JPH10288595A - 窒素酸化物濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ温度を簡単な構成で効率よく制御で
き、仮にセンサ温度が変化してもＮＯｘ濃度を正確に検
出できる窒素酸化物検出装置を提供する。 【解決手段】 拡散律速層４ｄを介して被測定ガス側に
連通した第１測定室２０と、拡散制限層６ｄ，２２ｄを
介して第１測定室２０と連通した第２測定室２６を有
し、Ｖｓセル６の出力が基準電圧ＶCOとなるように第１
ポンプ電流ＩP1を制御することにより、第１測定室２０
から第２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度を
一定に制御すると共に、第２ポンプセル８に定電圧を印
加して第２測定室２６内のＮＯｘ成分を分解させて酸素
を汲み出すことにより、第２ポンプ電流ＩP2からＮＯｘ
濃度を検出する装置において、Ｖｓセルの内部抵抗から
センサ温度を検出して、ヒータ１２，１４の通電電流量
を制御する。また、被測定ガスの温度が急変すると、セ
ンサ温度が変化するので、検出したセンサ温度の目標値
からのずれに応じて、検出した第２ポンプ電流ＩP2を補
正する。この結果、ＮＯｘ濃度を高精度に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等の各種
燃焼機器から排出される有害成分である窒素酸化物の濃
度を検出するための窒素酸化物濃度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、窒素酸化物濃度検出装置とし
て、例えば、ヨーロッパ特許出願公開明細書０６７８７
４０Ａ１，ＳＡＥ ｐａｐｅｒ Ｎｏ．９６０３３４
Ｐ１３７〜１４２ １９９６等に開示されているよう
に、第１拡散律速層を介して被測定ガス側に連通された
第１測定室と、この第１測定室に第２拡散律速層を介し
て連通された第２測定室とを、酸素イオン伝導性の固体
電解質層にて形成し、第１測定室には、固体電解質層を
多孔質の電極で挟むことにより第１酸素ポンピングセル
と酸素濃度測定セルとを形成し、更に、第２測定室に
は、同じく固体電解質層を多孔質の電極で挟むことによ
り第２酸素ポンピングセルを形成することにより構成さ
れたセンサを用いて、内燃機関等の排気中の窒素酸化物
（ＮＯｘ）の濃度を検出するようにしたものが知られて
いる。

【０００３】この種の窒素酸化物濃度検出装置において
は、酸素濃度測定セルからの出力電圧が予め設定された
一定値となるように第１酸素ポンピングセルに通電し
て、第１測定室から酸素を汲み出すことにより、第１測
定室内の酸素濃度（換言すれば第１測定室から第２測定
室に流入する被測定ガスの酸素濃度）を一定濃度に制御
しつつ、第２酸素ポンピングセルに一定電圧を印加し
て、第２測定室から更に酸素を汲み出す。そして、この
第２酸素ポンピングセルに流れる電流値から、被測定ガ
ス中のＮＯｘ濃度を検出する。

【０００４】つまり、被測定ガスである内燃機関等から
の排気中には、ＮＯｘ以外に、酸素、一酸化炭素、二酸
化炭素等の他のガス成分が存在するが、上記窒素酸化物
濃度検出装置では、第１酸素ポンピングセルに電流を流
して第１測定室内の酸素のほとんどを抜き取り、更に、
その酸素が抜き取られた被測定ガスが流入する第２測定
室側で、第２酸素ポンピングセルに第２測定室内の酸素
を汲み出す方向に一定電圧を印加することにより、第２
酸素ポンピングセルを構成する多孔質電極の触媒機能に
よって、被測定ガス中のＮＯｘを窒素と酸素とに分解し
て第２測定室から酸素を抜き取り、そのとき第２酸素ポ
ンピングセルに流れるポンプ電流を検出することによ
り、被測定ガス中の他のガス成分に影響されることな
く、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出できるようにして
いる。

【０００５】また、この種の窒素酸化物検出装置では、
上記検出方法によってＮＯｘ濃度を正確に検出するに
は、センサを所定活性温度（例えば８００℃以上）まで
加熱して、各セルを活性化させる必要があることから、
センサを加熱するためのヒータが別途設けられている。

【０００６】そして、このようにヒータを用いてセンサ
を所定温度に制御する方法としては、固体電解質層を多
孔質電極で挟んだ酸素濃度測定セルにて排気中の酸素濃
度を検出する酸素センサにおいて一般的に利用されてい
る制御方法を利用することが考えられる。

【０００７】即ち、センサの温度を制御する方法として
は、例えば、特開昭５９−１６３５５６号公報，特開昭
５９−２１４７５６号公報等に開示されているように、
ヒータの発熱量が一定となるようにヒータへの通電量を
制御する方法、センサの温度が目標温度になるようにヒ
ータへの通電を予め設定した制御パターンで制御する方
法、センサ温度を検出してヒータへの通電量を制御する
方法等、種々の方法が知られており、窒素酸化物濃度検
出装置においても、こうした従来の制御方法を利用する
ことが考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、窒素酸化物濃
度検出装置は、酸素センサとは異なり、センサに３個の
セルが設けられており、しかも、各セル毎にヒータを設
けてその温度を制御することは困難であることから、上
記従来の制御方法を如何に応用すればよいかが課題とな
っていた。

【０００９】特に、窒素酸化物濃度検出装置において
は、センサ温度が変化すると、第１酸素ポンピングセル
の通電により制御される第１測定室から第２測定室に流
入する被測定ガスの酸素濃度，延いては第２測定室内の
酸素濃度が変化して、ＮＯｘ濃度の検出結果が大きく変
化することから、ＮＯｘ濃度の検出精度を確保するに
は、センサの温度変化によって第１測定室から第２測定
室に流入する被測定ガスの酸素濃度が変化することのな
いように、温度制御を、簡単な構成で効率よく実行でき
るようにすることが要求されているが、従来ではこうし
た要求に充分応え得る温度制御方法が確立されておら
ず、簡単な構成で温度特性を確保した窒素酸化物濃度検
出装置が実現されるには至っていなかった。

【００１０】また、このように、窒素酸化物濃度検出装
置においては、センサ温度の変化によって検出結果が大
きく変化するので、その検出結果は、被測定ガスの温度
変化に影響されることもあり、センサの温度を正確に制
御できたとしても、被測定ガスの温度が変化する過渡時
には検出結果が一時的に変動するといった問題もある。

【００１１】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、上記窒素酸化物濃度検出装置において、セン
サ温度を、ＮＯｘ濃度の検出結果が変化することのない
ように、簡単な構成で効率よく制御できるようにするこ
とを第１の目的とし、この温度制御によっても制御しき
れない被測定ガスの温度変化に伴うＮＯｘ濃度の検出誤
差を補正してＮＯｘ濃度の検出精度を向上することを第
２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる第１の目的を達成
するためになされた請求項１に記載の発明は、酸素イオ
ン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第
１酸素ポンピングセル及び酸素濃度測定セルを有し、第
１拡散律速層を介して被測定ガス側に連通された第１測
定室と、酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電
極で挟んでなる第２酸素ポンピングセルを有し、第２拡
散律速層を介して前記第１測定室と連通された第２測定
室と、を備えたセンサ本体と、前記酸素濃度測定セルの
出力電圧が一定値となるように前記第１酸素ポンピング
セルにて前記第１測定室から酸素を汲み出し、前記第１
測定室から前記第２測定室に流入する被測定ガスの酸素
濃度を一定に制御するポンプ電流制御手段と、前記第２
酸素ポンピングセルに前記第２測定室から酸素を汲み出
す方向に一定電圧を印加する定電圧印加手段と、該一定
電圧の印加により前記第２酸素ポンピングセルに流れる
電流値に基づき被測定ガス中の窒素酸化物濃度を検出す
る窒素酸化物濃度検出手段と、前記センサ本体を窒素酸
化物濃度を検出可能な温度まで加熱するためのヒータ
と、を備えた窒素酸化物濃度検出装置において、前記酸
素濃度測定セルの温度を検出する温度検出手段と、該温
度検出手段にて検出された前記酸素濃度測定セルの温度
が予め設定された目標温度となるように、前記ヒータへ
の通電を制御するヒータ通電制御手段と、を設けたこと
を特徴とする。

【００１３】また第２の目的を達成するためになされた
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の窒素酸化物
濃度検出装置において、前記温度検出手段にて検出され
た前記酸素濃度測定セルの温度の前記目標温度からのず
れに応じて、前記窒素酸化物濃度検出手段にて検出され
た窒素酸化物濃度を補正することにより、窒素酸化物濃
度の検出値を温度補償する補正手段を設けたことを特徴
とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の窒素酸化物濃度
検出装置は、前述した従来の窒素酸化物濃度検出装置と
同様、酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔質の電極
で挟んでなる第１酸素ポンピングセル及び酸素濃度測定
セルを有し、第１拡散律速層を介して被測定ガス側に連
通された第１測定室と、酸素イオン伝導性の固体電解質
層を多孔質の電極で挟んでなる第２酸素ポンピングセル
を有し、第２拡散律速層を介して前記第１測定室と連通
された第２測定室と、を備えたセンサ本体を用いて、被
測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出するものであり、ポンプ
電流制御手段が、酸素濃度測定セルの出力電圧が一定値
となるように第１酸素ポンピングセルにて前記第１測定
室から酸素を汲み出し、第１測定室から第２測定室に流
入する被測定ガスの酸素濃度を一定に制御する。そし
て、定電圧印加手段が、第２酸素ポンピングセルに前記
第２測定室から酸素を汲み出す方向に一定電圧を印加
し、窒素酸化物濃度検出手段が、この一定電圧の印加に
よって第２酸素ポンピングセルに流れる電流値に基づ
き、被測定ガス中のＮＯｘ濃度を検出する。

【００１５】また、本発明の窒素酸化物濃度検出装置に
おいても、従来装置と同様、センサ本体をＮＯｘ濃度を
検出可能な温度まで加熱するためのヒータが備えられる
が、このヒータへの通電は、ヒータ通電制御手段によ
り、温度検出手段にて検出された酸素濃度測定セルの温
度が予め設定された目標温度となるように制御される。

【００１６】従って、本発明の窒素酸化物濃度検出装置
によれば、酸素濃度測定セルにより、ＮＯｘ濃度の検出
精度に最も大きな影響を与える酸素濃度（詳しくは第１
測定室から第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃
度）を正確に検出できることになる。また、本発明のよ
うに、ヒータにより酸素濃度測定セルの温度を目標温度
に制御すれば、第１酸素ポンピングセル及び第２酸素ポ
ンピングセルの温度も略一定に制御できる。この結果、
本発明によれば、ポンプ電流制御手段による第１酸素ポ
ンピングセルの通電制御によって、第１測定室から第２
測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度を予め設定され
た一定濃度に制御することができ、第２酸素ポンピング
セルに流れる電流から被測定ガス中のＮＯｘ濃度を正確
に検出できることになる。

【００１７】そして、このように、本発明の窒素酸化物
濃度検出装置では、センサ本体を構成する３種のセルの
うち、ＮＯｘ濃度の検出精度に最も影響を与える酸素濃
度（詳しくは第１測定室から第２測定室に流入する被測
定ガスの酸素濃度）を検出する酸素濃度測定セルの温度
が目標温度となるように、センサ本体を加熱するヒータ
への通電電流量を制御することにより、センサ本体の温
度変化の影響を受けることなくＮＯｘ濃度を正確に検出
できるようにしており、酸素濃度測定セルの温度を検出
する温度検出手段とその検出結果に応じてヒータへの通
電を制御するヒータ通電制御手段を設けるだけで、セン
サ本体の温度制御系を構成できるため、センサ本体の温
度制御を簡単な構成で効率よく行うことができる窒素酸
化物濃度検出装置を提供できる。

【００１８】なお、第１測定室から第２測定室に流れ込
む被測定ガスの酸素濃度を測定するには、酸素濃度測定
セルの電極配置に注意する必要がある。即ち、酸素濃度
測定セルの電極の内、被測定ガスに接する側の電極（換
言すれば第１測定室側の電極）を、できるだけ第２拡散
律速層の近傍に配置することにより、第１測定室から第
２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度を正確に測定
することができる。

【００１９】次に請求項２に記載の窒素酸化物濃度検出
装置においては、補正手段が、温度検出手段にて検出さ
れた前記濃度測定セルの温度の目標温度からのずれに応
じて、窒素酸化物濃度検出手段にて検出された窒素酸化
物濃度を補正する。このため、本発明（請求項２）によ
れば、ヒータ通電制御手段によって温度制御を実行して
いるにもかかわらず、センサ本体の温度が目標温度にな
るように制御できない場合には、補正手段によって、Ｎ
Ｏｘ濃度の検出結果を温度補償することができ、ＮＯｘ
濃度の検出精度をより向上することができる。

【００２０】つまり、例えば、被測定ガスの温度が急変
したような場合には、ヒータ通電制御手段による温度制
御によってセンサ本体の温度を制御しきれず、被測定ガ
スの温度変化に応じてセンサ本体の温度が一時的に変化
してしまうことがあるが、本発明によれば、このような
場合にもＮＯｘ濃度を正確に検出できることになり、Ｎ
Ｏｘ濃度の検出精度をより向上できるようになるのであ
る。

【００２１】ここで、酸素濃度測定セルの温度を検出す
る温度検出手段としては、例えば、酸素濃度測定セル近
傍に温度検出用の素子を設けることによって実現するこ
ともできるが、この場合、センサ本体の構造が複雑にな
り、また酸素濃度測定セル自体の温度を正確に検出する
ことも難しい。

【００２２】従って、請求項３に記載のように、温度検
出手段を、酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出するよう
に構成し、ヒータ通電制御手段において、その検出され
た酸素濃度測定セルの内部抵抗が目標温度に対応した所
定値となるように、ヒータへの通電を制御するようにす
ることが望ましい。

【００２３】つまり、酸素濃度測定セルの内部抵抗は、
酸素濃度測定セルの温度に応じて変化する（温度が高く
なる程内部抵抗が低くなる）ことから、請求項３に記載
のように、酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出するよう
にすれば、その検出した内部抵抗から、センサ本体に温
度検出用の素子を別途設けることなく、酸素濃度測定セ
ルの温度を正確に検出することができるようになり、セ
ンサ本体の温度制御を、より簡単且つ高精度に実行でき
ることになる。

【００２４】またこのように、温度検出手段にて酸素濃
度測定セルの内部抵抗を検出する場合、温度検出手段と
しては、例えば、酸素濃度測定セルに内部抵抗検出用の
定電圧を印加し、そのとき酸素濃度測定セルに流れる電
流量を検出するようにするとか、或いは酸素濃度測定セ
ルに内部抵抗検出用の定電流を流し、そのとき酸素濃度
測定セルの両端電圧を検出するようにすればよい。

【００２５】但し、このように酸素濃度測定セルの内部
抵抗を検出する際には、一時的に、ポンプ電流制御手段
と酸素濃度測定セルとの接続を遮断して、ポンプ電流制
御手段による第１酸素ポンピングセルの通電制御を停止
させる必要はある。つまり、内部抵抗検出のために酸素
濃度測定セルに通電すると、その両端電圧は、第１測定
室から第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度とは
対応しない値となり、そのときポンプ電流制御手段の制
御動作を継続させると、第１測定室から第２測定室に流
入する被測定ガスの酸素濃度が誤制御されてしまうこと
から、酸素濃度測定セルの内部抵抗検出時には、こうし
た誤制御が生じることのないよう、ポンプ電流制御手段
による制御動作を停止させることが望ましい。

【００２６】また次に、酸素濃度測定セルは、第１測定
室から第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度を検
出するためのものであり、このセルを構成する一対の多
孔質電極のうち、被測定ガスに接しない電極側の酸素濃
度は、一定の酸素濃度にする必要がある。そして、この
ためには、例えば、その電極側に、酸素濃度が一定の基
準ガス（例えば大気）を導入するようにしてもよいが、
このように外部から基準ガスを導入するには、センサ本
体に基準ガス導入のための空隙を設けなければならず、
センサ本体の構造が複雑になってしまう。

【００２７】そこで、酸素濃度測定セルの第１測定室と
は反対側（つまり被測定ガスと接しない側）の多孔質電
極を基準酸素濃度とするには、請求項４に記載のよう
に、センサ本体において、酸素濃度測定セルの第１測定
室とは反対側の多孔質電極を閉塞すると共に、その閉塞
空間内の酸素の一部が漏出抵抗部を介して外部に漏出可
能に形成し、ポンプ電流制御手段側で、酸素濃度測定セ
ルに対して、第１測定室中の酸素を閉塞空間に汲み出す
方向に微小電流を流し、その閉塞空間を内部酸素基準源
として機能させつつ、酸素濃度測定セルに生じる起電力
が一定値となるように第１酸素ポンピングセルに流れる
電流量を制御するようにすればよい。つまり、このよう
に構成すれば、センサ本体に基準ガス導入のための空隙
を設ける必要はなく、センサ本体の構造を簡単にするこ
とができる。

【００２８】そして、この場合、温度検出手段により酸
素濃度測定セルの内部抵抗を測定するには、請求項４に
記載のように、ポンプ電流制御手段と酸素濃度測定セル
との接続を周期的に遮断して、その遮断時に、酸素濃度
測定セルに、内部酸素基準源生成用の微小電流よりも大
きな内部抵抗検出用電流を、微小電流とは逆方向に流
し、そのとき酸素濃度測定セルの電極間に生じる電圧か
ら、酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出するように、温
度検出手段を構成することが望ましい。

【００２９】つまり、内部抵抗検出用電流は、微小電流
と同方向に流すこともできるが、電極の劣化を抑えるた
めに通常とは逆方向に電流を流すことで、周期的に電極
を活性化させるという効果を持たせることができる。な
お、酸素濃度測定セルに電流を流した場合、酸素濃度測
定セルが発生する電圧（電極間電圧）は、酸素濃度測定
セルの内部抵抗だけでなく、各電極側の酸素濃度の比に
応じて発生する起電力によっても変化するが、酸素濃度
測定セルの各電極側の酸素濃度（つまり第１測定室から
第２測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度及び閉塞空
間内の酸素濃度）は、夫々、微小電流の通電及びポンプ
電流制御手段による第１酸素ポンピングセルの通電制御
によって、略一定になっているため、内部抵抗検出用電
流の通電期間中の起電力は程一定であり、また、内部抵
抗検出用電流によって生じる逆起電力は、酸素濃度測定
セルの起電力変化に対して比較的大きいことから、本発
明によれば、この起電力の変化の影響を受けることなく
酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出できる。

【００３０】またこのように、酸素濃度測定セルの内部
抵抗を検出するために、酸素濃度測定セルに内部抵抗検
出用電流を流した場合、酸素濃度測定セルは、固体電解
質体もしくは固体電解質体と電極との間で分極の方向が
変わるため、直ぐには、測定前と同じ様に、第１測定室
内の酸素濃度と閉塞空間内の酸素濃度との比に応じて起
電力を発生することはできず、僅かながら起電力ははず
れた値となる。従って、この分極が解消し、酸素濃度測
定セルにより、第１測定室から第２測定室に流入する被
測定ガスの酸素濃度を正確に検出できるようになるに
は、ある程度の時間を要し、内部抵抗検出直後から、ポ
ンプ電流制御手段の制御動作を再開させても、ＮＯｘ濃
度を正確に検出することはできない。

【００３１】そして、内部抵抗検出後、ＮＯｘ濃度を正
確に検出できるようになるまでの時間（検出停止時間）
を短くにするには、請求項５に記載のように、酸素濃度
測定セルに内部抵抗検出用電流を流して内部抵抗を検出
した後、その内部抵抗検出用電流を逆方向に流すよう
に、温度検出手段を構成すればよい。

【００３２】つまり、酸素濃度測定セルの内部抵抗検出
時には、酸素濃度測定セルに、内部抵抗検出用電流をパ
ルス状に１回ずつ交番に流すようにすれば、酸素濃度測
定セルの各電極側の酸素濃度が内部抵抗検出前の安定状
態に速やかに復帰することになり、内部抵抗検出後、Ｎ
Ｏｘ濃度を正確に検出できるようになるまでの時間を短
くできる。

【００３３】また次に、本発明では、センサ本体を構成
している３種のセルのうち、ＮＯｘ濃度の検出精度に最
も影響を与える酸素濃度（つまり、第１測定室から第２
測定室に流入する被測定ガスの酸素濃度）を検出する酸
素濃度測定セルの温度を、センサ本体の温度として検出
して、ヒータへの通電電流を制御するが、センサ本体の
構造によっては、第１酸素ポンピングセルや第２酸素ポ
ンピングセルの温度を目標温度付近に制御できないこと
も考えられる。

【００３４】そこで、本発明の温度制御よる効果をより
良好に得られるようにするには、請求項６に記載のよう
に、センサ本体において、第１酸素ポンピングセル，酸
素濃度測定セル及び第２酸素ポンピングセルは、夫々、
互いに異なる薄板状の固体電解質層に形成され、第１測
定室及び第２測定室は、各固体電解質層を、第１及び第
２酸素ポンピングセルを形成した固体電解質層を外側に
して、所定の間隙を介して積層することにより構成さ
れ、ヒータは、基板にヒータ配線を形成した薄板状の２
枚のヒータ基板からなり、各ヒータ基板をセンサ本体に
おける各固体電解質層の積層方向両側に所定の間隙を介
して夫々配置することにより、センサ本体を加熱可能に
構成され、しかも、第１拡散層を、第１酸素ポンピング
セルが形成された固体電解質層の、ヒータ基板に形成さ
れたヒータ配線の中央部との対向位置を含む箇所に形成
することが望ましい。

【００３５】つまり、センサ本体及びヒータを上記のよ
うに形成すれば、酸素濃度測定セルが形成された固体電
解質層が、第１酸素ポンピングセル及び第２酸素ポンピ
ングセルが形成された固体電解質層に挟まれ、更にその
積層方向両側にヒータ基板が配置されることになるの
で、ヒータの通電制御によって酸素濃度測定セルの温度
を目標温度に制御すれば、第１酸素ポンピングセル及び
第２酸素ポンピングセルをより確実に目標温度に制御す
ることができ、しかも第１拡散層から第１測定室に流入
する被測定ガスもヒータにより充分加熱することができ
るようになる。

【００３６】この結果、本発明（請求項６）によれば、
センサ本体における各セルの温度のばらつきを発生し難
くすると共に、各セルが被測定ガスの温度の影響を受け
難くして、ＮＯｘ濃度の検出精度をより向上することが
可能になる。またこの場合、請求項７に記載のように、
第２拡散律速層を、センサ本体を各固体電解質層の積層
方向から投影したときに第１拡散律速層の少なくとも一
部と重なるように形成し、この第２拡散律速層近傍に、
酸素濃度測定セルを配置するようにすれば、センサ本体
及びその内部の被測定ガスの温度を目標温度により確実
に制御することができ、ＮＯｘ濃度の検出精度を向上で
きることになる。

【００３７】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。図１は本発明が適用された実施例の窒素酸化物濃度
検出装置全体の構成を表す概略構成図、図２はこの窒素
酸化物濃度検出装置において用いられるＮＯｘセンサ２
の分解斜視図である。

【００３８】図１に示す如く、窒素酸化物濃度検出装置
は、センサ本体としてのＮＯｘセンサ２と、ＮＯｘセン
サ２を構成する第１酸素ポンピングセル（以下、第１ポ
ンプセルという）４及び酸素濃度測定セル（以下、Ｖｓ
セルという）６への通電及び通電経路の切り換えを行な
うための駆動回路４０と、ＮＯｘセンサ２を構成する第
２酸素ポンピングセル（以下、第２ポンプセルという）
８に定電圧を印加してそのとき流れる電流（以下、第２
ポンプ電流という）ＩP2を検出する検出回路４２と、Ｎ
Ｏｘセンサ２に設けられた一対のヒータ１２，１４へ通
電して各セル４，６，８を加熱させるヒータ通電回路４
４と、駆動回路４０及びヒータ通電回路４４を駆動制御
すると共に、検出回路４２からの検出信号ＶIP2 に基づ
き被測定ガス中のＮＯｘ濃度を演算する、マイクロコン
ピュータからなる電子制御回路（以下、ＥＣＵという）
５０とから構成されている。

【００３９】図２に示す如く、ＮＯｘセンサ２におい
て、第１ポンプセル４は、板状に形成された固体電解質
層４ａの両側に、夫々、矩形状の多孔質電極４ｂ，４ｃ
及びそのリード部４bl，４clを形成し、更に、多孔質電
極４ｂ，４ｃの中心部分を貫通するように固体電解質層
４ａに丸孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰
めることにより、拡散律速層４ｄを形成したものであ
る。

【００４０】またＶｓセル６は、第１ポンプセル４の固
体電解質層４ａと同形状の固体電解質層６ａの両側に、
夫々、円形状の多孔質電極６ｂ，６ｃ及びそのリード部
６bl，６clを形成し、更に、多孔質電極６ｂ，６ｃの中
心部分を貫通するように固体電解質層６ａに丸孔を穿設
して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めることにより、
拡散律速層６ｄを形成したものである。

【００４１】そして、このＶｓセル６の多孔質電極６
ｂ，６ｃと第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂ，４ｃと
は、固体電解質層４ａ，６ａ上での中心位置が略一致
し、Ｖｓセル６と第１ポンプセル４とを積層した際、各
拡散律速層６ｄ，４ｄが互いに対向するようにされてい
る。また、Ｖｓセル６に形成される円形状の多孔質電極
６ｂ，６ｃは、第１ポンプセル４に形成される矩形状の
多孔質電極４ｂ，４ｃよりも小さくなっている。また、
Ｖｓセル６の表裏面には、リード部６bl，６clからの電
流リークを防止するために、リード部６bl，６clを外側
から覆うようにアルミナ等からなる絶縁膜が形成されて
おり、しかも各リード部６bl，６cl間には、後述の通電
制御によって多孔質電極６ｃ側に汲み込まれた酸素の一
部を多孔質電極６ｂ側に漏出させる漏出抵抗部６ｆが形
成されている。

【００４２】このように形成された第１ポンプセル４及
びＶｓセル６は、上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形
状の固体電解質層１８を介して積層される。そして、こ
の固体電解質層１８の各多孔質電極４ｃ，６ｂとの対向
位置には、多孔質電極４ｃよりも大きな矩形状の孔が穿
設されており、この孔が第１測定室２０として機能す
る。

【００４３】またＶｓセル６の多孔質電極６ｃ側にも、
上記各固体電解質層４ａ，６ａと同形状の固体電解質層
２２が積層される。そして、この固体電解質層２２に
は、Ｖｓセル６の拡散律速層６ｄと同位置に同寸法の丸
孔を穿設して、その丸孔に多孔質の充填材を詰めること
により、拡散律速層２２ｄが形成されている。

【００４４】一方、第２ポンプセル８は、第１ポンプセ
ル４と同様、板状に形成された固体電解質層８ａの両側
に、夫々、矩形状の多孔質電極８ｂ，８ｃ及びそのリー
ド部８bl，８clを形成したものである。そして、この第
２ポンプセル８は、固体電解質層１８と全く同様に形成
された固体電解質層２４を介して、Ｖｓセル６に積層さ
れた固体電解質層２２に積層される。この結果、固体電
解質層２４に穿設された矩形状の孔が第２測定室２６と
して機能することになる。

【００４５】またこのように積層される第１ポンプセル
４，Ｖｓセル６，第２ポンプセル８の積層体の両側、つ
まり、第１ポンプセル４と第２ポンプセル８の外側に
は、夫々、スペーサ２８，２９により所定間隔を開け
て、ヒータ１２，１４が積層される。

【００４６】このヒータ１２，１４は、上記各固体電解
質層４ａ，６ａ，…と同形状のヒータ基板１２ａ，１２
ｃ，１４ａ，１４ｃと、ヒータ基板１２ａと１２ｃとの
間及びヒータ基板１４ａと１４ｃとの間に夫々挟まれ、
各ヒータ基板内に埋設されて形成された、ヒータ配線１
２ｂ，１４ｂ及びそのリード部１２bl，１４blとからな
り、スペーサ２８，２９は、このヒータ１２，１４が、
第１ポンプセル４及び第２ポンプセル８の多孔質電極４
ｂ及び８ｃと、夫々、間隙を介して互いに対向するよう
に、ヒータ１２，１４と第１ポンプセル４及び第２ポン
プセル８との間に配置されている。

【００４７】ここで、上記各固体電解質層４ａ，６ａ，
…を構成する固体電解質としては、ジルコニアとイット
リアの固溶体やジルコニアとカルシアの固溶体が代表的
なものであるが、他にハフニアの固溶体、ペロブスカイ
ト型酸化物固溶体、３価金属酸化物固溶体等も使用でき
る。また各固体電解質層４ａ，６ａ，８ａの表面に設け
る多孔質電極には、触媒機能を有する白金やロジウム或
はその合金を使用するのが好ましい。そして、その形成
方法としては、たとえば、白金粉末に固体電解質層と同
じ材料の粉末を混合したものをペースト状とし、固体電
解質層上にスクリーン印刷し、次いで焼結する厚膜形成
方法や、溶射による被膜形成方法が知られている。ま
た、拡散律速層４ｄ，６ｄ，２２ｄは、細い貫通孔を有
するセラミックスや多孔質セラミックスを使用するのが
好ましい。

【００４８】一方、ヒータ１２，１４のヒータ配線１２
ｂ，１４ｂは、セラミックスと白金又は白金合金の複合
材料とし、そのリード部１２bl，１４blは、抵抗値を低
下してリード部での電気ロスを低減するために、白金又
は白金合金とすることが好ましい。また、ヒータ基板１
２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｃ及びスペーサ２８，２９
には、アルミナ、スピネル、フォルステライト、ステア
タイト、ジルコニア等を用いることができる。

【００４９】そして、特に、ヒータ基板及びスペーサの
材質にジルコニアを用いた場合は、ヒータと各ポンプセ
ルを同時に一体化して焼結することができるので、ＮＯ
ｘセンサ２を作製する上で好適である。尚、この場合に
は、ヒータ配線１２ｂ及びそのリード部１２blとヒータ
基板１２ａ，１２ｃとの間、及び、ヒータ配線１４ｂ及
びそのリード部１４blとヒータ基板１４ａ，１４ｃとの
間に、夫々、絶縁層（アルミナ等からなる）を設ける。

【００５０】また、ヒータ基板にアルミナを用いた場合
には、各ポンプセルとの焼結時の収縮率差や熱膨張率差
によるクラックの発生等を防止するために、スペーサと
しては多孔質体を用いるとよい。また、ヒータと各ポン
プセルは別々に焼結して、後で、セメント等の無機質材
料をスペーサを兼ねた接合材として用いて接合する、と
いう方法で作ることも可能である。

【００５１】次に、図１に示すように、ＮＯｘセンサ２
の第１ポンプセル４及びＶｓセル６の第１測定室２０側
の多孔質電極４ｃ，６ｂは、抵抗器Ｒ１を介して接地さ
れており、他方の多孔質電極４ｂ及び６ｃは、駆動回路
４０に接続されている。駆動回路４０は、一端に定電圧
ＶCPが印加され、他端が開閉スイッチＳＷ１を介してＶ
ｓセル６の多孔質電極６ｃに接続された抵抗器Ｒ２と、
−側入力端子に開閉スイッチＳＷ１を介してＶｓセル６
の多孔質電極６ｃ及びコンデンサＣｐの一端が接続さ
れ、＋側入力端子に基準電圧ＶCOが印加され、出力端子
が抵抗器Ｒ０を介して第１ポンプセル４の多孔質電極４
ｂに接続された差動増幅器ＡＭＰと、からなる制御部４
０ａを備える。尚、コンデンサＣｐの他端は接地されて
いる。

【００５２】この制御部４０ａは、開閉スイッチＳＷ１
がオン状態にあるときに次のように動作する。まず、抵
抗器Ｒ２を介してＶｓセル６に一定の微小電流ｉCPを流
すことにより、第１測定室２０内の酸素をＶｓセル６の
多孔質電極６ｃ側に汲み込む。この多孔質電極６ｃは、
固体電解質層２２により閉塞されると共に、漏出抵抗部
６ｆを介して多孔質電極６ｂ側と連通していることか
ら、微小電流ｉCPの通電により多孔質電極６ｃ内の閉塞
空間は一定の酸素濃度となり、内部酸素基準源として機
能する。

【００５３】またこのようにＶｓセル６の多孔質電極６
ｃ側が内部酸素基準源として機能すると、Ｖｓセル６に
は、第１測定室２０内の拡散律速層６ｄ付近の酸素濃度
（換言すれば第１測定室２０から拡散律速層６ｄを介し
て第２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度）と
内部酸素基準源側の酸素濃度との比に応じた起電力が発
生し、多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓは、第１測定室２０か
ら第２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度に応
じた電圧となる。そしてこの電圧は、差動増幅器ＡＭＰ
に入力されることから、差動増幅器ＡＭＰからは、基準
電圧ＶCOとその入力電圧との偏差（ＶCO−入力電圧）に
応じた電圧が出力され、この出力電圧が、抵抗器Ｒ０を
介して第１ポンプセル４の多孔質電極４ｂに印加され
る。

【００５４】この結果、第１ポンプセル４には、電流
（以下、第１ポンプ電流という）ＩP1が流れ、この第１
ポンプ電流ＩP1により、Ｖｓセル６に発生した起電力が
一定電圧となるように（換言すれば第１測定室２０から
第２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度が一定
濃度となるように）制御される。

【００５５】つまり、この制御部４０ａは、本発明のポ
ンプ電流制御手段として機能し、第１測定室２０から第
２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度が一定濃
度となるように、第１測定室２０から外部に酸素を汲み
出す制御を実行する。なお、このように制御される第１
測定室２０から第２測定室２６に流入する被測定ガスの
酸素濃度は、第１ポンプ電流ＩP1の通電により第１測定
室２０内の被測定ガス中のＮＯｘ成分を分解してしまう
ことのないよう、酸素が少し存在する低酸素濃度（例え
ば１００ｐｐｍ程度）となるように設定されており、こ
の酸素濃度を決定する基準電圧ＶCOには、１００ｍＶ〜
２００ｍＶ程度の値が設定される。また、差動増幅器Ａ
ＭＰの出力と多孔質電極４ｂとの間に設けられた抵抗器
Ｒ０は、第１ポンプ電流ＩP1を検出するためのものであ
り、その両端電圧ＶIP1は、第１ポンプ電流ＩP1の検出
信号としてＥＣＵ５０に入力される。

【００５６】次に、駆動回路４０には、上記制御部４０
ａに加えて、開閉スイッチＳＷ２を介してＶｓセル６の
多孔質電極６ｃに接続され、多孔質電極６ｂ−６ｃ間に
上記微小電流ｉCPとは逆方向に定電流を流す定電流回路
４０ｂと、開閉スイッチＳＷ３を介してＶｓセル６の多
孔質電極６ｃに接続され、多孔質電極６ｂ−６ｃ間に上
記微小電流ｉCPと同方向に定電流を流す定電流回路４０
ｃとが備えられている。

【００５７】これら各定電流回路４０ｂ，４０ｃは、Ｖ
ｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出するためのものである。
そして、この定電流の通電によりＶｓセル６の内部抵抗
ＲVSをＥＣＵ５０側で検出できるようにするために、多
孔質電極６ｃ側電圧ＶｓはＥＣＵ５０に入力される。な
お、各定電流回路４０ｂ，４０ｃが流す定電流は、電流
方向が異なるだけで同じ電流値に設定されている。そし
て、この電流値は、抵抗器Ｒ２を介してＶｓセル６に供
給される微小電流ｉCPよりも大きい。

【００５８】また、制御部４０ａ，定電流回路４０ｂ及
び４０ｃと、Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃとの間に夫々
設けられた開閉スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、ＥＣＵ５０
からの制御信号によりオン・オフされ、ＮＯｘ濃度の検
出動作を行なう通常時には、開閉スイッチＳＷ１のみが
オン状態となって制御部４０ａが動作し、Ｖｓセル６の
内部抵抗ＲVSを検出する場合にのみ、開閉スイッチＳＷ
１がオフ状態となって、開閉スイッチＳＷ２，ＳＷ３が
順にオン状態に制御される。

【００５９】一方、ＮＯｘセンサ２の第２ポンプセル８
の多孔質電極８ｂ，８ｃ間には、上記検出回路４２を構
成する定電圧印加手段としての抵抗器Ｒ３を介して、定
電圧ＶP2が印加される。この定電圧ＶP2の印加方向は、
第２ポンプセル８において多孔質電極８ｃから８ｂ側に
電流が流れて、第２測定室２６内の酸素が外部に汲み出
されるように、多孔質電極８ｃ側が正極，多孔質電極８
ｂ側が負極となるように設定されている。また、この定
電圧ＶP2は、第１測定室２０から拡散律速層６ｄ，２２
ｄを介して流入してくる第２測定室内の被測定ガス中の
ＮＯｘ成分を分解して、その酸素成分を汲み出すことが
できる電圧、例えば４５０ｍＶに設定されている。

【００６０】なお、抵抗器Ｒ３は、この定電圧ＶP2の印
加によって第２ポンプセル８に流れる第２ポンプ電流Ｉ
P2を電圧ＶIP2 に変換し、第２ポンプ電流ＩP2の検出信
号としてＥＣＵ５０に入力するためのものである。この
ように構成された本実施例の窒素酸化物濃度検出装置に
おいては、駆動回路４０内の開閉スイッチＳＷ１をオン
し、開閉スイッチＳＷ２，ＳＷ３をオフしておけば、制
御部４０ａの動作によって、第１測定室２０から第２測
定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度が一定酸素濃
度に制御されるため、第２ポンプセル８に流れる第２ポ
ンプ電流ＩP2は、被測定ガス中の酸素濃度に殆ど影響さ
れず、ＮＯｘ濃度に応じて変化するようになり、ＥＣＵ
５０側で第２ポンプ電流ＩP2の検出信号ＶIP2 を読み込
み、所定の演算処理を実行することにより、この検出信
号ＶIP2（換言すれば第２ポンプ電流ＩP2）から被測定
ガス中のＮＯｘ濃度を検出することができる。

【００６１】ところで、ＮＯｘ濃度の検出精度を確保す
るには、上記各セル４，６，８の温度、特に第１測定室
２０内の酸素濃度を検出するＶｓセル６の温度を、一定
に制御する必要があり、このためには、ヒータ通電回路
４４から各ヒータ１２，１４への通電電流量を、Ｖｓセ
ル６の温度が目標温度となるように制御する必要があ
る。そこで、本実施例では、ＥＣＵ５０において、上記
開閉スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフ状態を切り換
えることによりＶｓセル６の温度をその内部抵抗ＲVSか
ら検出し、この検出した内部抵抗ＲVSが一定値（つまり
Ｖｓセル６の温度が目標温度）となるように、ヒータ通
電回路４４からヒータ１２，１４への通電量を制御す
る。

【００６２】以下、こうした温度制御及びＮＯｘ濃度の
検出のためにＥＣＵ５０において実行される制御処理に
ついて、図３及び図４に示すフローチャートに沿って説
明する。なお、図３は、ＮＯｘ濃度を検出するためにＥ
ＣＵ５０において繰返し実行されるＮＯｘ濃度検出処理
を表わし、図４は、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出し
てヒータ１２，１４への通電を制御するためにＥＣＵ５
０において一定時間Ｔ０（例えば１sec.）毎の割込み処
理として実行される内部抵抗検出処理を表わす。

【００６３】図３に示す如く、ＮＯｘ濃度検出処理で
は、まずＳ１００（Ｓはステップを表わす）にて、当該
検出装置の起動後、ヒータ１２，１４への通電によって
ＮＯｘセンサ２が活性化したか否かを判断することによ
り、ＮＯｘセンサ２が活性化するのを待つ、活性化判定
処理を実行する。

【００６４】この活性化判定処理は、例えば、後述の内
部抵抗検出処理にて検出されるＶｓセル６の内部抵抗Ｒ
VSが予め設定された活性化判定値以下になったか否かを
判断することにより実行される。つまり、図５に示す如
く、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSは、素子温度が上昇して
Ｖｓセル６が活性化するに従い減少するので、Ｓ１００
では、ヒータ１２，１４への通電開始後、Ｖｓセル６の
内部抵抗ＲVSが活性化判定値以下になったか否かを判断
することにより、素子温度が所定の活性化温度に達した
か否かを判断するのである。

【００６５】また、当該検出装置の起動直後は、図示し
ない初期化処理によって、駆動回路４０内の開閉スイッ
チＳＷ１がオン状態、開閉スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオ
フ状態に制御されるが、上記Ｓ１００の活性化判定処理
によってＮＯｘセンサ２が活性化温度近傍にまで上昇す
るまでの間は、駆動回路４０内の差動増幅器ＡＭＰの動
作は停止される。

【００６６】次に、Ｓ１００にてＮＯｘセンサ２が活性
化したと判断されると、Ｓ１１０に移行し、検出回路４
２の抵抗器Ｒ３から入力される検出信号ＶIP2 を読み込
むことにより、第２ポンプ電流ＩP2を検出する。また続
くＳ１２０では、駆動回路４０の抵抗器Ｒ０から入力さ
れるの検出信号ＶIP1 を読み込むことにより、第１ポン
プ電流ＩP1を検出する。そして、続くＳ１３０では、そ
の検出した第１ポンプ電流ＩP1に基づき、第２ポンプ電
流ＩP2に対する基準補正量を算出する。

【００６７】即ち、本実施例では、上記駆動回路４０に
よるポンプ電流制御によって、第１測定室２０内の被測
定ガス中のＮＯｘ成分を分解してしまうことのないよ
う、第１測定室２０から第２測定室２６に流入する被測
定ガスの酸素濃度を低酸素濃度に制御しているが、第２
測定室２６には、被測定ガス中のＮＯｘだけでなく第１
測定質において残留している酸素も流入する。従って、
第２ポンプ電流ＩP2は、被測定ガス中のＮＯｘ濃度に対
応して変化するものの、被測定ガス中の酸素濃度の影響
も僅かながら受ける。図６は、ＮＯｘを含まない試験用
ガスを被測定ガスとして当該装置を動作させた際の第１
ポンプ電流ＩP1と第２ポンプ電流ＩP2の測定結果の一例
を表わしているが、この図からも明らかなように、第１
ポンプ電流ＩP1は被測定ガス中の酸素濃度に対応して一
定の傾きで変化し、第２ポンプ電流ＩP2も被測定ガス中
の酸素濃度の影響を受けて変化する。そして、その影響
は、酸素濃度が低い時に強くなる。

【００６８】そこで本実施例では、第２ポンプ電流ＩP2
を被測定ガス中のＮＯｘ濃度のみに対応させるために、
上記のようにＮＯｘを含まない被測定ガスを測定した際
に得られる酸素濃度に対応した第２ポンプ電流ＩP2の値
を、第２ポンプ電流ＩP2補正のためのオフセット値とし
てＲＯＭ等の記憶媒体に予め記憶しておき、第１ポンプ
電流ＩP1から被測定ガス中の酸素濃度を検出して、この
酸素濃度に対応したオフセット値を、予め記憶したオフ
セット値データの中から読み出し、上記基準補正量とし
て設定するようにしているのである。

【００６９】なお、この基準補正量を実際に算出する際
には、第１ポンプ電流ＩP1に対応してオフセット値（つ
まり基準補正量）を記憶したマップが使用され、第１ポ
ンプ電流ＩP1をパラメータとしてこのマップを検索する
ことにより、第１ポンプ電流ＩP1から直接基準補正量を
求める。

【００７０】こうして基準補正量が算出されると、今度
は、Ｓ１４０に移行し、後述の内部抵抗検出処理で得ら
れたＶｓセル６の内部抵抗ＲVSを読み込む。そして、続
くＳ１５０では、この読み込んだ内部抵抗ＲVSに基づ
き、第２ポンプ電流ＩP2に対する温度補正量を算出す
る。

【００７１】つまり、本実施例では、後述の内部抵抗検
出処理において、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出し
て、その内部抵抗ＲVSが所定値となるように（換言すれ
ばＮＯｘセンサ２の温度が所定の目標温度となるよう
に）、ヒータ１２，１４への通電を制御するが、被測定
ガスの温度が急変したような場合には、温度制御を被測
定ガスの温度変化に追従させることができず、ＮＯｘセ
ンサ２の温度が被測定ガスの温度変化によって変化する
ことがある。

【００７２】例えば、図７は、本実施例の検出装置を用
いて内燃機関の排気中のＮＯｘ濃度を検出すべく、ＮＯ
ｘセンサ２を内燃機関の排気管に取り付け、当該装置を
動作させた場合の、ＮＯｘセンサ２の温度変化を測定し
た測定結果の一例を表わしている。この図から明らかな
ように、本実施例の検出装置では、後述の温度制御を行
なっているにもかかわらず、内燃機関の加速時に吸入空
気量の増大に伴いＮＯｘセンサ温度が一時的に低下した
り、内燃機関の減速時に吸入空気量の減少に伴いＮＯｘ
センサ温度が一時的に上昇したりすると、その温度変化
の影響を受けて、第１ポンプ電流ＩP1，第２ポンプ電流
ＩP2が共に変化してしまい、特に第２ポンプ電流ＩP2
は、安定状態に戻るまでに約１分もの時間を要すること
になる。なお、これは、第１ポンプ電流ＩP2が排気温度
の影響を受けることにより第１測定室２０から第２測定
室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度が目標濃度から
一旦ずれると、その後、その酸素濃度を目標濃度に戻す
のに時間がかかるためである。

【００７３】そこで、本実施例では、被測定ガスの温度
が急変しても、第２ポンプ電流ＩP2からＮＯｘ濃度を正
確に検出できるようにするために、Ｖｓセル６の内部抵
抗ＲVSからＶｓセル６の温度を求め、例えば図８に如き
温度補正量算出用のマップを用いて、第２ポンプ電流Ｉ
P2に対する温度補正量を求めるようにしているのであ
る。

【００７４】なお、図８に示すマップは、Ｖｓセル６の
素子温度から温度補正量を求めるように設定されている
が、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSをパラメータとする温度
補正量算出用のマップを予め設定しておけば、内部抵抗
ＲVSを温度に換算することなく、内部抵抗ＲVSから直接
温度補正量を求めることができる。また、例えば、素子
温度と目標温度（図８では目標温度が８５０℃となって
いる）との偏差をパラメータとするマップを予め設定し
ておき、素子温度の目標温度からのずれ（偏差）から温
度補正量を求めるようにしてもよく、或は、内部抵抗Ｒ
VSと目標温度に対応した目標抵抗値との偏差をパラメー
タとするマップを予め設定しておき、内部抵抗ＲVSの目
標抵抗値からのずれ（偏差）から温度補正量を求めるよ
うにしてもよい。

【００７５】次に、Ｓ１５０にて温度補正量が算出され
ると、Ｓ１６０に移行し、Ｓ１１０で検出した第２ポン
プ電流ＩP2に基準補正量及び温度補正量を加算すること
により、第２ポンプ電流ＩP2を補正する。そして、続く
Ｓ１７０では、この補正後の第２ポンプ電流ＩP2をＮＯ
ｘ濃度として出力し、再度Ｓ１１０に移行する。

【００７６】なお、本実施例では、第２ポンプ電流ＩP2
をＮＯｘセンサ２（詳しくはＶｓセル６）の温度に応じ
て補正するためのＳ１５０及びＳ１６０の処理が、本発
明の補正手段に相当する。そして、本実施例では、上記
ＮＯｘ濃度検出処理において、第１ポンプ電流ＩP1に基
づき被測定ガス中の酸素濃度に応じて第２ポンプ電流Ｉ
P2を補正するための基準補正量と、Ｖｓセル６の温度に
応じて第２ポンプ電流ＩP2を補正するための温度補正量
とを個々に求めて、第２ポンプ電流ＩP2を補正するもの
として説明したが、例えば、Ｖｓセル６の温度毎に、基
準補正量算出用のマップを設定しておき、Ｖｓセル６の
温度に応じて、基準補正量の算出に使用するマップを切
り換えることにより、被測定ガス中の酸素濃度とＶｓセ
ル６の温度とに応じて第２ポンプ電流ＩP2を補正するた
めの補正量を求めるようにしてもよく、或は、第１ポン
プ電流ＩP2とＶｓセル６の温度（又は内部抵抗ＲVS）を
パラメータとする補正量算出用の２次元マップを予め設
定しておき、このマップを用いて第２ポンプ電流ＩP2に
対する補正量を求めるようにしてもよい。

【００７７】次に、図４に示す内部抵抗検出処理を説明
する。なお、この内部抵抗検出処理は、単にＶｓセル６
の内部抵抗ＲVSを検出する温度検出手段としての機能だ
けでなく、その検出結果からヒータ通電回路４４を介し
てヒータ１２，１４への通電電流量を制御するヒータ通
電制御手段としての機能も有する。

【００７８】図４に示す如く、この処理が開始される
と、Ｓ２１０にて、Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃ側電圧
Ｖｓを読み込み、これをＶｓセル６の基本検出電圧ＶS1
として設定する。そして、続くＳ２２０では、ＮＯｘ濃
度検出のためにオン状態にされていた開閉スイッチＳＷ
１をオフし、定電流回路４０ｂに接続された開閉スイッ
チＳＷ２をオンすることにより、Ｖｓセル６に微小電流
ｉCPとは逆方向（つまり今まで内部酸素基準源となって
いた閉塞空間側から第１測定室２０側に酸素を汲み込む
方向）に定電流を流す。

【００７９】また、続くＳ２３０では、当該検出処理の
起動後、所定時間Ｔ１（例えば６０μsec.）が経過した
か否かを判断することにより、所定時間Ｔ１が経過する
のを待ち、所定時間Ｔ１が経過すると、Ｓ２４０にて、
Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓを読み込み、こ
れをＶｓセル６の抵抗検出電圧ＶS2として設定する。

【００８０】こうして抵抗検出電圧ＶS2を設定すると、
Ｓ２５０に移行して、当該検出処理の起動後、所定時間
Ｔ２（例えば１００μsec.）が経過したか否かを判断す
ることにより、所定時間Ｔ２が経過するのを待ち、所定
時間Ｔ２が経過すると、Ｓ２６０にて、当該検出処理の
起動後、一定時間Ｔ２の間オン状態となっていた開閉ス
イッチＳＷ２をオフし、定電流回路４０ｃに接続された
開閉スイッチＳＷ３をオンすることにより、Ｖｓセル６
に微小電流ｉCPと同方向（つまり第１測定室２０内の酸
素を閉塞空間側に汲み込む方向）に定電流を流す。

【００８１】このように開閉スイッチＳＷ３をオンする
と、Ｓ２７０に移行して、今度は、当該検出処理の起動
後、所定時間Ｔ３（例えば２００μsec.）が経過したか
否かを判断することにより、所定時間Ｔ３が経過するの
を待ち、所定時間Ｔ３が経過すると、Ｓ２８０にて、開
閉スイッチＳＷ３をオフする。この結果、駆動回路４０
内の開閉スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は全てオフ状態とな
る。

【００８２】そして、続くＳ２９０では、当該検出処理
の起動直後に設定した基本検出電圧ＶS1と所定時間Ｔ１
経過後に設定した抵抗検出電圧ＶS2との偏差△Ｖｓ（＝
ＶS1−ＶS2）を求め、Ｓ３００にて、この偏差△Ｖｓか
らＶｓセル６の内部抵抗ＲVSを算出し、続くＳ３１０に
移行する。なお、本実施例における内部抵抗ＲVSの算出
手法については、後に詳しく説明する。

【００８３】Ｓ３１０では、上記算出したＶｓセル６の
内部抵抗ＲVSと目標値との偏差、又は内部抵抗ＲVSから
得られるＶｓセル６の温度と目標温度との偏差に基づ
き、ヒータ１２，１４への通電電流量を増・減するため
の制御信号をヒータ通電回路４４に出力し、ヒータ通電
回路４４からヒータ１２，１４に供給される電流量を制
御する、ヒータ通電制御手段としての処理を実行する。

【００８４】なお、このヒータ通電制御では、ヒータ通
電回路４４を、ヒータ１２，１４への通電・非通電を高
速に切り換え可能なスイッチング回路から構成した場合
には、その通電・非通電の切り換えを行なう駆動パルス
のデューティ比を制御するようにすればよく、ヒータ通
電回路４４を、ヒータ１２，１４への通電電流を検出し
てヒータ１２，１４への出力電圧を制御可能な電圧制御
回路から構成した場合には、ヒータ電流の目標値となる
目標電圧を出力するようにすればよい。

【００８５】そしてこのようにヒータ制御信号を出力す
ると、今度は、Ｓ３２０に移行して、当該検出処理の起
動後、所定時間Ｔ４（例えば５００μsec.）が経過した
か否かを判断することにより、所定時間Ｔ４が経過する
のを待ち、所定時間Ｔ４が経過すると、Ｓ３３０にて、
当該検出処理の起動後、一定時間Ｔ４の間オフ状態とな
っていた開閉スイッチＳＷ１をオンして、当該検出処理
を終了することにより、ＮＯｘ濃度の検出動作を再開さ
せる。

【００８６】以上説明した内部抵抗検出処理では、図９
に示す如く、処理が開始されると（時点ｔ１）、駆動回
路４０内の開閉スイッチＳＷ１をオフして、Ｖｓセル６
への微小電流ｉCPの通電及びポンプ電流制御を停止させ
ると共に、開閉スイッチＳＷ２をオンして、Ｖｓセル６
に微小電流ｉCPとは逆方向に定電流を流す。そして、そ
の後一定時間Ｔ１が経過すると（時点ｔ２）、そのとき
の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓを抵抗検出電圧ＶS2として
設定し、この抵抗検出電圧ＶS2と当該検出処理起動時の
多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓ（つまり基本検出電圧ＶS1）
との偏差△ＶｓからＶｓセル６の内部抵抗ＲVSを検出す
る。以下、この理由について説明する。

【００８７】まず、Ｖｓセル６に内部抵抗検出用の定電
流を流した場合、Ｖｓセル６の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖ
ｓは、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSだけでなく、各電極６
ｂ，６ｃ側の酸素濃度の比に応じて発生する起電力によ
っても変化する。そこで、本実施例では、内部抵抗検出
用の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓがこの起電力の影響を受
け難くするために、微小電流ＩCPよりも大きな電流を流
して、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSによる電圧降下が大き
くなるようにしている。

【００８８】また、Ｖｓセル６の各電極６ｂ，６ｃ側の
酸素濃度は、ポンプ電流制御と微小電流ＩCPの通電とに
より、夫々、略一定になるため、Ｖｓセル６の起電力も
略一定になる。従って、Ｖｓセル６に定電流を流して、
そのときの多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓを検出するように
しても、この電圧値からＶｓセル６の内部抵抗ＲVSを略
正確に求めることができる。

【００８９】しかし、より厳密には、第１測定室２０か
ら第２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度は、
ポンプ電流のフィードバック制御によって制御されるた
め、制御系の応答遅れ等によって変動しており、一定濃
度に固定されるものではない。また、第１測定室２０か
ら第２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃度は、
ＮＯｘセンサ２の温度によっても変化する。従って、Ｖ
ｓセル６に内部抵抗ＲVS検出用の定電流を流すことによ
り検出した電圧Ｖｓから内部抵抗ＲVSを求めた場合に
は、内部抵抗ＲVSに若干ではあるが、誤差が生じてしま
うことになる。

【００９０】そこで、本実施例では、Ｖｓセル６の内部
抵抗ＲVS，延いては素子温度をより正確に検出できるよ
うにするために、Ｖｓセル６に内部抵抗ＲVS検出用の定
電流を流してから所定時間（例えば６０μsec.）経過す
るまでの間の多孔質電極６ｃ側電圧Ｖｓの変化量（偏差
△Ｖｓ）を検出し、この偏差△Ｖｓから内部抵抗ＲVSを
求めることにより、第１測定室２０から第２測定室２６
に流入する被測定ガスの酸素濃度が目標濃度からずれて
いる場合であっても、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVS，延い
ては素子温度を正確に求めることができるようにしてい
るのである。

【００９１】なお、この内部抵抗ＲVSを算出するに当っ
ては、偏差△Ｖｓに対応して内部抵抗ＲVSを記憶したマ
ップを予め設定しておき、このマップを用いて内部抵抗
ＲVSを算出するようにすればよい。また次に、本実施例
の内部抵抗検出処理では、起動後、一定時間Ｔ１が経過
して、抵抗検出電圧ＶS2を設定すると（時点ｔ２）、そ
の後更に所定時間（例えば４０μsec.）が経過して、当
該検出処理起動後の経過時間がＴ２に達した時点ｔ３
で、駆動回路４０の開閉スイッチＳＷ２をオフし、開閉
スイッチＳＷ３をオンすることにより、Ｖｓセル６に微
小電流ｉCPと同方向に定電流を流し、更に、一定時間
（例えば１００μsec.）が経過して、当該検出処理起動
後の経過時間がＴ３に達すると（時点ｔ４）、開閉スイ
ッチＳＷ３をオフする。

【００９２】この結果、本実施例においては、内部抵抗
ＲVSの検出のためにＶｓセル６の固体電解質体もしくは
電極と固体電解質体との間の分極を速やかに緩和するこ
とができ、Ｖｓセル６を酸素濃淡電池セルとして速やか
に機能させることができる。従って、当該処理起動後、
ＮＯｘ濃度の検出動作に入るまでの時間Ｔ４を、例えば
５００μsec.というように、極めて短い時間にすること
ができ、ＮＯｘ濃度の検出動作に影響を与えることな
く、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSを高精度に検出すること
が可能になる。

【００９３】以上説明したように、本実施例の窒素酸化
物濃度検出装置においては、ＮＯｘ濃度の検出精度に最
も大きな影響を与える酸素濃度（詳しくは第１測定室２
０から第２測定室２６に流入する被測定ガスの酸素濃
度）を検出するＶｓセル６の内部抵抗ＲVSからＮＯｘセ
ンサ２の温度を検出し、この温度が目標温度（例えば８
５０℃）となるように、ヒータ１２，１４への通電電流
量を制御し、しかも、検出した内部抵抗ＲVS又はこの内
部抵抗ＲVSから得られる素子温度が目標値から外れた場
合には、その偏差に応じた温度補正量にて、ＮＯｘ濃度
の検出結果を表わす第２ポンプ電流ＩP2を補正すること
により、ＮＯｘ濃度の検出結果を温度補償するようにさ
れている。このため、本実施例の窒素酸化物濃度検出装
置によれば、ＮＯｘセンサ２の温度に影響されることな
く、ＮＯｘ濃度を常に高精度に検出することができる。

【００９４】また特に、本実施例では、ＮＯｘセンサ２
が、第１ポンプセル４，Ｖｓセル６，第２ポンプセル８
の順に積層されると共に、その積層方向両側に、ヒータ
１２，１４が積層されており、しかも、その積層方向か
らＮＯｘセンサ２を投影したときに、拡散律速層４ｄと
拡散律速層６ｄ，２２ｄとが重なり、これら各拡散律速
層を略中心位置で挟むように、ヒータ１２，１４のヒー
タ配線１２ｂ，１４ｂが配置されている。従って、本実
施例では、こうしたＮＯｘセンサ２の構造によって、ヒ
ータ１２，１４を用いて各セル４〜８を効率良く加熱す
ることができ、また、各拡散律速層を介して第１測定室
２０及び第２測定室２６内に流入する被測定ガスも効率
良く加熱することができるようになる。このため、本実
施例によれば、Ｖｓセル６の温度を制御することによ
り、ＮＯｘセンサ２を構成する各セルの温度をより確実
に目標温度に制御することが可能になり、ＮＯｘ濃度の
検出精度を向上できる。

【００９５】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例で
は、ＮＯｘセンサ２において、Ｖｓセル６の多孔質電極
６ｂ，６ｃは、板状に形成された固体電解質層６ａの両
側に形成するものとして説明したが、Ｖｓセル６は、第
１測定室２０から第２測定室２６に流入する被測定ガス
の酸素濃度を検出できればよいため、必ずしも上記実施
例のように構成する必要はなく、例えば、図１０
（ａ），（ｂ）に示す如く構成してもよい。

【００９６】即ち、図１０（ａ）に示すＮＯｘセンサ
は、Ｖｓセル６の第１測定室２０側に配置される多孔質
電極６ｂを、第１測定室２０に面する固体電解質層６ａ
の板面から拡散律速層６ｄに至る領域に形成したもので
あり、図１０（ｂ）に示すＮＯｘセンサは、同じく多孔
質電極６ｂを、拡散律速層６ｄが形成される固体電解質
層６ａの中空部内壁面に形成したものであるが、Ｖｓセ
ル６の多孔質電極６ｂをこのように配置しても、Ｖｓセ
ル６の両電極６ｂ−６ｃ間には、第１測定室２０から第
２測定室２６側に流入する被測定ガスの酸素濃度に対応
した電圧が発生することから、上記実施例と同様にＮＯ
ｘ濃度を検出できる。よって、図１０（ａ），（ｂ）の
ように構成されたＮＯｘセンサであっても、上記実施例
と同様に本発明を適用することにより、上記実施例と同
様の効果を得ることができる。

【００９７】また、上記実施例では、第１ポンプ電流Ｉ
P1の通電により被測定ガス中のＮＯｘ成分を分解してし
まうことのないよう、第１測定室２０から第２測定室２
６に流入する被測定ガスの酸素濃度を、酸素が少し存在
する低酸素濃度に制御するものとして説明したが、第１
測定室２０から第２測定室２６に流入する被測定ガス中
の酸素を少なくすればする程、第２ポンプセル８による
ＮＯｘ濃度の検出精度を向上できることから、例えば、
第１ポンプセル４にて、被測定ガス中のＮＯｘ成分を分
解してしまう程度に、第１測定室２０内の酸素をポンピ
ングするようにしてもよい。具体的には、基準電圧ＶCO
を例えば３５０ｍＶ程度に設定することにより、第１ポ
ンプセル４に、第１測定室２０内のＮＯｘ成分を分解す
る程度の第１ポンプ電流ＩP1を流し、第１測定室２０か
ら第２測定室２６に流入する被測定ガス中の酸素濃度を
充分小さくするのである。そして、このようにすれば、
第２ポンプ電流ＩP2のオフセット値を小さくして、ＮＯ
ｘ濃度の検出精度を向上することが可能になる。

【００９８】但し、このように構成しても、第２測定室
２６に流入する被測定ガス中の酸素を零にすることはで
きないことから、ＮＯｘ濃度を検出する際には、上記実
施例と同様、第１ポンプ電流ＩP1から得られる酸素濃度
に対応したオフセット値を基準補正量として求め、この
基準補正量と、Ｖｓセル６の内部抵抗ＲVSに基づき求め
た温度補正量とを用いて、第２ポンプ電流ＩP2を補正す
ることにより、ＮＯｘ濃度を求めることが望ましい。

【００９９】またこの場合、第１ポンプ電流ＩP1には、
被測定ガス中のＮＯｘ成分を分解することによって生じ
る電流成分も含まれることになるため、第１ポンプ電流
ＩP1から第２ポンプ電流ＩP2のオフセット値を求めるた
めのマップに加えて、第１ポンプセル４が分解したＮＯ
ｘ成分を補うためのゲインを第１ポンプ電流ＩP1から求
めるためのマップを、実験等により予め設定しておき、
これら各マップから求めたオフセット値とゲインとを用
いて、第２ポンプ電流ＩP2を、次式のように補正し、Ｎ
Ｏｘ濃度を求めるようにすればよい。

【０１００】 ＮＯｘ濃度＝ゲイン×（ＩP2−オフセット値） 尚、この式は、第１ポンプ電流ＩP1から基準補正量とし
て求めたオフセット値及びゲインに基づき第２ポンプ電
流ＩP2を補正するための式であることから、前述の温度
補正量を用いて第２ポンプ電流ＩP2を補正する際には、
この式で求めたＮＯｘ濃度を更に温度補正量にて補正す
る必要はある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の窒素酸化物濃度検出装置全体の構成
を表わす概略構成図である。

【図２】 実施例のＮＯｘセンサの構成を表わす分解斜
視図である。

【図３】 実施例のＥＣＵにおいて繰返し実行されるＮ
Ｏｘ濃度検出処理を表わすフローチャートである。

【図４】 実施例のＥＣＵにおいて所定時間毎の割込み
処理として実行される内部抵抗検出処理を表わすフロー
チャートである。

【図５】 酸素濃度測定セルの内部抵抗と素子温度との
関係を表わすグラフである。

【図６】 ＮＯｘを含まない被測定ガスの酸素濃度と第
１ポンプ電流及び第２ポンプ電流との関係を表わすグラ
フである。

【図７】 内燃機関の加・減速時の排気温度変化によっ
て生じる第１ポンプ電流及び第２ポンプ電流の変化を表
わすタイムチャートである。

【図８】 第２ポンプ電流の温度補正量を求める際に使
用されるマップの一例を表わすグラフである。

【図９】 図４に示した内部抵抗検出処理の動作を説明
するタイムチャートである。

【図１０】 本発明を適用可能なＮＯｘセンサの他の構
成例を表す断面図である。

【符号の説明】

２…ＮＯｘセンサ ４…第１ポンプセル ６…Ｖｓ
セル ８…第２ポンプセル １２，１４…ヒータ ４ａ，６ａ，８ａ，１８，２２，２４…固体電解質層 ４ｂ，４ｃ，６ｂ，６ｃ，８ｂ，８ｃ…多孔質電極 ４ｄ，６ｄ，２２ｄ…拡散律速層 ６ｆ…漏出抵抗部 １２ａ，１２ｃ，１４ａ，１４ｃ…ヒータ基板 １２ｂ，１４ｂ…ヒータ配線 ２０…第１測定室
２６…第２測定室 ４０…駆動回路 ４０ａ…制御部 ４０ｂ，４０ｃ
…定電流回路 ４２…検出回路 ４４…ヒータ通電回路 ＡＭＰ…
差動増幅器 Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…抵抗器 ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３…開閉スイッチ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素イオン伝導性の固体電解質層を多孔
   質の電極で挟んでなる第１酸素ポンピングセル及び酸素
   濃度測定セルを有し、第１拡散律速層を介して被測定ガ
   ス側に連通された第１測定室と、酸素イオン伝導性の固
   体電解質層を多孔質の電極で挟んでなる第２酸素ポンピ
   ングセルを有し、第２拡散律速層を介して前記第１測定
   室と連通された第２測定室と、を備えたセンサ本体と、 前記酸素濃度測定セルの出力電圧が一定値となるように
   前記第１酸素ポンピングセルにて前記第１測定室から酸
   素を汲み出し、前記第１測定室から前記第２測定室に流
   入する被測定ガスの酸素濃度を一定に制御するポンプ電
   流制御手段と、 前記第２酸素ポンピングセルに前記第２測定室から酸素
   を汲み出す方向に一定電圧を印加する定電圧印加手段
   と、 該一定電圧の印加により前記第２酸素ポンピングセルに
   流れる電流値に基づき被測定ガス中の窒素酸化物濃度を
   検出する窒素酸化物濃度検出手段と、 前記センサ本体を窒素酸化物濃度を検出可能な温度まで
   加熱するためのヒータと、 を備えた窒素酸化物濃度検出装置において、 前記酸素濃度測定セルの温度を検出する温度検出手段
   と、 該温度検出手段にて検出された前記酸素濃度測定セルの
   温度が予め設定された目標温度となるように、前記ヒー
   タへの通電を制御するヒータ通電制御手段と、 を設けたことを特徴とする窒素酸化物濃度検出装置。
2. 【請求項２】 前記温度検出手段にて検出された前記酸
   素濃度測定セルの温度の前記目標温度からのずれに応じ
   て、前記窒素酸化物濃度検出手段にて検出された窒素酸
   化物濃度を補正することにより、窒素酸化物濃度の検出
   値を温度補償する補正手段を設けたことを特徴とする請
   求項１に記載の窒素酸化物濃度検出装置。
3. 【請求項３】 前記温度検出手段は、前記酸素濃度測定
   セルの内部抵抗を検出することにより該セルの温度を検
   出し、前記ヒータ通電制御手段は、該検出された前記酸
   素濃度測定セルの内部抵抗が前記目標温度に対応した所
   定値となるように、前記ヒータへの通電を制御すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の窒素酸化物
   濃度検出装置。
4. 【請求項４】 前記センサ本体において、前記酸素濃度
   測定セルの前記第１測定室とは反対側の多孔質電極は閉
   塞されると共に、該閉塞空間内の酸素の一部を漏出抵抗
   部を介して外部に漏出可能に形成されており、 前記ポンプ電流制御手段は、前記酸素濃度測定セルに前
   記第１測定室中の酸素を前記閉塞空間に汲み出す方向に
   微小電流を流して、該閉塞空間を内部酸素基準源として
   機能させつつ、該酸素濃度測定セルに生じる起電力が一
   定値となるように前記第１酸素ポンピングセルに流れる
   電流量を制御し、 前記温度検出手段は、前記ポンプ電流制御手段と前記酸
   素濃度測定セルとの接続を周期的に遮断して、該遮断時
   に、前記酸素濃度測定セルに、前記微小電流よりも大き
   な内部抵抗検出用電流を前記微小電流とは逆方向に流
   し、そのとき前記酸素濃度測定セルの電極間に生じる電
   圧から前記酸素濃度測定セルの内部抵抗を検出すること
   を特徴とする請求項３に記載の窒素酸化物濃度検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記温度検出手段は、前記酸素濃度測定
   セルに前記内部抵抗検出用電流を流して内部抵抗を検出
   した後、該酸素濃度測定セルに該内部抵抗検出用電流と
   は逆方向に前記微小電流より大きな電流を流すことを特
   徴とする請求項４に記載の窒素酸化物濃度検出装置。
6. 【請求項６】 前記センサ本体において、前記第１酸素
   ポンピングセル，酸素濃度測定セル及び第２酸素ポンピ
   ングセルは、夫々、互いに異なる薄板状の固体電解質層
   に形成され、前記第１測定室及び第２測定室は、該各固
   体電解質層を、前記第１及び第２酸素ポンピングセルを
   形成した固体電解質層を外側にして、所定の間隙を介し
   て積層することにより構成され、 前記ヒータは、基板にヒータ配線を形成した薄板状の２
   枚のヒータ基板からなり、各ヒータ基板を前記センサ本
   体における各固体電解質層の積層方向両側に所定の間隙
   を介して夫々配置することにより、前記センサ本体を加
   熱可能に構成され、 しかも、前記第１拡散層を、前記第１酸素ポンピングセ
   ルが形成された固体電解質層の、前記ヒータ基板に形成
   されたヒータ配線の中央部との対向位置を含む箇所に形
   成してなることを特徴とする請求項１〜請求項５いずれ
   か記載の窒素酸化物濃度検出装置。
7. 【請求項７】 前記第２拡散律速層を、前記センサ本体
   を前記各固体電解質層の積層方向から投影したときに前
   記第１拡散律速層の少なくとも一部と重なるように形成
   し、該第２拡散律速層近傍に、前記酸素濃度測定セルを
   配置してなることを特徴とする請求項６に記載の窒素酸
   化物濃度検出装置。