(57)【要約】      （修正有）【課題】限界電流式ガスセンサを使用して被検ガスとしての排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度をできるだけ精度良く取得（検出）することができるガス濃度検出装置を提供する。【解決手段】第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃを備える限界電流式ガスセンサにおいて、第１電気化学セルが備える一対の電極の一方（陰極）１１aを、硫黄酸化物（ＳＯｘ）を分解可能な材料によって構成する。第２電気化学セルの一対の電極の一方（陰極）によるＳＯｘの分解速度を、第１電気化学セルの陰極より遅くする。そして、第１電気化学セルの温度に応じた重みを第２電気化学セルのＳＯｘ検出用第２検出値に乗じてＳＯｘ検出用第２検出値の指数平滑平均値を算出し、指数平滑平均値とＳＯｘ検出用第１検出値との差に応じた検出パラメータに基づいて被検ガスの硫黄酸化物の濃度を求める。【選択図】図１
2017020936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物イオン伝導性を有する第１固体電解質体と前記第１固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第１電極及び第２電極とを含む第１電気化学セルと、酸化物イオン伝導性を有する第２固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第３電極及び第４電極とを含む第２電気化学セルと、緻密体と、拡散抵抗部と、を備え、前記第１固体電解質体及び前記第２固体電解質体と前記緻密体と前記拡散抵抗部とにより画定される内部空間に前記拡散抵抗部を介して内燃機関の排気が被検ガスとして導入され、前記第１電極及び前記第３電極が前記内部空間に露出し且つ前記第２電極及び前記第４電極が前記内部空間とは異なる別空間に露出するように構成された素子部と、
前記第１電極と前記第２電極との間及び前記第３電極と前記第４電極との間に電圧を印加する電圧印加部と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加したときに前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流値に対応する第１検出値及び前記第３電極と前記第４電極との間に電圧を印加したときに前記第３電極と前記第４電極との間に流れる電流値に対応する第２検出値を取得する取得部と、
を有するガス濃度検出装置において、
前記第１電極は前記第１電極と前記第２電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧を印加したときに前記被検ガス中に含まれる水（Ｈ２Ｏ）を分解させることが可能となるように構成され、
前記第３電極は前記第３電極と前記第４電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧を前記電圧印加部を用いて印加したときに、前記被検ガス中に含まれる水（Ｈ２Ｏ）を分解させることが可能となるように構成され、
前記第１電極及び前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間及び前記第３電極と前記第４電極との間に水の分解開始電圧以上の同一電圧を印加したとき、前記第３電極による硫黄酸化物の分解速度が前記第１電極による硫黄酸化物の分解速度よりも低くなるように構成され、
前記取得部は、
前記第１電極と前記第２電極との間及び前記第３電極と前記第４電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧を前記電圧印加部を用いて印加するとともに、前記電圧の印加開始後において一定時間が経過する毎に前記第１検出値及び前記第２検出値をそれぞれＳＯｘ検出用第１検出値及びＳＯｘ検出用第２検出値として取得し、
前記ＳＯｘ検出用第２検出値が検出される毎に前記第１電気化学セルの温度に応じた重みを前記検出されたＳＯｘ検出用第２検出値に乗じて前記ＳＯｘ検出用第２検出値の指数平滑平均値を算出し、
前記指数平滑平均値と前記ＳＯｘ検出用第１検出値との差に応じた検出パラメータに基づいて前記被検ガスに含まれる硫黄酸化物の濃度を求めるように構成された、
ガス濃度検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス濃度検出装置において、
前記取得部は、
前記第１電気化学セルの温度が所定のＳＯｘ濃度測定可能温度範囲内にある場合に、前記第１電気化学セルの温度が第１温度であるときに前記ＳＯｘ検出用第２検出値に乗じられる前記重みを、前記第１電気化学セルの温度が前記第１温度より低い第２温度であるときに前記ＳＯｘ検出用第２検出値に乗じられる前記重み以上の値に設定し、且つ、
前記第１電気化学セルの温度が前記ＳＯｘ濃度測定可能温度範囲の上限温度であるときに前記ＳＯｘ検出用第２検出値に乗じられる前記重みを、前記第１電気化学セルの温度が前記ＳＯｘ濃度測定可能温度範囲の下限温度であるときに前記ＳＯｘ検出用第２検出値に乗じられる前記重みより大きい値に設定するように構成された、
ガス濃度検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のガス濃度検出装置において、
前記取得部は、
前記第１電気化学セルの温度が所定のＳＯｘ濃度測定可能温度内にある場合に、
前記第１電気化学セルが第１温度であるときは、前記電圧の印加開始から所定の第１時間が経過したときに前記検出パラメータに基づいて前記硫黄酸化物の濃度を求め、
前記第１電気化学セルが前記第１温度より低温の第２温度であるときは、前記電圧の印加開始から前記第１時間より長い第２時間が経過したときに前記検出パラメータに基づいて前記硫黄酸化物の濃度を求めるように構成された、
ガス濃度検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のガス濃度検出装置において、
前記取得部は、
前記検出パラメータに加え、前記ＳＯｘ検出用第２検出値にも基づいて前記硫黄酸化物の濃度を求めるように構成された、
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、
前記取得部は、
前記検出パラメータと前記ＳＯｘ検出用第２検出値とを引数とするルックアップテーブルに基づいて前記硫黄酸化物の濃度を求めるように構成された、
ガス濃度検出装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のガス濃度検出装置において、
前記第１電極及び前記第３電極は、白金（Ｐｔ）を含み、
前記第１電極が前記第３電極よりもロジウム（Ｒｈ）及びパラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも１つをより多く含む、
ガス濃度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気に含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度を検出（取得）するガス濃度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気に含まれる硫黄酸化物の濃度を検出するＳＯｘセンサとして、限界電流式ガスセンサが知られている。限界電流式ガスセンサは、酸化物イオン伝導性を有する固体電解質体と、固体電解質体の表面に固着された一対の電極と、を含む電気化学セルを備える。一対の電極の一方は、拡散抵抗体を介して導入される被検ガスとしての内燃機関の排気に曝され、他方は大気に曝されている。上記一方の電極を陰極とし、上記他方の電極を陽極として、これらの一対の電極の間に硫黄酸化物の分解が始まる電圧（分解開始電圧）以上の電圧を印加すると、排気中に含まれる硫黄酸化物が上記一方の電極にて還元分解されて硫黄（Ｓ）及び酸化物イオン（Ｏ２−）が生成される。この酸化物イオンは固体電解質体を介して上記他方の電極へと伝導されて酸素となり、大気中へと排出される。
【０００３】
上記酸化物イオンの伝導により、上記一対の電極の間に電流が流れる。そして、このときの一対の電極間の電流値の大きさに基づいて硫黄酸化物の濃度が検出される。このように一対の電極間に流れる電流は「電極電流」又は「分解電流」と称される場合がある。更に、上記一対の電極間に印加される電圧は、単に「印加電圧」と称される場合がある。
【０００４】
ところで、排気中には、硫黄酸化物のみならず、分子中に酸素原子を含むガス（以降、「含酸素ガス」と称される場合がある。）が存在している。例えば、含酸素ガスとしては、酸素（Ｏ２）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）等を挙げることができる。これらの含酸素ガスも上記一方の電極にて還元分解され、それにより生じた酸化物イオンが電極電流を発生させる。その結果、排気中に他の含酸素ガスに比べて極めて微量にしか含まれていないＳＯｘの濃度を精度良く検出できない。
【０００５】
そこで、従来のＳＯｘ濃度検出装置（従来装置）は、ポンピングセルを設けておき、それにより酸素を「ＳＯｘ濃度を検出しようとしている排ガス」から排除する。更に、従来装置は、含酸素ガスのそれぞれが還元分解されるときの上記印加電圧が異なることに着目し、例えば、ＳＯｘを分解する場合には上記印加電圧を０．７５〜１．０Ｖに設定し、水（水蒸気）を分解する場合には上記印加電圧を１〜１．２Ｖに設定するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９０７２１号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかしながら、上記印加電圧を「ＳＯｘを分解する電圧」の範囲内に設定した場合、実際には水も同時に分解されてしまい、更に、内燃機関の排気に含まれる水の濃度はＳＯｘの濃度に比べて大きく変化する。その結果、従来装置は、ＳＯｘ濃度を精度良く検出することができない虞がある。
【０００８】
そこで、本発明者は、検討を重ねた結果、電気化学セルにより「内燃機関の排気に含まれる水及びＳＯｘ」の両者を共に分解させたときの電極電流は、主として水が分解されたことにより生じているが、実際には排気に含まれるＳＯｘの濃度に応じて変化することを見出した。この理由は定かではないが、ＳＯｘ濃度に応じた量のＳＯｘの分解生成物（例えば、硫黄及び／又は硫黄化合物）が電気化学セルの電極表面に吸着し、この分解生成物が水の分解に寄与することができる電極面積を減少させるためであると推定される。これによれば、ＳＯｘ自体の分解電流よりも遥かに大きい水の分解電流の大きさに基づいて排ガス中のＳＯｘの濃度を検出することができる。
【０００９】
ところが、本発明者が更に検討を重ねたところ、電気化学セルにより「排気に含まれる水及び硫黄酸化物」を共に分解させたときの電極電流は、排気に含まれる水の濃度によって比較的大きく変化してしまうことが判明した。
【００１０】
更に、発明者は、そのような水の濃度の影響を排除するために、上記電気化学セル（以下、「第１電気化学セル」又は「センサセル」と称される場合がある。）とは別の電気化学セル（以下、「第２電気化学セル」又は「モニタセル」と称される場合がある。）を併設したＳＯｘセンサ作成した。このモニタセルは、センサセルの電極よりもＳＯｘの分解速度が劣る電極を備えており、「水を分解するがＳＯｘを殆ど分解しない電気化学セル」である。そして、発明者は、モニタセルとセンサセルとの電極電流の差（以下、「電極電流差」と称される場合がある。）を用いてＳＯｘ濃度を検出することを検討した。
【００１１】
その結果、上述の電極電流差はセンサセルの電極電流に比べて水の濃度の影響を受け難くなることが確認できた。しかしながら、それぞれのセルに「水の分解開始電圧以上の印加電圧」を与え始めた時点からそれぞれのセルの電極電流が安定化する（収束する）時点までの時間が相違することが判明した。換言すると、センサセルとモニタセルとは応答特性が異なることが判明した（例えば、図４の実線により示したモニタセルの応答特性、及び、一点鎖線により示したセンサセルの応答特性を参照。)。このため、それぞれのセルの電極電流が安定化する（収束する）時点までに電極電流差に基いてＳＯｘ濃度を検出すると、正確なＳＯｘ濃度が検出できないという問題があることが判明した。
【００１２】
本発明は上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の一つは、限界電流式ガスセンサを使用して被検ガスとしての排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度をできるだけ早期に且つより精度良く取得（検出）することができるガス濃度検出装置を提供することにある。
【００１３】
概して言えば、本発明によるガス濃度検出装置（以下、「本発明装置」と称する。）は、拡散抵抗層を通って内部空間に流入した被検ガス（内燃機関の排気）が接触する「第１電気化学セル（センサセル）及び第２電気化学セル（モニタセル）」を有する。
【００１４】
第１電気化学セル及び第２電気化学セルは、水の分解開始電圧以上の電圧を印加したときに、被検ガス中に含まれる水を分解させることができる。一方、第２電気化学セルに水の分解開始電圧以上の特定電圧を印加したときの硫黄酸化物の分解速度は、第１電気化学セルに前記特定電圧を印加したときの硫黄酸化物の分解速度よりも低くなるように構成されている。
【００１５】
そして、本発明装置は、第１電気化学セル及び第２電気化学セルに水の分解開始電圧以上の電圧を印加したときに、第１電気化学セル（センサセル）の電極電流（ＳＯｘ検出用第１検出値）と第２電気化学セル（モニタセル）の電極電流（ＳＯｘ検出用第２検出値）とを取得する。
この場合、上述したように、ＳＯｘ検出用第２検出値は主として「水の分解に起因する電流」の値を含むが、ＳＯｘの分解生成物による影響を実質的に受けない。従って、第１電気化学セル及び第２電気化学セルの各電極電流が過渡的な状態ではなく安定した状態の電流であれば、ＳＯｘ検出用第１検出値とＳＯｘ検出用第２検出値との差Δ（即ち、上記の電極電流差Δ）は、被検ガスの水の濃度による影響が小さく且つ被検ガスのＳＯｘ濃度に対して高い感度を有する値となる。従って、その電極電流差Δに基づいて、ＳＯｘ濃度を精度良く取得することができる。
【００１６】
ところが、上述したように、ＳＯｘを含む被検ガスが到達する内部空間内の領域に配置した「第１電気化学セル及び第２電気化学セル」に対して「水の分解開始電圧以上の電圧」を同時に印加し始めた時点から暫くの間、両セルの電極電流は互いに異なる応答特性をもって変化し、その後、それぞれが本来示す値へと収束する。従って、そのように各電極電流が過渡状態における電流である場合、電極電流差ΔはＳＯｘ濃度を精度良く表す値にならない。
【００１７】
この応答特性の違いについて更に検討したところ、図４に示したように、第１電気化学セル（センサセル）の応答特性が第１電気化学セルの温度に依存して変化することが判明した。これは、第１電気化学セルの電極に吸着する硫黄酸化物の分解生成物である硫黄又は硫黄化合物の電極への付着量（電極に対する硫黄等の被覆率）が安定化するまでの時間が第１電気化学セルの温度に依存して変化するからであると推察される。
【００１８】
そこで、本発明装置は、第２電気化学セルの出力（モニタセルの出力であるＳＯｘ検出用第２検出値）の指数平滑平均値（所謂、なまし値）を、第２電気化学セルの出力に重み（＝１／なまし回数）を乗じて算出する。換言すると、本発明装置は、第２電気化学セルの出力の「指数平滑平均値を演算する処理（なまし処理）」を行う。このとき、本発明装置は、その「重み」を第１電気化学セルの温度に応じて調整する。
【００１９】
これにより、本発明装置は、見かけ上、第２電気化学セルの応答特性を第１電気化学セルの応答特性（ＳＯｘ検出用第１検出値の時間的変化の仕方）に近づける。そして、本発明装置は、その指数平滑平均値（ＳＯｘ検出用第２検出値をなまし処理した結果であるＳＯｘ検出用第２検出なまし値）とＳＯｘ検出用第１検出値との差に応じた検出パラメータに基づいて、被検ガスの硫黄酸化物の濃度を求める。
【００２０】
これにより、本発明装置は、第１電気化学セルの電極電流が過渡状態にある場合であっても、ＳＯｘ濃度を比較的高い精度で検出することができる。換言すれば、本発明装置は、排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度をできるだけ早期に且つより精度良く取得（検出）することができる。
【００２１】
より具体的に述べると、本発明装置は、第１電気化学セル（センサセル１１ｃ）と、第２電気化学セル（モニタセル１２ｃ）と、緻密体（２１ａ〜２１ｆ）と、拡散抵抗部（３２）と、を備える素子部（１０）を有する。
【００２２】
前記第１電気化学セル（１１ｃ）は、酸化物イオン伝導性を有する第１固体電解質体（１１ｓ）と、前記第１固体電解質体の表面にそれぞれ形成された第１電極（１１ａ）及び第２電極（１１ｂ）と、を含む。
前記第２電気化学セル（１２ｃ）は、酸化物イオン伝導性を有する第２固体電解質体（１１ｓ）の表面にそれぞれ形成された第３電極（１２ａ）及び第４電極（１２ｂ）と、を含む。
第１固体電解質と第２固体電解質は一体的に形成された同一の電解質であってもよく、互いに異なる別体の電解質であってもよい。
【００２３】
更に、前記素子部（１０）は、前記第１固体電解質体及び前記第２固体電解質体と前記緻密体と前記拡散抵抗部とにより画定される内部空間（３１）に前記拡散抵抗部（３２）を介して内燃機関の排気が被検ガスとして導入され、前記第１電極（１１ａ）及び前記第３電極（１２ａ）が前記内部空間（３１）に露出し且つ前記第２電極（１１ｂ）及び前記第４電極（１２ｂ）が前記内部空間（３１）とは異なる別空間（５１）に露出するように構成されている。
第２電極が位置する別空間と第４電極が位置する別空間は、内部空間と異なる空間であれば、互いに同一の空間であっても互いに別の空間であってもよい。
【００２４】
加えて、本発明装置は、
前記第１電極と前記第２電極との間及び前記第３電極と前記第４電極との間に電圧を印加する電圧印加部（６１、６２）と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加したときに前記第１電極と前記第２電極との間に流れる電流値に対応する第１検出値及び前記第３電極と前記第４電極との間に電圧を印加したときに前記第３電極と前記第４電極との間に流れる電流値に対応する第２検出値を取得する取得部（７１、７２、８１）と、
を有する。
【００２５】
前記第１電極（１１ａ）は前記第１電極と前記第２電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧を印加したときに前記被検ガス中に含まれる水（Ｈ２Ｏ）を分解させることが可能となるように構成されている。
前記第３電極（１２ａ）は前記第３電極と前記第４電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧を印加したときに、前記被検ガス中に含まれる水（Ｈ２Ｏ）を分解させることが可能となるように構成されている。
【００２６】
更に、前記第１電極及び前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間及び前記第３電極と前記第４電極との間に水の分解開始電圧以上の同一電圧を印加したとき、前記第３電極による硫黄酸化物（ＳＯｘ）の分解速度（モニタセル分解速度）が前記第１電極による硫黄酸化物の分解速度（センサセル分解速度）よりも低くなるように構成されている。具体的には、センサセル分解速度に対してモニタセル分解速度は実質的にゼロと見做せる程度の速度であることが望ましい。
【００２７】
加えて、前記取得部は、
（１）前記第１電極と前記第２電極との間及び前記第３電極と前記第４電極との間に水の分解開始電圧以上の電圧を前記電圧印加部を用いて印加するとともに（ステップ５３５）、前記電圧の印加開始後において一定時間が経過する毎に前記第１検出値及び前記第２検出値をそれぞれＳＯｘ検出用第１検出値（Ｉｍ１ｓｄ）及びＳＯｘ検出用第２検出値（Ｉｍ２ｍｄ）として取得し（ステップ５４０）、
（２）前記ＳＯｘ検出用第２検出値が検出される毎に前記第１電気化学セルの温度に応じた重みを前記検出されたＳＯｘ検出用第２検出値に乗じて前記ＳＯｘ検出用第２検出値の指数平滑平均値（Ｉｍ２ｍｄｂ）を算出し（ステップ５４５、５５０）、
（３）前記指数平滑平均値（Ｉｍ２ｍｄｂ）と前記ＳＯｘ検出用第１検出値（Ｉｍ１ｓｄ）との差に応じた検出パラメータ（Ｐ）に基づいて前記被検ガスに含まれる硫黄酸化物の濃度を求める（ステップ５５５、６２０、６３５、６５０）。
【００２８】
このように本発明装置は、第１電気化学セルと第２電気化学セルの構造（電極の構成）の相違に起因する応答特性の相違を、ＳＯｘ検出用第２検出値の指数平滑平均値（Ｉｍ２ｍｄｂ）を算出することにより補償する。換言すると、第２電気化学セル（モニタセル）の応答特性を第１電気化学セル（センサセル）の応答特性に見かけ上近づける。その上で、本発明装置は、指数平滑平均値（Ｉｍ２ｍｄｂ）とＳＯｘ検出用第１検出値（Ｉｍ１ｓｄ）との差に応じた検出パラメータ（Ｐ）に基づいてＳＯｘ濃度を取得する。よって、本発明装置は、ＳＯｘ検出用第１検出値（Ｉｍ１ｓｄ）及びＳＯｘ検出用第２検出値（Ｉｍ２ｍｄ）が収束するまで待つ必要がなく、排気中に含まれる硫黄酸化物の濃度をできるだけ早期に且つより精度良く取得（検出）することができる。
【００２９】
本発明装置の一態様における前記取得部は、
前記第１電気化学セルの温度が所定のＳＯｘ濃度測定可能温度範囲内にある場合に、前記第１電気化学セルの温度が第１温度であるときに前記ＳＯｘ検出用第２検出値に乗じられる前記重みを、前記第１電気化学セルの温度が前記第１温度より低い第２温度であるときに前記ＳＯｘ検出用第２検出値に乗じられる前記重み以上の値に設定し、且つ、
前記第１電気化学セルの温度が前記ＳＯｘ濃度測定可能温度範囲の上限温度であるときに前記ＳＯｘ検出用第２検出値に乗じられる前記重みを、前記第１電気化学セルの温度が前記ＳＯｘ濃度測定可能温度範囲の下限温度であるときに前記ＳＯｘ検出用第２検出値に乗じられる前記重みより大きい値に設定するように構成される（図４（ｂ）及びステップ５４５を参照。）。
【００３０】
ＳＯｘ濃度測定可能温度範囲内の温度になっている第１電気化学セルの電極電流の立ち上がり時間（例えば、第１電気化学セルの電極電流が本来到達すべき「ＳＯｘ濃度に応じた電極電流」の所定％の値に到達するまでの時間）は、第１電気化学セルの温度に応じて変化する。より具体的には、ＳＯｘ濃度測定可能温度の範囲内で第１電気化学セルの温度が低くなる程、第１電気化学セルの出力の立ち上がり時間は長くなる（応答特性が低くなる）。
【００３１】
そこで、上記のように構成すれば、ＳＯｘ検出用第２検出値に対する重みがより適正な値（第１電気化学セルの応答特性に応じた適切な値）になる。その結果、見かけ上、第２電気化学セル（モニタセル）の応答特性を第１電気化学セル（センサセル）の応答特性に「より早期且つより精度良く」近づけることができる。よって、前記検出パラメータ（Ｐ）も「より早期に」ＳＯｘ濃度を「より精度良く」反映した値になる。この結果、ＳＯｘ濃度を「より早期且つより精度良く」取得（検出）することができる。
【００３２】
本発明装置の一態様における前記取得部は、
前記第１電気化学セルの温度が所定のＳＯｘ濃度測定可能温度内にある場合に、
前記第１電気化学セルが第１温度であるときは、前記電圧の印加開始から所定の第１時間が経過したときに前記検出パラメータに基づいて前記硫黄酸化物の濃度を求め、
前記第１電気化学セルが前記第１温度より低温の第２温度であるときは、前記電圧の印加開始から前記第１時間より長い第２時間が経過したときに前記検出パラメータに基づいて前記硫黄酸化物の濃度を求めるように構成される（ステップ６１０〜６２０、ステップ６２５〜６３５、及び、ステップ６４０〜ステップ６５０を参照。）。
【００３３】
このように構成すると、第１電気化学セルの応答特性（出力特性）と第２電気化学セルの応答特性（出力特性）とが、見かけ上、互いに十分に近くなった時点でＳＯｘ濃度を求めることができる。よって、第１電気化学セルの温度に応じ、できるだけ短い時間でＳＯｘ濃度を精度良く求めることが可能になる。
【００３４】
更に、本発明装置の一態様における前記取得部は、
前記検出パラメータに加え、前記ＳＯｘ検出用第２検出値にも基づいて前記硫黄酸化物の濃度を求めるように構成される（ステップ６２０、６３５、６５０、図７〜図９）。
【００３５】
この場合、より具体的態様として、
前記取得部が、
前記検出パラメータと前記ＳＯｘ検出用第２検出値とを引数とするルックアップテーブルに基づいて前記硫黄酸化物の濃度を求めるように構成される（ステップ６２０、６３５、６５０、図７〜図９）。
【００３６】
このようにすれば、排気ガス中の水の濃度の影響をより一層低減することができるので、被検ガスに含まれる硫黄酸化物の濃度をより一層精度良く検出することができる。
【００３７】
更に、
前記第１電極及び前記第３電極は、白金（Ｐｔ）を含み、
前記第１電極が前記第３電極よりもロジウム（Ｒｈ）及びパラジウム（Ｐｄ）のうちの少なくとも１つをより多く含むように構成されてもよい。
【００３８】
ロジウム（Ｒｈ）及びパラジウム（Ｐｄ）はＳＯｘを分解でき、白金（Ｐｔ）はＳＯｘを分解できない。従って、上記構成によれば、第１電極のＳＯｘ分解速度を第３電極のＳＯｘ分解速度より簡単に大きくできる。
【００３９】
なお、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るガス濃度検出装置が備える素子部の構成の一例を示す模式的な断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢線に沿う断面図である。
【図２】第１電気化学セルを構成する第１電極と第２電極との間に印加される電圧（印加電圧）Ｖｍ１と、これらの電極間に流れる電極電流Ｉｍ１との関係を示す模式的なグラフである。
【図３】第１電気化学セルに対する印加電圧Ｖｍ１が１．０Ｖであるときの電極電流Ｉｍ１の大きさと被検ガス中に含まれる二酸化硫黄（ＳＯ２）の濃度との関係を示す模式的なグラフである。
【図４】（ａ）は、第１電気化学セルと第２電気化学セルに水の分解開始電圧以上の同一電圧を印加したときの、両セルの出力特性（応答特性）を示す模式的なグラフである。（ｂ）は、第１電気化学セルの温度と第２電気学セルの第２検出値に対する重み（又はなまし回数）との関係表す表（ルックアップテーブル）である。
【図５】第１電気化学セル及び第２電気化学セルの出力に基づいて取得されるＳＯｘ濃度検出用パラメータの取得処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】ＳＯｘ濃度算出用２次元マップ（ルックアップテーブル）を利用した硫黄酸化物の濃度算出処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】第１電気化学セルの温度が５００℃より低い場合のＳＯｘ濃度算出用２次元マップを示す図である。
【図８】第１電気化学セルの温度が５００℃以上かつ７００℃以下の場合のＳＯｘ濃度算出用２次元マップを示す図である。
【図９】第１電気化学セルの温度が７００℃より高い場合のＳＯｘ濃度算出用２次元マップを示す図である。
【図１０】水の濃度とＳＯｘ検出用第２検出値及びＳＯｘ濃度検出用パラメータＰとの関係を示す模式的なグラフである。
【図１１】本発明の実施形態の変形例に係るＥＣＵが実行する「硫黄酸化物の濃度算出処理ルーチン」を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係るガス濃度検出装置（以下、「検出装置」と称される場合がある。）について説明する。検出装置は、図示を省略した「車両に搭載された内燃機関の排気管」を通るガス（排気）中の硫黄酸化物濃度（ＳＯｘ濃度）を検出する装置である。
【００４２】
（構成）
検出装置は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、素子部１０を備える。素子部１０は、ポンピングセルである第１電気化学セル１１ｃと、第１電気化学セル１１ｃの近傍に併設されたポンピングセルである第２電気化学セル１２ｃと、を備えている。
【００４３】
素子部１０は、固体電解質体１１ｓ、固体電解質体１２ｓ、第１アルミナ層２１ａ、第２アルミナ層２１ｂ、第３アルミナ層２１ｃ、第４アルミナ層２１ｄ、第５アルミナ層２１ｅ及び第６アルミナ層２１ｆ、拡散抵抗部（拡散律速層）３２並びにヒータ４１を備える。固体電解質体１１ｓは、場合により、第１固体電解質体又は第２固体電解質体と称される。
【００４４】
固体電解質体１１ｓは、ジルコニア等を含む酸化物イオン伝導性を有する薄板体である。固体電解質体１１ｓを形成するジルコニアは、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）及びイットリウム（Ｙ）等の元素を含んでいてもよい。
固体電解質体１２ｓもまた、ジルコニア等を含む酸化物イオン伝導性を有する薄板体である。固体電解質体１２ｓを形成するジルコニアは、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）及びイットリウム（Ｙ）等の元素を含んでいてもよい。
【００４５】
第１乃至第６アルミナ層２１ａ乃至２１ｆのそれぞれは、アルミナを含みかつガスを透過させない程度に緻密な層（緻密体）である。
拡散抵抗部３２は多孔質の拡散律速層である。即ち、拡散抵抗部３２はガス透過性の層（薄板体）である。
ヒータ４１は、例えば、白金（Ｐｔ）とセラミックス（例えば、アルミナ等）とを有する薄板状のサーメットであり、後述するＥＣＵ８１による制御によって図示しない電源から電力が供給されることにより発熱する。
【００４６】
素子部１０の各層は、下方から、第５アルミナ層２１ｅ、第４アルミナ層２１ｄ、第３アルミナ層２１ｃ、固体電解質体１１ｓ、拡散抵抗部３２及び第２アルミナ層２１ｂ、固体電解質体１２ｓ、第６アルミナ層２１ｆ並びに第１アルミナ層２１ａの順に積層されている。
【００４７】
内部空間３１は、固体電解質体１１ｓ、拡散抵抗部３２、第２アルミナ層２１ｂ及び固体電解質体１２ｓによって形成される空間である。内部空間３１の中には、拡散抵抗部３２を介して内燃機関の排気が被検ガスとして導入されるようになっている。即ち、内部空間３１は拡散抵抗部３２を介して内燃機関の排気管の内部と連通している。
【００４８】
固体電解質体１１ｓ、第３アルミナ層２１ｃ及び第４アルミナ層２１ｄによって第１大気導入路５１が形成されている。第１大気導入路５１は、排気管の外部の大気と連通している。なお、第１大気導入路５１は、別空間に該当する。
【００４９】
固体電解質体１２ｓ、第６アルミナ層２１ｆ及び第１アルミナ層２１ａによって第２大気導入路５２が画定されている。第２大気導入路５２は、排気管の外部の大気と連通している。
【００５０】
第１電気化学セル１１ｃは、固体電解質体１１ｓと、第１電極１１ａと、第２電極１１ｂと、を備えている。第１電気化学セル１１ｃは、ヒータ４１により活性化温度まで加熱される。
陰極である第１電極１１ａは、固体電解質体１１ｓの一方の側の表面（具体的には、内部空間３１を画定する固体電解質体１１ｓの表面）に固着されている。第１電極１１ａは、白金（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）との合金を主成分として含む多孔質サーメット電極である。第１電極１１ａはパラジウム（Ｐｄ）を含んでいてもよい。
陽極である第２電極１１ｂは、固体電解質体１１ｓを挟んで第１電極１１ａに対向するように、固体電解質体１１ｓの他方の側の表面（具体的には、第１大気導入路５１を画定する固体電解質体１１ｓの表面）に固着されている。第２電極１１ｂは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。第２電極１１ｂは、ロジウム（Ｒｈ）とパラジウム（Ｐｄ）のいずれも含んでいない。
【００５１】
固体電解質体１１ｓ、固体電解質体１２ｓ及び第１乃至第６アルミナ層２１ａ〜２１ｆの各層は、例えばドクターブレード法、押し出し成形法等により、シート状に成形することができる。第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂ並びにこれらの電極に通電するための配線等は、例えばスクリーン印刷法等によって形成することができる。これらのシートを上述したように積層して焼成することにより、上記構造を有する素子部１０を一体的に製造することができる。
【００５２】
検出装置は、更に、電源６１、電流計７１及びＥＣＵ８１（電子制御ユニット、コントローラ）を備える。電源６１及び電流計７１はＥＣＵ８１に接続されている。
電源６１は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に第２電極１１ｂの電位が第１電極１１ａの電位よりも高くなるように所定の電圧を印加できるようになっている。電源６１の作動はＥＣＵ８１により制御される。
電流計７１は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に流れる電流（従って、第１電気化学セル１１ｃの固体電解質体１１ｓを流れる電流）である電極電流の大きさを計測する。
【００５３】
ＥＣＵ８１は、ＣＰＵ、ＣＰＵが実行するプログラム及びマップ等を記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ並びにバックアップＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータである。周知のようにバックアップＲＡＭは、車両が運転を停止している間も記憶したデータを保存し続ける。ＥＣＵ８１は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に印加される印加電圧Ｖｍ１を電源６１を用いて制御することができる。更に、電流計７１は第１電気化学セル１１ｃを流れる電極電流Ｉｍ１を取得し、取得した情報をＥＣＵ８１へ出力する。即ち、電流計７１及びＥＣＵ８１は取得部を構成している。
【００５４】
更に、ＥＣＵ８１は、内燃機関の図示しないアクチュエータ（燃料噴射弁、スロットル弁及びＥＧＲ弁等）に接続されている。ＥＣＵ８１は、これらのアクチュエータに駆動（指示）信号を送出し、内燃機関を制御するようになっている。
【００５５】
第２電気化学セル１２ｃは、第１電気化学セル１１ｃと共有の固体電解質体１１ｓと、固体電解質体１１ｓの表面に設けられた一対の電極である第３電極１２ａ及び第４電極１２ｂと、を有する。第２電気化学セル１２ｃも、ヒータ４１により活性化温度まで加熱される。
【００５６】
陰極である第３電極１２ａは内部空間３１に面するように配設されている。第３電極１２ａは第１電極１１ａの近傍に設けられている。即ち、内部空間３１に被検ガスが到達するとき、第１電極１１ａに接触する被検ガス及び第３電極１２ａに接触する被検ガスのそれぞれに含まれる酸素、水及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）の濃度は互いに等しい。第３電極１２ａは、白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）との合金を主成分として含む多孔質サーメット電極である。第３電極１２ａは、ロジウム（Ｒｈ）とパラジウム（Ｐｄ）のいずれも含んでいない。
なお、第３電極１２ａを、ロジウム（Ｒｈ）とパラジウム（Ｐｄ）のいずれか一つを含有するように構成してもよいが、その場合は第１電極１１ａよりも含有量を少なくする。但し、第３電極１２ａは、ロジウム（Ｒｈ）とパラジウム（Ｐｄ）のいずれも含まない方が好ましい。
【００５７】
陽極である第４電極１２ｂは、固体電解質体１１ｓを挟んで第３電極１２ａに対向するように、第１大気導入路５１に面するように配設されている。第４電極１２ｂは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。第４電極１２ｂは、ロジウム（Ｒｈ）とパラジウム（Ｐｄ）のいずれも含んでいない。
【００５８】
第３電極１２ａは、「第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に印加される電圧であって水の分解開始電圧以上の電圧」が「第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に印加される電圧」と等しい場合であっても、第１電極１１ａと比較して、ＳＯｘの分解速度が極めて低くなるように作製されている。具体的には、第３電極１２ａにおいてＳＯｘが分解される速度は実質的に０（ゼロ）である。
【００５９】
検出装置は、更に、何れもがＥＣＵ８１に接続されている「電源６２及び電流計７２」を備える。
電源６２は、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に、第４電極１２ｂの電位が第３電極１２ａの電位よりも高くなるように所定の電圧を印加できるようになっている。電源６２の作動はＥＣＵ８１により制御される。
電流計７２は、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に流れる電流（従って、第２電気化学セル１２ｃの固体電解質体１１ｓを流れる電流）である電極電流を計測する。
ＥＣＵ８１は、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に印加される印加電圧Ｖｍ２を電源６２を用いて制御することができる。更に、電流計７２は第２電気化学セル１２ｃを流れる電極電流Ｉｍ２を取得し、取得した情報をＥＣＵ８１へ出力する。
即ち、電流計７２及びＥＣＵ８１は取得部を構成している。
【００６０】
図１（ａ）に示すように、素子部１０は、「第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃ」の上流側（拡散抵抗部３２側）に配設されたポンピングセルである第３電気化学セル１３ｃを更に備える。換言すると、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃは、第３電気化学セル１３ｃから同じ距離だけ下流側に離れた位置に配設されている。後述するように、第３電気化学セル１３ｃは酸素ポンピング機能（作用）を発揮することにより第１空間３１内の酸素を大気中に排出する。
【００６１】
第３電気化学セル１３ｃは、固体電解質体１２ｓと、第５電極１３ａと、第６電極１３ｂと、を備えている。第３電気化学セル１３ｃも、ヒータ４１により活性化温度まで加熱される。
第５電極１３ａは、固体電解質体１２ｓの一方の側の表面（具体的には、内部空間３１を画定する固体電解質体１２ｓの表面）に固着されている。第５電極１３ａは、第１電極１１ａ及び第３電極１２ａよりも拡散抵抗部３２により近い位置に配設されている。第５電極１３ａは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。第５電極１３ａは、ロジウム（Ｒｈ）とパラジウム（Ｐｄ）のいずれも含んでいない。
第６電極１３ｂは、固体電解質体１２ｓを挟んで第５電極１３ａに対向するように、固体電解質体１２ｓの他方の側の表面（具体的には、第２大気導入路５２を画定する固体電解質体１２ｓの表面）に固着されている。第６電極１３ｂもまた、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。第６電極１３ｂは、ロジウム（Ｒｈ）とパラジウム（Ｐｄ）のいずれも含んでいない。
【００６２】
検出装置は、更に、何れもがＥＣＵ８１に接続されている「電源６３及び電流計７３」を備える。
電源６３は、第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に、第５電極１３ａ及び第６電極１３ｂのうちの何れか一方が他方に対して高い電位を有するように電圧を印加できるようになっている。電源６３の作動はＥＣＵ８１により制御される。即ち、ＥＣＵ８１は、第５電極１３ａ及び第６電極１３ｂに印加される印加電圧Ｖｍ３を制御することができる。
電流計７３は、第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に流れる電流（従って、第３電気化学セル１２ｃの固体電解質体１２ｓを流れる電流）である電極電流Ｉｍ３を計測して、その計測値をＥＣＵ８１に出力するようになっている。
即ち、電流計７３及びＥＣＵ８１は取得部を構成している。
【００６３】
＜第１電気化学セル１１ｃの作用＞
続いて第１電気化学セル１１ｃの作用について説明する。
第１電気化学セル１１ｃにおいて、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に、第２電極１１ｂの電位が第１電極１１ａの電位よりも高くなるように水の分解開始電圧以上の電圧（例えば１．０Ｖ）が印加される。これにより、被検ガス中に含まれる水のみならず、被検ガス中に含まれるＳＯｘも第１電極１１ａにおいて分解され、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に電極電流が流れる。ＳＯｘの分解生成物（例えば、硫黄又は硫黄化合物）は第１電極１１ａに吸着し、このＳＯｘの分解生成物が水の分解に寄与することができる第１電極１１ａの面積を減少させると考えられる。そして、この第１電極１１ａに吸着するＳＯｘの分解生成物はある割合で第１電極１１ａから離脱する。その結果、第１電極１１ａに吸着しているＳＯｘの分解生成物の量は、被検ガスに含まれるＳＯｘの濃度が高いほど多くなる。そのため、酸素及び水の濃度が一定である場合、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に水の分解開始電圧以上の電圧を印加したときの第１電気化学セル１１ｃの電極電流Ｉｍ１は、被検ガス中に含まれるＳＯｘの濃度に応じて変化する（ＳＯｘの濃度が高いほど電極電流Ｉｍ１は小さくなる。）。なお、第１電気化学セル１１に電圧が印加されたときの電極電流Ｉｍ１の値を、以下「第１検出値」と称する場合がある。
【００６４】
ここで、第１電気化学セル１１ｃの第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に印加される電圧（印加電圧Ｖｍ１）と第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間を流れる電流（電極電流Ｉｍ１）との関係について更に具体的に説明する。
【００６５】
図２は、第１電気化学セル１１ｃに対する印加電圧Ｖｍ１を徐々に上昇させた（昇圧スイープした）ときの印加電圧Ｖｍ１と電極電流Ｉｍ１との関係を示す模式的なグラフである。なお、この例においては、被検ガス中に含まれるＳＯｘとしての二酸化硫黄（ＳＯ２）の濃度がそれぞれ０、１００、３００及び５００ｐｐｍである異なる４種の被検ガスを使用した。但し、被検ガス中に含まれる酸素及び水の濃度は何れの被検ガスにおいても一定に維持されている。更に、この例においては、酸素の限界電流値を０（ゼロ）μＡとして表示した。
【００６６】
先ず、実線の曲線Ｌ１は、被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度が０（ゼロ）ｐｐｍである場合における印加電圧Ｖｍ１と電極電流Ｉｍ１との関係を示している。印加電圧Ｖｍが約０．２Ｖ未満である領域においては、印加電圧Ｖｍ１の増大に伴い、電極電流Ｉｍ１もまた増大している。この領域においては、印加電圧Ｖｍ１の増大に伴って第１電極１１ａ（陰極）における酸素の分解速度もまた増大している。しかしながら、印加電圧Ｖｍ１が約０．２Ｖ以上である領域においては、印加電圧Ｖｍ１が増大しても電極電流Ｉｍ１は殆ど増大せず、略一定となっている。即ち、前述した酸素の限界電流特性が発現している。その後、印加電圧Ｖｍ１が約０．６Ｖ以上となると、電極電流Ｉｍ１が再び増大し始める。この電極電流Ｉｍ１の増大は、第１電極１１ａにおける水の分解が始まったことに起因する。その後、電極電流Ｉｍ１は印加電圧Ｖｍ１が０．６Ｖ以上の範囲において大きくなる程大きくなる。
【００６７】
次に、点線の曲線Ｌ２は、被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度が１００ｐｐｍである場合における印加電圧Ｖｍ１と電極電流Ｉｍ１との関係を示している。この場合も、印加電圧Ｖｍ１が第１電極１１ａにおける水の分解が始まる電圧（分解開始電圧）（約０．６Ｖ）未満であるときには、印加電圧Ｖｍ１と電極電流Ｉｍ１との関係は曲線Ｌ１と同様である。しかしながら、印加電圧Ｖｍ１が水の分解開始電圧（約０．６Ｖ）以上であるときには、曲線Ｌ２により示される電極電流Ｉｍ１は曲線Ｌ１により示される電極電流Ｉｍ１よりも小さい。即ち、水の分解開始電圧以上の電圧が印加されたとき、曲線Ｌ２により示される電極電流Ｉｍ１の印加電圧Ｖｍ１に対する増加率は、曲線Ｌ１により示される電極電流Ｉｍ１の印加電圧Ｖｍ１に対する増加率よりも小さい（傾きが小さい）。
【００６８】
更に、一点鎖線及び破線によって表される曲線Ｌ３及びＬ４は、被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度がそれぞれ３００ｐｐｍ及び５００ｐｐｍである場合における印加電圧Ｖｍ１と電極電流Ｉｍ１との関係を示している。これらの場合もまた、印加電圧Ｖｍ１が第１電極１１ａにおける水の分解開始電圧（約０．６Ｖ）未満であるときには、印加電圧Ｖｍ１と電極電流Ｉｍ１との関係は曲線Ｌ１により示されたそれらの関係と同様である。しかしながら、印加電圧Ｖｍ１が第１電極１１ａにおける水の分解開始電圧（約０．６Ｖ）以上であるときには、被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度が高いほど電極電流Ｉｍ１が小さくなる。即ち、水の分解開始電圧以上の電圧が印加されたとき、曲線Ｌ４により示される電極電流Ｉｍ１の印加電圧Ｖｍ１に対する増加率は、曲線Ｌ３により示される電極電流Ｉｍ１の印加電圧Ｖｍ１に対する増加率よりも小さい（傾きが小さい）。更に、曲線Ｌ３により示される電極電流Ｉｍ１の印加電圧Ｖｍ１に対する増加率は、曲線Ｌ２により示される電極電流Ｉｍ１の印加電圧Ｖｍ１に対する増加率よりも小さい（傾きが小さい）。
【００６９】
以上のように、印加電圧Ｖｍ１が第１電極１１ａにおける水の分解開始電圧以上であるときの電極電流Ｉｍ１の大きさは、被検ガス中に含まれるＳＯｘとしての二酸化硫黄の濃度に応じて変化する。例えば、図２に示したグラフにおける印加電圧Ｖｍ１が１．０Ｖであるときの曲線Ｌ１乃至Ｌ４により示された電極電流Ｉｍ１の大きさを被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度に対してプロットすると、図３に示したグラフが得られる。図３において点線の曲線によって表されているように、水の分解開始電圧以上の特定の電圧である印加電圧Ｖｍ１（この場合は１．０Ｖ）に対する電極電流Ｉｍ１の大きさは、被検ガス中に含まれる二酸化硫黄の濃度に応じて変化する（二酸化硫黄の濃度が高いほど小さくなる。）。従って、印加電圧Ｖｍ１を水の分解開始電圧以上の電圧に設定したときの電極電流Ｉｍ１を取得すれば、被検ガス中に含まれる酸素及び水の濃度が既知である場合、その電極電流Ｉｍ１（即ち、第１検出値）に基づいてＳＯｘの濃度を取得することができる。
従って、検出装置は、酸素濃度及び水の濃度が一定であれば、第１電気化学セル１１ｃの第１検出値のみに基づいて被検ガス中に含まれるＳＯｘの濃度を検出可能である。このように第１電気化学セル１１ｃは、被検ガス中に含まれるＳＯｘの濃度を取得するセンサとして使用されるので、「センサセル」と称される場合がある。
【００７０】
なお、図２に示されているグラフの横軸に示されている印加電圧Ｖｍ１、縦軸に示されている電極電流Ｉｍ１及び上記説明において述べられている印加電圧Ｖｍ１等の個々の具体的な値は、実験の条件（例えば、被検ガス中に含まれる各種成分の濃度、電極組成、電極面積等）によって変動することがある。
【００７１】
＜第２電気化学セル１２ｃの作用＞
続いて第２電気化学セル１２ｃの作用について説明する。
上述のように第１電気化学セル１１ｃのみによっても、被検ガス中に含まれるＳＯｘの濃度を検出できる。しかし、第１電気化学セル１１ｃの検出結果に加えて第２電気化学セル１２ｃの検出結果を利用すれば、以下に述べるように、被検ガス中のＳＯｘの濃度をより精度良く検出することができる。
【００７２】
上述しように第２電気化学セル１２ｃは、第１電気化学セル１１ｃに対する印加電圧と同値である水の分解開始電圧以上の印加電圧（例えば１．０Ｖ）が印加されたとき、被検ガス中に含まれるＳＯｘを第１電気化学セル１１ｃよりも極めて低い速度で分解する。具体的には、第３電極１２ａにおいてＳＯｘが分解される速度（第２分解速度、モニタセル分解速度）は、第１電極１１ａにおいてＳＯｘが分解される速度（第１分解速度、センサセル分解速度）よりも極めて低く、実質的に０（ゼロ）である。即ち、第２電気化学セル１２ｃの電極電流に対応する検出値である第２検出値は、水の分解に起因する電流の値を主として含むが、ＳＯｘの分解生成物による影響を受けない。従って、第１電気化学セル１１ｃの電極電流に対応する第１検出値と第２電気化学セル１２ｃの電極電流に対応する第２検出値との差Δを取得することにより、被検ガス中に含まれる水の濃度変動の影響を低減することができる。換言すると、差ΔはＳＯｘ濃度に対して高い感度を有する。従って、第２電気化学セル１２ｃは水の濃度を監視する機能を有するので、「モニタセル１２ｃ」と称される場合がある。
【００７３】
以上から理解されるように、検出装置は、原理的には以下に述べるステップを実施することにより、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃを利用して被検ガス中に含まれるＳＯｘの濃度を検出する。
（１）検出装置は、印加電圧Ｖｍ１（第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間の電圧）及び第２印加電圧Ｖｍ２（第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間の電圧）を水の分解開始電圧以上の電圧に設定する。なお、印加電圧Ｖｍ１と印加電圧Ｖｍ２とは互いに等しいことが望ましい。
（２）検出装置は、このときの第１電気化学セル１１ｃの電極電流Ｉｍ１（第１検出値）と、第２電気化学セル１２ｃの電極電流Ｉｍ２（第２検出値）と、の差Δ（Δ＝Ｉｍ２−Ｉｍ１）をＥＣＵ８１によって取得する。この差Δは、「ＳＯｘ濃度検出用パラメータ」又は、単に「検出パラメータ」とも称される場合がある。なお、実際には、後述するように電極電流Ｉｍ２が、第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃとの出力特性（応答特性）の違いを補償するように、補正処理（指数平滑平均値処理、なまし処理）され、その補正処理された電極電流Ｉｍ２と電極電流Ｉｍ１との差が検出パラメータＰとして求められる。
（３）検出装置は、この検出パラメータＰと予め記憶しておいた「検出パラメータＰとＳＯｘ濃度の相関関係を示すデータ」との関係に基づいて被検ガス中に含まれるＳＯｘの濃度を検出する。なお、検出装置は検出パラメータＰ及び電極電流Ｉｍ２を用いてＳＯｘ濃度を検出するのが好ましい。
【００７４】
この検出方法によれば、被検ガス中に含まれる水の濃度変動の影響を低減することができるので、第１電気化学セル１１ｃのみを利用する場合に比べ、被検ガス中のＳＯｘの濃度をより精度良く検出することができる。
【００７５】
＜第３電気化学セル１３ｃの作用＞
続いて第３電気化学セル１３ｃの作用について説明する。
内燃機関から排出される排気中に含まれる酸素の濃度は、例えば、当該内燃機関の燃焼室において燃焼される混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）に応じて様々に変化する。被検ガス中に含まれる酸素の濃度が変化すると、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃが備える電極間に流れる電流の大きさも変化する。被検ガスは内燃機関の排気であるので酸素濃度の変動はＳＯｘ濃度の変動に比べて極めて大きい。従って、酸素濃度の変動は、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃを用いたＳＯｘ濃度の検出精度を大きく低下させる虞がある。そこで、検出装置は、ＳＯｘ濃度を検出する際、第３電気化学セル１３ｃの酸素ポンピング作用を用いて、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃに到達する酸素の濃度を極めて小さい濃度（実質的にゼロ）にする。第３電気化学セル１３ｃは「酸素ポンピングセル」と称される場合がある。
【００７６】
より具体的には、検出装置においては、第３電気化学セル１３ｃの第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に、第５電極１３ａ及び第６電極１３ｂがそれぞれ陰極及び陽極となるように、酸素の限界電流流域の電圧を印加する。これにより内部空間３１から第２大気導入路５２へと酸素が排出される。その結果、被検ガス中に含まれる酸素の濃度が変化しても、第３電気化学セル１３ｃにより内部空間３１から酸素を排出することによって、内部空間３１内の酸素の濃度を低くしかつ一定に保持できる。本実施形態では、第３電気化学セル１３ｃによって内部空間３１内の酸素の濃度を概ね０（ゼロ）ｐｐｍに調整する。
【００７７】
従って、検出装置は、「被検ガス中に含まれる酸素の濃度が、第１検出値及び第２検出値へ及ぼす影響」を低減することができる。その結果、第３電気化学セル１３ｃによる酸素ポンピングを実行しない場合と比べて、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃを用いて、被検ガス中のＳＯｘ濃度をより精度良く検出することができる。
【００７８】
なお、第１電気化学セル１１ｃ、第２電気化学セル１２ｃ及び第３電気化学セル１３ｃは空燃比センサとしても利用することができる。即ち、何れか１つの電気化学セルの電極間に酸素の限界電流域に該当する電圧を印加し、そのときの電極電流に対応する検出値に基づいて内燃機関の排気中に含まれる酸素の濃度を検出できる。そして検出された排気中の酸素濃度に基づいて、内燃機関の燃焼室における混合気の空燃比を検出することができる。検出装置は、第３電気化学セル１３ｃを空燃比センサとして利用する。
【００７９】
＜第２電気化学セル１２ｃの電極電流を補正する理由＞
ところで、上述したように、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃの検出結果（第１検出値及び第２検出値）を利用すれば、理論上は、被検ガス中のＳＯｘの濃度を高精度に検出できるはずである。
【００８０】
しかし、上述したように、第１電気化学セル１１ｃの第１電極１１ａがロジウム（Ｒｈ）とパラジウム（Ｐｄ）の少なくともいずれかを含んでいるのに対し、第２電気化学セル１２ｃの第３電極１２ａはこれらの物質を含んでいない（又は第３電極１２ａの方が含有量が少ない）。このように両セル１１ｃ、１２ｃは電極構成（電極材料）が異なり、第１電気化学セル１１ｃはＳＯｘを還元分解できるが、第２電気化学セル１２ｃはＳＯｘを実質的に還元分解できない。そのため、それぞれのセルに「水の分解開始電圧以上の印加電圧」を与え始めた時点からそれぞれのセルの電極電流が安定化する（収束する）時点までの時間が相違する。換言すると、第１電気化学セル１１ｃ（センサセル）と第２電気化学セル（モニタセル）とは応答特性が異なることが判明した。
【００８１】
より具体的に述べると、図４（ａ）は、一定の濃度のＳＯｘを含有する被検ガス中に配置した第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃに対し、水の分解開始電圧以上の同一電圧を時刻ｔ０にて印加し始めたときの、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃの電極電流の時間的変化を示すグラフである。
【００８２】
このグラフから明らかなように、曲線Ｌ１により示した第２電気化学セル１２ｃの電極電流（モニタセル値、第２検出値）の増大速度は、曲線Ｃhi、Ｃmi及びＣloによってそれぞれ示した第１電気化学セル１１ｃの電極電流（センサセル値、第１検出値）の増大速度よりも大きい。その結果、第２電気化学セル１２ｃの電極電流（モニタセル値）は、第１電気化学セル１１ｃの電極電流（センサセル値）に比べて短い時間（本例では、時刻ｔ５近傍）で収束している（過渡状態から定常状態へと遷移している。）。
【００８３】
一方、第１電気化学セル１１ｃの電極電流（センサセル値）は、第１電気化学セル１１ｃの温度が高くなるほど、増大速度が大きく（応答性が良好であり）、且つ、収束するまでの時間が短い。本例では、第１電気化学セル１１ｃの電極電流（センサセル値）は、第１電気化学セル１１ｃの温度が４００℃であるときには曲線Ｃloにより示されているように時刻ｔ１３近傍において収束している。第１電気化学セル１１ｃの温度が６００℃であるときには曲線Ｃmiにより示されているように、時刻ｔ１０近傍において収束している。更に、第１電気化学セル１１ｃの温度が８００℃であるときには曲線Ｃhiにより示されているように時刻ｔ７近傍において収束している。このように、第１電気化学セル１１ｃの電極電流（センサセル値）の応答特性（即ち、第１電気化学セル１１ｃの電極電流の増大速度）は、第１電気化学セル１１ｃの温度が低いほど低下する。第１電気化学セル１１ｃの温度に応じて第１電気化学セル１１ｃの電極電流の応答性が変化する理由は、その温度に応じて第１電極１１ａでのＳＯｘの分解速度が相違するからであると推察される。
【００８４】
なお、曲線Ｌ１により示した第２電気化学セル１２ｃの電極電流は「ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ」と称され、曲線Ｃhi、Ｃmi及びＣloによって示した第１電気化学セル１１ｃの電極電流は「ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ」と称される場合がある。
【００８５】
このように、第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃとの応答特性の違いから、第１電気化学セル１１ｃの電極電流が定常状態に至る前（過渡状態にあるとき）に上述した差Δ（＝ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ−ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ）を取得し、その差Δに基づいてＳＯｘ濃度を取得すると、そのＳＯｘ濃度は必ずしも精度が高くない。
【００８６】
そこで、検出装置は、第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃの応答特性の相違を補償するために、第２電気化学セル１２ｃの電極電流（ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ）を以下の方法によって補正する。この補正により得られるＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄの補正値は、その応答特性がＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄに近づけられている。
【００８７】
＜第２電気化学セル１２ｃの電極電流の補正方法＞
（ステップ１）検出装置は、ＳＯｘ濃度を検出するために「第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃ」に対して水の分解開始電圧以上の同一電圧の印加を開始する。
（ステップ２）検出装置は、その電圧開始時刻から所定の一定時間が経過する毎に第１検出値（第１電気化学セル１１ｃの電極電流）及び第２検出値（第２電気化学セル１２ｃの電極電流）をサンプリング（取得）する。例えば、図４（ａ）に示す例においては、検出装置は、水の分解開始電圧以上の電圧を時刻ｔ０にて印加し始めてから一定時間おきに、即ち、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４・・・ｔｎのタイミングにて、第１検出値をＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄとして取得し且つ第２検出値をＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄとして取得する。検出装置は、これらの取得された値を、その値を取得した時刻（電圧印加開始後に何回目の取得タイミングにおいて取得された値であるかを示す回数ｋ）とともにＲＡＭに格納する。
【００８８】
（ステップ３）検出装置は、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄを取得する毎にＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ対して「指数平滑平均値（なまし値）を求める処理（なまし処理）」を下記の（１）式に従って実行する。（１）式において、Ｙ（ｋ）は時刻ｔ（ｋ）における指数平滑平均値であり、Ｙ（ｋ−１）は前回（即ち、時刻ｔ（ｋ−１））の指数平滑平均値である。Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）は今回（即ち、時刻ｔ（ｋ）にて）取得されたＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄである。値「α」は、Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）に乗じられる「重み」である。重みは、所謂「なまし回数Ｎ」の逆数である（α＝１／Ｎ）。なお、Ｙ（ｋ）は、「ＳＯｘ検出用第２検出の指数平滑平均値」であり、「ＳＯｘ検出用第２検出なまし値Ｉｍ２ｍｄｂ」、又は、単に「平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂ」或いは「なまし値Ｉｍ２ｍｄｂ」と称される場合がある。検出装置は、各時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４・・・ｔｎにおいて演算した平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂを、その値を演算した時刻（回数ｋ）とともにＲＡＭに格納する。
Ｙ（ｋ）＝（１−α）・Ｙ（ｋ−１）＋α・Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）      …（１)
【００８９】
この平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂは、例えば、図４（ａ）中の曲線Ｌ２により示した曲線上を通過する値となる。平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂの増大速度は、重みαの値が小さいほど低下する。
【００９０】
ところで、前述したように、ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄの応答特性（即ち、第１電気化学セル１１ｃの電極電流の増大速度）は、第１電気化学セル１１ｃの温度が低いほど低下する。そこで、検出装置は、図４（ｂ）に示したように、第１電気化学セル１１ｃの温度に応じて「重みα（＝１／なまし回数Ｎ）」を変更する。これにより、第２電気化学セル１２ｃの応答特性が第１電気化学セル１１ｃの応答特性に見かけ上近づく。
【００９１】
例えば、図４（ｂ）の曲線Ｌ２は、「重みα」を第１電気化学セル１１ｃの温度が６００℃である場合の値（＝１／１６）に設定したときの平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂである。これから理解されるように、検出パラメータＰとして取得される値、即ち、平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂとＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄとの差は、例えば、時刻ｔ６近傍において値Ａ１となる。一方、その値Ａ１は「定常状態にある（収束した）ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄと定常状態にある（収束した）ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄとの差Ａ０」と略等しくなる。この差Ａ０が得られるタイミング（即ち、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ及びＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄの両者が十分に収束するタイミング）は時刻ｔ１１近傍であるので、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄをなまし処理することなく検出パラメータＰを求める場合には、正確なＳＯｘ濃度の取得までに長い時間を要する。これに対し、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄをなまし処理することによって、値Ａ０と略同等の値Ａ１が時刻ｔ６近傍で取得できるので、検出装置は電圧の印加開始時点から短時間内にＳＯｘ濃度を取得することができる。
【００９２】
なお、発明者の実験により、第１電気化学セル１１ｃの温度が４００℃より低い場合は、ＳＯｘは第１電気化学セル１１ｃによって実質的に分解されず、従って、ＳＯｘが第１電気化学セル１１ｃによる水の分解能力に対して影響を及ぼさないことが判明した。
【００９３】
その一方で、第１電気化学セル１１ｃの温度が４００℃以上になると、ＳＯｘが分解されるので、ＳＯｘは第１電気化学セル１１ｃによる水の分解能力に対して影響を及ぼし始める。そして第１電気化学セル１１ｃの温度がおおよそ５００℃以上かつ７００℃以下の範囲内にあるとき、ＳＯｘが第１電気化学セル１１ｃによる水の分解能力に対して及ぼす影響が大きくなることが判明した。
【００９４】
さらに、第１電気化学セル１１ｃの温度が８００℃程度になると、第１電気化学セル１１ｃによる水の分解能力に対して及ぶＳＯｘの影響が５００℃以上かつ７００℃以下の範囲のときより少なくなる。これは、ＳＯｘの分解生成物（硫黄及び／又は硫黄化合物）の第１電極１１ａからの離脱速度が第１電極１１ａへの吸着速度に対して相対的に大きくなるので、第１電極１１ａに付着しているＳＯｘの分解生成物の量（換言すると、第１電極１１ａの硫黄及び／又は硫黄化合物による被覆率）が低下するからであると推察される。
【００９５】
更に、第１電気化学セル１１ｃの温度が８００℃を大きく超えると、ＳＯｘは第１電気化学セル１１ｃによる水の分解能力に対して影響を及ぼさなくなることが判明した。
【００９６】
以上から、ＳＯｘが第１電気化学セル１１ｃによる水の分解能力に対して影響を及ぼす第１電気化学セル１１ｃの温度は、実質的に４００℃以上かつ８００℃以下であると推測される。そのため、この４００℃以上かつ８００℃以下の範囲にある温度を以下「ＳＯｘ濃度測定可能温度」と称する。
【００９７】
以上から、第１電気化学セル１１ｃの温度がＳＯｘ濃度測定可能温度の範囲内で高くなればなる程、第１電気化学セル１１ｃの電極電流が定常状態となるまでの期間における「第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃの応答特性の差」は小さくなる。そのため、図４（ｂ）のルックアップテーブル（一次元マップ）に示したように、ＳＯｘ濃度測定可能温度の上限温度（８００℃）における「重みα」は、ＳＯｘ濃度測定可能温度の下限温度（４００℃）における「重みα」よりも大きい値に設定される。換言すると、ＳＯｘ濃度測定可能温度の上限温度（８００℃）における「なまし回数Ｎ」は、ＳＯｘ濃度測定可能温度の下限温度（４００℃）における「なまし回数Ｎ」より小さい値に設定される。加えて、ＳＯｘ濃度測定可能温度内にある第１電気化学セル１１ｃの温度が、所定の第１温度（例えば５００℃及び６００℃等）であるときの「重みα」は、第１温度より低い第２温度（例えば４００℃）であるときの「重みα」以上の値に設定される。更に、第１電気化学セル１１ｃの温度がＳＯｘ濃度測定可能温度の上限温度（例えば、８００℃）である場合の重みαは、第１電気化学セル１１ｃの温度がＳＯｘ濃度測定可能温度の下限温度（例えば、４００℃）である場合の重みα、よりも大きい値に設定される。
【００９８】
（実際の作動）
続いて、検出装置のＥＣＵ８１のＣＰＵがＳＯｘ濃度を取得するために実行する「ＳＯｘ濃度取得処理ルーチン」について図５及び図６のフローチャートを参照しながら具体的に説明する。
【００９９】
前述した内燃機関が搭載された車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチが操作されることにより内燃機関が運転を開始すると、ＣＰＵは所定時間が経過する毎に図５のフローチャートにより示したルーチンを繰り返し実行するようになっている。
【０１００】
なお、空燃比センサとしても機能する第３電気化学セル１３ｃは、内燃機関が運転されている期間において、所定時間の経過毎に内部空間３１中の酸素濃度を検出し、その検出された酸素濃度をＥＣＵ８１に送信するようになっている。ＥＣＵ８１は、その信号に基づいて排ガスの空燃比を検出するようになっている。
【０１０１】
ＣＰＵは、ステップ５００にて処理を開始すると、ステップ５０５にて、内燃機関の図示しない水温センサにより検出される冷却水温に基づいて「内燃機関の暖機が終了しているか否か」を判定するとともに、素子部１０のヒータ４１の近傍に設けた図示しない温度センサからの情報に基づいて「第１〜第３電気化学セル１１ｃ、１２ｃ、１３ｃの全てが活性しているか否か」を判定する。なお、温度センサからの情報に代え、ＣＰＵは固体電解質体１１ｓ及び固体電解質体１２ｓのインピーダンスを検出し、それらのインピーダンスに基づいて「第１〜第３電気化学セルが活性しているか否か」を判定してもよい。この場合、例えば、ＣＰＵは所定時間が経過する毎に所定の電圧（直流又は交流電圧）を第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に印加し、その際の電極電流に基づいて固体電界質１１ｓのインピーダンスを検出することができる。同様に、ＣＰＵは、所定時間が経過する毎に所定の電圧（直流又は交流電圧）を第５電極１３ａと第６電極１３ｂとの間に印加し、その際の電極電流に基づいて固体電界質１２ｓのインピーダンスを検出することができる。
【０１０２】
ＣＰＵは、ステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定した場合、ステップ５１０に進んで「Ｆ／Ｃ（フューエルカット）運転が停止されてから（即ち、燃料噴射が再開されてから）所定時間（例えば３秒）が経過し、且つ、現在もＦ／Ｃ運転停止中（燃料噴射中）であるか否か」を判定する。なお、ＣＰＵは図示しないエンジン制御ルーチンを実行することにより、車両の運転状態が減速状態にある場合にＦ／Ｃ運転を実行し、運転状態が減速状態から加速状態又は定常状態に戻った場合、Ｆ／Ｃ運転を停止し燃料噴射を再開するようになっている。このステップ５１０の判定条件（以下、「燃料噴射実行中条件」と称する。）が満たされていると判定される場合、素子部１０には排気管を通して排ガスが到達しているので、内部空間３１に流入する被検ガス中にはＳＯｘが含まれている可能性があると推測できる。
【０１０３】
ＣＰＵは、燃料噴射実行中条件が成立していると判定した場合、ステップ５１５に進んで「第１電気化学セル１１ｃ（センサセル）の温度がＳＯｘ濃度測定可能温度の範囲内か否か」を、前記温度センサの情報（又は、前記インピーダンス）に基づいて判定する。
【０１０４】
第１電気化学セル１１ｃがＳＯｘ濃度測定可能温度の範囲内にあるとき、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃは所定の適正温度範囲内の温度となる。この適正温度とは、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃが水の分解開始電圧以上の電圧を印加されたときに被検ガス中の酸素及び水を所期の能力で分解可能な温度のことである。
【０１０５】
なお、ＣＰＵは、通常、前記温度センサの情報（又は、前記インピーダンス）に基づいて取得される第１電気化学セル１１ｃ（センサセル）の温度が５００℃前後〜７００℃前後（より具体的には、６００℃程度）の温度になるように、図示しないルーチンによってヒータ４１を制御している。
【０１０６】
ＣＰＵは、ステップ５１５にて「Ｙｅｓ」と判定した場合、ステップ５２０に進み、第３電気化学セル（ポンピングセル）１３ｃが酸素ポンピングを実行しているか否かを判定する。ＣＰＵは、ステップ５２０にて「Ｎｏ」と判定した場合、ステップ５２５に進んで第３電気化学セル（酸素ポンピングセル）１３ｃに対して酸素の限界電流流域の電圧を印加し、それにより第３電気化学セル１３ｃに酸素ポンピング動作を実行させる。その後、ＣＰＵはステップ５３０に進む。これに対し、ＣＰＵは、ステップ５２０にて「Ｙｅｓ」と判定した場合にはステップ５３０へ直接進む。
【０１０７】
ＣＰＵは、ステップ５３０にて、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃに対して水の分解開始電圧以上の電圧が印加される前である（即ち、電圧を印加していない状態にある）か否かを判定する。ＣＰＵは、ステップ５３０にて「Ｙｅｓ」と判定した場合、ステップ５３５に進み、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃへ水の分解開始電圧以上の電圧（本例では１．０Ｖ）を印加し、その後、ステップ５４０に進む。これに対し、ＣＰＵは、ステップ５３０にて「Ｎｏ」と判定した場合（即ち、電圧が既に印加されている場合）、ステップ５４０に直接進む。なお、後述するようにステップ５３５において水の分解開始電圧以上の電圧が印加され始めた時点において「カウンタｋの値」は「０」である。更に、ＣＰＵは、ステップ５３５にてカウンタｋの値を「０」に設定してもよい。
【０１０８】
次に、ＣＰＵはステップ５４０にて、第１電気化学セル（センサセル）１１ｃの電極電流である第１検出値を、今回（即ち、電圧印加開始後ｋ回目）のＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）として取得する。更に、ＣＰＵは、第２電気化学セル（モニタセル）１２ｃの電極電流である第２検出値を今回（即ち、電圧印加開始後ｋ回目）のＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）として取得する。ＣＰＵは、取得したこれらの値を時刻ｔｋにおける値（即ち、電圧印加開始後ｋ回目の値）としてＲＡＭに格納する。
【０１０９】
次にＣＰＵはステップ５４５に進み、前記温度センサの情報（又は、前記インピーダンス）に基づいて取得される第１電気化学セル１１ｃ（センサセル）の温度を図４（ｂ）に示したルックアップテーブルに適用することにより、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）に対する（乗じられる）「重みα」を決定する。なお、当然ではあるが、第１電気化学セル１１ｃの温度が図４（ｂ）のテーブルに示されている温度に一致しない場合、ＣＰＵは補間計算により「重みα」を算出する。
【０１１０】
次に、ＣＰＵはステップ５５０に進み、今回の平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂ（ｋ）（＝Ｙ（ｋ））を上述した（１）式に従って求める。このとき、ＣＰＵは直前のステップ５４０にて取得したＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）を今回のＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄとして用いる。前回の平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂ（ｋ−１）（＝Ｙ（ｋ−１））は、ＣＰＵが本ルーチンを前回実行した際にこのステップ５５０にて演算された平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂであり、その初期値は「０」である。ＣＰＵは、算出した平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂ（ｋ）を時刻ｔｋにおける平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂ（ｋ）（即ち、電圧印加開始後ｋ回目の平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂ）としてＲＡＭに格納する。
【０１１１】
続いてＣＰＵはステップ５５５へ進み、下記の（２）式に従って、ステップ５５０にて算出した平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂ（ｋ）からステップ５４０にて取得したＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）を減じることによりＳＯｘ濃度検出用パラメータＰ（＝Ｐ（ｋ））を算出・取得する。ＣＰＵは、この算出した検出用パラメータＰを時刻ｔｋにおける（即ち、電圧印加開始後ｋ回目の）検出用パラメータＰ（ｋ）としてＲＡＭに格納する。
Ｐ（ｋ）＝Ｉｍ２ｍｄｂ（ｋ）−Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）      …（２）
【０１１２】
その後、ＣＰＵはステップ５６０に進み、カウンタｋの値を「１」だけ増大する。 
【０１１３】
一方、ＣＰＵは、ステップ５０５、ステップ５１０及びステップ５１５の何れかのステップにおいて「Ｎｏ」と判定した場合、それぞれのステップからステップ５６５に進み、カウンタｋの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵはステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１４】
以上から理解されるように、水の分解開始電圧以上の電圧の印加が開始された後、ステップ５０５乃至ステップ５１５に示された条件が総て成立している限り、カウンタｋの値は本ルーチンが起動される毎に「１」ずつ増大し、そのカウンタｋの値に対応する上述の各種値（Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）、Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）及びＩｍ２ｍｄｂ（ｋ）等）が取得されＲＡＭに格納されて行く。
【０１１５】
更に、ＣＰＵは所定時間が経過する毎に図６のフローチャートにより示したルーチンを繰り返し実行するようになっている。
【０１１６】
従って、ＣＰＵは適宜のタイミングにてステップ６００から処理を開始してステップ６０５に進み、カウンタｋの値が１以上であるか否かを判定する。図５に示したルーチンから理解されるように、カウンタｋの値が「１」以上である場合は、ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）とＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）が検出できる状態にある場合である。
【０１１７】
カウンタｋの値が「１」以上でなければ（即ち、「０」であれば）、ＣＰＵはステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、この場合、ＣＰＵはＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを取得しない。
【０１１８】
これに対し、カウンタｋの値が「１」以上であるとき、ＣＰＵはステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１０に進み、第１電気化学セル１１ｃの温度が４００℃（ＳＯｘ濃度測定可能温度の下限温度）以上であり且つ５００℃（第１温度）未満であるか否かを、温度センサの情報（又は、前記インピーダンス）に基づいて判定する。即ち、ＣＰＵは、第１電気化学セル１１ｃの温度が低温領域内の温度であるか否かを判定する。ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定した場合、後述するステップ６２５に進む。
【０１１９】
ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定した場合、ステップ６１５に進み、カウンタｋの値が第１閾値ｋ１ｔｈ以上であるか否かを判定する。第１閾値ｋ１ｔｈは、第１電気化学セル１１ｃの温度が低温領域内の温度である場合に、電圧印加開始後ｋ１ｔｈ回目の平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂが十分に平滑化されていて（なまされていて）、ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄの応答性に十分に近づいた値となるカウンタｋの値に設定されている。更に、第１閾値ｋ１ｔｈは、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）の値が収束するタイミング（即ち、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）が水の濃度に応じた値となるタイミング）よりも後のタイミング（図４の時刻ｔ５以降）となるように設定される。第１閾値ｋ１ｔｈは、事前実験により予め定められ、ＲＯＭに格納されている。
【０１２０】
カウンタｋの値が第１閾値ｋ１ｔｈ以上である場合、ＣＰＵはステップ６１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２０に進み、図７に示したルックアップテーブルMapLo(P(k),Im2md(k))に、検出用パラメータＰ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）を適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを取得する。検出用パラメータＰ（ｋ）は、現時点（即ち、ステップ６２０の実行時点）において図５のステップ５５５において取得されている最新の（即ち、最も取得時刻が遅い）検出用パラメータＰである。ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）は現時点（即ち、ステップ６２０の実行時点）において図５のステップ５４０にて取得されている最新の（即ち、最も取得時刻が遅い）ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄである。なお、テーブルMapLo(P(k),Im2md(k))は、低温時ＳＯｘ濃度検出用２次元マップとも称される。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２１】
ここで、テーブルMapLo(P(k),Im2md(k))が、検出用パラメータＰ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）を引数とする二次元マップとして構成されている理由について述べる。この理由は、後述する「図８のルックアップテーブルMapMi(P(k),Im2md(k))、及び、図９のルックアップテーブルMapHi(P(k),Im2md(k))」が二次元マップである理由と共通する。
【０１２２】
例えば、図７のＳＯｘ濃度算出用２次元マップMapLo(P(k),Im2md(k))の代わりにＳＯｘ濃度検出用パラメータＰのみを引数とした一次元マップの場合を用いる場合を仮定する。この場合、図１０のグラフに示すように、ＳＯｘ濃度検出用パラメータＰの検出値（ｍＡ）が例えば値ＩＡのとき、「Ｈ２Ｏ濃度がａかつＳＯｘ濃度が２００ｐｐｍ」と「Ｈ２Ｏ濃度がｂかつＳＯｘ濃度が１００ｐｐｍ」の両方の可能性があり、いずれであるかを正しく判断することができない。
【０１２３】
これに対し、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｍＡ）はＨ２Ｏ濃度と一対一で対応している。そのためＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄが例えばＩＢであるならば、Ｈ２Ｏ濃度はａであるから、そのときのＳＯｘ濃度検出用パラメータＰが値ＩＡであるならば「ＳＯｘ濃度は２００ｐｐｍである」と一意に特定できる。これが、図７乃至図９に示したような２次元マップが使用される理由である。
【０１２４】
再び、図６を参照すると、ＣＰＵはステップ６２５に進んだ場合、そのステップ６２５にて第１電気化学セル１１ｃの温度が５００℃以上であり且つ７００℃（第２温度）未満であるか否かを、温度センサの情報（又は、前記インピーダンス）に基づいて判定する。即ち、ＣＰＵは、第１電気化学セル１１ｃの温度が中温領域内の温度であるか否かを判定する。ＣＰＵはステップ６２５にて「Ｎｏ」と判定した場合、後述するステップ６４０に進む。
【０１２５】
ＣＰＵはステップ６２５にて「Ｙｅｓ」と判定した場合、ステップ６３０に進み、カウンタｋの値が第２閾値ｋ２ｔｈ以上であるか否かを判定する。第２閾値ｋ２ｔｈは、第１電気化学セル１１ｃの温度が中温領域内の温度である場合に、電圧印加開始後ｋ２ｔｈ回目の平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂが十分に平滑化されていて（なまされていて）、ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄの応答性に十分に近づいた値となるカウンタｋの値に設定されている。第２閾値ｋ２ｔｈは、事前実験により予め定められ、第１閾値ｋ１ｔｈよりも小さい。更に、第２閾値ｋ２ｔｈは、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）の値が収束するタイミング（即ち、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）が水の濃度に応じた値となるタイミング）よりも後のタイミングとなるように設定される。第２閾値ｋ２ｔｈはＲＯＭに格納されている。
【０１２６】
カウンタｋの値が第２閾値ｋ２ｔｈ以上である場合、ＣＰＵはステップ６３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６３５に進み、図８に示したルックアップテーブルMapMi(P(k),Im2md(k))に、検出用パラメータＰ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）を適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを取得する。検出用パラメータＰ（ｋ)及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）は前述したとおりの値である。なお、テーブルMapMi(P(k),Im2md(k))は、中温時ＳＯｘ濃度検出用２次元マップとも称される。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２７】
ステップ６３０においてカウンタｋの値が第２閾値ｋ２ｔｈ以上となるときの時刻が、時刻ｔ０から所定の「第１時間」だけ経過した時刻である場合、ステップ６１５においてカウンタｋの値が第１閾値ｋ１ｔｈ以上となるときの時刻は、時刻ｔ０から「第１時間」より長い「第２時間」だけ経過した時刻となる。
即ち、ステップ６３５においてルックアップテーブルMapMi(P(k),Im2md(k))に適用される検出用パラメータＰ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）のベースとなるＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）の取得時刻は、ステップ６２０においてルックアップテーブルMapMi(P(k),Im2md(k))に適用される検出用パラメータＰ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）のベースとなるＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）の取得時刻より早い時刻となる。
【０１２８】
一方、ＣＰＵはステップ６４０に進んだ場合、そのステップ６４０にて第１電気化学セル１１ｃの温度が７００℃以上であり且つ８００℃（ＳＯｘ濃度測定可能温度の上限温度）未満であるか否かを、温度センサの情報（又は、前記インピーダンス）に基づいて判定する。即ち、ＣＰＵは、第１電気化学セル１１ｃの温度が高温領域内の温度であるか否かを判定する。ＣＰＵはステップ６４０にて「Ｎｏ」と判定した場合、ステップ６９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、第１電気化学セル１１ｃの温度がＳＯｘ濃度測定可能温度の範囲内にない場合、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘが取得されることはない（ステップ６１０、ステップ６２５及びステップ６４０を参照。）。
【０１２９】
ＣＰＵはステップ６４０にて「Ｙｅｓ」と判定した場合、ステップ６４５に進み、カウンタｋの値が第３閾値ｋ３ｔｈ以上であるか否かを判定する。第３閾値ｋ３ｔｈは、第１電気化学セル１１ｃの温度が高温領域内の温度である場合に、電圧印加開始後ｋ３ｔｈ回目の平滑平均値Ｉｍ２ｍｄｂが十分に平滑化されていて（なまされていて）、ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄの応答性に十分に近づいた値となるカウンタｋの値に設定されている。第３閾値ｋ３ｔｈは、事前実験により予め定められ、第１閾値ｋ１ｔｈ及び第２閾値ｋ２ｔｈの何れよりも小さい。更に、第３閾値ｋ３ｔｈは、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）の値が収束するタイミング（即ち、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）が水の濃度に応じた値となるタイミング）よりも後のタイミングとなるように設定される。第３閾値ｋ３ｔｈはＲＯＭに格納されている。
【０１３０】
カウンタｋの値が第３閾値ｋ３ｔｈ以上である場合、ＣＰＵはステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進み、図９に示したルックアップテーブルMapHi(P(k),Im2md(k))に、検出用パラメータＰ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）を適用することにより、ＳＯｘ濃度Ｃｓｏｘを取得する。検出用パラメータＰ（ｋ)及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）は前述したとおりの値である。なお、テーブルMapHi(P(k),Im2md(k))は、高温時ＳＯｘ濃度検出用２次元マップとも称される。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３１】
ステップ６４５においてカウンタｋの値が第３閾値ｋ３ｔｈ以上となるときの時刻が、時刻ｔ０から所定の「第１時間」だけ経過した時刻である場合、ステップ６３０においてカウンタｋの値が第２閾値ｋ２ｔｈ以上となるときの時刻は、時刻ｔ０から「第１時間」より長い「第２時間」だけ経過した時刻となる。
即ち、ステップ６５０においてルックアップテーブルMapMi(P(k),Im2md(k))に適用される検出用パラメータＰ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）のベースとなるＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）の取得時刻は、ステップ６３５においてルックアップテーブルMapMi(P(k),Im2md(k))に適用される検出用パラメータＰ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）のベースとなるＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）の取得時刻より早い時刻となる。
【０１３２】
なお、ＣＰＵは、ステップ６２０、ステップ６３５及びステップ６５０において取得したＳＯｘ濃度をＲＡＭ及びバックアップＲＡＭに記憶させ、その記憶したＳＯｘ濃度を内燃機関の制御及び自己診断に利用する。
【０１３３】
このように本実施形態では、第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃの構造（電極の構成）の相違に起因する応答特性の相違を、ＳＯｘ検出用第２検出値の指数平滑平均値（なまし値）を算出することにより補償している。即ち、第２電気化学セル１２ｃの応答特性を第１電気化学セル１１ｃの応答特性に見かけ上近づけている。その上で、指数平滑平均値（Ｉｍ２ｍｄｂ）とＳＯｘ検出用第１検出値（Ｉｍ１ｓｄ）との差に応じた検出パラメータＰを利用してＳＯｘ濃度を取得している。よって、第１電気化学セル１１ｃの出力である電極電流が過渡状態にある場合であっても、ＳＯｘ濃度を比較的高い精度で検出することができる。換言すれば、排気中に含まれるＳＯｘ濃度をできるだけ早期に且つより精度良く取得（検出）することができる。
【０１３４】
しかもＳＯｘ濃度を求める際に、検出パラメータＰに加えて、もう一つの検出パラメータとしてＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄも利用している。
そのため、ＳＯｘ濃度を求める際の排気ガス中の水の濃度の影響を大幅に低減できる。
従って、被検ガスに含まれるＳＯｘ濃度をより一層精度良く検出することができる。
【０１３５】
＜変形例＞
次に、検出装置の変形例について説明する。この変形例は、ＣＰＵが図６に示したルーチンに代えて図１１に示したルーチンを実行する点においてのみ、検出装置と相違している。従って、以下、この相違点を中心として説明する。
【０１３６】
この変形例では、ＣＰＵがステップ６１５、６３０、６４５において、時刻ｔｋにおけるＰ（ｋ）（＝Ｉｍ２ｍｄｂ（ｋ）−Ｉｍ１ｓｄ（ｋ））と時刻ｔｋ−１におけるＰ（ｋ−１）（＝Ｉｍ２ｍｄｂ（ｋ−１）−Ｉｍ１ｓｄ（ｋ−１）との差が所定の閾値（ε１ｔｈ、ε２ｔｈ、ε３ｔｈ）以下か否かを判定する。
そして上記差が閾値以下であれば、時刻ｔｋにおける第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃとの出力の差は、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃが定常状態となったときの両セル１１ｃ、１２ｃの出力の差と、ほぼ同じになっていると推測できる。
従って、このような時刻ｔｋにおけるＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ（ｋ）及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）に基づいて取得された検出用パラメータＰ（ｋ）と、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄ（ｋ）と、を図７乃至図９のルックアップテーブルMapMi(P(k),Im2md(k))に適用すれば、排気中に含まれるＳＯｘ濃度を非常に高い精度で取得（検出）することができる。
【０１３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【０１３８】
例えば、水及びＳＯｘを分解するために第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃに印加する電圧（印加電圧Ｖｍ）は、水の分解開始電圧以上であり且つ水の限界電流域未満の電圧であれば１．０Ｖである必要はない。
【０１３９】
即ち、印加電圧Ｖｍが過度に高い電圧となると、被検ガス中に含まれる他の成分（例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）等）の分解が開始され、或いは、固体電解質体１１ｓ及び固体電解質体１２ｓの分解を招く虞がある。従って、水及びＳＯｘを分解するための印加電圧Ｖｍは、水の限界電流域の下限電圧未満の所定の電圧であることが望ましい。
【０１４０】
検出装置は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に電圧が印加されているときに第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に流れる電極電流の大きさを第１検出値として取得する。同様に、検出装置は、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に電圧が印加されているときに第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に流れる電極電流の大きさを第２検出値として取得する。しかしながら、前述したように、第１検出値及び第２検出値は、上記電極電流に対応する何らかの信号の値（例えば、電圧値、電流値、抵抗値等）である限り、特に限定されない。
【０１４１】
加えて、第１電極１１ａは、白金（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）との合金を主成分として含む多孔質サーメット電極であり、第２電極１１ｂは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。しかしながら、第１電極１１ａを構成する材料は、第１電極１１ａと第２電極１１ｂとの間に電圧を印加したときに、拡散抵抗部３２を介して内部空間３１に導かれた被検ガス中に含まれる水及びＳＯｘを還元分解させることができる限り特に限定されない。好ましくは、第１電極１１ａを構成する材料は、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）等の白金族元素又はそれらの合金等を主成分として含む。より好ましくは、第１電極１１ａは、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）及びパラジウム（Ｐｄ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分として含む多孔質サーメット電極である。
【０１４２】
上記実施形態においては、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃは固体電解質体１１ｓを共有している。しかし互いに別個の固体電解質体に第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃを形成してもよい。即ち、第１電気化学セル１１ｃの第１電極１１ａ及び第２電極１１ｂは内部空間３１を画定する固体電解質１１ｓ及び固体電解質体１２ｓの何れか一方に配設され、第２電気化学セル１２ｃの第３電極１２ａ及び第４電極１２ｂは内部空間３１を画定する固体電解質１１ｓ及び固体電解質体１２ｓの何れか他方に配設されてもよい。
更に、第３電気化学セル１３ｃが、固体電解質体１１ｓを第１電気化学セル１１ｃ及び／又は第２電気化学セル１２ｃと共有していてもよい。
更に、第２電極１１ｂが位置する別空間と第４電極１２ｂが位置する別空間は、内部空間３１と異なる空間であれば、互いに同一の空間であっても互いに別の空間であってもよい。
【０１４３】
更に、第２電気化学セル１２ｃは第１電気化学セル１１ｃの近傍に配設されている。しかしながら、これらのセルから取得される第１検出値と第２検出値との差異に基づいて被検ガス中に含まれるＳＯｘの濃度を検出することができる限り、これらのセルの位置関係は特に限定されない。
【０１４４】
検出装置においては、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃを利用してＳＯｘ検出用第１検出値とＳＯｘ検出用第２検出値とを検出するときに、第１電気化学セル１１ｃ及び第２電気化学セル１２ｃに対して同一電圧（１．０Ｖ）を印加している。
しかしこの際に第１電気化学セル１１ｃと第２電気化学セル１２ｃにそれぞれ印加する電圧は、水の分解開始電圧以上の電圧であれば互いに異なる大きさであってもよい。この場合、図６に示したルックアップテーブルのデータ、及び、図７乃至９に示したルックアップテーブルのデータは、各セルに印加される電圧に応じて予め取得される。
【０１４５】
また更に、検出装置においては、第３電極１２ａは、白金（Ｐｔ）と金（Ａｕ）との合金を主成分として含む多孔質サーメット電極であり、第４電極１２ｂは、白金（Ｐｔ）を主成分として含む多孔質サーメット電極である。しかしながら、第３電極１２ａを構成する材料は、第３電極１２ａと第４電極１２ｂとの間に水の分解開始電圧以上の電圧を印加したときに、拡散抵抗部３２を介して内部空間３１に導かれた被検ガス中に含まれる水を還元分解させることができ且つＳＯｘを実質的に分解できない限り、特に限定されない。好ましくは、第３電極１２ａを構成する材料は、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、鉛（Ｐｂ）、銀（Ａｇ）等の金属元素又はそれらの合金等を主成分として含む。より好ましくは、第３電極１２ａは、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、鉛（Ｐｂ）及び銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分として含む多孔質サーメット電極である。
【０１４６】
第３電極１２ａにおいてＳＯｘが分解される速度（第２分解速度）が実質的に０（ゼロ）である。しかしながら第２分解速度は、第１分解速度より低い速度であれば０でなくてもよい。
【０１４７】
更に、検出装置は、ＳＯｘ濃度検出用パラメータＰとＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄとを用いてＳＯｘ濃度を検出していたが、ＳＯｘ濃度検出用パラメータＰのみを用いてＳＯｘ濃度を検出してもよい。この場合、検出装置は、第２電気化学セル１２ｃのＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄが特定の値（例えば、４ｍＡ、又は、４ｍＡを含む微小電流範囲内の値）であるときのＳＯｘ濃度とＳＯｘ濃度検出用パラメータＰとの関係を１次元マップ（ルックアップテーブル）の形式によりＲＯＭに記憶しておく。そして、検出装置は、ＳＯｘ検出用第１検出値Ｉｍ１ｓｄ及びＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄが取得された段階以降において、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄが前記特定の値であるか否かを判定し、ＳＯｘ検出用第２検出値Ｉｍ２ｍｄが前記特定の値である場合に実際に得られたＳＯｘ濃度検出用パラメータＰを上記１次元マップに適用することにより、ＳＯｘの濃度を検出してもよい。更に、検出装置は、排気に含まれる水の濃度を検出する水濃度センサを別途備え、その水濃度センサにより検出された水の濃度が所定の範囲内であるときに限り、ＳＯｘ濃度検出用パラメータＰを「水の濃度が所定の範囲内であるときの、検出用パラメータＰとＳＯｘ濃度との関係を規定する１次元マップ」に適用することにより、ＳＯｘの濃度を検出してもよい。
【符号の説明】
【０１４８】
１０…素子部、１１ａ、１２ａ及び１３ａ…電極、１１ｂ、１２ｂ及び１３ｂ…電極、１１ｓ及び１２ｓ…固体電解質体、１１ｃ、１２ｃ及び１３ｃ…ポンピングセル（第１乃至第３電気化学セル）、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ及び２１ｆ…第１乃至第６アルミナ層、３１…内部空間、３２…拡散抵抗部、４１…ヒータ、５１及び５２…第１及び第２大気導入路、６１、６２及び６３…電源、７１、７２及び７３…電流計、８１…ＥＣＵ。
【図１】
2017020936.tif 000003
【図２】
2017020936.tif 000004
【図３】
2017020936.tif 000005
【図４】
2017020936.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017020936.tif 000009
【図８】
2017020936.tif 000010
【図９】
2017020936.tif 000011
【図１０】
2017020936.tif 000012
【図１１】
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