(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部空間に接する固体電解質にて区画形成された処理空間にガス導入口を通じて導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記処理空間における酸素分圧を所定ガス成分が分解され得ない所定の値に制御する主ポンプ手段と、
前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる被測定ガス成分を触媒作用及び／又は電気分解により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する測定用ポンプ手段とを具備し、
前記測定用ポンプ手段のポンピング処理によって該測定用ポンプ手段に流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記被測定ガス成分を測定するガスセンサにおいて、
少なくとも前記主ポンプ手段、前記測定用ポンプ手段のうち、いずれかの１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、前記測定用ポンプ手段の検出電極を活性化する電極活性化手段を有す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、
前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる酸素をポンピング処理する補助ポンプ手段を有し、
前記電極活性化手段は、前記主ポンプ手段、前記測定用ポンプ手段、前記補助ポンプ手段のうち、いずれかの１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、前記測定用ポンプ手段の検出電極を活性化することを特徴とするガスセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のガスセンサにおいて、
前記電極活性化手段は、前記測定用ポンプ手段に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項４】
請求項３記載のガスセンサにおいて、
前記測定用ポンプ手段に交番電流を流す際に、少なくとも主ポンプ手段の動作を停止させる手段を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項５】
請求項１又は２記載のガスセンサにおいて、
前記電極活性化手段は、前記主ポンプ手段に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項６】
請求項２記載のガスセンサにおいて、
前記電極活性化手段は、前記補助ポンプ手段に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項７】
請求項６記載のガスセンサにおいて、
前記補助ポンプ手段に交番電流を流す際に、前記主ポンプ手段の動作を停止させる手段を有することを特徴とするガスセンサ。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれか１項に記載のガスセンサにおいて、
前記交番電流は、その通電時間が５秒以上であって、周波数が前記交番電流の通電時間（秒）に０．１〜０．５を乗算することにより得られる周波数であることを特徴とするガスセンサ。
【請求項９】
外部空間に接する固体電解質にて区画形成された処理空間にガス導入口を通じて導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記処理空間における酸素分圧を所定ガス成分が分解され得ない所定の値に制御する主ポンプ手段と、
前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる被測定ガス成分を触媒作用及び／又は電気分解により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する測定用ポンプ手段とを具備し、
前記測定用ポンプ手段のポンピング処理によって該測定用ポンプ手段に流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記被測定ガス成分を測定するガスセンサの劣化防止方法であって、
少なくとも前記主ポンプ手段、前記測定用ポンプ手段のうち、いずれかの１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、前記測定用ポンプ手段の検出電極を活性化処理して、前記検出電極の触媒機能を回復させることを特徴とするガスセンサの劣化防止方法。
【請求項１０】
請求項９記載のガスセンサの劣化防止方法において、
前記ガスセンサは、
前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる酸素をポンピング処理する補助ポンプ手段を有し、
前記主ポンプ手段、前記測定用ポンプ手段、前記補助ポンプ手段のうち、いずれかの１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、前記測定用ポンプ手段の検出電極を活性化処理して、前記検出電極の触媒機能を回復させることを特徴とするガスセンサの劣化防止方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載のガスセンサの劣化防止方法において、
前記活性化処理は、前記測定用ポンプ手段に選択的に交番電流を流すことを特徴とするガスセンサの劣化防止方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のガスセンサの劣化防止方法において、
前記測定用ポンプ手段に交番電流を流す際に、少なくとも主ポンプ手段の動作を停止させることを特徴とするガスセンサの劣化防止方法。
【請求項１３】
請求項９又は１０記載のガスセンサの劣化防止方法において、
前記活性化処理は、前記主ポンプ手段に選択的に交番電流を流すことを特徴とするガスセンサの劣化防止方法。
【請求項１４】
請求項１０記載のガスセンサの劣化防止方法において、
前記活性化処理は、前記補助ポンプ手段に選択的に交番電流を流すことを特徴とするガスセンサの劣化防止方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のガスセンサの劣化防止方法において、
前記補助ポンプ手段に交番電流を流す際に、前記主ポンプ手段の動作を停止させることを特徴とするガスセンサの劣化防止方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のガスセンサの劣化防止方法において、
前記交番電流は、その通電時間が５秒以上であって、周波数が前記交番電流の通電時間（秒）に０．１〜０．５を乗算することにより得られる周波数であることを特徴とするガスセンサの劣化防止方法。
【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、車両の排気ガスや大気中に含まれるＮＯ、ＮＯ2、ＳＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等の酸化物や、ＣＯ、ＣｎＨｍ等の可燃ガスを測定するガスセンサ及びガスセンサの劣化防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃焼ガス等の被測定ガス中のＮＯｘを測定する方法として、ＲｈのＮＯｘ還元性を利用し、ジルコニア等の酸素イオン導伝性の固体電解質上にＰｔ電極及びＲｈ電極を形成したセンサを用い、これら両電極間の起電力を測定するようにした手法が知られている。
【０００３】
しかしながら、そのようなセンサは、被測定ガスである燃焼ガス中に含まれる酸素濃度の変化によって、起電力が大きく変化するばかりでなく、ＮＯｘの濃度変化に対して起電力変化が小さく、そのためにノイズの影響を受けやすいという問題がある。
【０００４】
また、ＮＯｘの還元性を引き出すためには、ＣＯ等の還元ガスが必須になることから、一般に、大量のＮＯｘが発生する燃料過少の燃焼条件下では、ＣＯの発生量がＮＯｘの発生量を下回るようになるため、そのような燃焼条件下に形成される燃焼ガスでは、測定ができないという欠点があった。
【０００５】
前記問題点を解決するために、被測定ガスの存在空間に連通した第１の内部空所と該第１の内部空所に連通した第２の内部空所にＮＯｘ分解能力の異なるポンプ電極を配したＮＯｘセンサと、第１の内部空所内の第１のポンプセルでＯ2濃度を調整し、第２の内部空所内に配された分解ポンプセルでＮＯを分解し、分解ポンプに流れるポンプ電流からＮＯｘ濃度を測定する方法が、例えば特開平８−２７１４７６号公報に開示されている。
【０００６】
更に、特開平９−１１３４８４号公報には、酸素濃度が急変した場合であっても第２の内部空所内の酸素濃度が一定に制御されるように、第２の内部空所内に補助ポンプ電極を配したセンサ素子が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のガスセンサにおいては、図８に示すように、実機での耐久試験等により、検出電流値（ポンプ電流値）が小さくなるという経時変化が認められた。図８は、初期段階での検出特性（実線ａ参照）と、２４時間耐久試験を行った後の検出特性（実線ｂ参照）を示すものである。
【０００８】
そして、例えばＮＯ濃度の高い条件下にガスセンサを曝した場合に、その経時変化によって検出電流値が低下することが認められた。その他、水や未燃ガス成分の吸着等によっても、前記ＮＯの高濃度条件下での場合ほどではないが、やはり検出電流値が低下することが認められた。
【０００９】
この原因は、被測定ガス成分を測定するための検出電極の触媒性自体が低下しているものと考えられる。
【００１０】
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、検出電極の触媒機能を活性化させることができ、経時変化によって検出電流値が落ち込むなどの精度劣化を防止することができ、耐久性の十分なガスセンサ及びガスセンサの劣化防止方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスセンサは、外部空間に接する固体電解質にて区画形成された処理空間にガス導入口を通じて導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記処理空間における酸素分圧を所定ガス成分が分解され得ない所定の値に制御する主ポンプ手段と、前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる被測定ガス成分を触媒作用及び／又は電気分解により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する測定用ポンプ手段とを具備し、前記測定用ポンプ手段のポンピング処理によって該測定用ポンプ手段に流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記被測定ガス成分を測定するガスセンサにおいて、少なくとも前記主ポンプ手段、前記測定用ポンプ手段のうち、いずれかの１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、前記測定用ポンプ手段の検出電極を活性化する電極活性化手段を設けて構成する。
【００１２】
まず、外部空間から処理空間内に導入された被測定ガスのうち、酸素が主ポンプ手段によってポンピング処理され、処理空間内の酸素は所定濃度に調整される。
【００１３】
前記主ポンプ手段にて所定の酸素濃度に調整された被測定ガスは、次の測定用ポンプ手段に導かれる。測定用ポンプ手段は、導かれた前記被測定ガスのうち、酸素をポンピング処理する。そして、前記測定用ポンプ手段によりポンピング処理される酸素の量に応じて該測定用ポンプ手段に流れるポンプ電流に基づいて被測定ガス中の所定ガス成分の量が求められることとなる。
【００１４】
そして、例えばメンテナンス時に、あるいは定期的に、電極活性化手段を通じて前記測定用ポンプ手段の検出電極が活性化される。これにより、検出電極の触媒機能が回復され、経時変化によって検出電流値が落ち込むなどの精度劣化を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００１５】
そして、前記構成において、前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる酸素をポンピング処理する補助ポンプ手段を設け、前記電極活性化手段は、前記主ポンプ手段、前記測定用ポンプ手段、前記補助ポンプ手段のうち、いずれかの１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、前記測定用ポンプ手段の検出電極を活性化するようにしてもよい。
【００１６】
また、前記構成において、前記電極活性化手段に、前記測定用ポンプ手段に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段を設けるようにしてもよい。これにより、前記交番電流供給手段を通じて測定用ポンプ手段に交番電流が流れ、測定ポンプ手段の検出電極が活性化されることになる。この活性化によって検出電極の触媒機能が回復する。この場合、前記測定用ポンプ手段に交番電流を流す際に、少なくとも主ポンプ手段の動作を停止させる手段を設けることが好ましい。検出電極を効率よく活性化させることができるからである。前記交流電流の振幅としては、センサ素子が黒化しない程度の電圧を選ぶことが好ましい。
【００１７】
また、前記構成において、前記電極活性化手段に、前記主ポンプ手段に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段を設けるようにしてもよい。主ポンプ手段に交番電流を流すことにより、測定用ポンプ手段の処理雰囲気が交番的に変化し、結果的に検出電極が活性化されて、検出電極の触媒機能が回復する。
【００１８】
また、前記構成において、前記電極活性化手段に、前記補助ポンプ手段に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段を設けるようにしてもよい。補助ポンプ手段に交番電流を流すことにより、測定用ポンプ手段の処理雰囲気が交番的に変化し、結果的に検出電極が活性化されて、検出電極の触媒機能が回復する。
【００１９】
この場合、前記補助ポンプ手段に交番電流を流す際に、前記主ポンプ手段の動作を停止させる手段を設けることが好ましい。検出電極を効率よく活性化させることができるからである。
【００２０】
前記交番電流は、その通電時間が５秒以上であって、周波数は前記交番電流の通電時間（秒）に０．１〜０．５を乗算することにより得られる周波数であることが好ましい。
【００２１】
次に、本発明は、外部空間に接する固体電解質にて区画形成された処理空間にガス導入口を通じて導入された前記外部空間からの被測定ガスに含まれる酸素をポンピング処理して、前記処理空間における酸素分圧を所定ガス成分が分解され得ない所定の値に制御する主ポンプ手段と、前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる被測定ガス成分を触媒作用及び／又は電気分解により分解させ、該分解によって発生した酸素をポンピング処理する測定用ポンプ手段とを具備し、前記測定用ポンプ手段のポンピング処理によって該測定用ポンプ手段に流れるポンプ電流に基づいて前記被測定ガス中の前記被測定ガス成分を測定するガスセンサの劣化防止方法であって、少なくとも前記主ポンプ手段、前記測定用ポンプ手段のうち、いずれかの１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、前記測定用ポンプ手段の検出電極を活性化処理して、前記検出電極の触媒機能を回復させることを特徴とする。
【００２２】
これにより、検出電極の触媒機能を活性化させることができ、経時変化によって検出電流値が落ち込むなどの精度劣化を防止することができ、ガスセンサの耐久性の向上を図ることができる。
【００２３】
なお、前記ガスセンサに、前記主ポンプ手段にてポンピング処理された後の被測定ガス中に含まれる酸素をポンピング処理する補助ポンプ手段を設けるようにして、前記主ポンプ手段、前記測定用ポンプ手段、前記補助ポンプ手段のうち、いずれかの１つの手段に選択的に交番電流を流すことによって、前記測定用ポンプ手段の検出電極を活性化処理して、前記検出電極の触媒機能を回復させるようにしてもよい。
【００２４】
前記活性化処理としては、前記測定用ポンプ手段に選択的に交番電流を流すようにしてもよい。この場合、前記測定用ポンプ手段に交番電流を流す際に、少なくとも主ポンプ手段の動作を停止させることが好ましい。前記交流電流の振幅としては、センサ素子が黒化しない程度の電圧を選ぶことが好ましい。
【００２５】
また、前記活性化処理としては、前記主ポンプ手段に選択的に交番電流を流すようにしてもよいし、前記補助ポンプ手段に選択的に交番電流を流すようにしてもよい。前記補助ポンプ手段に交番電流を流す際に、前記主ポンプ手段の動作を停止させることが好ましい。
【００２６】
前記交番電流は、その通電時間が５秒以上であって、周波数は、該交番電流の通電時間（秒）に０．１〜０．５を乗算することにより得られる周波数であることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスセンサ及びガスセンサの劣化防止方法について、例えば車両の排気ガスや大気中に含まれるＮＯ、ＮＯ2、ＳＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等の酸化物や、ＣＯ、ＣｎＨｍ等の可燃ガスを測定するガスセンサに適用したいくつかの実施の形態例を図１〜図７を参照しながら説明する。
【００２８】
まず、第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａは、図１及び図２に示すように、ＺｒＯ2等の酸素イオン導伝性固体電解質を用いたセラミックスによりなる例えば６枚の固体電解質層１２ａ〜１２ｆが積層されて構成されたセンサ素子１４を有する。
【００２９】
このセンサ素子１４は、下から１層目及び２層目が第１及び第２の基板層１２ａ及び１２ｂとされ、下から３層目及び５層目が第１及び第２のスペーサ層１２ｃ及び１２ｅとされ、下から４層目及び６層目が第１及び第２の固体電解質層１２ｄ及び１２ｆとされている。
【００３０】
第２の基板層１２ｂと第１の固体電解質層１２ｄとの間には、酸化物測定の基準となる基準ガス、例えば大気が導入される空間（基準ガス導入空間１６）が、第１の固体電解質層１２ｄの下面、第２の基板層１２ｂの上面及び第１のスペーサ層１２ｃの側面によって区画、形成されている。
【００３１】
そして、第２の固体電解質層１２ｆの下面と第１の固体電解質層１２ｄの上面との間には、被測定ガス中の酸素分圧を調整するための第１室１８と、被測定ガス中の酸素分圧を微調整し、更に被測定ガス中の酸化物、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）を測定するための第２室２０が区画、形成される。
【００３２】
そして、この第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａは、第２のスペーサ層１２ｅの前端部に空間部２２が形成され、該空間部２２の前端開口はガス導入口２４を構成する。また、前記空間部２２と前記第１室１８は、第１の拡散律速部２６を介して連通され、第１室１８と第２室２０は、第２の拡散律速部２８を介して連通されている。
【００３３】
ここで、第１及び第２の拡散律速部２６及び２８は、第１室１８及び第２室２０にそれぞれ導入される被測定ガスに対して所定の拡散抵抗を付与するものであり、図１の例では、被測定ガスを導入することができる所定の断面積を有した縦長のスリットとして形成されている。これら縦長のスリットは、共に第２のスペーサ層１２ｅの幅方向ほぼ中央部分に形成されている。
【００３４】
なお、第２の拡散律速部２８を構成するスリット内に、ＺｒＯ2等からなる多孔質体を充填、配置して、前記第２の拡散律速部２８の拡散抵抗が第１の拡散律速部２６の拡散抵抗よりも大きくするようにしてもよい。第２の拡散律速部２８の拡散抵抗は第１の拡散律速部２６のそれよりも大きい方が好ましいが、小さくても問題はない。
【００３５】
そして、前記第２の拡散律速部２８を通じて、第１室１８内の雰囲気が所定の拡散抵抗の下に第２室２０内に導入されることとなる。
【００３６】
前記空間部２２は、外部空間の被測定ガス中に発生する粒子物（スート、オイル燃焼物等）が第１室１８の入口付近にて詰まるということを回避するための目詰まり防止部として機能するものであり、より高精度にＮＯｘ成分を測定することが可能となる。
【００３７】
また、前記第２の固体電解質層１２ｆの下面のうち、前記第１室１８を形づくる下面全面に、平面ほぼ矩形状の多孔質サーメット電極（例えばＡｕ１％を含むＰｔ・ＺｒＯ2のサーメット電極）からなる内側ポンプ電極３０が形成され、前記第２の固体電解質層１２ｆの上面のうち、前記内側ポンプ電極３０に対応する部分に、外側ポンプ電極３２が形成されており、これら内側ポンプ電極３０、外側ポンプ電極３２並びにこれら両電極３０及び３２間に挟まれた第２の固体電解質層１２ｆにて電気化学的なポンプセル、即ち、主ポンプセル３４が構成されている。
【００３８】
そして、前記主ポンプセル３４における内側ポンプ電極３０と外側ポンプ電極３２間に、外部の可変電源３６を通じて所望の制御電圧（ポンプ電圧）Ｖｐ１を印加して、外側ポンプ電極３２と内側ポンプ電極３０間に正方向あるいは負方向にポンプ電流Ｉｐ１を流すことにより、前記第１室１８内における雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは外部空間の酸素を第１室１８内に汲み入れることができるようになっている。
【００３９】
また、前記第１の固体電解質層１２ｄの下面のうち、基準ガス導入空間１６に露呈する部分に基準電極３８が形成されており、前記内側ポンプ電極３０及び基準電極３８並びに第２の固体電解質層１２ｆ、第２のスペーサ層１２ｅ及び第１の固体電解質層１２ｄによって、電気化学的なセンサセル、即ち、制御用酸素分圧検出セル４０が構成されている。
【００４０】
この制御用酸素分圧検出セル４０は、第１室１８内の雰囲気と基準ガス導入空間１６内の基準ガス（大気）との間の酸素濃度差に基づいて、内側ポンプ電極３０と基準電極３８との間に発生する起電力を通じて、前記第１室１８内の雰囲気の酸素分圧が検出できるようになっている。
【００４１】
検出された酸素分圧値は可変電源３６をフィードバック制御するために使用され、具体的には、第１室１８内の雰囲気の酸素分圧が、次の第２室２０において酸素分圧の制御を行い得るのに十分な低い所定の値となるように、主ポンプ用のフィードバック制御系４２を通じて主ポンプセル３４のポンプ動作が制御される。
【００４２】
このフィードバック制御系４２は、内側ポンプ電極３０の電位と基準電極３８の電位の差（検出電圧Ｖ１）が、所定の電圧レベルとなるように、外側ポンプ電極３２と内側ポンプ電極３０間のポンプ電圧Ｖｐ１をフィードバック制御する回路構成を有する。この場合、内側ポンプ電極３０は接地とされる。
【００４３】
従って、主ポンプセル３４は、第１室１８に導入された被測定ガスのうち、酸素を前記ポンプ電圧Ｖｐ１のレベルに応じた量ほど汲み出す、あるいは汲み入れる。そして、前記一連の動作が繰り返されることによって、第１室１８における酸素濃度は、所定レベルにフィードバック制御されることになる。この状態で、外側ポンプ電極３２と内側ポンプ電極３０間に流れるポンプ電流Ｉｐ１は、被測定ガス中の酸素濃度と第１室１８の制御酸素濃度との差を示しており、被測定ガス中の酸素濃度の測定に用いることができる。
【００４４】
なお、前記内側ポンプ電極３０及び外側ポンプ電極３２を構成する多孔質サーメット電極は、Ｐｔ等の金属とＺｒＯ2等のセラミックスとから構成されることになるが、被測定ガスに接触する第１室１８内に配置される内側ポンプ電極３０は、測定ガス中のＮＯ成分に対する還元能力を弱めた、あるいは還元能力のない材料を用いる必要があり、例えばＬａ3ＣｕＯ4等のペロブスカイト構造を有する化合物、あるいはＡｕ等の触媒活性の低い金属とセラミックスのサーメット、あるいはＡｕ等の触媒活性の低い金属とＰｔ族金属とセラミックスのサーメットで構成されることが好ましい。更に、電極材料にＡｕとＰｔ族金属の合金を用いる場合は、Ａｕ添加量を金属成分全体の０．０３〜３５ｖｏｌ％にすることが好ましい。
【００４５】
また、この第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａにおいては、前記第１の固体電解質層１２ｄの上面のうち、前記第２室２０を形づくる上面であって、かつ第２の拡散律速部２８から離間した部分に、平面ほぼ矩形状の多孔質サーメット電極からなる検出電極５０が形成され、この検出電極５０を被覆するように、第３の拡散律速部５２を構成するアルミナ膜が形成されている。そして、該検出電極５０、前記基準電極３８及び第１の固体電解質層１２ｄによって、電気化学的なポンプセル、即ち、測定用ポンプセル５４が構成される。
【００４６】
前記検出電極５０は、被測定ガス成分たるＮＯｘを還元し得る金属とセラミックスとしてのジルコニアからなる多孔質サーメットにて構成され、これによって、第２室２０内の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒として機能するほか、前記基準電極３８との間に、直流電源５６を通じて一定電圧Ｖｐ２（例えば４５０ｍＶ）が印加されることによって、第２室２０内の雰囲気中の酸素を基準ガス導入空間１６に汲み出せるようになっている。この測定用ポンプセル５４のポンプ動作によって流れるポンプ電流Ｉｐ２は、電流計６８によって検出されるようになっている。
【００４７】
前記定電圧（直流）電源５６は、第３の拡散律速部５２により制限されたＮＯｘの流入下において、測定用ポンプセル５４で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できるようになっている。
【００４８】
一方、前記第２の固体電解質層１２ｆの下面のうち、前記第２室２０を形づくる下面全面には、平面ほぼ矩形状の多孔質サーメット電極（例えばＡｕ１％を含むＰｔ・ＺｒＯ2のサーメット電極）からなる補助ポンプ電極６０が形成されており、該補助ポンプ電極６０、前記第２の固体電解質層１２ｆ及び主ポンプセルの外側ポンプ電極３２にて補助的な電気化学的ポンプセル、即ち、補助ポンプセル６２が構成されている。
【００４９】
前記補助ポンプ電極６０は、前記主ポンプセル３４における内側ポンプ電極３０と同様に、被測定ガス中のＮＯ成分に対する還元能力を弱めた、あるいは還元能力のない材料を用いている。この場合、例えばＬａ3ＣｕＯ4等のペロブスカイト構造を有する化合物、あるいはＡｕ等の触媒活性の低い金属とセラミックスのサーメット、あるいはＡｕ等の触媒活性の低い金属とＰｔ族金属とセラミックスのサーメットで構成されることが好ましい。更に、電極材料にＡｕとＰｔ族金属の合金を用いる場合は、Ａｕ添加量を金属成分全体の０．０３〜３５ｖｏｌ％にすることが好ましい。
【００５０】
そして、前記補助ポンプセル６２における補助ポンプ電極６０と外側ポンプ電極３２間に、外部の直流電源６４を通じて所望の一定電圧Ｖｐ３（例えば４５０ｍＶ）を印加することにより、第２室２０内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出せるようになっている。
【００５１】
これによって、第２室２０内の雰囲気の酸素分圧が、実質的に被測定ガス成分（ＮＯｘ）が還元又は分解され得ない状況下で、かつ目的成分量の測定に実質的に影響がない低い酸素分圧値とされる。この場合、第１室１８における主ポンプセル３４の働きにより、この第２室２０内に導入される酸素の量の変化は、被測定ガスの変化よりも大幅に縮小されるため、第２室２０における酸素分圧は精度よく一定に制御される。
【００５２】
従って、前記構成を有する第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａでは、前記第２室２０内において酸素分圧が制御された被測定ガスは、検出電極５０に導かれることとなる。
【００５３】
また、この第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａでは、図２に示すように、第１及び第２の基板層１２ａ及び１２ｂにて上下から挟まれた形態において、外部からの給電によって発熱するヒータ７０が埋設されている。このヒータ７０は、酸素イオンの導伝性を高めるために設けられるもので、該ヒータ７０の上下面には、第１及び第２の基板層１２ａ及び１２ｂとの電気的絶縁を得るために、アルミナ等の絶縁層７２が形成されている。
【００５４】
前記ヒータ７０は、第１室１８から第２室２０の全体にわたって配設されており、これによって、第１室１８及び第２室２０がそれぞれ所定の温度に加熱され、併せて主ポンプセル３４、制御用酸素分圧検出セル４０及び測定用ポンプセル５４も所定の温度に加熱、保持されるようになっている。
【００５５】
ここで、第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａの動作について説明する。まず、ガスセンサ１０Ａの先端部側が外部空間に配置され、これによって、被測定ガスは、空間部２２及び第１の拡散律速部２６を通じて所定の拡散抵抗の下に、第１室１８に導入される。この第１室１８に導入された被測定ガスは、主ポンプセル３４を構成する外側ポンプ電極３２及び内側ポンプ電極３０間に所定のポンプ電圧Ｖｐ１が印加されることによって引き起こされる酸素のポンピング作用を受け、その酸素分圧が所定の値、例えば１０-7ａｔｍとなるように制御される。この制御は、フィードバック制御系４２を通じて行われる。
【００５６】
なお、第１の拡散律速部２６は、主ポンプセル３４にポンプ電圧Ｖｐ１を印加した際に、被測定ガス中の酸素が測定空間（第１室１８）に拡散流入する量を絞り込んで、主ポンプセル３４に流れる電流を抑制する働きをしている。
【００５７】
また、第１室１８内においては、外部の被測定ガスによる加熱、更にはヒータ７０による加熱環境下においても、内側ポンプ電極３０にて雰囲気中のＮＯｘが還元されない酸素分圧下の状態、例えばＮＯ→１／２Ｎ2＋１／２Ｏ2の反応が起こらない酸素分圧下の状況が形成されている。これは、第１室１８内において、被測定ガス（雰囲気）中のＮＯｘが還元されると、後段の第２室２０内でのＮＯｘの正確な測定ができなくなるからであり、この意味において、第１室１８内において、ＮＯｘの還元に関与する成分（ここでは、内側ポンプ電極３０の金属成分）にてＮＯｘが還元され得ない状況を形成する必要がある。具体的には、前述したように、内側ポンプ電極３０にＮＯｘ還元性の低い材料、例えばＡｕとＰｔの合金を用いることで達成される。
【００５８】
そして、前記第１室１８内のガスは、第２の拡散律速部２８を通じて所定の拡散抵抗の下に、第２室２０に導入される。この第２室２０に導入されたガスは、補助ポンプセル６２を構成する補助ポンプ電極６０及び基準電極３８間に電圧Ｖｐ３が印加されることによって引き起こされる酸素のポンピング作用を受け、その酸素分圧が一定の低い酸素分圧値となるように微調整される。
【００５９】
前記第２の拡散律速部２８は、前記第１の拡散律速部２６と同様に、補助ポンプセル６２に電圧Ｖｐ３を印加した際に、被測定ガス中の酸素が測定空間（第２室２０）に拡散流入する量を絞り込んで、補助ポンプセル６２に流れるポンプ電流Ｉｐ３を抑制する働きをしている。
【００６０】
そして、上述のようにして第２室２０内において酸素分圧が制御された被測定ガスは、第３の拡散律速部５２を通じて所定の拡散抵抗の下に、検出電極５０に導かれることとなる。
【００６１】
前記主ポンプセル３４を動作させて第１室１８内の雰囲気の酸素分圧をＮＯｘ測定に実質的に影響がない低い酸素分圧値に制御しようとしたとき、換言すれば、制御用酸素分圧検出セル４０にて検出される電圧Ｖ１が一定となるように、フィードバック制御系４２を通じて可変電源３６のポンプ電圧Ｖｐ１を調整したとき、被測定ガス中の酸素濃度が大きく、例えば０〜２０％に変化すると、通常、第２室２０内の雰囲気及び検出電極５０付近の雰囲気の各酸素分圧は、僅かに変化するようになる。これは、被測定ガス中の酸素濃度が高くなると、第１室１８の幅方向及び厚み方向に酸素濃度分布が生じ、この酸素濃度分布が被測定ガス中の酸素濃度により変化するためであると考えられる。
【００６２】
しかし、この第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａにおいては、第２室２０に対して、その内部の雰囲気の酸素分圧を常に一定に低い酸素分圧値となるように、補助ポンプセル６２を設けるようにしているため、第１室１８から第２室２０に導入される雰囲気の酸素分圧が被測定ガスの酸素濃度に応じて変化しても、前記補助ポンプセル６２のポンプ動作によって、第２室２０内の雰囲気の酸素分圧を常に一定の低い値とすることができ、その結果、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い酸素分圧値に制御することができる。
【００６３】
そして、検出電極５０に導入された被測定ガスのＮＯｘは、該検出電極５０の周りにおいて還元又は分解されて、例えばＮＯ→１／２Ｎ2＋１／２Ｏ2の反応が引き起こされる。このとき、測定用ポンプセル５４を構成する検出電極５０と基準電極３８との間には、酸素が第２室２０から基準ガス導入空間１６側に汲み出される方向に、所定の電圧Ｖｐ２、例えば４３０ｍＶ（７００℃）が印加される。
【００６４】
従って、測定用ポンプセル５４に流れるポンプ電流Ｉｐ２は、第２室２０に導かれる雰囲気中の酸素濃度、即ち、第２室２０内の酸素濃度と検出電極５０にてＮＯｘが還元又は分解されて発生した酸素濃度との和に比例した値となる。
【００６５】
この場合、第２室２０内の雰囲気中の酸素濃度は、補助ポンプセル６２にて一定に制御されていることから、前記測定用ポンプセル５４に流れるポンプ電流Ｉｐ２は、ＮＯｘの濃度に比例することになる。また、このＮＯｘの濃度は、第３の拡散律速部５２にて制限されるＮＯｘの拡散量に対応していることから、被測定ガスの酸素濃度が大きく変化したとしても、測定用ポンプセル５４から電流計５８を通じて正確にＮＯｘ濃度を測定することが可能となる。
【００６６】
このことから、測定用ポンプセル５４におけるポンプ電流値Ｉｐ１は、ほとんどがＮＯｘが還元又は分解された量を表し、そのため、被測定ガス中の酸素濃度に依存するようなこともない。
【００６７】
そして、この第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａにおいては、前記検出電極５０を活性化処理するための電極活性化手段１００を有する。この電極活性化手段１００は、検出電極５０と基準電極３８間に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段１０２を有する。この交番電流供給手段１０２は、検出電極５０と基準電極３８間に交番電流を流すための交流電源１０４と、測定用ポンプセル５４に接続すべき電源として直流電源５６と交流電源１０４とを選択的に切り換える第１のスイッチング回路１０６とを有して構成されている。
【００６８】
また、センサ素子１４の温度として所定の電流（検出電極５０と基準電極３８間のポンプ電流Ｉｐ２）が流れる温度となるようにヒータ７０の出力が設定される。
【００６９】
前記電極活性化手段１００は、前記交番電流供給手段１０２に加えて、主ポンプセル３４の動作を選択的に停止させる第２のスイッチング回路１０８と、補助ポンプセル６２の動作を選択的に停止させる第３のスイッチング回路１１０とを有する。
【００７０】
これらのスイッチング回路１０６、１０８及び１１０の切り換えは、センサ素子１４と共に設置されるコントローラ１２０からの切換信号Ｓｃ１、Ｓｃ２及びＳｃ３に基づいて行われる。例えば、図示しない操作パネルのセンサ・メンテナンス・キーを操作することによってコントローラ１２０にメンテナンス要求信号Ｓｉが入力されると、コントローラ１２０は、該要求信号Ｓｉの入力に基づいて、第２及び第３のスイッチング回路１０８及び１１０に動作停止を示す切換信号Ｓｃ２及びＳｃ３を出力する。
【００７１】
第２及び第３のスイッチング回路１０８及び１１０は、コントローラ１２０からの切換信号Ｓｃ２及びＳｃ３の入力に基づいて、それぞれスイッチＳ２及びＳ３をオフし、主ポンプセル３４及び補助ポンプセル６２の動作を停止させる。
【００７２】
その後、コントローラ１２０は、第１のスイッチング回路１０６に対して交流電源１０４への切り換えを示す切換信号Ｓｃ１を出力する。第１のスイッチング回路１０６は、コントローラ１２０からの前記切換信号Ｓｃ１の入力に基づいて、スイッチＳ１を交流電源１０４側に切り換え、これによって、検出電極５０と基準電極３８間には交番電流が流れることになる。
【００７３】
測定用ポンプセル５４に交番電流を流すことにより、検出電極５０が活性化され、検出電極５０の触媒機能が回復することとなる。特に、主ポンプセル３４及び補助ポンプセル６２での動作を停止させるようにしているため、検出電極５０が効率よく活性化されることになる。
【００７４】
そして、一定の期間、例えば検出電極５０の活性化に必要な時間が経過すると、あるいは、操作パネルにあるセンサ・メンテナンス・キーを再度操作すると、コントローラ１２０は、第２及び第３のスイッチング回路１０８及び１１０に動作再開を示す切換信号Ｓｃ２及びＳｃ３を出力する。
【００７５】
第２及び第３のスイッチング回路１０８及び１１０は、コントローラ１２０からの前記切換信号Ｓｃ２及びＳｃ３の入力に基づいて、それぞれスイッチＳ２及びＳ３をオンし、主ポンプセル３４及び補助ポンプセル６２の動作を再開させる。
【００７６】
その後、コントローラ１２０は、第１のスイッチング回路１０６に対して今度は直流電源５６への切り換えを示す切換信号Ｓｃ１を出力する。第１のスイッチング回路１０６は、コントローラ１２０からの前記切換信号Ｓｃ１の入力に基づいて、スイッチＳ１を直流電源５６側に切り換え、これによって、検出電極５０と基準電極３８間には直流電圧Ｖｐ２が印加されることになり、通常のＮＯｘの測定動作が行われる。
【００７７】
ここで、３つの実験例（便宜的に第１、第２及び第３の実験例と記す）を示す。第１の実験例は、電極活性化手段を動作させて交番電流を検出電極に流す時間（処理時間）を５秒、３０秒及び６０秒とした場合の回復効果を前記交番電流の周波数（処理周波数）を変化させて見たものである。回復効果の変化は低下率の変動（％）で示した。即ち、低下率変動が０％とは、完全に回復されたことを示し、例えば低下率変動が−１０％とは、完全な回復に対して１０％程度回復していない状態を示す。
【００７８】
第１の実験例の結果を図３に示す。この結果から、処理時間を５秒としたものは、処理周波数が０．５Ｈｚのとき、１００％回復しているが、処理周波数が６Ｈｚのとき、約−１２％程度回復しない状態となり、処理周波数を３０Ｈｚとした場合には、約−２５％程度回復しない状態となっている。
【００７９】
処理時間を３０秒としたものは、処理周波数が６Ｈｚのとき、１００％回復しているが、処理周波数を３０Ｈｚとした場合には、約−１６％程度回復しない状態となっている。しかし、その変動幅は処理時間５秒のものよりも小さい。
【００８０】
処理時間を６０秒としたものは、処理周波数が６Ｈｚのとき、１００％回復しているが、処理周波数を３０Ｈｚとした場合には、約−８％程度回復しない状態となっている。しかし、その変動幅は処理時間５秒や３０秒のものよりも小さい。
【００８１】
実用レベルを考えた場合、低下率変動は大きくとも−５％〜−８％の範囲である。この第１の実験例でみれば、処理時間５秒のとき、０．５〜２．５Ｈｚであり、処理時間３０秒のとき、６〜１５Ｈｚであり、処理時間６０秒のとき、６〜２５Ｈｚが好ましい範囲となる。
【００８２】
この範囲を一般的に示すと、処理時間（交番電流の通電時間）は５秒以上であって、周波数はこの処理時間（秒）に０．１〜０．５を乗算することにより得られる周波数となる。また、交番電流の振幅としては、センサ素子１４が黒化しない程度の電圧を選ぶことが好ましい。
【００８３】
第２の実験例は、所定の測定条件下で２４時間耐久試験を行った後に、電極活性化手段１００を動作させ、検出電極５０の活性化が時間の経過に従ってどのように進行するかをみたものである。
【００８４】
この第２の実験例では、被測定ガスの雰囲気をＣＯ＝１％、Ｏ2＝０．５％、残りをＮ2として、検出電極５０でＮＯ＝１０００ｐｐｍを測定する条件に設定した。このときのヒータ出力は１２Ｗである。また、交番電流供給手段１０２における交流電源１０４の設定は、振幅を±１．５Ｖ、処理周波数を６Ｈｚとした。
【００８５】
実験結果を図４に示す。この図４において、縦軸は、ＮＯ＝１０００ｐｐｍを検出したときの規定の電流値と実際の電流値との変化率（％）を示し、横軸は電極活性化手段１００の動作開始からの累積処理時間（秒）を示す。
【００８６】
この実験結果から、電極活性化手段１００の動作開始から２５秒後には、検出電極５０の触媒機能が１００％回復していることがわかる。
【００８７】
第３の実験例は、第１の実験例と同じ測定条件下で、電極活性化手段１００による検出電極５０の活性化処理を行った場合と行わない場合とで、検出電流値（ポンプ電流値Ｉｐ２）がどのように変化するかをみたものである。実験結果を図５に示す。この図５において、活性化処理を行った場合の特性を実線ａで示し、活性化処理を行わなかった場合の特性を一点鎖線ｂで示す。
【００８８】
この実験結果から、検出電極５０に対して活性化処理を行わなかった場合は、時間の経過と共に、検出電流値（ポンプ電流値Ｉｐ２）が低下していくが、検出電極５０に対して活性化処理を行った場合は、時間の経過に関係なく、一定の検出電流値を示している。
【００８９】
このように、第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａにおいては、例えばメンテナンス時に、あるいは定期的に、電極活性化手段１００を通じて前記測定用ポンプセル５４の検出電極５０を活性化するようにしている。これにより、検出電極５０の触媒機能が回復され、経時変化によって検出電流値が落ち込むなどの精度劣化を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００９０】
次に、第２の実施の形態に係るガスセンサ１０Ｂについて図６を参照しながら説明する。なお、図２と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【００９１】
この第２の実施の形態に係るガスセンサ１０Ｂは、図６に示すように、第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａとほぼ同じ構成を有するが、電極活性化手段１００が、主ポンプセル３４の外側ポンプ電極３２と内側ポンプ電極３０間に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段１３０を有する点で異なる。
【００９２】
この交番電流供給手段１３０は、外側ポンプ電極３２と内側ポンプ電極３０間に交番電流を流すための交流電源１３２と、主ポンプセル３４に接続すべき電源として可変電源３６と交流電源１３２とを選択的に切り換える第４のスイッチング回路１３４とを有して構成されている。
【００９３】
この場合も、センサ素子１４の温度として所定の電流（検出電極５０と基準電極３８間のポンプ電流値Ｉｐ２）が流れる温度となるようにヒータ７０の出力が設定され、前記第４のスイッチング回路１３４の切り換えは、センサ素子１４と共に設置されるコントローラ１２０からの切換信号Ｓｃ４に基づいて行われる。
【００９４】
例えば、図示しない操作パネルのセンサ・メンテナンス・キーを操作することによってコントローラ１２０にメンテナンス要求信号Ｓｉが入力されると、コントローラ１２０は、該要求信号Ｓｉの入力に基づいて、第４のスイッチング回路１３４に対して交流電源１３２への切り換えを示す切換信号Ｓｃ４を出力する。第４のスイッチング回路１３４は、コントローラ１２０からの前記切換信号Ｓｃ４の入力に基づいて、スイッチＳ４を交流電源１３２側に切り換え、これによって、外側ポンプ電極３２と内側ポンプ電極３０間には交番電流が流れることになる。このとき、測定用ポンプセル５４及び補助ポンプセル６２は、直流電圧Ｖｐ２及びＶｐ３（共に４５０ｍＶ）が印加されて、通常のポンプ動作が行われている。
【００９５】
主ポンプセル３４に交番電流を流すことにより、第１室１８の処理雰囲気が交番的に変化し、これに伴って第２室２０の処理雰囲気も交番的に変化する。その結果、検出電極５０が活性化されて、検出電極５０の触媒機能が回復することとなる。
【００９６】
そして、一定の期間、例えば検出電極５０の活性化に必要な時間が経過すると、あるいは、操作パネルにあるセンサ・メンテナンス・キーを再度操作すると、コントローラ１２０は、第４のスイッチング回路１３４に対して今度は可変電源３６への切り換えを示す切換信号Ｓｃ４を出力する。第４のスイッチング回路１３４は、コントローラ１２０からの前記切換信号Ｓｃ４の入力に基づいて、スイッチＳ４を可変電源３６側に切り換え、これによって、主ポンプセル３４の外側ポンプ電極３２と内側ポンプ電極３０間にはフィードバック制御系４２によって制御されたポンプ電圧Ｖｐ１が印加されることになり、通常のＮＯｘの測定動作が行われる。
【００９７】
このように、第２の実施の形態に係るガスセンサ１０Ｂにおいては、第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａと同様に、検出電極５０の触媒機能が回復され、経時変化によって検出電流値が落ち込むなどの精度劣化を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００９８】
特に、この第２の実施の形態においては、すべてのポンプセル３４、５４及び６２を動作させた状態で検出電極５０の活性化を行うようにしているため、主ポンプセル３４における内側ポンプ電極３０及び外側ポンプ電極３２、並びに補助ポンプセル６２における補助ポンプ電極６０に対する回復処理を同時に行うことができる。
【００９９】
次に、第３の実施の形態に係るガスセンサ１０Ｃについて図７を参照しながら説明する。なお、図２と対応するものについては同符号を付してその重複説明を省略する。
【０１００】
この第３の実施の形態に係るガスセンサ１０Ｃは、図７に示すように、第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａとほぼ同じ構成を有するが、電極活性化手段１００が、補助ポンプセル６２の補助ポンプ電極６０と外側ポンプ電極３２間に選択的に交番電流を流すための交番電流供給手段１４０と、主ポンプセル３４の動作を選択的に停止させる第２のスイッチング回路１０８を有する点で異なる。
【０１０１】
前記交番電流供給手段１４０は、補助ポンプ電極６０と外側ポンプ電極３２間に交番電流を流すための交流電源１４２と、補助ポンプセル６２に接続すべき電源として直流電源６４と交流電源１４２とを選択的に切り換える第５のスイッチング回路１４４とを有して構成されている。
【０１０２】
この場合も、センサ素子１４の温度として所定の電流（検出電極５０と基準電極３８間のポンプ電流値Ｉｐ２）が流れる温度となるようにヒータ７０の出力が設定され、前記第２及び第５のスイッチング回路１０８及び１４４の切り換えは、センサ素子１４と共に設置されるコントローラ１２０からの切換信号Ｓｃ２及びＳｃ５に基づいて行われる。
【０１０３】
例えば、図示しない操作パネルのセンサ・メンテナンス・キーを操作することによってコントローラ１２０にメンテナンス要求信号Ｓｉが入力されると、コントローラ１２０は、該要求信号Ｓｉの入力に基づいて、第２のスイッチング回路１０８に動作停止を示す切換信号Ｓｃ２を出力する。
【０１０４】
第２のスイッチング回路１０８は、コントローラ１２０からの切換信号Ｓｃ２の入力に基づいて、スイッチＳ２をオフし、主ポンプセル３４の動作を停止させる。
【０１０５】
その後、コントローラ１２０は、第５のスイッチング回路１４４に対して交流電源１４２への切り換えを示す切換信号Ｓｃ５を出力する。第５のスイッチング回路１４４は、コントローラ１２０からの前記切換信号Ｓｃ５の入力に基づいて、スイッチＳ５を交流電源１４２側に切り換え、これによって、補助ポンプ電極６０と外側ポンプ電極３２間には交番電流が流れることになる。このとき、測定用ポンプセル５４は、直流電圧Ｖｐ２（４５０ｍＶ）が印加されて、通常のポンプ動作が行われている。
【０１０６】
補助ポンプセル６２に交番電流を流すことにより、第２室２０の処理雰囲気が交番的に変化することから、これに伴って検出電極５０が活性化され、検出電極５０の触媒機能が回復することとなる。特に、主ポンプセル３４での動作を停止させるようにしているため、検出電極５０が効率よく活性化されることになる。
【０１０７】
そして、一定の期間、例えば検出電極５０の活性化に必要な時間が経過すると、あるいは、操作パネルのセンサ・メンテナンス・キーを再度操作すると、コントローラ１２０は、第２のスイッチング回路１０８に動作再開を示す切換信号Ｓｃ２を出力する。
【０１０８】
第２のスイッチング回路１０８は、コントローラ１２０からの前記切換信号Ｓｃ２の入力に基づいて、スイッチＳ２をオンし、主ポンプセル３４の動作を再開させる。
【０１０９】
その後、コントローラ１２０は、第５のスイッチング回路１４４に対して今度は直流電源６４への切り換えを示す切換信号Ｓｃ５を出力する。第５のスイッチング回路１４４は、コントローラ１２０からの前記切換信号Ｓｃ５の入力に基づいて、スイッチＳ５を直流電源６４側に切り換え、これによって、補助ポンプ電極６０と外側ポンプ電極３２間には直流電圧Ｖｐ３が印加されることになり、通常のＮＯｘの測定動作が行われる。
【０１１０】
このように、第３の実施の形態に係るガスセンサ１０Ｃにおいては、第１の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａと同様に、検出電極５０の触媒機能が回復され、経時変化によって検出電流値が落ち込むなどの精度劣化を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【０１１１】
本発明の第１〜第３の実施の形態に係るガスセンサ１０Ａ〜１０Ｃでは、測定すべき被測定ガス成分としてＮＯｘを対象としたが、被測定ガス中に存在する酸素の影響を受けるＮＯｘ以外の結合酸素含有ガス成分、例えばＨ2ＯやＣＯ2等の測定にも有効に適用することができる。
【０１１２】
例えばＣＯ2やＨ2Ｏを電気分解して発生したＯ2を酸素ポンプで汲み出す構成のガスセンサや、Ｈ2Ｏを電気分解することによって発生したＨ2をプロトンイオン伝導性固体電解質を用いてポンピング処理するガスセンサにも適用させることができる。
【０１１３】
なお、この発明に係るガスセンサ及びガスセンサの劣化防止方法は、上述の実施の形態に限らず、この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。
【０１１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るガスセンサ及びガスセンサの劣化防止方法によれば、検出電極の触媒機能を効率よく活性化させるとともに、経時変化によって検出電流値が落ち込むなどの精度劣化を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るガスセンサの構成を示す平面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線上の断面図である。
【図３】第１の実験例（処理時間と処理周波数による回復効果の変化をみた実験例）の結果を示す特性図である。
【図４】第２の実験例（２４時間耐久試験を行った後の回復の度合いをみた実験例）の結果を示す特性図である。
【図５】第３の実験例（活性化処理を行った場合と行わない場合での検出電流値の変化をみた実験例）の結果を示す特性図である。
【図６】第２の実施の形態に係るガスセンサの構成を示す断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係るガスセンサの構成を示す断面図である。
【図８】経時変化によるガスセンサの劣化状態を示す特性図である。
【符号の説明】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…ガスセンサ
１４…センサ素子                  ３４…主ポンプセル
３６…可変電源                    ４０…制御用酸素分圧検出セル
４２…フィードバック制御系        ５０…検出電極
５４…測定用ポンプセル            ５６…直流電源
６２…補助ポンプセル              ６４…直流電源
１００…電極活性化手段            １０２…交番電流供給手段
１０４…交流電源                  １０６…第１のスイッチング回路
１０８…第２のスイッチング回路    １１０…第３のスイッチング回路
１２０…コントローラ              １３０…交番電流供給手段
１３２…交流電源                  １３４…第４のスイッチング回路
１４０…交番電流供給手段          １４２…交流電源
１４４…第５のスイッチング回路    Ｓ１〜Ｓ５…スイッチ
【図１】
0003866881.tif 000002
【図２】
0003866881.tif 000003
【図３】
0003866881.tif 000004
【図４】
0003866881.tif 000005
【図５】
0003866881.tif 000006
【図６】
0003866881.tif 000007
【図７】
0003866881.tif 000008
【図８】
0003866881.tif 000009