(57)【要約】【課題】同時焼成によるインピーダンスの上昇を抑制する【解決手段】アンモニア検出部１０２は、電気絶縁性を有する絶縁層１２０の上に設置され、絶縁層１２０から近い順に参照電極２１２、アンモニア用固体電解質体２１３および検知電極２１４が積層された構造を有する。またアンモニア検出部１０２は、参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体２１３との界面、および検知電極２１４とアンモニア用固体電解質体２１３との界面において三相界面が形成されていることで、排気ガス内におけるアンモニアの濃度を検出する。そしてアンモニア検出部１０２は、電気絶縁性を有する多孔質の材料で形成され、絶縁層１２０と参照電極２１２との間に配置される多孔質層２１１を備える。【選択図】図２
2017142243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する絶縁部材の上に設置され、前記絶縁部材から近い順に参照電極、固体電解質体および検知電極が積層された構造を有し、前記参照電極と前記固体電解質体との界面、および前記検知電極と前記固体電解質体との界面において三相界面が形成されていることで、被検出雰囲気内における検出対象ガスの濃度を検出するガスセンサであって、
電気絶縁性を有する多孔質の材料で形成され、前記絶縁部材と前記参照電極との間に配置される絶縁多孔質層を備える
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
電気絶縁性を有する絶縁部材の上に設置され、前記絶縁部材から近い順に参照電極、固体電解質体および検知電極が積層された構造を有し、前記参照電極と前記固体電解質体との界面、および前記検知電極と前記固体電解質体との界面において三相界面が形成されていることで、被検出雰囲気内における検出対象ガスの濃度を検出するガスセンサであって、
前記固体電解質体における少なくとも前記参照電極と接する部分は、多孔質である
ことを特徴とするガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検出雰囲気中に存在するガスの濃度を検出するガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する技術として、尿素ＳＣＲ（選択触媒還元）システムが注目されている。尿素ＳＣＲシステムは、アンモニア（ＮＨ３）と窒素酸化物（ＮＯｘ）とを化学反応させて、窒素酸化物を窒素（Ｎ２）に還元することにより、排気ガスに含まれる窒素酸化物を浄化するシステムである。
【０００３】
この尿素ＳＣＲシステムでは、窒素酸化物に対して供給されるアンモニアの量が過剰になると、未反応のアンモニアが排気ガスに含まれたまま外部に放出されるおそれがあった。このようなアンモニアの放出を抑制するために、排気ガスに含まれるアンモニアの濃度を含む複数種類のガス濃度を測定可能なマルチガスセンサが尿素ＳＣＲシステムに用いられている。
【０００４】
このようなマルチガスセンサとして、参照電極と検知電極との間に固体電解質体を挟んで構成されたアンモニアセンサをＮＯｘセンサに取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２１９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＮＯｘセンサの最上面に設けられた焼成前の絶縁層の上に参照電極と固体電解質体を積層構造で形成して同時焼成（コファイア）すると、ＮＯｘセンサの最上面に設けられた絶縁層の収縮により参照電極が緻密となり三層界面が減少することで、アンモニアセンサのインピーダンスが上昇してしまう。そして、このインピーダンス上昇により、アンモニアセンサの出力がノイズの影響を受けやすくなり、アンモニアセンサの検出精度が著しく低下してしまう恐れがあった。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、同時焼成によるインピーダンスの上昇を抑制する技術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】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた第１発明は、電気絶縁性を有する絶縁部材の上に設置され、絶縁部材から近い順に参照電極、固体電解質体および検知電極が積層された構造を有し、参照電極と固体電解質体との界面、および検知電極と固体電解質体との界面において三相界面が形成されていることで、被検出雰囲気内における検出対象ガスの濃度を検出するガスセンサである。なお、被検出雰囲気とは、ガスセンサの検出対象となるガス雰囲気をいう。また、三相界面とは、検出対象ガスと、参照電極または検知電極と、固体電解質体とが接する界面をいう。
【０００９】
そして、第１発明のガスセンサは、電気絶縁性を有する多孔質の材料で形成され、絶縁部材と参照電極との間に配置される絶縁多孔質層を備える。
このように構成された第１発明のガスセンサでは、参照電極を挟んで固体電解質体とは反対側に絶縁多孔質層が配置されている。絶縁多孔質層は、その内部と表面に多数の細孔を有している。このため、絶縁多孔質層において被検出雰囲気に晒されている部分から絶縁多孔質層の内部へ検出対象ガスが流入することが可能であり、さらに、絶縁多孔質層の内部に流入した検出対象ガスが参照電極へ向けて流出することが可能である。
【００１０】
これにより、参照電極から固体電解質体へ向けて流入する検出対象ガスの量が増大し、検出対象ガスと参照電極と固体電解質体とが接する三相界面が増加する。このため、焼成前の絶縁部材の上に参照電極と固体電解質体を積層構造で形成して同時焼成することにより、参照電極が緻密となり三層界面が減少した場合であっても、絶縁多孔質層を介した検出対象ガスの流入量の増大により、三相界面の減少を抑制することができる。
【００１１】
以上より、第１発明のガスセンサは、同時焼成に起因してガスセンサのインピーダンスが上昇するのを抑制することができる。
上記目的を達成するためになされた第２発明は、電気絶縁性を有する絶縁部材の上に設置され、絶縁部材から近い順に参照電極、固体電解質体および検知電極が積層された構造を有し、参照電極と固体電解質体との界面、および検知電極と固体電解質体との界面において三相界面が形成されていることで、被検出雰囲気内における検出対象ガスの濃度を検出するガスセンサである。
【００１２】
そして、第２発明のガスセンサでは、固体電解質体における少なくとも参照電極と接する部分が、多孔質である。
このように構成された第２発明のガスセンサでは、多孔質の固体電解質体が、多孔質ではない固体電解質体と参照電極との間に配置される。このため、多孔質の固体電解質体において被検出雰囲気に晒されている部分から多孔質の固体電解質体の内部へ検出対象ガスが流入することが可能であり、さらに、多孔質の固体電解質体の内部に流入した検出対象ガスが参照電極へ向けて流出することが可能である。
【００１３】
これにより、固体電解質体から参照電極へ向けて流入する検出対象ガスの量が増大し、検出対象ガスと参照電極と固体電解質体とが接する三相界面が増加する。このため、焼成前の絶縁部材の上に参照電極と固体電解質体を積層構造で形成して同時焼成することにより、参照電極が緻密となり三層界面が減少した場合であっても、多孔質の固体電解質体を介した検出対象ガスの流入量の増大により、三相界面の減少を抑制することができる。
【００１４】
以上より、第２発明のガスセンサは、同時焼成に起因してガスセンサのインピーダンスが上昇するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】マルチガスセンサ２の内部構造を示す断面図である。
【図２】第１実施形態におけるセンサ素子部５と制御部３の概略構成を示す図である。
【図３】多孔質層の有無によるインピーダンスの差を示す複素インピーダンスプロットである。
【図４】多孔質層の有無による構造の相違を示す断面図である。
【図５】アンモニア検出部３０２の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
本発明が適用された実施形態のマルチガス検出装置１は、車両に搭載され、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムに用いられるものである。より具体的には、マルチガス検出装置１は、排気ガスに含まれるＮＯｘとアンモニア（尿素）とを反応させた後の排気ガスに含まれる一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）およびアンモニアの濃度を測定する。以下、マルチガス検出装置１を搭載する車両を自車両という。
【００１７】
マルチガス検出装置１は、図１に示すマルチガスセンサ２と、図２に示す制御部３とを備える。
マルチガスセンサ２は、図１に示すように、センサ素子部５と、主体金具１０と、セパレータ３４と、接続端子３８とを備える。なお、以下の説明では、マルチガスセンサ２のセンサ素子部５が配置されている側（図１の下側）を先端側、接続端子３８が配置されている側（図１の上側）を後端側という。
【００１８】
センサ素子部５は、軸線Ｏ方向に延びる板形状を有する。センサ素子部５の後端には電極端子部５Ａ，５Ｂが配置されている。図１においては、図示を容易にするために、センサ素子部５に形成された電極端子部を、電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂのみとしているが、実際には、後述するＮＯｘ検出部１０１およびアンモニア検出部１０２が有する電極等の数に応じて複数の電極端子部が形成されている。
【００１９】
主体金具１０は、マルチガスセンサ２をディーゼルエンジンの排気管に固定するネジ部１１が外表面に形成された筒状の部材である。主体金具１０は、軸線Ｏ方向に貫通する貫通孔１２と、貫通孔１２の径方向内側に突出する棚部１３とを備える。棚部１３は、貫通孔１２の径方向外側から中心に向かって先端側へ近づく傾きを有する内向きのテ―パ面として形成されている。
【００２０】
主体金具１０は、センサ素子部５の先端側を、貫通孔１２から先端側に突出させ、センサ素子部５の後端側を貫通孔１２の後端側に突出させた状態で保持する。
主体金具１０の貫通孔１２の内部には、先端側から後端側に向かって順に、センサ素子部５の径方向周囲を取り囲む筒状の部材であるセラミックホルダ１４と、粉末充填層である滑石リング１５，１６と、セラミックスリーブ１７とが積層されている。
【００２１】
セラミックスリーブ１７と主体金具１０の後端側の端部との間には、加締めパッキン１８が配置されている。セラミックホルダ１４と主体金具１０の棚部１３との間には、金属ホルダ１９が配置されている。金属ホルダ１９は、滑石リング１５とセラミックホルダ１４を保持する。主体金具１０の後端側の端部は、加締めパッキン１８を介してセラミックスリーブ１７を先端側に向かって押し付けるように加締められる部分である。
【００２２】
主体金具１０の先端側の端部には、外部プロテクタ２１および内部プロテクタ２２が設けられている。外部プロテクタ２１および内部プロテクタ２２は、先端側の端部が閉塞されたステンレス鋼などの金属材料から形成された筒状の部材である。内部プロテクタ２２は、センサ素子部５の先端側の端部を覆った状態で主体金具１０に溶接され、外部プロテクタ２１は、内部プロテクタ２２を覆った状態で主体金具１０に溶接されている。
【００２３】
主体金具１０の後端側の端部には、筒状に形成された外筒３１の先端側の端部が固定されている。さらに、外筒３１の後端側の端部である開口には、この開口を閉塞するグロメット３２が配置されている。
【００２４】
グロメット３２には、リード線４１が挿入されるリード線挿入孔３３が形成されている。リード線４１は、センサ素子部５の電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂに電気的に接続される。
【００２５】
セパレータ３４は、センサ素子部５の後端側に配置された筒状に形成された部材である。セパレータ３４の内部に形成された空間は、軸線Ｏ方向に貫通する挿入孔３５である。セパレータ３４の外表面には、径方向外側に突出する鍔部３６が形成されている。
【００２６】
セパレータ３４の挿入孔３５には、センサ素子部５の後端部が挿入され、電極端子部５Ａ，５Ｂがセパレータ３４の内部に配置される。
セパレータ３４と外筒３１との間には、筒状に形成された保持部材３７が配置されている。保持部材３７は、セパレータ３４の鍔部３６と接触するとともに、外筒３１の内面と接触することにより、セパレータ３４を外筒３１に対して固定した状態で保持する。
【００２７】
接続端子３８は、セパレータ３４の挿入孔３５内に配置される部材であり、センサ素子部５の電極端子部５Ａおよび電極端子部５Ｂと、リード線４１とをそれぞれ独立に電気的に接続する導電部材である。なお、図１では、図示を容易にするために、２つの接続端子３８のみが図示されている。
【００２８】
マルチガス検出装置１の制御部３は、図２に示すように、自車両に搭載された電子制御装置２００と電気的に接続されている。電子制御装置２００は、制御部３で算出された排気ガス中のＮＯ濃度、ＮＯ２濃度およびアンモニア濃度を示すデータを受信し、受信データに基づいてディーゼルエンジンの運転状態の制御処理を実行したり、触媒に蓄積されたＮＯｘの浄化処理を実行したりする。
【００２９】
センサ素子部５は、ＮＯｘ検出部１０１と、アンモニア検出部１０２を備える。
ＮＯｘ検出部１０１は、絶縁層１１３、セラミック層１１４、絶縁層１１５、セラミック層１１６、絶縁層１１７、セラミック層１１８、絶縁層１１９および絶縁層１２０が順次積層されて構成されている。絶縁層１１３，１１５，１１７，１１９，１２０は、アルミナを主体として形成されている。
【００３０】
ＮＯｘ検出部１０１は、セラミック層１１４とセラミック層１１６との間に形成される第１測定室１２１を備える。ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１に隣接するようにしてセラミック層１１４とセラミック層１１６との間に配置された拡散抵抗体１２２を介して、外部から第１測定室１２１の内部に排気ガスを導入する。拡散抵抗体１２２は、アルミナ等の多孔質材料で形成されている。
【００３１】
ＮＯｘ検出部１０１は、第１ポンピングセル１３０を備える。第１ポンピングセル１３０は、固体電解質層１３１と、ポンピング電極１３２，１３３を備える。
固体電解質層１３１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。第１測定室１２１と接触する領域における一部分のセラミック層１１４が除去され、セラミック層１１４の代わりに固体電解質層１３１が充填されている。
【００３２】
ポンピング電極１３２，１３３は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１３２は、固体電解質層１３１において第１測定室１２１と接触する面上に配置される。ポンピング電極１３３は、固体電解質層１３１を挟んでポンピング電極１３２とは反対側で固体電解質層１３１の面上に配置される。ポンピング電極１３３が配置された領域とその周辺の領域の絶縁層１１３は除去され、絶縁層１１３の代わりに多孔質体１３４が充填される。多孔質体１３４は、ポンピング電極１３３と外部との間でガス（酸素）の出入りを可能とする。
【００３３】
ＮＯｘ検出部１０１は、酸素濃度検出セル１４０を備える。酸素濃度検出セル１４０は、固体電解質層１４１と、検知電極１４２と、基準電極１４３を備える。
固体電解質層１４１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。固体電解質層１３１よりも後端側の領域における一部分のセラミック層１１６が除去され、セラミック層１１６の代わりに固体電解質層１４１が充填されている。
【００３４】
検知電極１４２と基準電極１４３は、白金を主体として形成されている。検知電極１４２は、固体電解質層１４１における第１測定室１２１と接触する面上に配置される。基準電極１４３は、固体電解質層１４１を挟んで検知電極１４２とは反対側で固体電解質層１４１の面上に配置される。
【００３５】
ＮＯｘ検出部１０１は、基準酸素室１４６を備える。基準酸素室１４６は、基準電極１４３が配置された領域とその周辺の領域の絶縁層１１７が除去されることにより形成された貫通孔である。
【００３６】
ＮＯｘ検出部１０１は、第２測定室１４８を備える。第２測定室１４８は、検知電極１４２および基準電極１４３よりも後端側で固体電解質層１４１および絶縁層１１７を貫通して形成される。ＮＯｘ検出部１０１は、第１測定室１２１から排出された排気ガスを第２測定室１４８の内部に導入する。
【００３７】
ＮＯｘ検出部１０１は、第２ポンピングセル１５０を備える。第２ポンピングセル１５０は、固体電解質層１５１と、ポンピング電極１５２，１５３を備える。
固体電解質層１５１は、酸素イオン導電性を有するジルコニアを主体として形成されている。基準酸素室１４６および第２測定室１４８と接触する領域とその周辺の領域のセラミック層１１８が除去され、セラミック層１１８の代わりに固体電解質層１５１が充填されている。
【００３８】
ポンピング電極１５２，１５３は、白金を主体として形成されている。ポンピング電極１５２は、固体電解質層１５１において第２測定室１４８と接触する面上に配置される。ポンピング電極１５３は、基準酸素室１４６を挟んで基準電極１４３とは反対側で固体電解質層１５１の面上に配置される。基準酸素室１４６の内部において、ポンピング電極１５３を覆うように多孔質体１４７が配置されている。
【００３９】
ＮＯｘ検出部１０１は、ヒータ１６０を備える。ヒータ１６０は、白金を主体として形成され、通電されることで発熱する発熱抵抗体であり、絶縁層１１９と絶縁層１２０との間に配置される。
【００４０】
アンモニア検出部１０２は、ＮＯｘ検出部１０１の外表面、より具体的には、絶縁層１２０の上に形成されている。アンモニア検出部１０２は、ＮＯｘ検出部１０１における基準電極１４３と軸線Ｏ方向（図２の左右方向）に略同位置に配置されている。
【００４１】
アンモニア検出部１０２は、多孔質層２１１、参照電極２１２、アンモニア用固体電解質体２１３および検知電極２１４が、この順に積層された構造となっている。
多孔質層２１１は、多孔質体１３４と同じ材料で構成されており、絶縁層１２０の表面に接触した状態で配置される。
【００４２】
参照電極２１２は、電極材として白金（Ｐｔ）を主体に構成されており、具体的には、Ｐｔおよび酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含む材料から構成されている。アンモニア用固体電解質体２１３は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の酸素イオン伝導性材料で構成されている。また、参照電極２１２は、多孔質層２１１よりも気孔率の小さい緻密な層になっている。検知電極２１４は、電極材として金（Ａｕ）を主体に構成されており、具体的には、Ａｕおよび酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含む材料から構成されている。
【００４３】
これにより、参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体２１３との界面には、アンモニアと参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体２１３とが接する三相界面が形成される。同様に、検知電極２１４とアンモニア用固体電解質体２１３との界面には、アンモニアと検知電極２１４とアンモニア用固体電解質体２１３とが接する三相界面が形成される。
【００４４】
またアンモニア検出部１０２は、多孔質からなる保護層２２０によって一体に覆われている。保護層２２０は、検知電極２１４への被毒物質の付着を防止するとともに、外部からアンモニア検出部１０２に流入するアンモニアの拡散速度を調整するものである。
【００４５】
制御部３は、制御回路１８０と、マイクロコンピュータ１９０（以下、マイコン１９０という）を備える。
制御回路１８０は、回路基板上に配置されたアナログ回路である。制御回路１８０は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、基準電圧比較回路１８３、Ｉｃｐ供給回路１８４、Ｖｐ２印加回路１８５、Ｉｐ２検出回路１８６、ヒータ駆動回路１８７および起電力検出回路１８８を備える。
【００４６】
そして、ポンピング電極１３２、検知電極１４２およびポンピング電極１５２は、基準電位に接続される。ポンピング電極１３３は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１に接続される。基準電極１４３は、Ｖｓ検出回路１８２とＩｃｐ供給回路１８４に接続される。ポンピング電極１５３は、Ｖｐ２印加回路１８５とＩｐ２検出回路１８６に接続される。ヒータ１６０は、ヒータ駆動回路１８７に接続される。
【００４７】
Ｉｐ１ドライブ回路１８１は、ポンピング電極１３２とポンピング電極１３３との間に電圧Ｖｐ１を印加して第１ポンピング電流Ｉｐ１を供給するとともに、供給した第１ポンピング電流Ｉｐ１を検出する。
【００４８】
Ｖｓ検出回路１８２は、検知電極１４２と基準電極１４３との間の電圧Ｖｓを検出し、検出した結果を基準電圧比較回路１８３へ出力する。
基準電圧比較回路１８３は、基準電圧（例えば、４２５ｍＶ）とＶｓ検出回路１８２の出力（電圧Ｖｓ）とを比較し、比較結果をＩｐ１ドライブ回路１８１へ出力する。そしてＩｐ１ドライブ回路１８１は、電圧Ｖｓが基準電圧と等しくなるように、第１ポンピング電流Ｉｐ１の流れる向きと第１ポンピング電流Ｉｐ１の大きさとを制御するとともに、第１測定室１２１内の酸素濃度を、ＮＯｘが分解しない程度の所定値に調整する。
【００４９】
Ｉｃｐ供給回路１８４は、検知電極１４２と基準電極１４３との間に微弱な電流Ｉｃｐを流す。これにより、酸素が第１測定室１２１から固体電解質層１４１を介して基準酸素室１４６に送り込まれるため、基準酸素室１４６は、基準となる所定の酸素濃度に設定される。
【００５０】
Ｖｐ２印加回路１８５は、ポンピング電極１５２とポンピング電極１５３との間に、一定電圧Ｖｐ２（例えば、４５０ｍＶ）を印加する。これにより、第２測定室１４８では、第２ポンピングセル１５０を構成するポンピング電極１５２，１５３の触媒作用によって、ＮＯｘが解離（還元）される。この解離により得られた酸素イオンがポンピング電極１５２とポンピング電極１５３との間の固体電解質層１５１を移動することにより第２ポンピング電流Ｉｐ２が流れる。Ｉｐ２検出回路１８６は、第２ポンピング電流Ｉｐ２を検出する。
【００５１】
ヒータ駆動回路１８７は、発熱抵抗体であるヒータ１６０の一端にヒータ通電用の正電圧を印加するともに、ヒータ１６０の他端にヒータ通電用の負電圧を印加することにより、ヒータ１６０を駆動する。
【００５２】
起電力検出回路１８８は、参照電極２１２と検知電極２１４との間の起電力（以下、アンモニア起電力ＥＭＦという）を検出し、検出結果を示す信号をマイコン１９０へ出力する。
【００５３】
マイコン１９０は、ＣＰＵ１９１、ＲＯＭ１９２、ＲＡＭ１９３および信号入出力部１９４を備える。
ＣＰＵ１９１は、ＲＯＭ１９２に記憶されたプログラムに基づいて、センサ素子部５を制御するための処理を実行する。信号入出力部１９４は、Ｉｐ１ドライブ回路１８１、Ｖｓ検出回路１８２、Ｉｐ２検出回路１８６、ヒータ駆動回路１８７および起電力検出回路１８８に接続される。ＣＰＵ１９１は、信号入出力部１９４を介してヒータ駆動回路１８７へ駆動信号を出力することによりヒータ１６０を制御する。
【００５４】
またＣＰＵ１９１は、ＲＯＭ１９２に記憶されている各種のデータに基づいて、第２ポンピング電流Ｉｐ２の電流値、アンモニア起電力ＥＭＦから酸素濃度の影響を取り除く処理を行い、さらに、ＮＯ濃度およびＮＯ２濃度等のＮＯｘ濃度と、アンモニア濃度とを算出する処理を行う。なお、これらの処理としては、特開２０１１−０７５５４６号公報などに記載された処理を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５５】
このように構成されたアンモニア検出部１０２は、電気絶縁性を有する絶縁層１２０の上に設置され、絶縁層１２０から近い順に参照電極２１２、アンモニア用固体電解質体２１３および検知電極２１４が積層された構造を有する。またアンモニア検出部１０２は、参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体２１３との界面、および検知電極２１４とアンモニア用固体電解質体２１３との界面において三相界面が形成されていることで、排気ガス内におけるアンモニアの濃度を検出する。
【００５６】
そしてアンモニア検出部１０２は、電気絶縁性を有する多孔質の材料で形成され、絶縁層１２０と参照電極２１２との間に配置される多孔質層２１１を備える。
このように構成されたアンモニア検出部１０２では、参照電極２１２を挟んでアンモニア用固体電解質体２１３とは反対側に多孔質層２１１が配置されている。多孔質層２１１は、その内部と表面に多数の細孔を有している。このため、多孔質層２１１において排気ガスに晒されている部分から多孔質層２１１の内部へアンモニアが流入することが可能であり、さらに、多孔質層２１１の内部に流入したアンモニアが参照電極２１２へ向けて流出することが可能である。
【００５７】
これにより、参照電極２１２からアンモニア用固体電解質体２１３へ向けて流入するアンモニアの量が増大し、アンモニアと参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体２１３とが接する三相界面が増加する。このため、焼成前の絶縁層１２０の上に参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体２１３を積層構造で形成して同時焼成することにより、参照電極２１２が緻密となり三層界面が減少した場合であっても、多孔質層２１１を介したアンモニアの流入量の増大により、三相界面の減少を抑制することができる。
【００５８】
以上より、アンモニア検出部１０２は、同時焼成に起因してアンモニア検出部１０２のインピーダンスが上昇するのを抑制することができる。
図３は、図４（Ａ）に示すように基板の上に多孔質層、参照電極および固体電解質体を積層した構造と、図４（Ｂ）に示すように基板の上に参照電極および固体電解質体を積層した構造で測定された複素インピーダンスプロットである。図３の曲線Ｌ１は、図４（Ａ）に示す構造での複素インピーダンスプロットであり、図４の曲線Ｌ２は、図４（Ｂ）に示す構造での複素インピーダンスプロットである。
【００５９】
図３に示すように、基板と参照電極との間に多孔質層を配置することにより、インピーダンスを低減することができる。
以上説明した実施形態において、アンモニア検出部１０２は本発明におけるガスセンサ、絶縁層１２０は本発明における絶縁部材、アンモニア用固体電解質体２１３は本発明における固体電解質体、多孔質層２１１は本発明における絶縁多孔質層である。
【００６０】
また、排気ガスは本発明における被検出雰囲気、アンモニアは本発明における検出対象ガスである。
［第２実施形態］
以下に本発明の第２実施形態を図面とともに説明する。なお第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分を説明する。また、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００６１】
第２実施形態のマルチガス検出装置１は、アンモニア検出部１０２の代わりにアンモニア検出部３０２を備える点が第１実施形態と異なる。
アンモニア検出部３０２は、図５に示すように、絶縁層１２０の上に形成されており、参照電極２１２、アンモニア用固体電解質体３１３および検知電極２１４が、この順に積層された構造となっている。
【００６２】
アンモニア用固体電解質体３１３は、多孔質層３１３ａと非多孔質層３１３ｂを備える。
多孔質層３１３ａは、アンモニア用固体電解質体２１３と同じ材料（すなわち、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等の酸素イオン伝導性材料）で構成された多孔質の層であり、参照電極２１２の上に形成されている。
【００６３】
非多孔質層３１３ｂは、アンモニア用固体電解質体２１３と同じ材料で構成された多孔質ではない層であり、多孔質層３１３ａの上に形成されている。
このように構成されたアンモニア検出部３０２は、電気絶縁性を有する絶縁層１２０の上に設置され、絶縁層１２０から近い順に参照電極２１２、アンモニア用固体電解質体３１３および検知電極２１４が積層された構造を有する。またアンモニア検出部３０２は、参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体３１３との界面、および検知電極２１４とアンモニア用固体電解質体３１３との界面において三相界面が形成されていることで、排気ガス内におけるアンモニアの濃度を検出する。
【００６４】
そしてアンモニア検出部３０２では、アンモニア用固体電解質体３１３における参照電極２１２と接する部分が、多孔質である。
このようにアンモニア検出部３０２では、多孔質層３１３ａが、非多孔質層３１３ｂと参照電極２１２との間に配置される。このため、多孔質層３１３ａにおいて排気ガスに晒されている部分から多孔質層３１３ａの内部へアンモニアが流入することが可能であり、さらに、多孔質層３１３ａの内部に流入したアンモニアが参照電極２１２へ向けて流出することが可能である。
【００６５】
これにより、アンモニア用固体電解質体３１３から参照電極２１２へ向けて流入するアンモニアの量が増大し、アンモニアと参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体３１３とが接する三相界面が増加する。このため、焼成前の絶縁層１２０の上に参照電極２１２とアンモニア用固体電解質体３１３を積層構造で形成して同時焼成することにより、参照電極２１２が緻密となり三層界面が減少した場合であっても、多孔質層３１３ａを介したアンモニアの流入量の増大により、三相界面の減少を抑制することができる。
【００６６】
以上より、アンモニア検出部３０２は、同時焼成に起因してアンモニア検出部３０２のインピーダンスが上昇するのを抑制することができる。
以上説明した実施形態において、アンモニア検出部３０２は本発明におけるガスセンサ、アンモニア用固体電解質体３１３は本発明における固体電解質体である。
【００６７】
以上、本発明の一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ものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、参照電極２１２、アンモニア用固体電解質体２１３および検知電極２１４が積層された構造を有するアンモニア検出部１０２がアンモニアの濃度を検出するものを示した。しかし、本発明は、アンモニアの濃度を検出するガスセンサに限定されるものではない。すなわち、本発明は、参照電極、固体電解質体および検知電極が積層された構造を有するガスセンサであれば、アンモニア以外のガスの濃度を検出するガスセンサにも適用可能である。
【００６８】
また上記実施形態では、アンモニア検出部１０２がＮＯｘ検出部１０１の外表面の上に形成されているものを示したが、本発明は、ガスセンサの上に形成されるものに限定されるものでなく、電気絶縁性を有する部材の上にアンモニア検出部１０２が形成されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…マルチガス検出装置、２…マルチガスセンサ、３…制御部、５…センサ素子部、１０１…検出部、１０２…アンモニア検出部、１２０…絶縁層、２１１…多孔質層、２１２…参照電極、２１３…アンモニア用固体電解質体、２１４…検知電極、３０２…アンモニア検出部、３１３…アンモニア用固体電解質体、３１３ａ…多孔質層、３１３ｂ…非多孔質層
【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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