１に記載の発明ではその特徴として、酸素ポンプセルに流れる電流値を検出する第１検出手段と、特定ガス検知セルに流れる電流値を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段により検出した電流値に基づいて、酸素濃度依存性を反映しつつ前記第２検出手段により検出した電流値を補正する補正手段とを備え
、前記補正した電流値をガス濃度出力とする
　【００１６】
　上記構成によれば、酸素ポンプセルの電流値により特定ガス検知セルの電流値が補正される際、酸素濃度依存性に基づく補正が行われるため、例えば排ガス（被検出ガス）中の酸素濃度が変化した時にそれに追従してＮＯｘ濃度の検出値（特定ガス検知セルの電流値）が不用意に変化してしまう、といった従来の問題が解消される。その結果、被検出ガス中の酸素濃度が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができる。
　【００１７】
　また本発明では、酸素濃度依存性に応じた補正に際して数式化を試み、同補正に要する補正量がガス濃度センサの構造や感度に対応することから、以下の補正式を用いて補正演算を行うこととした。
　【００１８】
　具体的には請求項２に記載したように、前記第１検出手段により検出した電流値をＩｐ、前記第２検出手段により検出した電流値をＩｓ、補正後に得られる特定ガス検知セルの電流値をＩｓｆ、ガス濃度センサの構造から一意的に決定される構造定数をＫａ、特定ガス検知セルの検出感度から決定される補正係数をＫｂとした時、前記補正手段は、Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）
の演算式で表される関係を用い、特定ガス検知セルの電流値を補正する。
　【００１９】
　本構成によれば、ガス濃度センサの構造の要因（構造定数Ｋａ）と、特定ガス検知セルの検出感度の要因（補正係数Ｋｂ）とが補正に反映されることで、酸素濃度依存性に応じた補正が簡素に且つ正確に実施できる。
　【００２０】
　上記演算式においては、請求項３に記載したように、前記拡散抵抗部における拡散係数と、同拡散抵抗部の形状及び容積と、酸素ポンプセル，特定ガス検知セルに設けられる電極の位置とにより、前記構造定数が決定されるとよい。
　【００２１】
　ここで、上記演算式における構造定数Ｋａの設定手順を図３３に示す簡単なモデルを使って説明する。図３３では拡散抵抗部１０、空間部２０及び電極３０のみを示し、同図において、拡散抵抗部１０は同一断面（断面積Ｓ）で図の左右方向に延び（長さＬ）、濃度Ｃのガス成分（ＮＯｘ）が図の左から右へ流れるとする。すなわち、ＮＯｘが拡散抵抗部１０の左面から空間部２０に流れ、電極３０に達する。この場合、単位時間当たりのガス通過量Ｆは、
　　Ｆ＝Ｓ（断面積）・Ｃ／Ｌ（濃度勾配）・α（拡散係数）
で表される。また、上記ガス通過量Ｆの演算に際し、例えば拡散抵抗部１０が多孔質材料であるか或いはピンホールであるか等を反映する係数が適宜乗算される。そして、このガス通過量Ｆに対応させて構造定数Ｋａが決定される。
　【００２２】
　請求項２，３によれば、酸素ポンプセルでの酸素排気に伴い拡散抵抗部内に負圧が生じ、それにより排ガス（ＮＯｘ成分）が過剰に流入しても、上記演算式を用いることで過剰な排ガス流入分がキャンセルでき、精度の良いＮＯｘ濃度出力が得られる。
　【００２３】
　請求項４に記載の発明では、酸素濃度依存性を反映して被検出ガス中の酸素濃度とそれに対応して必要となる補正データとの関係を予め記憶しておき、前記補正手段は、前記記憶した酸素濃度依存性に関する補正データに従い、特定ガス検知セルの電流値を補正する。
　【００２４】
　上記構成によれば、例えばマップとして予め記憶される補正データを使うことで、酸素濃度依存性に応じた補正が簡易的に実施できる。なおこの場合、請求項２で記載した演算式に対応する補正データをマッピングしておくとよい。
　【００２５】
　請求項５に記載の発明では、前記記憶した補正データは、被検出ガス中の酸素濃度が高くなるほど、特定ガス検知セルにより検出されるガス濃度を低くするよう補正する。こうした補正によれば、例えば排ガス中の酸素濃度が高いために拡散抵抗部に負圧が生じ外部から排ガス（ＮＯｘ）が余分に流入する際にも、その余分の排ガス流入分に応じた補正が実施でき、結果として高精度なガス濃度検出が可能となる。
　【００２６】
　一方、排ガス中のＮＯｘ濃度出力が変動する他の理由として、特定ガス検知セル付近に残留する酸素量の影響が考えられる。つまり、特定ガス検知セル付近での残留酸素量が変わると、それに伴いオフセット電流が変動し、ＮＯｘ濃度の検出精度が低下する。この場合、センサの個体差や、高温度等厳しい環境下で長時間使われることによる劣化等によりこの残留酸素量（オフセット電流）は変化し、ＮＯｘ濃度出力が不用意に変動する。
　【００２７】
　そこで、請求項６に記載の発明では、特定ガス検知セル付近に残留する酸素量に基づいて、当該特定ガス検知セルの電流値を補正する補正手段を備える。請求項６の構成によれば、センサの個体差や使用環境等により特定ガス検知セル付近の残留酸素量が変化する際に、当該残留酸素による影響が確実に無効化される。その結果、特定ガス検知セル（センサセル）付近に残留する酸素量が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができる。
　【００２８】
　
また、請求項６に記載の発明では、
　【００２９】
　この場合、オフセット電流を直接検出し、該検出したオフセット電流により特定ガス検知セルの電流値（ＮＯｘ濃度電流）を補正することで、特定ガス検知セル（センサセル）付近に残留する酸素量が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができる。
　【００３０】
　
請求項７
　【００３１】
　
上記請求項７
　【００３２】
　
請求項８
　【００３３】
　
上記請求項８
　【００３４】
　
請求項９
　【００３５】
　
上記請求項９
　【００３６】
　
請求項１０
　【００３７】
　例えば特定ガス検知セルでの残留酸素量が多いと、酸素過剰な状態になるため当該特定ガス検知セルの起電力が小さくなる。つまり、残留酸素量の反映として特定ガス検知セルの起電力が変化する。従って、上記の如く特定ガス検知セルの起電力に応じて特定ガス検知セルの電流値を補正すれば、特定ガス検知セル（センサセル）付近に残留する酸素量が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができる。
　【００３８】
　
請求項１１
　【００３９】
　さらに、
請求項１２
　【００４０】
　
請求項１２
　【００４１】
　ここで多くの場合、第１補正は例えば排ガス中の酸素濃度の変化に応じて随時必要になるのに対し、第２補正はセンサの個体差や経時変化が生じた際に必要となる。そのため、上記の如く第１，第２補正を共に実施する装置において、以下の
請求項１３，１４
　【００４２】
　
請求項１３
　【００４３】
　
請求項１４
　【００４４】
　
上記請求項１３，１４
　【００４５】
　ガス濃度検出装置に適用されるガス濃度センサとして、以下の
請求項１５，１６
請求項１５
　【００４６】
　
請求項１６
　【００４７】
　
請求項１５，１６
　【００４８】
　【発明の実施の形態】
　（第１の実施の形態）
　以下、この発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態におけるガス濃度検出装置は、自動車用ガソリンエンジンに適用されるものであって、同エンジンの空燃比制御システムにおいてはガス濃度検出装置による検出結果に基づいてエンジンへの燃料噴射量を所望の空燃比（Ａ／Ｆ）でフィードバック制御する。特に本実施の形態では、排ガス中の酸素（Ｏ２）濃度とＮＯｘ濃度とを同時に検出可能な、いわゆる複合型ガスセンサを用い、同センサからガス濃度情報を取得することとしている。
　【００４９】
　つまり本実施の形態の装置では、検出した酸素濃度により空燃比がフィードバック制御される一方、検出したＮＯｘ濃度によりエンジン排気管に取り付けられたＮＯｘ触媒（例えばＮＯｘ吸蔵還元型触媒）の制御が実施される。ＮＯｘ触媒の制御について略述すれば、ＮＯｘ触媒にて浄化されずに排出されるＮＯｘ量をガス濃度センサの検出結果から判定し、ＮＯｘ未浄化量が増大した時に、ＮＯｘ浄化能力を回復させるための再生処理を実行する。再生処理としては、ＮＯｘ触媒に対して一時的にリッチガスを供給し、同触媒に吸着したイオンを除去するようにすればよい。
　【００５０】
　本実施の形態におけるガス濃度検出装置の概要を図１のブロック図を用いて説明する。ガス濃度センサ１００はその主要な構成として、酸素濃度を検出するための第１セルとしてのポンプセル１１０と、ＮＯｘ濃度を検出するための第２セルとしてのセンサセル１２０とを備える。
　【００５１】
　センサ制御回路２００は、第１検出手段としての酸素濃度検出手段２１０と、第２検出手段としてのＮＯｘ濃度検出手段２２０とを備える。酸素濃度検出手段２１０は、ガス濃度センサ１００のポンプセル電極に接続され、ポンプセル１１０に電圧を印加すると共に酸素濃度に応じたポンプセル電流を検出する機能を有する。酸素濃度検出手段２１０は、前記検出した酸素濃度を信号ＳＧ１としてＮＯｘ電流補正回路３００と図示しない外部装置（例えばエンジン制御用ＥＣＵ）とに各々出力する。
　【００５２】
　ＮＯｘ濃度検出手段２２０は、ガス濃度センサ１００のセンサセル電極に接続され、センサセル１２０に電圧を印加すると共にＮＯｘ濃度に応じたセンサセル電流を検出する機能を有する。ＮＯｘ濃度検出手段２２０は、前記検出したＮＯｘ濃度を信号ＳＧ２としてＮＯｘ電流補正回路３００に出力する。
　【００５３】
　補正手段としてのＮＯｘ電流補正回路３００は、酸素濃度検出手段２１０からの信号ＳＧ１とＮＯｘ濃度検出手段２２０からの信号ＳＧ２とを入力し、ＮＯｘ濃度出力が酸素濃度依存性を有することの反映として酸素濃度によるＮＯｘ電流誤差を補正する。そして、同補正回路３００は、補正後のＮＯｘ濃度出力を信号ＳＧ３として外部装置（例えばエンジン制御用ＥＣＵ）に出力する。
　【００５４】
　以下に、ガス濃度検出装置の構成を詳細に説明する。先ずは図３を用いてガス濃度センサ１００の構成を説明する。ガス濃度センサ１００は２セル構造を有し、ＮＯｘ濃度の検出と同時に酸素濃度の検出が可能な、いわゆる複合型ガスセンサとして構成される。ガス濃度センサ１００は、ポンプセル１１０、センサセル１２０、拡散抵抗部としての多孔質拡散層１０１、大気ダクト１０２及びヒータ１０３を要件とし、これら各部材が積層されて成る。なお、同センサ１００は図の右端部にてエンジン排気管に取り付けられ、その上下面及び左面が排ガスに晒されるようになっている。
　【００５５】
　より詳細には、ポンプセル１１０は多孔質拡散層１０１と排ガス空間との間に設置される。ポンプセル１１０の排ガス側（図の上側）にはポンプ第１電極１１１が設置され、多孔質拡散層１０１側（図の下側）にはポンプ第２電極１１２が設置される。また、センサセル１２０は多孔質拡散層１０１と大気ダクト１０２との間に設置される。センサセル１２０の多孔質拡散層１０１側（図の上側）にはセンサ第１電極１２１が設置され、大気ダクト１０２側（図の下側）にはセンサ第２電極１２２が設置される。多孔質拡散層１０１には図の左側から排ガスが導入されて図の右方へと流通する。
　【００５６】
　ポンプセル１１０及びセンサセル１２０は積層して形成された固体電解質を有し、これら固体電解質はＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＴｈＯ２、Ｂｉ２Ｏ３等にＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３等を安定剤として固溶させた酸素イオン伝導性酸化物焼成体からなる。また、多孔質拡散層１０１は、アルミナ、マグネシャ、ケイ石質、スピネル、ムライト等の耐熱性無機物質からなる。
　【００５７】
　ポンプセル１１０の排ガス側のポンプ第１電極１１１と、センサセル１２０のセンサ第１，第２電極１２１，１２２とは、白金Ｐｔ等の触媒活性の高い貴金属からなる。一方、ポンプセル１１０の多孔質拡散層１０１側のポンプ第２電極１１２は、ＮＯｘガスに不活性な（ＮＯｘガスを分解し難い）Ａｕ−Ｐｔ等の貴金属からなる。
　【００５８】
　ヒータ１０３は絶縁層１０４に埋設され、この絶縁層１０４とセンサセル１２０との間に大気ダクト１０２が構成される。基準ガス室を構成する大気ダクト１０２には外部から大気が導入され、その大気は酸素濃度の基準となる基準ガスとして用いられる。絶縁層１０４はアルミナ等にて形成され、ヒータ１０３は白金とアルミナ等のサーメットにて形成される。ヒータ１０３はポンプセル１１０やセンサセル１２０を含めセンサ全体（電極含む）を活性状態にすべく、外部からの給電により熱エネルギを発生させる。
　【００５９】
　上記構成のガス濃度センサ１００についてその動作を図４を用いて説明する。図４（ａ）に示されるように、多孔質拡散層１０１には図の左側から排ガス成分が導入され、その排ガスがポンプセル近傍を通過する際、ポンプセル１１０に電圧を印加することで分解反応が起こる。なお、排ガス中には酸素（Ｏ２）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）等のガス成分が含まれる。
　【００６０】
　既述の通りポンプセル１１０のポンプ第２電極１１２はＮＯｘ不活性電極（ＮＯｘガスを分解し難い電極）で形成されている。従って、図４（ｂ）に示されるように、排ガス中の酸素（Ｏ２）のみがポンプセル１１０で分解され、ポンプ第１電極１１１から排ガス中に排出される。このとき、ポンプセル１１０に流れた電流が排ガス中に含まれる酸素濃度として検出される。
　【００６１】
　また、排ガス中の酸素（Ｏ２）はポンプセル１１０で完全に分解されず、その一部はそのままセンサセル近傍まで流通する。そして、図４（ｃ）に示されるように、センサセル１２０に電圧を印加することにより、残留酸素（Ｏ２）とＮＯｘとが分解される。つまり、残留酸素（Ｏ２）とＮＯｘとがそれぞれセンサセル１２０のセンサ第１電極１２１で分解され、センサセル１２０を介してセンサ第２電極１２２から大気ダクト１０２の大気中に排出される。このとき、センサセル１２０に流れた電流が排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度として検出される。残留酸素（Ｏ２）による分解電流はオフセット電流となる。
　【００６２】
　次に、酸素濃度を検出するためのポンプセル１１０の特性と、ＮＯｘ濃度を検出するためのセンサセル１２０の特性とについて、図５及び図６を用いて説明する。先ずは、ポンプセル特性を図５を用いて説明する。
　【００６３】
　図５のＶ−Ｉ特性図に示されるように、ポンプセルは酸素濃度に対して限界電流特性を有する。同図において、限界電流検出域はＶ軸に対して平行な直線部分からなり、その領域は酸素濃度が濃いほど正電圧側にシフトする。
　【００６４】
　ここで、酸素濃度が変化する際に印加電圧が一定値に固定されていると、上記限界電流検出域（Ｖ軸に平行な直線部分）を用いた正確な酸素濃度検出を行うことができない。またこれは、ポンプセル１１０で十分量の酸素を排出することができないことにもなり、センサセル１２０での残留酸素が増加し、ＮＯｘ濃度を検出するための電流にも大きな誤差を生じる。そこで、ポンプセルの直流抵抗成分（印加電圧増加に伴い増加する傾き部分）の角度と同等の電圧、すなわち図５の印加電圧線ＬＸ１に示すような電圧を印加する制御を行い、排ガス中の酸素濃度に関係なく常に所望のセンサ電流（限界電流）を検出可能とする。
　【００６５】
　因みに、ポンプセル１１０のポンプ第２電極１１２（多孔質拡散層１０１側の電極）がＮＯｘ不活性電極であるために同ポンプセル１１０ではＮＯｘガスが分解されにくくなっているが、図５に示した通り一定の電圧以上になると、ＮＯｘが分解され、酸素濃度に応じたポンプセル電流に加えてＮＯｘ濃度に応じたポンプセル電流が流れる（図５の破線部分）。従って、印加電圧線ＬＸ１はＮＯｘガスを分解しない程度に設計される。
　【００６６】
　次に、センサセル特性を図６を用いて説明する。図６のＶ−Ｉ特性図に示されるように、センサセルはＮＯｘ濃度に対して限界電流特性を有する。同図において、Ａ１部分では多孔質拡散層１０１を通じてセンサセル１２０に流れ込む残留酸素によりオフセット分の電流（オフセット電流）が流れ、Ａ２部分ではＮＯｘの分解電流が流れる（図では１０００ｐｐｍの場合を示す）。また、「Ａ１＋Ａ２」以上の電流、すなわち図の右端の電流が大きくなる部分（ＮＯｘ濃度が１０００ｒｐｍの時、Ａ３部分）ではＨ２Ｏの分解電流が流れる。このとき、排ガス中のＮＯｘ濃度に対応する限界電流は「Ａ１＋Ａ２」の電流値で検出される。ＮＯｘ分解電流を規定する限界電流検出域はＶ軸に対して平行な直線部分からなり、その領域はＮＯｘ濃度が濃いほど僅かながら正電圧側にシフトする。ＮＯｘ濃度を検出する際、図６の印加電圧線ＬＸ２に沿って印加電圧を制御することで、排ガス中のＮＯｘ濃度に関係なく常に所望のセンサ電流（限界電流）が検出可能となる。
　【００６７】
　前記図１のセンサ制御回路２００についてその電気的構成を図２に示す。図２の構成においては、ガス濃度センサ１００の多孔質拡散層１０１にリーンガスが導入されて同拡散層１０１側からポンプセル１１０を介して余剰酸素が排出される時を基準に（その時のポンプセル電流Ｉｐの向きを基準に）、ポンプセル１１０の正側端子及び負側端子が規定される。つまり、ポンプ第１電極１１１に接続される端子が正側端子、ポンプ第２電極１１２に接続される端子が負側端子として規定される。また、センサセル１２０側についても同様に、多孔質拡散層１０１にＮＯｘを含む排ガス、すなわちリーンガスが導入される時を基準に（その時のセンサセル電流Ｉｓの向きを基準に）、センサ第２電極１２２に接続される端子が正側端子、センサ第１電極１２１に接続される端子が負側端子として規定される。
　【００６８】
　センサ制御回路２００において、ポンプセル１１０及びセンサセル１２０の共通の負側端子には基準電圧回路２３１の電圧が増幅回路２３２を介して印加される。つまり、基準電圧回路２３１により電圧Ｖａが生成され、その電圧Ｖａが増幅回路２３２の非反転入力端子に入力される。増幅回路２３２の出力端子は同増幅回路２３２の反転入力端子に接続されており、ボルテージフォロワ構成として基準電圧回路２３１の電圧Ｖａがポンプ第２電極１１２（ポンプセル１１０の負側端子）とセンサ第１電極１２１（センサセル１２０の負側端子）とに印加される。これにより、各セル１１０，１２０の負側端子は、ＧＮＤ電圧（０Ｖ電圧）よりも浮いた基準電圧Ｖａとなる。
　【００６９】
　酸素濃度検出手段２１０には、ポンプセル１１０の印加電圧を制御するためのポンプ電圧指令回路２１１が設けられる。ポンプ電圧指令回路２１１は、図５の印加電圧線ＬＸ１を用い、ポンプセル電流Ｉｐに応じた指令電圧Ｖｂを出力する。
　【００７０】
　ポンプ電圧指令回路２１１からの指令電圧Ｖｂは、ポンプセル１１０に電圧を印加し酸素濃度に応じた電流を供給するための増幅回路２１２の非反転入力端子に入力される。増幅回路２１２の出力端子は、ポンプセル電流Ｉｐを検出するための電流検出抵抗２１３の一端に接続され、電流検出抵抗２１３の他端はポンプ第１電極１１１（ポンプセルの正側端子）に接続されると共に増幅回路２１２の反転入力端子に接続される。これにより、ポンプ第１電極１１１の電圧は常にポンプ電圧指令回路２１１の指令電圧Ｖｂと同じ電圧になるよう制御される。
　【００７１】
　増幅回路２１２の出力電圧は端子Ｖｄから出力され、ポンプ第１電極１１１の電圧は端子Ｖｂから出力される。端子Ｖｂ，Ｖｄの電圧は、ポンプ電圧指令回路２１１に取り込まれると共に、前記図１において信号ＳＧ１としてＮＯｘ電流補正回路３００に取り込まれる。
　【００７２】
　かかる場合、ポンプセル印加電圧Ｖｐ及びポンプセル電流Ｉｐは、以下の式で算出される。
　　Ｖｐ＝Ｖｂ−Ｖａ
　　Ｉｐ＝（Ｖｄ−Ｖｂ）／Ｒ１
但し、Ｒ１は、電流検出抵抗２１３の抵抗値である。
　【００７３】
　また、ＮＯｘ濃度検出手段２２０には、センサセル１２０の印加電圧を制御するためのセンサ電圧指令回路２２１が設けられる。センサ電圧指令回路２２１は、図６の印加電圧線ＬＸ２を用い、センサセル電流Ｉｓに応じた指令電圧Ｖｃを出力する。
　【００７４】
　センサ電圧指令回路２２１からの指令電圧Ｖｃは、センサセル１２０に電圧を印加しＮＯｘ濃度に応じた電流を供給するための増幅回路２２２の非反転入力端子に入力される。増幅回路２２２の出力端子は、センサセル電流Ｉｓを検出するための電流検出抵抗２２３の一端に接続され、電流検出抵抗２２３の他端はセンサ第２電極１２２（センサセルの正側端子）に接続されると共に増幅回路２２２の反転入力端子に接続される。これにより、センサ第２電極１２２の電圧は常にセンサ電圧指令回路２２１の指令電圧Ｖｃと同じ電圧になるよう制御される。
　【００７５】
　増幅回路２２２の出力電圧は端子Ｖｅから出力され、センサ第２電極１２２の電圧は端子Ｖｃから出力される。端子Ｖｃ，Ｖｅの電圧は、センサ電圧指令回路２２１に取り込まれると共に、前記図１において信号ＳＧ２としてＮＯｘ電流補正回路３００に取り込まれる。
　【００７６】
　かかる場合、センサセル印加電圧Ｖｓ及びセンサセル電流Ｉｓは、以下の式で算出される。
　　Ｖｓ＝Ｖｃ−Ｖａ
　　Ｉｓ＝（Ｖｅ−Ｖｃ）／Ｒ２
但し、Ｒ２は、電流検出抵抗２２３の抵抗値である。
　【００７７】
　前記ポンプ電圧指令回路２１１及びセンサ電圧指令回路２２１は一つのマイクロコンピュータにて構成され、より具体的には図７に示す通りＣＰＵ及びＡ／Ｄ，Ｄ／Ａコンバータを備える。つまり、当該指令回路２１１，２２１を構成するマイクロコンピュータにおいて、各Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ１〜Ａ／Ｄ４）には前記図２中の各端子Ｖｄ，Ｖｂ，Ｖｅ，Ｖｃの電圧が各々入力される。また、各Ｄ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ１，Ｄ／Ａ２）からはポンプセル指令電圧Ｖｂ，センサセル指令電圧Ｖｃが各々出力される。
　【００７８】
　前記指令回路２１１，２２１内のＣＰＵにより実施される印加電圧制御を図９のフローチャートに従い説明する。図９のルーチンは、図示しないメインルーチンの途中にて実施される印加電圧制御サブルーチンである。
　【００７９】
　図９において、先ずステップ１０１，１０２では、前記図２の電流検出抵抗２１３の両端子電圧Ｖｄ，Ｖｂを図７のＡ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２により各々読み取る。次に、ステップ１０３，１０４では、前記図２の電流検出抵抗２２３の両端子電圧Ｖｅ，Ｖｃを図７のＡ／Ｄ３，Ａ／Ｄ４により各々読み取る。
　【００８０】
　ステップ１０５ではポンプセル電流Ｉｐを算出し（Ｉｐ＝（Ｖｄ−Ｖｂ）／Ｒ１）、続くステップ１０６では、図５に示した印加電圧線ＬＸ１を用い、前記算出したポンプセル電流Ｉｐに対応するポンプセル１１０への目標印加電圧を求める（マップ演算する）。さらにステップ１０７では、前記求めた目標印加電圧を指令電圧ＶｂとしてＤ／Ａ１を介して出力する。
　【００８１】
　次に、ステップ１０８ではセンサセル電流Ｉｓを算出し（Ｉｓ＝（Ｖｅ−Ｖｃ）／Ｒ２）、続くステップ１０９では、図６に示した印加電圧線ＬＸ２を用い、前記算出したセンサセル電流Ｉｓに対応するセンサセル１２０への目標印加電圧を求める（マップ演算する）。さらにステップ１１０では、前記求めた目標印加電圧を指令電圧ＶｃとしてＤ／Ａ２を介して出力し、その後本ルーチンを一旦終了する。
　【００８２】
　ＮＯｘ電流補正回路３００は、図８に示す通りＣＰＵ及びＡ／Ｄ，Ｄ／Ａコンバータを備えるマイクロコンピュータで構成され、各Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ１１〜Ａ／Ｄ１４）には前記図２中の各端子Ｖｄ，Ｖｂ，Ｖｅ，Ｖｃの電圧が各々入力される。ＣＰＵは、各端子Ｖｄ，Ｖｂ，Ｖｅ，Ｖｃの電圧に基づいてポンプセル電流Ｉｐ及びセンサセル電流Ｉｓを演算すると共に、ポンプセル電流Ｉｐを使ってセンサセル電流Ｉｓを補正し、該補正した後の補正後センサセル電流Ｉｓｆを信号ＳＧ３として、Ｄ／Ａコンバータを介して又はシリアル通信を使って出力する。なお実際には、図７に示すポンプ（センサ）電圧指令回路２１１，２２１と、図８に示すＮＯｘ電流補正回路３００とは一つのマイクロコンピュータで構成されればよい。
　【００８３】
　ＮＯｘ電流補正回路３００内のＣＰＵにより実施されるＮＯｘ電流補正処理を図１０のフローチャートに従い説明する。図１０のルーチンは、図示しないメインルーチンの途中にて実施されるＮＯｘ電流補正サブルーチンである。
　【００８４】
　図１０において、先ずステップ２０１，２０２では、前記図２の電流検出抵抗２１３の両端子電圧Ｖｄ，Ｖｂを図８のＡ／Ｄ１１，Ａ／Ｄ１２により各々読み取る。次に、ステップ２０３，２０４では、前記図２の電流検出抵抗２２３の両端子電圧Ｖｅ，Ｖｃを図８のＡ／Ｄ１３，Ａ／Ｄ１４により各々読み取る。
　【００８５】
　ステップ２０５ではポンプセル電流Ｉｐを算出し（Ｉｐ＝（Ｖｄ−Ｖｂ）／Ｒ１）、続くステップ２０６ではセンサセル電流Ｉｓを算出する（Ｉｓ＝（Ｖｅ−Ｖｃ）／Ｒ２）。
　【００８６】
　その後、ステップ２０７では、前記算出したポンプセル電流Ｉｐを用いてセンサセル電流Ｉｓを補正する。当該補正に際し、以下の（１）式を用いて補正後のセンサセル電流Ｉｓｆを算出する。すなわち、センサ構造から一意的に決定される構造定数Ｋａと、センサセル１２０の検出感度（酸素濃度０％の時のＮＯｘ感度）から決定される補正係数Ｋｂとを用いた演算式、
　　Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）　…（１）
を用い、補正後のセンサセル電流Ｉｓｆを算出する。
　【００８７】
　ここで、構造定数Ｋａは、多孔質拡散層１０１における拡散係数と、同拡散層１０１の形状及び容積と、各セル１１０，１２０の電極位置とにより決定される。本実施の形態では一例として、
　　Ｋａ＝１．９５×１０∧−２
とする。
　【００８８】
　また、ＮＯｘ感度の補正係数Ｋｂは、例えばＮＯｘ濃度＝１０００ｐｐｍの時のセンサセル電流Ｉｓが８．１３μＡであることから、
　　Ｋｂ＝８．１３×１０∧−３（Ａ）
とする。
　【００８９】
　例えばポンプセル電流Ｉｐが２５ｍＡの時、上記（１）式によれば、
　　Ｉｓｆ＝Ｉｓ・８．１３×１０∧−３／（１．９５×１０∧−２・２５×１０∧−３＋８．１３×１０∧−３）
　　　　　＝Ｉｓ・０．９４３
となり、センサセル電流Ｉｓの誤差分６％がキャンセルできることが分かる。
　【００９０】
　その後、ステップ２０８では、前記算出した補正後のセンサセル電流ＩｓｆをＮＯｘ濃度出力（信号ＳＧ３）としてＤ／Ａコンバータ又はシリアル通信により出力し、その後本ルーチンを一旦終了する。
　【００９１】
　上記補正を行う前は、例えば図１１（ａ）に示されるように、酸素濃度が相違することで、実際のＮＯｘ濃度に対応するＮＯｘ濃度出力（出力電流）が変動する。例えば酸素濃度が０％に対して１０％，２０％と変わると、ＮＯｘ濃度が一定であってもＮＯｘ濃度出力（出力電流）が増加してしまう。
　【００９２】
　これに対して上記の如く補正を行うことで、図１１（ｂ）に示されるように、酸素濃度が０％，１０％，２０％と変わってもＮＯｘ濃度出力（出力電流）が変動することはなく、正確なＮＯｘ濃度出力が得られる。つまり、図１１（ａ）に示す酸素濃度依存性による影響が上記補正によりキャンセルされる。
　【００９３】
　以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（ａ）ポンプセル１１０が酸素を排出する際、多孔質拡散層１０１が酸素含有分だけ負圧になって外部からＮＯｘを含む排ガスが余分に流入し、そのガス流入分に応じてセンサセル電流Ｉｓ（ＮＯｘ濃度出力）が変化するが、上記の通りポンプセル電流Ｉｐに基づき、酸素濃度依存性を反映しつつセンサセル電流Ｉｓを補正することで、排ガス中の酸素濃度に応じて不用意にＮＯｘ濃度出力が変動するといった問題が解消される。その結果、排ガス中の酸素濃度の変化に関係なく、高精度なガス濃度検出を実施することができる。
　【００９４】
　（ｂ）センサ構造から一意的に決定される構造定数Ｋａと、ＮＯｘ感度から決定される補正係数Ｋｂを用いた演算式、
　　Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）
によりセンサセル電流Ｉｓを補正するようにした。これにより、酸素濃度依存性を反映した補正が簡素に且つ正確に実施できる。この場合、ポンプセル１１０での酸素排気に伴い多孔質拡散層１０１内に負圧が生じ、それにより排ガス（ＮＯｘ成分）が過剰に流入しても、上記演算式を用いることで過剰な排ガス流入分がキャンセルでき、精度の良いＮＯｘ濃度出力が得られる。
　【００９５】
　（ｃ）図２に見られるように、各セル１１０，１２０の負側端子を０Ｖ電圧から浮かすように構成したので、各セルにおいて負電流を流すことが可能となる。例えば図２において、Ｖａ＞Ｖｃ（＞Ｖｅ）とすることで、負のセンサセル電流が流れる。従って、通常負電流が流れにくく多孔質拡散層１０１内の酸素濃度のバランスが崩れるリッチガスに対しても、多孔質拡散層１０１内のガス濃度を一定に保つ（例えば酸素濃度を常にストイキ状態に保つ）ことができる。その結果、リッチガスの検出を可能にしてガス濃度の検出範囲を拡大させると共に、リッチガスからリーンガスへの復帰に際し、ガス濃度出力の応答遅れを改善することができる。
　【００９６】
　次に、本発明における第２〜第６の実施の形態を説明する。但し、以下の各実施の形態の構成において、上述した第１の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下には第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
　【００９７】
　（第２の実施の形態）
　本実施の形態では、酸素濃度依存性に関するＮＯｘ濃度出力（センサセル電流）の補正をマップ演算を用いて行うこととし、その具体的内容を図１２のフローチャートに従い説明する。図１２のフローチャートは、前記図１０の一部を変更したものであり、同図のステップ２０１〜２０６は共通の処理を示す。
　【００９８】
　要するに、各端子Ｖｄ，Ｖｂ，Ｖｅ，Ｖｃの電圧の読み込み、並びにポンプセル電流Ｉｐ及びセンサセル電流Ｉｓの算出の後（ステップ２０１〜２０６の実施後）、ステップ３０１では、図１３の補正マップを用い、前記算出したポンプセル電流Ｉｐに基づいて補正値ΔＩｓを求める。図１３によれば、酸素濃度（ポンプセル電流Ｉｐ）が大きくなるほどマイナス側に補正されるような補正値ΔＩｓが与えられる。なおこの場合、前記第１の実施の形態で記載した演算式（（１）式）に対応する補正データをマッピングしておくとよい。
　【００９９】
　その後、ステップ３０２では、前記算出したセンサセル電流Ｉｓと補正値ΔＩｓとを加算して補正後のセンサセル電流Ｉｓｆを算出する（Ｉｓｆ＝Ｉｓ＋ΔＩｓ）。続くステップ３０３では、前記算出した補正後のセンサセル電流ＩｓｆをＮＯｘ濃度出力としてＤ／Ａコンバータ又はシリアル通信により出力し、その後本ルーチンを終了する。
　【０１００】
　補正前後を比較すると、前記第１の実施の形態と同様に、上記補正により酸素濃度依存性による影響がキャンセルされる。つまり、補正前は図１１（ａ）に示されるように、酸素濃度の相違によりＮＯｘ濃度出力（出力電流）が変動したのに対し、補正後は図１１（ｂ）に示されるように、酸素濃度が相違してもＮＯｘ濃度出力（出力電流）が変動することはなく、正確なＮＯｘ濃度出力が得られる。
　【０１０１】
　以上第２の実施の形態によれば、既述した第１の実施の形態と同様に、排ガス中の酸素濃度の変化に関係なく、高精度なガス濃度検出を実施することができる。特に本実施の形態では、酸素濃度依存性を反映して排ガス中の酸素濃度と補正値ΔＩｓとの関係を予め記憶しておき、前記記憶した酸素濃度依存性に関する補正値ΔＩｓに従いセンサセル電流Ｉｓを補正するので、酸素濃度依存性に応じた補正が簡易的に実施できる。
　【０１０２】
　前記図１３の補正データは、排ガス中の酸素濃度が高くなるほど、センサセル電流Ｉｓをマイナス側に補正するので、例えば排ガス中の酸素濃度が高いために多孔質拡散層１０１に負圧が生じて外部から排ガス（ＮＯｘ）が余分に流入する際にも、その余分の排ガス流入分に応じた補正が実施でき、結果として高精度なガス濃度検出が可能となる。
　【０１０３】
　（第３の実施の形態）
　上記第１，第２の実施の形態では、ＮＯｘ電流補正回路３００をマイクロコンピュータにて構成し、同マイクロコンピュータによる演算にてＮＯｘ濃度出力（センサセル電流）の補正を実施したが、本実施の形態では他の構成として、ハードウエアによるＮＯｘ電流補正回路の実現例を提案する。なお他の構成は前記第１の実施の形態に準ずる。
　【０１０４】
　図１４は、ＮＯｘ電流補正回路３００の電気的構成を示す回路図である。図１４において、ＮＯｘ電流補正回路３００は、ポンプセル電流処理回路３０１と、センサセル電流処理回路３０２と、ポンプセル電流Ｉｐに応じて補正定数を決定するための可変抵抗３０３及び抵抗３０４と、ポンプセル電流Ｉｐに応じてセンサセル電流Ｉｓを補正するための増幅回路３０５と、センサセル電流処理回路３０２と増幅回路３０５との間に設けられる抵抗３０６，３０７とから構成される。
　【０１０５】
　ポンプセル電流処理回路３０１は、ポンプセル電流Ｉｐを検出するための電流検出抵抗２１３（前記図２参照）の両端子電圧Ｖｄ，Ｖｂを取り込み、ポンプセル電流Ｉｐに相当する電圧（Ｖｄ−Ｖｂ）を出力する。同電流処理回路３０１から出力される電圧（Ｖｄ−Ｖｂ）により可変抵抗３０３の抵抗値が調整され、該調整される可変抵抗３０３の抵抗値と抵抗３０４の抵抗値とにより、増幅回路３０５の増幅率（補正定数）が決定される。このとき、ポンプセル電流Ｉｐが大きいほど、可変抵抗３０３の抵抗値が小さい値に調整されて増幅率が低下される。また、ポンプセル電流Ｉｐが小さいほど、可変抵抗３０３の抵抗値が大きい値に調整されて増幅率が増大される。
　【０１０６】
　一方、センサセル電流処理回路３０２は、センサセル電流Ｉｓを検出するための電流検出抵抗２２３（前記図２参照）の両端子電圧Ｖｅ，Ｖｃを取り込み、センサセル電流Ｉｓに相当する電圧（Ｖｅ−Ｖｃ）を出力する。同電流処理回路３０２から出力される電圧（Ｖｅ−Ｖｃ）は抵抗３０６，３０７の分圧点を介して増幅回路３０５の非反転入力端子に出力される。そして、電圧（Ｖｅ−Ｖｃ）は増幅回路３０５の増幅率に応じて増幅（補正）された後、当該増幅回路３０５からＮＯｘ濃度出力（信号ＳＧ３）として出力される。
　【０１０７】
　要するに、センサセル電流処理回路３０２から出力される電圧（Ｖｅ−Ｖｃ）、すなわちセンサセル電流Ｉｓは、ポンプセル電流処理回路３０１から出力される電圧（Ｖｄ−Ｖｂ）、すなわちポンプセル電流Ｉｐにより補正されることとなる。
　【０１０８】
　以上の構成によれば、酸素濃度依存性に応じてＮＯｘ濃度出力を補正するガス濃度検出装置を、ハードウエアにより実現することが可能となる。以上第３の実施の形態によれば、既述した第１，第２の実施の形態と同様に、排ガス中の酸素濃度の変化に関係なく、高精度なガス濃度検出を実施することができる。また、ガス濃度検出装置をハードウエアにて実現することで、時々刻々と変化するガス濃度信号が連続的に得られる。
　【０１０９】
　（第４の実施の形態）
　既述の通り上記ガス濃度センサ１００では、排ガス中の酸素をポンプセル１１０で完全に排出することができないため、ＮＯｘ濃度に応じた電流と残留酸素量に応じたオフセット電流との加算電流がセンサセル１２０で検出される。このオフセット電流は、前記図６に示すセンサセル特性の「Ａ１」に相当する電流であり、残留酸素が無ければ発生しないが、ガス濃度センサの個体差や劣化度合に応じて変化することからＮＯｘ検出精度を悪化させる原因となる。
　【０１１０】
　具体的には図２１の破線に示すように、ＮＯｘ濃度出力（出力電流）のオフセット電流はセンサセル１２０での残留酸素量に応じてばらつき、それにより精度の高いＮＯｘ濃度検出ができない。
　【０１１１】
　そこで本実施の形態では、オフセット電流に起因するＮＯｘ濃度出力の検出精度悪化を抑制すべく、図１５に示すガス濃度検出装置を提案する。図１５において、センサ制御回路２５０は、酸素濃度検出手段２１０とＮＯｘ濃度検出手段２６０とを備える。酸素濃度検出手段２１０は前記図１と同様の構成を有し、酸素濃度に応じた電流を検出してそれを信号ＳＧ１として図示しない外部装置に出力する。
　【０１１２】
　ＮＯｘ濃度検出手段２６０は、前記図１と同様に、ＮＯｘ濃度に応じた電流を検出してそれを信号ＳＧ２としてＮＯｘ電流補正回路３１０に出力し、さらに同図１との相違点として、後述のＮＯｘ電流補正回路３１０から入力される信号ＳＧ４に従いセンサセル１２０の印加電圧を制御する。
　【０１１３】
　補正手段としてのＮＯｘ電流補正回路３１０は、残留酸素量に応じたオフセット電流を検出すると共に、該検出したオフセット電流によりＮＯｘ電流誤差を補正し、補正後のＮＯｘ濃度に応じた出力を信号ＳＧ５として図示しない外部装置に出力する。
　【０１１４】
　また本実施の形態では、残留酸素量に応じたオフセット電流を直接的に検出すべく、ガス濃度センサ１００のセンサセル電極の構成を変更しており、以下にその内容を説明する。
　【０１１５】
　先述した図３のガス濃度センサ１００では、ポンプ第１電極１１１、センサ第１電極１２１、センサ第２電極１２２がＰｔ等の触媒活性の高い貴金属からなり、ポンプ第２電極１１２（ポンプセルの多孔質拡散層側電極）のみがＮＯｘガスを分解し難い、すなわちＮＯｘガスに不活性なＡｕ−Ｐｔ等の貴金属からなっていた。
　【０１１６】
　この場合、Ａｕ−Ｐｔ等の貴金属電極を有するポンプセル電極（ポンプ第２電極１１２）は、前記図５の破線に示すように所定値以上の電圧を印加することでＮＯｘガスを分解する特徴がある。そこで本実施の形態では、こうした電極特性を利用して、ＮＯｘガスを分解し難いＡｕ−Ｐｔ等の貴金属電極をセンサセル電極（センサ第１電極１２１）にも採用し、残留酸素電流とＮＯｘガス電流とが区別できるセンサ構成を提案する。
　【０１１７】
　より具体的には、ガス濃度センサ１００の電極を以下のように構成する。ポンプセル１１０の排ガス側のポンプ第１電極１１１及びセンサセル１２０の大気側のセンサ第２電極１２２を、Ｐｔ等の触媒活性の高い貴金属で構成する一方、ポンプセル１１０の多孔質拡散層１０１側のポンプ第２電極１１２及びセンサセル１２０の多孔質拡散層１０１側のセンサ第１電極１２１を、ＮＯｘガスに不活性な（ＮＯｘガスを分解し難い）Ａｕ−Ｐｔ等の貴金属で構成する。
　【０１１８】
　上記の如くセンサ第１電極１２１をＮＯｘ不活性電極に変更した場合、図１６に示すセンサセル特性が得られる。図１６によれば、印加電圧線ＬＸ２により比較的高い電圧が印加される時には、Ａ１部分で示すオフセット電流とＡ２部分で示すＮＯｘ分解電流とが流れ、センサセル電流Ｉｓとして検出される電流値は「Ａ１＋Ａ２」となる。
　【０１１９】
　また、前記印加電圧線ＬＸ２よりも低電圧側には別の印加電圧線ＬＸ３が設定される。この印加電圧線ＬＸ３により比較的低い電圧が印加される時には、Ａ１部分で示すオフセット電流だけが流れてこのＡ１電流値が検出される。
　【０１２０】
　要するに、図１６中の印加電圧線ＬＸ２を用いてセンサセル印加電圧を制御することで、オフセット電流分を含むＮＯｘ濃度電流が検出される。また、印加電圧線ＬＸ３を用いてセンサセル印加電圧を制御することで、オフセット電流のみが検出される。従って、残留酸素によるオフセット電流とＮＯｘ濃度に応じた検出電流とを区別することが可能となる。なお、「Ａ１＋Ａ２」電流を検出する領域が請求項記載の「第１領域」に相当し、「Ａ１」電流のみを検出する領域が「第２電流」に相当する。
　【０１２１】
　図１７には、前記図１５のセンサ制御回路２５０についてその電気的構成を示す。図１７の構成は、前記図２に示すセンサ制御回路２００の一部を変更したものであり、その相違点としてＮＯｘ濃度検出手段２６０内の増幅回路２２２にはＮＯｘ電流補正回路３１０からの信号ＳＧ４（センサセル指令電圧Ｖｃ）が入力される。つまり、ＮＯｘ電流補正回路３１０の信号ＳＧ４により、センサセル印加電圧が制御される。
　【０１２２】
　また図１７の構成において、ガス濃度センサ１００は、既述の通り残留酸素によるオフセット電流とＮＯｘ濃度に応じた検出電流とを区別すべく、センサセル電極が変更されている。つまり、ＮＯｘガスに不活性な（ＮＯｘガスを分解し難い）Ａｕ−Ｐｔ等の貴金属でセンサ第１電極１２１が構成されている。
　【０１２３】
　ＮＯｘ電流補正回路３１０は、図１８に示す通りＣＰＵ及びＡ／Ｄ，Ｄ／Ａコンバータを備えるマイクロコンピュータで構成され、各Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ２１，Ａ／Ｄ２２）には前記図１７中の各端子Ｖｅ，Ｖｃの電圧が各々入力される。ＣＰＵは、各端子Ｖｅ，Ｖｃの電圧（信号ＳＧ２）に基づいてセンサセル電流Ｉｓを演算すると共に、該センサセル電流Ｉｓに対応するセンサセル指令電圧Ｖｃを信号ＳＧ４としてＤ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ２１）から出力する。
　【０１２４】
　また同ＣＰＵは、残留酸素によるＮＯｘ電流誤差を補正し、補正後のＮＯｘ濃度出力を信号ＳＧ５として、Ｄ／Ａコンバータ（Ｄ／Ａ２２）を介して又はシリアル通信を使って図示しない外部装置に出力する。
　【０１２５】
　ＮＯｘ電流補正回路３１０内のＣＰＵにより実施されるＮＯｘ電流補正処理を図１９及び図２０のフローチャートに従い説明する。図１９，２０のルーチンは、図示しないメインルーチンの途中にて実施されるＮＯｘ電流補正サブルーチンである。
　【０１２６】
　先ず図１９のステップ４０１，４０２では、前記図１７の電流検出抵抗２２３の両端子電圧Ｖｅ，Ｖｃを図１８のＡ／Ｄ２１，Ａ／Ｄ２２により各々読み取り、続くステップ４０３では、センサセル電流Ｉｓを算出する（Ｉｓ＝（Ｖｅ−Ｖｃ）／Ｒ２）。
　【０１２７】
　ステップ４０４では、センサセル印加電圧を設定するための印加電圧線（マップ）を、それまでの図１６中の「ＬＸ２」から「ＬＸ３」に切り替える。また、ステップ４０５では、印加電圧線ＬＸ３上の所定の電圧値を選び、その電圧値をセンサセル１２０に印加する。つまり、信号ＳＧ４としてのセンサセル指令電圧ＶｃをＤ／Ａ２１を介してセンサ制御回路２５０（ＮＯｘ濃度検出手段２６０）に出力する。
　【０１２８】
　印加電圧の切替後、所定時間（例えば数１０〜２００ｍｓ程度）だけ待ち、ステップ４０６，４０７では、再び電流検出抵抗２２３の両端子電圧Ｖｅ，ＶｃをＡ／Ｄ２１，Ａ／Ｄ２２により各々読み取る（この値を、Ｖｅ２，Ｖｃ２とする）。続くステップ４０８では、前記検出したＶｅ２値及びＶｃ２値からセンサセル電流Ｉｓ２を算出する（Ｉｓ２＝（Ｖｅ２−Ｖｃ２）／Ｒ２）。
　【０１２９】
　その後、図２０のステップ４０９では、図１６の印加電圧線ＬＸ３を用い、前記算出したセンサセル電流Ｉｓ２に対応するセンサセル１２０への目標印加電圧を求める（マップ演算する）。さらにステップ４１０では、前記求めた目標印加電圧を指令電圧Ｖｃ（信号ＳＧ４）として、Ｄ／Ａ２１を介してセンサ制御回路２５０（ＮＯｘ濃度検出手段２６０）に出力する。ステップ４０９，４１０によれば、オフセット電流Ｉｓｏを検出するための所望の電圧がセンサセル１２０に印加される。
　【０１３０】
　その後、所定時間（例えば数１０〜２００ｍｓ程度）だけ待ち、ステップ４１１，４１２では、再び電流検出抵抗２２３の両端子電圧Ｖｅ，ＶｃをＡ／Ｄ２１，Ａ／Ｄ２２により各々読み取る（この値を、Ｖｅ３，Ｖｃ３とする）。続くステップ４１３では、前記検出したＶｅ３値及びＶｃ３値からオフセット電流Ｉｓｏを算出する（Ｉｓｏ＝（Ｖｅ３−Ｖｃ３）／Ｒ２）。
　【０１３１】
　その後、ステップ４１４では、前記算出したセンサセル電流Ｉｓからオフセット電流Ｉｓｏを減算して補正後センサセル電流Ｉｓｆを算出する（Ｉｓｆ＝Ｉｓ−Ｉｓｏ）。
　【０１３２】
　続くステップ４１５では、前記算出した補正後のセンサセル電流ＩｓｆをＮＯｘ濃度出力（信号ＳＧ５）としてＤ／Ａコンバータ又はシリアル通信により出力する。さらにステップ４１６では、印加電圧線を元の「ＬＸ２」に戻し、その後本ルーチンを終了する。
　【０１３３】
　因みに、オフセット電流Ｉｓｏの変動幅が比較的小さいことを考慮し、当該オフセット電流Ｉｓｏの検出に際してセンサセル印加電圧を固定値にしてもよい。この場合、ステップ４０９〜４１３の処理は不要となり、ステップ４０８にて算出したセンサセル電流Ｉｓ２がオフセット電流Ｉｓｏとして用いられる（Ｉｓ２＝Ｉｓｏとする）。
　【０１３４】
　なお本実施の形態では、図１９，２０のステップ４０４〜４１３により請求項記載のオフセット電流検出手段が構成され、同ステップ４０４，４０５，４０９，４１０により電圧切替手段が構成される。
　【０１３５】
　以上第４の実施の形態によれば、以下の特徴的な効果が得られる。
（イ）センサセルセル１２０付近に残留する酸素量に基づきセンサセル電流Ｉｓを補正するようにしたので、センサの個体差や使用環境等によりセンサセル付近の残留酸素量が変化する際に、当該残留酸素による影響が確実に無効化される。その結果、センサセル１２０付近の残留酸素量が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができる。
　【０１３６】
　図２１では、ＮＯｘ濃度出力（出力電流）のオフセット電流が残留酸素量に応じてばらついてしまい、ＮＯｘ濃度の検出誤差が生じる旨を説明したが、上記補正を行うことでオフセット電流変化の影響の無いＮＯｘ電流出力（例えば実線の出力）が得られる。
　【０１３７】
　（ロ）オフセット電流Ｉｓｏを直接検出し、該検出したオフセット電流Ｉｓｏに基づいてセンサセル電流Ｉｓを補正するので、残留酸素量の影響がより確実に排除できる。
　【０１３８】
　（ハ）センサセル特性として、オフセット電流成分とＮＯｘガス成分との加算電流を検出する第１領域（図１６のＡ１＋Ａ２検出域）と、オフセット電流成分のみを検出する第２領域（図１６のＡ１検出域）とを設け、第１領域で補正前のセンサセル電流Ｉｓを検出すると共に、第２領域でオフセット電流Ｉｓｏを検出し、補正前のセンサセル電流Ｉｓをオフセット電流Ｉｓｏにより補正するようにした。この構成によれば、上記第２領域を使うことで、オフセット電流Ｉｓｏが簡易且つ正確に直接計測でき、ひいてはガス濃度の検出精度が向上する。
　【０１３９】
　（ニ）第１領域でセンサセル電流Ｉｓを検出する時と、第２領域でオフセット電流Ｉｓｏを検出する時とでセンサセル印加電圧を選択的に切り替えるようにしたので、オフセット電流Ｉｓｏが適正に検出でき、ひいてはガス濃度の検出精度が向上する。
　【０１４０】
　（ホ）ガス濃度検出装置に適用されるガス濃度センサ１００の電極構成として、多孔質拡散層１０１に対向する各セルの電極（ポンプ第２電極１１２，センサ第１電極１２１）を、ＮＯｘガスに対して不活性な電極とし、それにより、オフセット電流成分とＮＯｘガス成分との加算電流を検出する第１領域と、オフセット電流成分のみを検出する第２領域とをセンサセル特性上に設けることとした。当該ガス濃度センサ１００によれば、前記第１領域だけを持つ既存のセンサに対し、新たに第２領域を設けることで、第２セル付近の残留酸素量に応じたオフセット電流が直接的に検出可能となる。従って、残留酸素量に応じた補正を実施するガス濃度検出装置において、好適なセンサが提供できる。
　【０１４１】
　（第５の実施の形態）
　上記第４の実施の形態では、オフセット電流を直接検出できるようにガス濃度センサ１００の電極構成を変更すると共に、センサセル印加電圧を調整してオフセット電流を計測し、該計測したオフセット電流に基づいてＮＯｘ濃度出力を補正したが、本実施の形態ではこの構成を変更する。
　【０１４２】
　つまり、センサセル１２０に残留する酸素量が相違すると、同センサセル１２０での起電力が変わることに着目し、センサセル起電力を計測すると共に該計測した起電力に基づいてＮＯｘ濃度出力を補正する。
　【０１４３】
　例えばセンサセル１２０での残留酸素が無ければ、同センサセル１２０はストイキ状態になり、センサセル起電力が「約０．４５Ｖ」となるのに対し、センサセル１２０での残留酸素が増えると、同センサセル１２０はリーン状態になり、センサセル起電力が減少する。この場合、図２６（ａ）に示されるように、センサセル起電力が相違することで実際のＮＯｘ濃度に対応するＮＯｘ濃度出力（出力電流）が変動する。例えばセンサセル起電力が０．４５Ｖの場合に対して同起電力が０．２Ｖになると、ＮＯｘ濃度が一定であってもＮＯｘ濃度出力（出力電流）が増加してしまう。
　【０１４４】
　これに対してセンサ起電力に応じた補正を行うことで、図２６（ｂ）に示されるように、センサセル起電力が０．４５Ｖ→０．２Ｖと変わってもＮＯｘ濃度出力が変動することはなく、正確なＮＯｘ濃度出力が得られる。つまり、図２６（ａ）に示す残留酸素による影響が起電力補正によりキャンセルされることとなる。
　【０１４５】
　本実施の形態におけるガス濃度検出装置の概要を図２２のブロック図に示す。図２２において、センサ制御回路２７０は、既述の酸素濃度検出手段２１０及びＮＯｘ濃度検出手段２２０に加え、センサセル起電力を検出するための起電力検出手段２８０を備える。起電力検出手段２８０では、センサセル起電力の検出値を信号ＳＧ６としてＮＯｘ電流補正回路３２０に出力する。
　【０１４６】
　補正手段としてのＮＯｘ電流補正回路３２０は、起電力検出手段２８０による起電力検出値（信号ＳＧ６）に基づいて、ＮＯｘ濃度検出手段２２０によるＮＯｘ濃度検出値（信号ＳＧ２）を補正し、該補正後に得られるＮＯｘ濃度出力を信号ＳＧ７として図示しない外部装置に出力する。
　【０１４７】
　図２３には、前記図２２のセンサ制御回路２７０についてその電気的構成を示す。図２３の構成は、前記図２に示すセンサ制御回路２００の一部を変更したものであり、その相違点として、ＮＯｘ濃度検出手段２２０内の増幅回路２２２と電流検出抵抗２２３との間には常閉タイプのスイッチＳＷ１が設けられる。また、同スイッチＳＷ１を開放又は閉鎖し、且つスイッチ解放時にセンサセル起電力を計測するための起電力計測回路２８１が設けられる。
　【０１４８】
　ここで、スイッチＳＷ１及び起電力計測回路２８１が前記図２２の起電力検出手段２８０に相当する。また、スイッチＳＷ１が請求項記載のスイッチ手段に相当し、起電力計測回路２８１が計測手段に相当する。
　【０１４９】
　なお、本実施の形態では残留酸素量に応じたオフセット電流を直接的に計測する必要はなく、ガス濃度センサ１００の構成は前記第１〜第３の実施の形態と同様に、各電極１１１，１１２，１２１，１２２のうち、ポンプ第２電極１１２のみがＮＯｘ不活性電極（Ａｕ−Ｐｔ電極）となっている。
　【０１５０】
　前記起電力計測回路２８１とＮＯｘ電流補正回路３２０とが何れもマイクロコンピュータで構成される場合において、その特徴的な処理を図２４，図２５のフローチャートを参照しながら説明する。
　【０１５１】
　起電力計測回路２８１内のＣＰＵが図２４の処理を開始すると、ステップ５０１ではスイッチＳＷ１を開放し、続くステップ５０２では、センサ第２電極１２２側の電圧（電流検出抵抗２２３の片側の端子電圧Ｖｃ）をＡ／Ｄコンバータにより読み取る。次に、ステップ５０３では、センサ第２電極１２２側の電圧Ｖｃ（検出値）と、センサ第１電極１２１側の電圧Ｖａ（固定値）との差から当該センサセル１２０の起電力（Ｖｃ−Ｖａ）を算出する。
　【０１５２】
　次に、ステップ５０４では、前記算出したセンサセル起電力を信号ＳＧ６としてＮＯｘ電流補正回路３２０に出力し、続くステップ５０５ではスイッチＳＷ１を閉鎖状態に戻す。
　【０１５３】
　一方、ＮＯｘ電流補正回路３２０内のＣＰＵが図２５の処理を開始すると、ステップ６０１では、例えば図２７の関係を用い、センサセル起電力に応じて補正値ΔＩｋを算出する。図２７では、センサセル起電力＝０．４５Ｖ（ストイキ状態）を境にそれよりも低電圧側でマイナス側の補正値ΔＩｋが設定される。
　【０１５４】
　次に、ステップ６０２では、その時々のセンサセル電流Ｉｓに補正値ΔＩｋを加算して補正後センサセル電流Ｉｓｆを算出する（Ｉｓｆ＝Ｉｓ＋ΔＩｋ）。続くステップ６０３では、前記算出した補正後のセンサセル電流ＩｓｆをＮＯｘ濃度出力（信号ＳＧ７）としてＤ／Ａコンバータ又はシリアル通信により出力し、その後本ルーチンを終了する。
　【０１５５】
　但し起電力計測回路２８１とＮＯｘ電流補正回路３２０とを同一のマイクロコンピュータで構成する場合、図２４及び図２５の処理は一連の処理として実行されればよい。
　【０１５６】
　以上第５の実施の形態によれば、残留酸素量の反映としてセンサセル起電力を検出し、該検出したセンサセル起電力に応じてセンサセル電流Ｉｓを補正するようにしたので、センサセル１２０付近の残留酸素量が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができる。
　【０１５７】
　（第６の実施の形態）
　上記第１〜第３の実施の形態では、排ガス中の酸素濃度に応じてＮＯｘ濃度出力が変動する、といった酸素濃度依存性を反映した補正を行い、上記第４，第５の実施の形態では、センサセルでの残留酸素の影響を反映した補正を行ったのに対し、本実施の形態では、酸素濃度依存性を反映した補正と、残留酸素の影響を反映した補正とを共に実施可能な装置を提案する。
　【０１５８】
　本実施の形態におけるガス濃度検出装置の概要を図２８のブロック図に示す。図２８では前記図１の構成との相違点として、補正手段としてのＮＯｘ電流補正回路３３０は、酸素濃度依存性に応じた補正と、残留酸素の影響に応じた補正とを実施し、それらの補正後に得られるＮＯｘ濃度出力を信号ＳＧ８として図示しない外部装置に出力する。
　【０１５９】
　ＮＯｘ電流補正回路３３０は、上記第１〜第５の実施の形態における要件を適宜組み合わせて実現するものであればよいが、ここではその一例を以下に記す。図２９は、ＮＯｘ電流補正回路３３０（マイクロコンピュータ）による演算処理を示すフローチャートである。
　【０１６０】
　図２９において、ステップ７０１では、ポンプセル電流Ｉｐ及びセンサセル電流Ｉｓを算出する。続くステップ７０２では、ポンプセル電流Ｉｐに基づいて補正値ΔＩｓを算出する。この補正値ΔＩｓは酸素濃度依存性による電流誤差を修正するものであって、例えば前記図１３の関係を用いて算出する。なおここで、ステップ７０１は、前記図１０のステップ２０１〜２０６の処理に相当し、ステップ７０２は、前記図１２のステップ３０１の処理に相当する。
　【０１６１】
　さらに、ステップ７０３では、センサセル１２０付近の残留酸素量に応じたオフセット電流Ｉｓｏを算出する。実際には、前記図１９，２０の処理を準用し、同図のステップ４０１〜４１３の処理を実施してオフセット電流Ｉｓｏを算出する。但し図１９，２０の処理（第４の実施の形態）を適用するには、センサセル電極の構成を一部変更する必要がある。つまり、ガス濃度センサ１００の各電極１１１，１１２，１２１，１２２のうち、ポンプ第２電極１１２とセンサ第１電極１２１とをＮＯｘ不活性電極（Ａｕ−Ｐｔ電極）として、残留酸素量に応じたオフセット電流を直接的に計測できる構成とする。
　【０１６２】
　その後、ステップ７０４では、前記算出した補正値ΔＩｓとオフセット電流Ｉｓｏに基づいてセンサセル電流Ｉｓを補正する。すなわち、Ｉｓｆ＝Ｉｓ＋ΔＩｓ−Ｉｓｏといった演算式を用いて補正後のセンサセル電流Ｉｓｆを算出する。そしてステップ７０５では、補正後のセンサセル電流ＩｓｆをＮＯｘ濃度出力としてＤ／Ａコンバータ又はシリアル通信により出力する。
　【０１６３】
　他方で、酸素濃度依存性に応じた補正に際し、補正値ΔＩｓのマップ演算に代えて、ガス濃度センサ１００の構造から一意的に決定される構造定数Ｋａと、ＮＯｘ感度から算出される補正係数Ｋｂとに基づく演算式、
　　Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）
による補正を実施してもよい。すなわち、前記図２９のステップ７０４において、上記演算式を用いてセンサセル電流Ｉｓを補正する。実際には、
　　Ｉｓｆ＝（Ｉｓ−Ｉｓｏ）・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）
の演算を行って補正後のセンサセル電流Ｉｓｆを求める。
　【０１６４】
　また、センサセル１２０付近の残留酸素の影響を反映した補正として、例えば前記図２７の関係を用いてセンサセル起電力に応じた補正値ΔＩｋを求め、該補正値ΔＩｋによりセンサセル電流Ｉｓを補正することも勿論可能である。
　【０１６５】
　以上第６の実施の形態によれば、酸素濃度依存性を反映しつつセンサセル電流Ｉｓを補正する第１補正と、センサセル付近の残留酸素量に基づいてセンサセル電流Ｉｓを補正する第２補正とを実施するので、酸素濃度依存性の影響と残留酸素量の影響とが共に排除される。従って、排ガス中の酸素濃度が変化しても、或いはセンサセル付近に残留する酸素量が変化しても、高精度なガス濃度検出を実施することができる。
　【０１６６】
　なお、本発明の実施の形態は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
（他の形態１）上記各実施の形態では、マイクロコンピュータを用いてポンプ電圧指令回路２１１及びセンサ電圧指令回路２２１を構成したが（図７参照）、同指令回路２１１，２２１をハードウエアにより構成してもよい。同指令回路２１１，２２１の回路構成を図３０に示す。但し、ポンプ電圧指令回路２１１とセンサ電圧指令回路２２１とは同一構成で実現できるため、図３０にはポンプ電圧指令回路２１１の構成のみを図示する。
　【０１６７】
　図３０において、ポンプ電圧指令回路２１１は、基準電圧回路２４１、増幅回路２４２、増幅抵抗２４５，２４６、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２４３及び電流検出回路２４７から構成される。電流検出回路２４７は、ポンプセル電流Ｉｐを検出するための電流検出抵抗２１３の両端子電圧Ｖｄ，Ｖｂを取り込み、同電流検出回路２４７で処理された電圧（Ｖｄ−Ｖｂ）が増幅回路２４２の非反転入力端子に出力される。増幅回路２４２の反転入力端子は、増幅率を決定するための増幅抵抗２４５及び２４６に接続される。増幅回路２４２の出力端子には、抵抗２４３ａ及びコンデンサ２４３ｂからなる一次のＬＰＦ２４３が接続され、そのＬＰＦ２４３を介して指令電圧Ｖｂが出力される。
　【０１６８】
　ここで、基準電圧回路２４１は印加電圧線ＬＸ１のオフセット電圧（０ｍＡ時の印加電圧）を生成し、増幅回路２４２と増幅抵抗２４５，２４６は印加電圧線ＬＸ１の傾き（ポンプセル電流増大に伴う印加電圧の増大）を決定する。かかる場合、図５に示す印加電圧線ＬＸ１に沿った印加電圧がポンプセル１１０に印加される。印加電圧線ＬＸ１によればポンプセル電流Ｉｐの増大に伴い印加電圧が増大するといった、ポジティブフィードバックの系ができ、出力する印加電圧が発振しようとするが、ＬＰＦ２４３をフィードバック系の途中に設けることで印加電圧の発振が防止される。以上のような構成及び作用により、本装置の印加電圧制御をハードウエアにより実施することも可能となる。
　【０１６９】
　（他の形態２）上記各実施の形態では、ポンプセル１１０及びセンサセル１２０の共通の負側端子（ポンプ第２電極１１２，センサ第１電極１２１）をＧＮＤ電圧（０Ｖ電圧）よりも浮かした基準電圧Ｖａとしたが、この構成を変更する。例えば一方のセル（例えば図２のセンサセル１２０）の負側端子のみをＧＮＤ電圧から浮かすと共に他方のセル（図２のポンプセル１１０）の負側端子をＧＮＤ接地させたり、或いは両方のセルの負側端子をＧＮＤ接地させてもよい。
　【０１７０】
　（他の形態３）上記第６の実施の形態では、酸素濃度依存性を反映した「第１補正」と、残留酸素の影響を反映した「第２補正」とを共に実施する旨を記載したが、当該装置の構成を以下の如く変更する。多くの場合、第１補正は例えば排ガス中の酸素濃度変化に応じて随時必要になるのに対し、第２補正はセンサの個体差や経時変化が生じた際に必要となる。
　【０１７１】
　そこで、第１補正と第２補正との要否を各々判断し、その判断結果に従い各補正を選択的に実施する。例えば第２補正は、センサ個体差や経時変化によるバラツキを解消する必要がある場合にのみ実施する。実際には前記図２９のルーチンにおいて、補正要否を最初に判断し、その結果に従いステップ７０２，７０３による補正を有効化又は無効化する。不要な処理は迂回すればよい。
　【０１７２】
　或いは、第１補正を実施する頻度に対し第２補正を実施する頻度を下げる。実際には、第１補正の補正量（例えば前記図１３に基づく補正値ΔＩｓ）を算出する頻度に対し、第２補正の補正量（例えばオフセット電流Ｉｓｏ）を算出する頻度を下げる。この場合、第１補正の補正量算出を数ｍｓｅｃ周期で実施するのに対し、第２補正の補正量算出を数ｓｅｃ周期で実施する。又は、第２補正の補正量算出を、エンジンのイグニッションキーがＯＮ操作されるタイミングでのみ実施する。第２補正における補正量の算出頻度を下げる場合、当該補正量をその都度バックアップメモリに記憶・更新し、補正の実施時には同メモリの補正量データを読み出して使用する。
　【０１７３】
　上記構成によれば、必要に則した補正が実施でき、より一層適正なガス濃度検出装置が実現できる。この場合、例えばマイクロコンピュータを使う場合にその演算負荷が軽減できる。
　【０１７４】
　（他の形態４）２セル構造のガス濃度センサとして、その構成の一部を変更してもよい。例えば電圧印加に伴い排ガス中の余剰酸素を排出しつつその酸素濃度に応じた電流を流すポンプセルと、同じく電圧印加に伴い余剰酸素排出後のガス成分からＮＯｘ濃度に応じた電流を流すセンサセルとを備える構成において、ポンプセルとセンサセルとの設置場所を逆にする。つまり、ポンプセルが多孔質拡散層１０１と大気ダクト１０２との間に設けられ、センサセルが多孔質拡散層１０１と排ガス空間との間に設けられる。この場合にも、既述のガス濃度センサ１００と同様の原理でガス濃度が検出できる。
　【０１７５】
　なお、前記図６に示すセンサセル特性を得るには、各セルの電極のうち、多孔質拡散層１０１側のポンプ電極のみをＮＯｘ不活性電極（ＮＯｘガスを分解し難い電極）とする。また、前記図１６に示すセンサセル特性を得るには、各セルの電極のうち、多孔質拡散層１０１側のポンプセル電極及びセンサセル電極をＮＯｘ不活性電極（ＮＯｘガスを分解し難い電極）とする。
　【０１７６】
　（他の形態５）上記各実施の形態では、２セル構造のガス濃度センサについてその具体例を示したが、２セル構造のセンサ以外に、３セル構造のガス濃度センサや、ポンプセルやセンサセルを複数に分割して設け、それにより４個以上のセルを持つガス濃度センサにも適用できる。以下には、３セル構造のガス濃度センサを用いたガス濃度検出装置への適用例を説明する。
　【０１７７】
　図３１を参照しつつ３セル構造のガス濃度センサ４００の一構成を説明する。ガス濃度センサ４００は主要な構成として、排ガス中の酸素を排出することで酸素濃度を検出するポンプセル４１０（第１セル）と、酸素分圧を検知するリファレンスセル４３０と、ＮＯｘガスを分解しその酸素イオンを排出することでＮＯｘ濃度を検出するセンサセル４２０（第２セル）とを有する。
　【０１７８】
　エンジンから排出された排ガスは、第１多孔質拡散層４０１を介して第１チャンバ４０５に導入される。ポンプセル４１０は、リファレンス第１電極４３１とリファレンス第２電極４３２との間の電圧によりモニタしたリファレンスセル４３０の電圧に基づき、第１チャンバ４０５内に存在する酸素をＮＯｘが分解しないレベルで汲み出し制御する。すなわち、ポンプ第１電極４１１とポンプ第２電極４１２との間に電圧を印加することで酸素が汲み出され、この時に流れる電流を計測することで酸素濃度が検出される。
　【０１７９】
　酸素が汲み出された排ガスは、第２多孔質拡散層４０４を介して第２チャンバ４０６に導入される。第２チャンバ４０６内に存在するＮＯｘガスは、センサセル４２０を用いて分解し汲み出されるように制御される。すなわち、センサ第１電極４２１とセンサ第２電極４２２との間に電圧を印加することでＮＯｘガスが汲み出され、この時に流れる電流値を計測することでＮＯｘ濃度が検出される。
　【０１８０】
　例えば第１チャンバ４０５内の排ガスがリーンである程（酸素が多く含まれる状態）、リファレンスセル４３０の起電力が低減され、リファレンス第２電極４３２の電圧は低下する。このとき、第１チャンバ４０５内の酸素がポンプセル４１０を介して排ガス側（図の上側）に排出される。また、第１チャンバ４０５内の排ガスの酸素濃度が非常に低い場合、リファレンスセル４３０の起電力が上昇し、リファレンス第２電極４３２の電圧が上昇する。このとき、第１チャンバ４０５内の酸素の排出が少なくなる。その際のポンプセル電流を計測することにより、排ガス中の酸素濃度が検出できる。
　【０１８１】
　一方、排ガス中の酸素を排出された後のガスは第２多孔質拡散層４０４を介して第２チャンバ４０６に導入される。センサセル４２０に所定の電圧が印加されると、同センサセル４２０はＮＯｘガスを分解し、酸素イオンを第２チャンバ４０６から大気ダクト４０７側に排出する。その際のセンサセル電流を計測することにより、排ガス中のＮＯｘ濃度が検出できる。
　【０１８２】
　上記構成のガス濃度センサ４００において、演算式、
　　Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）
を用い、センサセル電流Ｉｓを補正する。上記センサ４００の場合、第１，第２多孔質拡散層４０１，４０４と第１，第２チャンバ４０５，４０６とが拡散抵抗部に相当し、同拡散抵抗部の構造等から構造定数Ｋａを設定し、センサセル４２０のＮＯｘ感度から補正係数Ｋｂを設定する。実際には、拡散抵抗部（部材４０１，４０４〜４０６）における拡散係数と、同拡散抵抗部の形状及び容積と、各セル４１０，４２０，４３０の電極位置とにより構造定数Ｋａを決定する。
　【０１８３】
　本実施の形態によれば、既述通り酸素濃度依存性の影響がキャンセルされ、排ガス中の酸素濃度の変化に関係なく、高精度なガス濃度検出を実施することができる。その他に、第２〜第６の実施の形態で記載した補正手法と上記ガス濃度センサ４００とを適宜組み合わせて実施することも勿論可能である。
　【０１８４】
　因みに、残留酸素量に応じたオフセット電流を直接検出すべく、前記図１６に示すセンサセル特性を得るには、各セルの電極のうち、第１チャンバ４０５側のポンプ第２電極４１２及び第２チャンバ４０６側のセンサ第１電極４２１をＮＯｘ不活性電極（ＮＯｘガスを分解し難い電極）とすればよい。
　【０１８５】
　（他の形態６）３セル構造のガス濃度センサ（ＮＯｘセンサ）として、図３２の構成を適用してもよい。図３２のガス濃度センサ５００において、酸素ポンプセル５１０（第１セル）は、固体電解質ＳＥＡとその両面の一対の電極５１１，５１２とからなる。固体電解質ＳＥＡ及び電極５１１，５１２には所定寸法のピンホール５１３が形成されている。符号５１４は多孔質保護層である。
　【０１８６】
　酸素検知セル５２０は、固体電解質ＳＥＢとその両面の一対の電極５２１，５２２からなる。電極５２１は例えば多孔質Ｐｔ電極からなり、電極５２２は酸素ポンプセル５１０の電極５１２と同様、ＮＯｘの還元に対して不活性で且つ酸素の還元に対して活性であるように電極で構成される。また、ＮＯｘ検知セル５３０（第２セル）は、前記酸素検知セル５２０と共通の固体電解質ＳＥＢとその両面の一対の電極５３１，５３２からなる。電極５３１は例えば多孔質Ｐｔ電極からなり、電極５３２はＮＯｘの還元に対して活性な例えば多孔質Ｐｔ電極からなる。
　【０１８７】
　固体電解質ＳＥＡ，ＳＥＢの間には、連通孔５４３を介して隣接する第１内部空間５４１及び第２内部空間５４２が形成されている。固体電解質ＳＥＢの裏面側には大気通路５４４が形成され、さらに各セルを加熱するためのヒータ５４５が積層されている。
　【０１８８】
　上記構成のガス濃度センサ５００において、排ガスはピンホール５１３を通って第１内部空間５４１に導入される。酸素検知セル５２０では電極５２１，５２２の両側の酸素濃度差に基づく起電力が発生する。この起電力の大きさを測定することで、第１の内部空間５４１内の酸素濃度が検出される。
　【０１８９】
　酸素ポンプセル５１０では電極５１１，５１２間に電圧が印加されることで、第１内部空間５４１内の酸素が出し入れされて同内部空間５４１内の酸素濃度が所定の低濃度に制御される。酸素ポンプセル５１０への通電量は、酸素検知セル５２０の電極５２１，５２２間に発生する起電力が所定の一定値となるようにフィードバック制御される。ここで、第１内部空間５４１に面する電極５１２，５２２はＮＯｘの還元に対しては不活性であるため、第１内部空間５４１内ではＮＯｘは分解されず、第１内部空間５４１内のＮＯｘ量が変化することはない。
　【０１９０】
　酸素ポンプセル５１０及び酸素検知セル５２０により一定の低酸素濃度となった排ガスは、連通孔５４３を通って第２内部空間５４２内に導入される。第２内部空間５４２に面するＮＯｘ検知セル５３０は、ＮＯｘに対して活性であるので、電極５３１，５３２間に所定の電圧が印加されると電極５３２上でＮＯｘが還元分解され、酸素イオン電流が流れる。この電流値（センサセル電流Ｉｓ）が測定されることで排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度が検出される。
　【０１９１】
　上記構成のガス濃度センサ５００において、演算式、
　　Ｉｓｆ＝Ｉｓ・Ｋｂ／（Ｋａ・Ｉｐ＋Ｋｂ）
を用い、センサセル電流Ｉｓを補正する。上記センサ５００の場合、ピンホール５１３と、第１，第２内部空間５４１，５４２と、連通孔５４３とが拡散抵抗部に相当し、同拡散抵抗部の構造等から構造定数Ｋａを設定し、ＮＯｘ検知セル５３０のＮＯｘ感度から補正係数Ｋｂを設定する。実際には、拡散抵抗部（部材５１３，５４１〜５４３）における拡散係数と、同拡散抵抗部の形状及び容積と、各セル５１０，５２０，５３０の電極位置とにより構造定数Ｋａを決定する。
　【０１９２】
　本実施の形態によれば、既述通り酸素濃度依存性の影響がキャンセルされ、排ガス中の酸素濃度の変化に関係なく、高精度なガス濃度検出を実施することができる。その他に、第２〜第６の実施の形態で記載した補正手法と上記ガス濃度センサ５００とを適宜組み合わせて実施することも勿論可能である。
　【０１９３】
　因みに、残留酸素量に応じたオフセット電流を直接検出すべく、前記図１６に示すセンサセル特性を得るには、各セルの電極のうち、第１内部空間５４１側の酸素ポンプセル電極５１２及び酸素検知セル電極５２２と、第２内部空間５４２側のＮＯｘ検知セル電極５３２とをＮＯｘ不活性電極（ＮＯｘガスを分解し難い電極）とすればよい。
　【０１９４】
　（他の形態７）酸素濃度とＮＯｘ濃度とを検出可能なガス濃度センサの他、酸素濃度とＨＣ濃度又はＣＯ濃度とを検出可能なガス濃度センサにも適用できる。ＨＣ濃度又はＣＯ濃度を検出する場合、ポンプセルにて排ガス（被検出ガス）中の余剰酸素を排出し、センサセルにて余剰酸素排出後のガス成分からＨＣ又はＣＯを分解する。これにより、酸素濃度に加え、ＨＣ濃度又はＣＯ濃度が検出できる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】第１の実施の形態においてガス濃度検出装置の概要を示すブロック図。
　【図２】センサ制御回路の電気的構成を示す回路図。
　【図３】ガス濃度センサの構成を示す要部断面図。
　【図４】ガス濃度センサの動作原理を説明するための図。
　【図５】ガス濃度センサのポンプセル特性を示す図。
　【図６】ガス濃度センサのセンサセル特性を示す図。
　【図７】ポンプ（センサ）電圧指令回路の構成を示す図。
　【図８】ＮＯｘ電流補正回路の構成を示す図。
　【図９】印加電圧制御手順を示すフローチャート。
　【図１０】ＮＯｘ電流補正手順を示すフローチャート。
　【図１１】ＮＯｘ濃度と出力電流との関係を示す図。
　【図１２】第２の実施の形態においてＮＯｘ電流補正手順を示すフローチャート。
　【図１３】酸素濃度と補正値ΔＩｓとの関係を示す図。
　【図１４】第３の実施の形態においてＮＯｘ電流補正回路の電気的構成を示す回路図。
　【図１５】第４の実施の形態においてガス濃度検出装置の概要を示すブロック図。
　【図１６】ガス濃度センサのセンサセル特性を示す図。
　【図１７】第４の実施の形態においてセンサ制御回路の電気的構成を示す回路図。
　【図１８】ＮＯｘ電流補正回路の構成を示す図。
　【図１９】ＮＯｘ電流補正手順を示すフローチャート。
　【図２０】図１９に続き、ＮＯｘ電流補正手順を示すフローチャート。
　【図２１】ＮＯｘ濃度と出力電流との関係を示す図。
　【図２２】第５の実施の形態においてガス濃度検出装置の概要を示すブロック図。
　【図２３】第５の実施の形態においてセンサ制御回路の電気的構成を示す回路図。
　【図２４】センサセル起電力の検出手順を示すフローチャート。
　【図２５】ＮＯｘ電流補正手順を示すフローチャート。
　【図２６】ＮＯｘ濃度と出力電流との関係を示す図。
　【図２７】センサセル起電力と補正値ΔＩｋとの関係を示す図。
　【図２８】第６の実施の形態においてガス濃度検出装置の概要を示すブロック図。
　【図２９】ＮＯｘ電流補正手順を示すフローチャート。
　【図３０】ポンプ電圧指令回路の構成を示す回路図。
　【図３１】他の形態において３セル構造のガス濃度センサの要部を示す断面図。
　【図３２】他の形態において３セル構造のガス濃度センサの要部を示す断面図。
　【図３３】拡散抵抗部の構成を簡単なモデルで示す図。
　【符号の説明】
　１００…ガス濃度センサ、１０１…拡散抵抗部としての多孔質拡散層、１１０…第１セルとしてのポンプセル、１１１…ポンプ第１電極、１１２…ポンプ第２電極、１２０…第２セルとしてのセンサセル、１２１…センサ第１電極、１２２…センサ第２電極、２００，２５０，２７０…センサ制御回路、２１０…第１検出手段としての酸素濃度検出手段、２２０，２６０…第２検出手段としてのＮＯｘ濃度検出手段、２８０…起電力検出手段、２８１…計測手段としての起電力計測回路、３００，３１０，３２０，３３０…補正手段としてのＮＯｘ電流補正回路、４００…ガス濃度センサ、４０１…第１多孔質拡散層、４０４…第２多孔質拡散層、４０５…第１チャンバ、４０６…第２チャンバ、４１０…第１セルとしてのポンプセル、４２０…第２セルとしてのセンサセル、５００…ガス濃度センサ、５１３…ピンホール、５４１…第１内部空間、５４２…第２内部空間、５４３…連通孔、５１０…第１セルとしての酸素ポンプセル、５３０…第２セルとしてのＮＯｘ検知セル、ＳＷ１…スイッチ手段としてのスイッチ。