(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１拡散抵抗部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記第１測定室に配置されて、前記第１測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１酸素イオンポンプセルと、
前記第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた前記測定対象ガスが第２拡散抵抗部を介して導入される第２測定室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極のうち一方が前記第２測定室に配置されて、前記第２測定室における特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素イオンポンプセルと、
所定の酸素濃度雰囲気となる基準酸素室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記第１測定室に配置され、他方の電極が前記基準酸素室に配置された酸素濃度検知セルと、
を備えるガスセンサ素子であって、
前記第２酸素イオンポンプセルにおける前記一対の電極のうち他方の電極が配置される酸素循環室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極が前記酸素循環室に配置されて、前記酸素循環室における酸素濃度に応じた電流が流れる循環用ポンプセルと、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記基準酸素室に配置され、他方の電極が前記酸素循環室に配置された調整用ポンプセルと、
を備えることを特徴とするガスセンサ素子。
【請求項２】
前記第２酸素イオンポンプセルの前記酸素イオン導電体と、前記循環用ポンプセルの前記酸素イオン導電体と、前記調整用ポンプセルの前記酸素イオン導電体と、が同一の酸素イオン導電体で構成され、
前記第２測定室、前記酸素循環室、前記基準酸素室が、この順に並んで配置されていること、
を特徴とする請求項１に記載のガスセンサ素子。
【請求項３】
第１拡散抵抗部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記第１測定室に配置されて、前記第１測定室に導入された前記測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１酸素イオンポンプセルと、
前記第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた前記測定対象ガスが第２拡散抵抗部を介して導入される第２測定室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極が前記第２測定室に配置されて、前記第２測定室における特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素イオンポンプセルと、
所定の酸素濃度雰囲気となる基準酸素室と、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記第１測定室に配置され、他方の電極が前記基準酸素室に配置された酸素濃度検知セルと、
を備えるガスセンサ素子であって、
酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、前記一対の電極の一方が前記基準酸素室に配置され、他方の電極が前記第２測定室に配置された汲み出し用ポンプセルを備えること、
を特徴とするガスセンサ素子。
【請求項４】
前記第２酸素イオンポンプセルにおける一対の電極のうち一方の電極が、前記汲み出し用ポンプセルの前記電極のうち前記基準酸素室に配置される電極と電気的に接続されたこと、
を特徴とする請求項３に記載のガスセンサ素子。
【請求項５】
前記第２酸素イオンポンプセルの前記酸素イオン導電体と、前記汲み出し用ポンプセルの前記酸素イオン導電体と、が同一の酸素イオン導電体で構成され、
前記第２酸素イオンポンプセルにおける一対の電極のうち一方の電極が、前記汲み出し用ポンプセルの前記電極のうち前記基準酸素室に配置される電極と同一電極で形成されたこと、
を特徴とする請求項３に記載のガスセンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１測定室と、第１酸素イオンポンプセルと、第２測定室と、第２酸素イオンポンプセルと、基準酸素室と、酸素濃度検知セルと、を備えるガスセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、測定対象ガス中の特定ガス成分（例えば、ＮＯｘ）を検出するガスセンサ素子として、第１測定室と、第１酸素イオンポンプセルと、第２測定室と、第２酸素イオンポンプセルと、基準酸素室と、酸素濃度検知セルと、を備えるガスセンサ素子（ＮＯｘガスセンサ素子）が知られている（特許文献１）。
【０００３】
このガスセンサ素子においては、微量の特定ガス成分（ＮＯｘ）の検出精度を向上するために、第２測定室における第２酸素イオンポンプセルにおいて、ＮＯｘを解離して生成される酸素Ｏ2 を循環して解離させることで検出電流値を増大させることにより、検出精度を向上する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−０４４６７１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のガスセンサ素子においては、最終的な検出電流値を増大でき検出精度の向上を図ることは可能であるが、第２測定室においてＮＯｘ解離に伴い発生するＯ2 濃度が安定して最終的な検出電流値に至るまでの時間を要するため、応答性が低下する虞がある。また、第２酸素イオンポンプセルによる第２測定室におけるＯ2 濃度の増大により、Ｏ2 濃度増大の影響による検出電流値の変動が生じるため、検出電流値のＳ／Ｎ比の悪化が問題となる虞がある。
【０００５】
なお、これらの問題点の原因としては、第２測定室でのＯ2 濃度の増大により、そのＯ2 が第２測定室から第１測定室に逆流して、第１測定室での測定対象ガスの成分濃度に変化が生じて、第１測定室でのＮＯｘの解離が抑制されることが考えられる。
【０００６】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、第２測定室でのＯ2 濃度増大を抑制して、第１測定室へのＯ2 逆流を防止することで、応答性の悪化およびＳ／Ｎ比の悪化を防止するガスセンサ素子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】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、第１拡散抵抗部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が第１測定室に配置されて、第１測定室に導入された測定対象ガスに対する酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１酸素イオンポンプセルと、第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた測定対象ガスが第２拡散抵抗部を介して導入される第２測定室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極のうち一方が第２測定室に配置されて、第２測定室における特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素イオンポンプセルと、所定の酸素濃度雰囲気となる基準酸素室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が第１測定室に配置され、他方の電極が基準酸素室に配置された酸素濃度検知セルと、を備えるガスセンサ素子であって、第２酸素イオンポンプセルにおける一対の電極のうち他方の電極が配置される酸素循環室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極が酸素循環室に配置されて、酸素循環室における酸素濃度に応じた電流が流れる循環用ポンプセルと、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が基準酸素室に配置され、他方の電極が酸素循環室に配置された調整用ポンプセルと、を備えることを特徴とするガスセンサ素子である。
【０００８】
このガスセンサ素子においては、第２酸素イオンポンプセルが特定ガスの解離により生成される酸素イオンを第２測定室から酸素循環室に汲み出すので、第２測定室における酸素濃度の過剰な増加を防止でき、第２測定室から第１測定室への酸素の逆流を防止できる。
【０００９】
このように、第２測定室から第１測定室への酸素の逆流を防止できるため、第１測定室における酸素濃度の変動を抑制できると共に、第１測定室において解離されるＮＯｘの量が変動するのを防止できる。このことから、第２測定室から酸素循環室に汲み出される酸素の量が変動し難くなり、酸素循環室におけるＯ2 濃度が安定して最終的な検出電流値に至るまでの時間を短縮でき、応答性の低下を防止できる。
【００１０】
また、このガスセンサ素子においては、第２酸素イオンポンプセルが特定ガスの解離により生成される酸素イオンを第２測定室から酸素循環室に汲み出すことから、特定ガス濃度に応じた酸素が酸素循環室に汲み出される。このため、酸素循環室における酸素濃度は特定ガス濃度に応じて定まり、循環用ポンプセルに流れる電流に基づいて酸素循環室における酸素濃度を検出できることから、循環用ポンプセルに流れる電流に基づいて特定ガス濃度を検出することができる。
【００１１】
この循環用ポンプセルに流れる電流（検出電流）は、酸素循環室の酸素が繰り返し解離される事で発生することから電流値が大きくなる。ここで、第２測定室から第１測定室への酸素の逆流を防止した状態で検出電流を大きくできるので、検出電流値のＳ／Ｎ比の悪化を抑制できる。
【００１２】
また、酸素循環室における酸素濃度は、特定ガス濃度に応じて定まることから、特定ガス成分の濃度以外の要因によって、酸素循環室における酸素濃度が大きく変動することは生じがたく、さらに、調整用ポンプセルが酸素を酸素循環室から基準酸素室に汲み出すため、酸素循環室における酸素濃度の過剰な増加を防止できる。
【００１３】
よって、本発明のガスセンサ素子によれば、第２測定室でのＯ2 濃度増大を防止して、第１測定室へのＯ2 逆流を防止することができ、応答性の悪化およびＳ／Ｎ比の悪化を防止することができる。
【００１４】
そして、上述のガスセンサ素子においては、第２酸素イオンポンプセルの酸素イオン導電体と、循環用ポンプセルの酸素イオン導電体と、調整用ポンプセルの酸素イオン導電体と、が同一の酸素イオン導電体で構成され、第２測定室、酸素循環室、基準酸素室が、この順に並んで配置されるように構成してもよい。
【００１５】
このように、３つのポンプセルを同一の酸素イオン導電体を用いて構成することで、ガスセンサ素子を構成する酸素イオン導電体の個数を減らすことができ、ガスセンサ素子の構成を簡略化できる。
【００１６】
また、第２測定室、酸素循環室、基準酸素室が、この順に配置されることで、各ポンプセルにおける一対の電極の電極間距離が短くなり、酸素イオン導電体における酸素イオンの移動距離が短くなることから、酸素イオンの移動が良好になり、検出精度の低下を防止できる。
【００１７】
次に、上記目的を達成するためになされた請求項３記載の発明は、第１拡散抵抗部を介して測定対象ガスが導入される第１測定室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が第１測定室に配置されて、第１測定室に導入された測定対象ガスに酸素の汲み出しまたは汲み入れを行う第１酸素イオンポンプセルと、第１測定室において酸素の汲み出しまたは汲み入れが行われた測定対象ガスが第２拡散抵抗部を介して導入される第２測定室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極が第２測定室に配置されて、第２測定室における特定ガス濃度に応じた電流が流れる第２酸素イオンポンプセルと、所定の酸素濃度雰囲気となる基準酸素室と、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が第１測定室に配置され、他方の電極が基準酸素室に配置された酸素濃度検知セルと、を備えるガスセンサ素子であって、酸素イオン導電体および該酸素イオン導電体上に形成された一対の電極を有し、一対の電極の一方が基準酸素室に配置され、他方の電極が第２測定室に配置された汲み出し用ポンプセルを備えること、を特徴とするガスセンサ素子である。
【００１８】
このガスセンサ素子においては、汲み出し用ポンプセルが、第２測定室における酸素を基準酸素室に汲み出すので、第２測定室における酸素濃度の過剰な増加を防止でき、第２測定室から第１測定室への酸素の逆流を防止できる。
【００１９】
これにより、第１測定室における酸素濃度の変動を抑制できると共に、第１測定室において解離されるＮＯｘの量が変動するのを防止できることから、第２測定室におけるＯ2 濃度が安定して最終的な検出電流値に至るまでの時間を短縮でき、応答性の低下を防止できる。
【００２０】
また、このガスセンサ素子においては、第２酸素イオンポンプセルに特定ガス濃度に応じた電流が流れることから、その電流に基づいて測定対象ガスにおける特定ガス濃度を検出することができる。
【００２１】
特定ガス成分としてＮＯｘを検出する際には、ＮＯｘの解離に伴い生じる酸素（Ｏ2 ）が繰り返し解離されることにより、第２酸素イオンポンプセルに流れる電流（検出電流）が大きくなる。ここで、第２測定室から第１測定室への酸素の逆流を防止した状態で検出電流を大きくできるので、検出電流値のＳ／Ｎ比の悪化を抑制できる。
【００２２】
よって、本発明のガスセンサ素子によれば、第２測定室でのＯ2 濃度増大を抑制して、第１測定室へのＯ2 逆流を防止することができ、応答性の悪化およびＳ／Ｎ比の悪化を防止することができる。
【００２３】
次に、上述のガスセンサ素子においては、第２酸素イオンポンプセルにおける一対の電極のうち一方の電極が、汲み出し用ポンプセルの電極のうち基準酸素室に配置される電極と電気的に接続される構成を採ることもできる。
【００２４】
このような構成を採ることで、第２酸素イオンポンプセルの一方の電極と外部機器とを接続する端子電極と、汲み出し用ポンプセルのうち基準酸素室に配置される電極と外部機器とを接続する端子電極とを共用化できる。
【００２５】
よって、本発明によれば、端子電極の個数を削減することができ、ガスセンサ素子の外部構成を簡略化できる。
また、上述のガスセンサ素子においては、第２酸素イオンポンプセルの酸素イオン導電体と、汲み出し用ポンプセルの酸素イオン導電体と、が同一の酸素イオン導電体で構成され、第２酸素イオンポンプセルにおける一対の電極のうち一方の電極が、汲み出し用ポンプセルの電極のうち基準酸素室に配置される電極と同一電極で形成される構成を採ることができる。
【００２６】
このような構成を採ることで、第２酸素イオンポンプセルの一方の電極と、汲み出し用ポンプセルの基準酸素室に配置される電極とを、同一の電極で共用化でき、電極の個数を削減することができる。
【００２７】
よって、本発明によれば、ガスセンサ素子の内部構成を簡略化できるとともに、ガスセンサ素子の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本発明を適用した実施形態であるＮＯｘガスセンサ素子１について、図１に示す内部構成図を用いて説明する。なお、このＮＯｘガスセンサ素子は、自動車の内燃機関やボイラ等の各種燃焼機器の排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出する用途に利用できるガスセンサ素子である。
【００２９】
以下の説明では、図１に示すＮＯｘガスセンサ素子１のうち左側を先端側として、右側を後端側として説明する。また、図１では、ＮＯｘガスセンサ素子１のうち先端側部分における内部構成を示しており、後端部分は図示を省略している。
【００３０】
ＮＯｘガスセンサ素子１は、第１ポンプセル１１１，酸素濃度検知セル１１２，共用ポンプセル１１９を、アルミナを主体とする絶縁層１１４，１１５を介して積層した構造を有する。
【００３１】
このうち、第１ポンプセル１１１は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる第１固体電解質層１３１と、第１固体電解質層１３１を挟み込むように配置された第１ポンプ用第１電極１３５と第１ポンプ用第２電極１３７とからなる第１多孔質電極１２１とを備えて形成されている。なお、第１ポンプ用第１電極１３５および第１ポンプ用第２電極１３７は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されており、それぞれの表面には、多孔質体からなる保護層１２２が形成されている。
【００３２】
酸素濃度検知セル１１２は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる検知用固体電解質層１５１と、検知用固体電解質層１５１を挟み込むように配置された検知用電極１５５と基準用電極１５７とからなる検知用多孔質電極１２３とを備えて形成されている。なお、検知用電極１５５および基準用電極１５７は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されている。
【００３３】
また、共用ポンプセル１１９は、第２ポンプセル１１３、循環用ポンプセル１２７、調整用ポンプセル１２９を備えて構成されている。
第２ポンプセル１１３は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる第２固体電解質層１４１と、第２固体電解質層１４１の表面のうち絶縁層１１５に面する表面に配置された第２ポンプ用第１電極１４５および第２ポンプ用第２電極１４７からなる第２多孔質電極１２５とを備えて形成されている。
【００３４】
調整用ポンプセル１２９は、第２固体電解質層１４１と、第２固体電解質層１４１の表面のうち絶縁層１１５に面する表面に配置された第１調整用電極１８１および第２調整用電極１８３からなる調整用多孔質電極１８５とを備えて形成されている。
【００３５】
循環用ポンプセル１２７は、第２固体電解質層１４１と、第２ポンプ用第２電極１４７および第１調整用電極１８１からなる循環用多孔質電極１７５とを備えて形成されている。つまり、第２ポンプ用第２電極１４７は、第２ポンプセル１１３と循環用ポンプセル１２７とで共用されており、第１調整用電極１８１は、循環用ポンプセル１２７と調整用ポンプセル１２９とで共用されている。
【００３６】
なお、第２ポンプ用第１電極１４５、第２ポンプ用第２電極１４７、第１調整用電極１８１、第２調整用電極１８３は、白金、白金合金、白金とセラミックス（例えば、固体電解質体）を含むサーメットなどで形成されている。
【００３７】
そして、ＮＯｘガスセンサ素子１の内部には、測定対象ガスが導入される第１測定室１５９が形成されている。第１測定室１５９には、第１ポンプセル１１１と酸素濃度検知セル１１２との間に配置された第１拡散抵抗体１１６を介して、外部から測定対象ガスが導入される。
【００３８】
第１拡散抵抗体１１６は、多孔質体で構成されており、ＮＯｘガスセンサ素子１のうち先端側開口部から第１測定室１５９に至る測定対象ガスの導入経路１４に配置されて、第１測定室１５９への単位時間あたりの測定対象ガスの導入量（通過量）を制限している。
【００３９】
なお、導入経路１４は、第１ポンプセル１１１および酸素濃度検知セル１１２に包囲される空間のうち、第１測定室１５９よりも先端側（図における左側）の領域である。また、第１ポンプセル１１１の第１ポンプ用第１電極１３５（詳細には、保護層１２２で覆われた第１ポンプ用第１電極１３５）、および酸素濃度検知セル１１２の検知用電極１５５は、第１測定室１５９に面するように配置されている。
【００４０】
また、第１測定室１５９の後端側（図における右側）には、多孔質体からなる第２拡散抵抗体１１７が備えられており、第２ポンプ用第１電極１４５と第２拡散抵抗体１１７との間には、第２測定室１６１が形成されている。なお、第２測定室１６１は、酸素濃度検知セル１１２を積層方向に貫通する状態で形成される。
【００４１】
さらに、ＮＯｘガスセンサ素子１の内部のうち、酸素濃度検知セル１１２の検知用固体電解質層１５１と共用ポンプセル１１９の第２固体電解質層１４１との間には、第２測定室１６１の他に基準酸素室１１８および酸素循環室１７９が形成されている。なお、第２測定室１６１、酸素循環室１７９、基準酸素室１１８は、この順に後端側から先端側にかけて共用ポンプセル１１９に沿って形成されている。また、基準酸素室１１８は、所定の酸素濃度雰囲気（濃度検知の基準となる酸素濃度雰囲気）に設定される。
【００４２】
そして、酸素濃度検知セル１１２の基準用電極１５７と、調整用ポンプセル１２９の第２調整用電極１８３とが、基準酸素室１１８に面するように配置されている。また、第１調整用電極１８１および第２ポンプ用第２電極１４７が、酸素循環室１７９に面するように配置されている。
【００４３】
このように構成されたＮＯｘガスセンサ素子１は、第１ポンプセル１１１により第１測定室１５９の内部に存在する酸素のポンピング（汲み出し、汲み入れ）が可能であり、酸素濃度検知セル１１２により、酸素濃度を一定に制御された基準酸素室１１８と第１測定室１５９との酸素濃度差、つまり第１測定室１５９の内部の酸素濃度を測定可能である。
【００４４】
なお、このＮＯｘガスセンサ素子１は、別途備えられる駆動回路（図示省略）により駆動されるものであり、また、別個独立に備えられるヒータにより活性化温度まで加熱される。
【００４５】
そして、このＮＯｘガスセンサ素子１を駆動する駆動回路（図示省略）は、ヒータ（図示省略）を駆動制御してＮＯｘガスセンサ素子１を活性温度（例えば７５０℃）まで加熱し、この状態で、酸素濃度検知セル１１２の両端電圧Ｖｓが予め設定された一定電圧（例えば４２５ｍＶ）となるように、第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御する。
【００４６】
また、駆動回路は、第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御すると共に、第２ポンプセル１１３に対して、予め定められた第２ポンプ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加する。これにより、第２測定室１６１では、第２ポンプセル１１３を構成する第２多孔質電極１２５の触媒作用によって、ＮＯｘが解離（還元）され、その解離により得られた酸素イオンが第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間の第２固体電解質層１４１を移動することにより第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れる。つまり、第２ポンプセル１１３は、第２測定室１６１に存在する検出すべき特定ガス成分（ＮＯｘ（窒素酸化物））を解離させて、第２測定室１６１から酸素循環室１７９に酸素を汲み出す。
【００４７】
なお、第２測定室１６１の第２ポンプ用第１電極１４５で解離された酸素イオン（Ｏ2-）は、第２固体電解質層１４１を介して第２ポンプ用第２電極１４７に移動し、第２ポンプ用第２電極１４７において酸素（Ｏ2 ）として酸素循環室１７９に放出される。
【００４８】
さらに、駆動回路は、循環用ポンプセル１２７の循環用多孔質電極１７５（詳細には、第２ポンプ用第２電極１４７および第１調整用電極１８１の電極間）に対して、予め定められた循環用ポンプ電圧Ｖｐｒを印加することにより、酸素循環室１７９における酸素を解離させる。これにより、循環用多孔質電極１７５（詳細には、第２ポンプ用第２電極１４７および第１調整用電極１８１の電極間）には、酸素循環室１７９の酸素濃度に応じた電流が流れる。
【００４９】
また、駆動回路は、調整用ポンプセル１２９の調整用多孔質電極１８５（詳細には、第１調整用電極１８１および第２調整用電極１８３の電極間）に対して、予め定められた調整用ポンプ電圧Ｖｐｃを印加することにより、酸素循環室１７９における一部の酸素を基準酸素室１１８に汲み出す。これにより、酸素循環室１７９における酸素濃度が過剰に増加するのを防止できる。
【００５０】
つまり、ＮＯｘガスセンサ素子１においては、検出すべき特定ガス成分（ＮＯｘ（窒素酸化物））の濃度に応じた量の酸素が酸素循環室１７９に汲み出されることから、酸素循環室１７９の酸素濃度に基づいて特定ガス成分の濃度を検出することが可能となる。換言すれば、循環用ポンプセル１２７に流れる電流に基づいて酸素循環室１７９の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度を特定ガス濃度に換算することにより、特定ガス濃度を検出できる。
【００５１】
また、検出すべき特定ガス成分（ＮＯｘ（窒素酸化物））の解離によって生じる酸素（Ｏ2 ）が第２測定室１６１に放出されるのではなく酸素循環室１７９に汲み出されることから、第２測定室１６１の酸素濃度が過剰に上昇するのを防止できる。
【００５２】
さらに、ＮＯｘガスセンサ素子１は、第２ポンプセル１１３の酸素イオン導電体と、循環用ポンプセル１２７の酸素イオン導電体と、調整用ポンプセル１２９の酸素イオン導電体とが、同一の酸素イオン導電体（第２固体電解質層１４１）で構成されている。そして、第２測定室１６１、酸素循環室１７９、基準酸素室１１８が、ＮＯｘガスセンサ素子１の後端から先端に向かう方向に、この順に並んで配置されている。
【００５３】
このように、３つのポンプセルを同一の酸素イオン導電体（第２固体電解質層１４１）を用いて構成することで、ＮＯｘガスセンサ素子１を構成する酸素イオン導電体の個数を減らすことができ、ＮＯｘガスセンサ素子１の構成を簡略化できる。
【００５４】
また、第２測定室１６１、酸素循環室１７９、基準酸素室１１８が、この順に配置されることで、各ポンプセルにおける一対の電極の電極間距離が短くなり、酸素イオン導電体（第２固体電解質層１４１）における酸素イオンの移動距離が短くなることから、酸素イオンの移動が良好になり、検出精度の低下を防止できる。
【００５５】
次に、ＮＯｘガスセンサ素子１のうち、第２測定室１６１、酸素循環室１７９、基準酸素室１１８に相当する部分の模式図を、図２に示す。なお、図２に示す模式図は、図１におけるＮＯｘガスセンサ素子１のうちＡ−Ａ視断面の一部分の模式図に相当する。
【００５６】
図２に示すように、第２ポンプ用第１電極１４５および第１調整用電極１８１は、リード１９３を介して第１外部接続端子１９１に電気的に接続されている。また、第２ポンプ用第２電極１４７および第２調整用電極１８３は、リード１９４を介して第２外部接続端子１９２に電気的に接続されている。
【００５７】
つまり、ＮＯｘガスセンサ素子１は、２つの電極が１つの外部接続端子を介して外部機器と接続可能に構成されており、外側表面における外部接続端子の形成面積を小さくすることができ、ガスセンサ素子の小型化を図ることができる。
【００５８】
そして、外部接続端子１９１、１９２を介して外部機器から電圧が印加されて、第２ポンプセル１１３、循環用ポンプセル１２７、調整用ポンプセル１２９のそれぞれの電極間に電圧が印加されることで、特定ガス成分（ＮＯｘ）の解離、酸素の循環、酸素の汲み出しが行われる。
【００５９】
なお、第２ポンプ用第１電極１４５および第１調整用電極１８１が電気的に接続されており、第２ポンプ用第２電極１４７および第２調整用電極１８３が電気的に接続されていることから、本実施形態においては、第２ポンプ電圧Ｖｐ２、循環用ポンプ電圧Ｖｐｒ、調整用ポンプ電圧Ｖｐｃは、同一電圧値である。各電極に対して外部接続端子が個別に備えられている場合には、第２ポンプ電圧Ｖｐ２、循環用ポンプ電圧Ｖｐｒ、調整用ポンプ電圧Ｖｐｃを、それぞれ異なる電圧値に設定することができる。
【００６０】
また、調整用ポンプセル１２９の調整用多孔質電極１８５の電極間における電気抵抗値Ｒ１と、循環用ポンプセル１２７の循環用多孔質電極１７５の電極間における電気抵抗値Ｒ２とは、「０．０１≦（Ｒ１／Ｒ２）≦１００００」の関係が成立するよう構成されている。
【００６１】
なお、調整用ポンプセル１２９の調整用多孔質電極１８５における電気抵抗値Ｒ１は、換言すれば、第１調整用電極１８１と第２調整用電極１８３との間の第２固体電解質層１４１における電気抵抗値Ｒ１である。また、循環用ポンプセル１２７の循環用多孔質電極１７５における電気抵抗値Ｒ２は、換言すれば、第１調整用電極１８１と第２ポンプ用第２電極１４７との間の第２固体電解質層１４１における電気抵抗値Ｒ２である。
【００６２】
つまり、「Ｒ１／Ｒ２」の値を上記範囲内に設定することで、少なくとも１％以上の酸素（Ｏ2 ）を循環用ポンプセル１２７において循環させることができ、特定ガス成分の検出電流を大きく確保することができる。また、「Ｒ１／Ｒ２」の値を上記範囲内に設定することで、少なくとも０．０１％以上の酸素（Ｏ2 ）を酸素循環室１７９から基準酸素室１１８に汲み出すことができ、酸素循環室１７９における酸素濃度が過度に上昇するのを防止でき、酸素濃度の安定化を図ることができる。
【００６３】
なお、本実施形態のＮＯｘガスセンサ素子１においては、第１拡散抵抗体１１６が特許請求の範囲における第１拡散抵抗部に相当し、第２拡散抵抗体１１７が第２拡散抵抗部に相当し、第１ポンプセル１１１が第１酸素イオンポンプセルに相当し、第１固体電解質層１３１が第１酸素イオンポンプセルの酸素イオン導電体に相当する。また、第２ポンプセル１１３が第２酸素イオンポンプセルに相当し、第２固体電解質層１４１が、第２酸素イオンポンプセルの酸素イオン導電体，循環用ポンプセルの酸素イオン導電体，調整用ポンプセルの酸素イオン導電体に相当し、酸素濃度検知セル１１２が酸素濃度検知セルに相当する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態のＮＯｘガスセンサ素子１においては、第２ポンプセル１１３が、特定ガス成分の解離により生成される酸素イオンを第２測定室１６１から酸素循環室１７９に汲み出している。このため、第２測定室１６１における酸素濃度の過剰な増加を防止でき、第２測定室１６１から第１測定室１５９への酸素の逆流を防止できる。
【００６５】
また、ＮＯｘガスセンサ素子１においては、特定ガス濃度（詳細には、特定ガス成分に含まれる酸素原子の量）に応じた酸素が酸素循環室１７９に汲み出されることから、酸素循環室１７９における酸素濃度は、特定ガス濃度に応じて定まる。そして、循環用ポンプセル１２７に流れる電流に基づいて酸素循環室１７９における酸素濃度を検出できることから、循環用ポンプセル１２７に流れる電流に基づいて特定ガス濃度を検出することができる。
【００６６】
なお、ＮＯｘガスセンサ素子１によれば、第２測定室１６１から第１測定室１５９への酸素の逆流を防止できるため、第１測定室１５９における酸素濃度の変動を抑制できると共に、第１測定室１５９において解離されるＮＯｘの量が変動するのを防止できる。このことから、第２測定室１６１から酸素循環室１７９に汲み出される酸素の量が変動し難くなり、酸素循環室１７９におけるＯ2 濃度が安定して最終的な検出電流値に至るまでの時間を短縮でき、応答性の低下を防止できる。
【００６７】
また、酸素循環室１７９における酸素濃度は、特定ガス成分（ＮＯｘ）の濃度に応じて定まることから、特定ガス成分（ＮＯｘ）の濃度以外の要因によって酸素循環室１７９における酸素濃度が大きく変動することは生じがたい。さらに、調整用ポンプセル１２９が酸素を酸素循環室１７９から基準酸素室１１８に汲み出すため、酸素循環室１７９における酸素濃度の過剰な増加を防止できる。
【００６８】
さらに、ＮＯｘガスセンサ素子１においては、第２測定室１６１から第１測定室１５９への酸素の逆流を防止した状態で、検出すべき特定ガス成分（ＮＯｘ）の解離により生じた酸素（Ｏ2 ）を繰り返し解離することで循環用ポンプセル１２７に流れる電流値を増大しているので、循環用ポンプセル１２７に流れる電流値（検出電流値）を検出するにあたり、検出電流値のＳ／Ｎ比の悪化を抑制できる。
【００６９】
よって、本実施形態のＮＯｘガスセンサ素子１によれば、第２測定室１６１でのＯ2 濃度増大を防止して、第１測定室１５９へのＯ2 逆流を防止することができ、応答性の悪化およびＳ／Ｎ比の悪化を防止することができる。
【００７０】
なお、本発明は、上記実施形態（以下、第１実施形態ともいう）に限られることはなく、種々の態様を採ることができる。
第１実施形態では、第１測定室、第２測定室、酸素循環室、基準酸素室の４室を備えるＮＯｘガスセンサ素子１について説明したが、本発明の第２実施形態として、第１測定室、第２測定室、基準酸素室の３室を備える第２ＮＯｘガスセンサ素子３について、図３に示す内部構成図を用いて説明する。
【００７１】
なお、第２ＮＯｘガスセンサ素子３は、ＮＯｘガスセンサ素子１と同様に、自動車の内燃機関やボイラ等の各種燃焼機器の排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出する用途に利用できるガスセンサ素子である。
【００７２】
以下の説明では、図３に示す第２ＮＯｘガスセンサ素子３のうち左側を先端側として、右側を後端側として説明する。また、図３では、第２ＮＯｘガスセンサ素子３のうち先端側部分における内部構成を示しており、後端部分は図示を省略している。
【００７３】
第２ＮＯｘガスセンサ素子３は、第１ポンプセル１１１，酸素濃度検知セル１１２，第２共用ポンプセル２１９を、アルミナを主体とする絶縁層１１４，１１５を介して積層した構造を有している点において、ＮＯｘガスセンサ素子１と比べて基本的な構成が同様であることから、以下の説明では、ＮＯｘガスセンサ素子１との相違点を中心に説明する。
【００７４】
第２ＮＯｘガスセンサ素子３の第２共用ポンプセル２１９は、第２ポンプセル１１３、汲み出し用ポンプセル１３０の２つのセルを備えて構成されている。
なお、第２ポンプセル１１３は、酸素イオン伝導性を有するジルコニアからなる第２固体電解質層１４１と、第２固体電解質層１４１の表面のうち絶縁層１１５に面する表面に配置された第２ポンプ用第１電極１４５および第２ポンプ用第２電極１４７からなる第２多孔質電極１２５とを備えて形成されている。
【００７５】
汲み出し用ポンプセル１３０は、第２固体電解質層１４１と、第２固体電解質層１４１の表面のうち絶縁層１１５に面する表面に配置された汲み出し用電極１８６および第２ポンプ用第２電極１４７からなる汲み出し用多孔質電極１８７とを備えて形成されている。つまり、第２ポンプ用第２電極１４７は、第２ポンプセル１１３と汲み出し用ポンプセル１３０とで共用されている。
【００７６】
そして、第２ＮＯｘガスセンサ素子３の内部には、第１測定室１５９、第２測定室１６１、基準酸素室１１８の３室が形成されており、第２測定室１６１の一部と基準酸素室１１８は、酸素濃度検知セル１１２の検知用固体電解質層１５１と第２共用ポンプセル２１９の第２固体電解質層１４１との間に形成されている。
【００７７】
第１ポンプセル１１１の第１ポンプ用第１電極１３５（詳細には、保護層１２２で覆われた第１ポンプ用第１電極１３５）、および酸素濃度検知セル１１２の検知用電極１５５は、第１測定室１５９に面するように配置されている。第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５および第２ポンプ用第２電極１４７は、第２測定室１６１に面するように配置されており、酸素濃度検知セル１１２の基準用電極１５７および汲み出し用ポンプセル１３０の汲み出し用電極１８６は、基準酸素室１１８に面するように配置されている。
【００７８】
このように構成された第２ＮＯｘガスセンサ素子３は、ＮＯｘガスセンサ素子１と同様に、第１ポンプセル１１１により第１測定室１５９の内部に存在する酸素のポンピング（汲み出し、汲み入れ）が可能であり、酸素濃度検知セル１１２により第１測定室１５９の内部の酸素濃度を測定可能である。また、第２ＮＯｘガスセンサ素子３は、別途備えられる駆動回路（図示省略）により駆動されるものであり、さらに、別個独立に備えられるヒータにより活性化温度まで加熱される。
【００７９】
そして、この第２ＮＯｘガスセンサ素子３を駆動する駆動回路（図示省略）は、ヒータ（図示省略）を駆動制御して第２ＮＯｘガスセンサ素子３を活性温度（例えば７５０℃）まで加熱し、この状態で、酸素濃度検知セル１１２の両端電圧Ｖｓが予め設定された一定電圧（例えば４２５ｍＶ）となるように、第１ポンプセル１１１に流れる第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御する。
【００８０】
また、駆動回路は、第１ポンプ電流Ｉｐ１を制御すると共に、第２ポンプセル１１３に対して、予め定められた第２ポンプ電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）を印加する。
これにより、第２測定室１６１では、第２ポンプセル１１３を構成する第２多孔質電極１２５の触媒作用によってＮＯｘが解離（還元）されると共に、検出すべき特定ガス成分（ＮＯｘ（窒素酸化物））の濃度に応じた電流（第２ポンプ電流Ｉｐ２）が第２ポンプセル１１３に流れる。
【００８１】
そして、第２ポンプ用第２電極１４７でＮＯｘから解離された酸素イオン（Ｏ2-）は、第２固体電解質層１４１を介して第２ポンプ用第１電極１４５に移動し、第２ポンプ用第１電極１４５において酸素（Ｏ2 ）として第２測定室１６１に放出される。
【００８２】
なお、第２多孔質電極１２５は、ＮＯｘだけではなく酸素（Ｏ2 ）をも解離できることから、第２測定室１６１に放出された酸素（Ｏ2 ）は、第２多孔質電極１２５の触媒作用によって解離される。このため、第２ポンプセル１１３には、ＮＯｘの解離により生じる酸素イオンの量だけでなく、ＮＯｘ解離により生じた酸素（Ｏ2 ）を解離して得られる酸素イオンを加えた量に応じた第２ポンプ電流Ｉｐ２が流れることになる。
【００８３】
つまり、第２ＮＯｘガスセンサ素子３においては、検出すべき特定ガス成分（ＮＯｘ）の濃度に応じた電流（第２ポンプ電流Ｉｐ２）が第２ポンプセル１１３に流れると共に、ＮＯｘ解離により生じた酸素（Ｏ2 ）を繰り返し解離することで第２ポンプ電流Ｉｐ２の電流値を増大できるという利点がある。
【００８４】
また、駆動回路は、汲み出し用ポンプセル１３０の汲み出し用多孔質電極１８７（詳細には、第２ポンプ用第２電極１４７および汲み出し用電極１８６の電極間）に対して、予め定められた汲み出し用ポンプ電圧Ｖｐｃを印加することにより、第２測定室１６１における一部の酸素を基準酸素室１１８に汲み出す。これにより、第２測定室１６１における酸素濃度が過剰に増加するのを防止できる。
【００８５】
また、第２測定室１６１における酸素濃度の増大を防止した状態で第２ポンプセル１１３によって第２ポンプ電流Ｉｐ２の電流値を増大しているので、電流検出におけるＳ／Ｎ比の改善を図ることができる。
【００８６】
さらに、第２ＮＯｘガスセンサ素子３は、第２ポンプセル１１３の酸素イオン導電体と、汲み出し用ポンプセル１３０の酸素イオン導電体と、が同一の酸素イオン導電体（第２固体電解質層１４１）で構成されている。そして、第２測定室１６１、基準酸素室１１８が、近接して配置されている。このように、２つのポンプセルを同一の酸素イオン導電体（第２固体電解質層１４１）を用いて構成することで、第２ＮＯｘガスセンサ素子３を構成する酸素イオン導電体の個数を減らすことができ、ガスセンサ素子の構成を簡略化できる。
【００８７】
また、第２測定室１６１および基準酸素室１１８が近接して配置されることで、汲み出し用ポンプセル１３０における一対の電極の電極間距離が短くなり、酸素イオン導電体（第２固体電解質層１４１）における酸素イオンの移動距離が短くなることから、酸素イオンの移動が良好になり、検出精度の低下を防止できる。
【００８８】
次に、第２ＮＯｘガスセンサ素子３のうち、第２測定室１６１、基準酸素室１１８に相当する部分の模式図を、図４に示す。なお、図４に示す模式図は、図３における第２ＮＯｘガスセンサ素子３のうちＢ−Ｂ視断面の一部分の模式図に相当する。
【００８９】
図４に示すように、第２ポンプ用第１電極１４５および汲み出し用電極１８６は、リード１９４を介して第２外部接続端子１９２に電気的に接続されている。つまり、第２ＮＯｘガスセンサ素子３は、２つの電極が１つの外部接続端子を介して外部機器と接続可能に構成されており、外側表面における外部接続端子の形成面積を小さくすることができ、ガスセンサ素子の小型化を図ることができる。
【００９０】
なお、第２ポンプ用第２電極１４７は、リード１９３を介して第１外部接続端子１９１に接続されている。
そして、外部接続端子１９１、１９２を介した外部機器からの電圧印加により、第２ポンプセル１１３、汲み出し用ポンプセル１３０のそれぞれの電極間に電圧が印加されることで、特定ガス成分（ＮＯｘ）の解離、酸素の循環、酸素の汲み出しが行われる。
【００９１】
なお、第２ポンプ用第１電極１４５および汲み出し用電極１８６が電気的に接続されていることから、本実施形態においては、第２ポンプ電圧Ｖｐ２、汲み出し用ポンプ電圧Ｖｐｃは、同一電圧値である。各電極に対して外部接続端子が個別に備えられている場合には、第２ポンプ電圧Ｖｐ２、汲み出し用ポンプ電圧Ｖｐｃを、それぞれ異なる電圧値に設定することができる。
【００９２】
また、汲み出し用ポンプセル１３０の汲み出し用多孔質電極１８７の電極間における電気抵抗値Ｒ３と、第２ポンプセル１１３の第２多孔質電極１２５の電極間における電気抵抗値Ｒ４とは、「０．０１≦（Ｒ３／Ｒ４）≦１０００」の関係が成立するように構成されている。
【００９３】
なお、汲み出し用ポンプセル１３０の汲み出し用多孔質電極１８７における電気抵抗値Ｒ３は、換言すれば、汲み出し用電極１８６と第２ポンプ用第２電極１４７との間の第２固体電解質層１４１における電気抵抗値Ｒ３である。また、第２ポンプセル１１３の第２多孔質電極１２５の電極間における電気抵抗値Ｒ４は、換言すれば、第２ポンプ用第１電極１４５と第２ポンプ用第２電極１４７との間の第２固体電解質層１４１における電気抵抗値Ｒ４である。
【００９４】
つまり、「Ｒ３／Ｒ４」の値を上記範囲内に設定することで、少なくとも１％以上の酸素（Ｏ2 ）を第２ポンプセル１１３において循環させることができ、特定ガス成分の検出電流を大きく確保することができる。また、「Ｒ３／Ｒ４」の値を上記範囲内に設定することで、少なくとも０．１％以上の酸素（Ｏ2 ）を第２測定室１６１から基準酸素室１１８に汲み出すことができ、第２測定室１６１における酸素濃度が過度に上昇するのを防止でき、酸素濃度の安定化を図ることができる。
【００９５】
なお、本実施形態の第２ＮＯｘガスセンサ素子３においては、第１ポンプセル１１１が特許請求の範囲における第１酸素イオンポンプセルに相当し、第１固体電解質層１３１が第１酸素イオンポンプセルの酸素イオン導電体に相当する。また、第２ポンプセル１１３が第２酸素イオンポンプセルに相当し、汲み出し用ポンプセル１３０が汲み出し用ポンプセルに相当し、第２固体電解質層１４１が、第２酸素イオンポンプセルの酸素イオン導電体，汲み出し用ポンプセルの酸素イオン導電体に相当し、酸素濃度検知セル１１２が酸素濃度検知セルに相当する。
【００９６】
以上説明したように、第２実施形態の第２ＮＯｘガスセンサ素子３においては、第２ポンプセル１１３に特定ガス成分に応じた電流が流れることから、その電流に基づいて測定対象ガスにおける特定ガス成分の濃度を検出できる。さらに、ＮＯｘ解離により生じた酸素（Ｏ2 ）を繰り返し解離することで検出電流値が増大される。
【００９７】
また、汲み出し用ポンプセル１３０が第２測定室１６１における一部の酸素を基準酸素室１１８に汲み出しているため、第２測定室１６１における酸素濃度の過剰な増加を防止でき、第２測定室１６１から第１測定室１５９への酸素の逆流を防止できる。
【００９８】
これにより、第１測定室１５９における酸素濃度の変動を抑制できると共に、第１測定室１５９において解離されるＮＯｘの量が変動するのを防止できることから、第２測定室１６１におけるＯ2 濃度が安定して最終的な検出電流値に至るまでの時間を短縮でき、応答性の低下を防止できる。また、ＮＯｘ解離に伴う第２測定室１６１におけるＯ2 濃度増大の影響によって検出電流値の変動が生じるのを抑制できるため、検出精度の低下を抑制できる。
【００９９】
さらに、第２測定室１６１から第１測定室１５９への酸素の逆流を防止した状態で、第２ポンプセル１１３によって検出電流値を増大しているので、電流検出におけるＳ／Ｎ比を向上できＳ／Ｎ比の悪化を防止できる。
【０１００】
よって、第２実施形態の第２ＮＯｘガスセンサ素子３によれば、第２測定室１６１でのＯ2 濃度増大を抑制して、第１測定室１５９へのＯ2 逆流を防止することができ、応答性の悪化およびＳ／Ｎ比の悪化を防止できる。
【０１０１】
また、第２ＮＯｘガスセンサ素子３においては、第２ポンプセル１１３における第２ポンプ用第１電極１４５が、汲み出し用ポンプセル１３０の汲み出し用電極１８６とリード１９４を介して電気的に接続されている。このような構成を採ることで、１つの第２外部接続端子１９２を、第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５と外部機器とを接続する端子電極と、汲み出し用ポンプセル１３０の汲み出し用電極１８６と外部機器とを接続する端子電極として、共用化できる。
【０１０２】
これにより、第２ＮＯｘガスセンサ素子３は、外部機器と接続するための端子電極の個数を削減することができ、ガスセンサ素子の外部構成を簡略化できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、種々の態様をとることができる。
【０１０３】
例えば、第２ＮＯｘガスセンサ素子３における第２ポンプセル１１３の第２ポンプ用第１電極１４５に相当する電極と、汲み出し用ポンプセル１３０の汲み出し用電極１８６に相当する電極とを、同一の電極で形成してもよい。そのような構成の実施形態である第３ＮＯｘガスセンサ素子５の内部構成図を、図５に示す。
【０１０４】
第３ＮＯｘガスセンサ素子５においては、第２ポンプセル１１３の第２多孔質電極１２５のうち第２ポンプ用第２電極１４７が、第２測定室１６１および基準酸素室１１８の両方に露出する状態で形成されている。このため、第２ポンプ用第２電極１４７のうち第２測定室１６１に露出する部分については、第２実施形態における第２ポンプ用第２電極１４７に相当する電極として備えられ、他方、第２ポンプ用第２電極１４７のうち基準酸素室１１８に露出する部分については、第２実施形態における汲み出し用電極１８６に相当する電極として備えられる。
【０１０５】
つまり、第３ＮＯｘガスセンサ素子５においては、第２ポンプ用第２電極１４７のうち第２測定室１６１に露出する部分と第２ポンプ用第１電極１４５とが、特定ガス成分（ＮＯｘ）の解離を行うポンプセル（特許請求の範囲に記載の第２酸素イオンポンプセル）の電極として備えられている。また、第２ポンプ用第２電極１４７のうち基準酸素室１１８に露出する部分と第２ポンプ用第１電極１４５とが、第２測定室１６１から基準酸素室１１８に酸素を汲み出すためのポンプセル（特許請求の範囲に記載の汲み出し用ポンプセル）の電極として備えられている。
【０１０６】
このように、第３ＮＯｘガスセンサ素子５は、第２ＮＯｘガスセンサ素子３と同様に、第２ポンプセル１１３に特定ガス成分に応じた電流が流れることから、その電流に基づいて測定対象ガスにおける特定ガス成分の濃度を検出できる。さらに、ＮＯｘ解離により生じた酸素（Ｏ2 ）を繰り返し解離することで検出電流値が増大される。
【０１０７】
また、第２ポンプセル１１３が第２測定室１６１における一部の酸素を基準酸素室１１８に汲み出しているため、第２測定室１６１における酸素濃度の過剰な増加を防止でき、第２測定室１６１から第１測定室１５９への酸素の逆流を防止できる。
【０１０８】
これにより、第１測定室１５９における酸素濃度の変動を抑制できると共に、第１測定室１５９において解離されるＮＯｘの量が変動するのを防止できることから、第２測定室１６１におけるＯ2 濃度が安定して最終的な検出電流値に至るまでの時間を短縮でき、応答性の低下を防止できる。また、ＮＯｘ解離に伴う第２測定室１６１におけるＯ2 濃度増大の影響によって検出電流値の変動が生じるのを抑制できるため、検出精度の低下を抑制できる。
【０１０９】
さらに、第２測定室１６１から第１測定室１５９への酸素の逆流を防止した状態で、第２ポンプセル１１３によって検出電流値を増大しているので、電流検出におけるＳ／Ｎ比を向上できＳ／Ｎ比の悪化を防止できる。
【０１１０】
また、第３ＮＯｘガスセンサ素子５においては、第２ポンプセル１１３が、特許請求の範囲における第２酸素イオンポンプセルおよび汲み出し用ポンプセルとしての機能を奏する構成である。
【０１１１】
つまり、第３ＮＯｘガスセンサ素子５においては、第２ポンプ用第２電極１４７が、第２酸素イオンポンプセルにおける一方の電極として機能すると共に、汲み出し用ポンプセルの一方の電極としても機能している。また、第２ポンプ用第１電極１４５が、第２酸素イオンポンプセルにおける一方の電極として機能すると共に、汲み出し用ポンプセルの一方の電極としても機能している。
【０１１２】
このため、第３ＮＯｘガスセンサ素子５は、同一の電極（第２ポンプ用第２電極１４７）を異なるポンプセルで共用する構成であり、電極の個数を削減することで構造の簡略化を図ることができる。さらに、電極個数の削減に伴い、ガスセンサ素子の小型化を図ることも可能となる。
【０１１３】
なお、第３ＮＯｘガスセンサ素子５のうち第１ポンプセル１１１、絶縁層１１４、酸素濃度検知セル１１２は、第２ＮＯｘガスセンサ素子３と同様の構成である。
また、上記実施形態では、ガスセンサ素子とは別に備えられるヒータにより活性化温度まで加熱される構成のガスセンサ素子について説明したが、ヒータを一体に備えた構成のガスセンサ素子に本発明を適用してもよい。
【０１１４】
さらに、ガスセンサ素子は、１個の電極を異なるポンプセルの電極として共用する構成に限られる事はなく、各ポンプセル毎に個別の電極を備える構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】ＮＯｘガスセンサ素子の内部構成図である。
【図２】ＮＯｘガスセンサ素子のうち、第２測定室、酸素循環室、基準酸素室に相当する部分の模式図である。
【図３】第２ＮＯｘガスセンサ素子の内部構成図である。
【図４】第２ＮＯｘガスセンサ素子のうち、第２測定室、基準酸素室に相当する部分の模式図である。
【図５】第３ＮＯｘガスセンサ素子の内部構成図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１…ＮＯｘガスセンサ素子、３…第２ＮＯｘガスセンサ素子、５…第３ＮＯｘガスセンサ素子、１１１…第１ポンプセル、１１２…酸素濃度検知セル、１１３…第２ポンプセル、１１８…基準酸素室、１１９…共用ポンプセル、１２１…第１多孔質電極、１２３…検知用多孔質電極、１２５…第２多孔質電極、１２７…循環用ポンプセル、１２９…調整用ポンプセル、１３０…汲み出し用ポンプセル、１３１…第１固体電解質層、１４１…第２固体電解質層、１５１…検知用固体電解質層、１５９…第１測定室、１６１…第２測定室、１７５…循環用多孔質電極、１７９…酸素循環室、１８５…調整用多孔質電極、１８７…汲み出し用多孔質電極、２１９…第２共用ポンプセル。
【図１】
0004504886.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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