特許 7349397 ガスセンサセット及び被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-13

(45)【発行日】2023-09-22

(54)【発明の名称】ガスセンサセット及び被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/416 20060101AFI20230914BHJP

【ＦＩ】

G01N27/416 331

G01N27/416 311G

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020049883

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2021148656

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】市川 大智

(72)【発明者】

【氏名】近藤 裕一郎

(72)【発明者】

【氏名】森 伸彦

【審査官】倉持 俊輔

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１３１７７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－１３３４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１１８０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３３２６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０９６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３９０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３５４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５２５８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１６２３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３１１６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／２２２００２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－１９７４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２４７９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１３９８７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２５２６７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／４０９，２７／４１，

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６，２７／４１９，

Ｇ０１Ｎ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排管に設置された少なくとも２つ以上のガスセンサを含む、複数の目的成分を検知するガスセンサセットであって、
前記複数の目的成分は、１つの目的成分と、前記１つの目的成分が酸化されることで生成される他の目的成分とを含み、
前記少なくとも２つ以上のガスセンサのうち、少なくとも１つの第１ガスセンサは、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる第１構造体に形成された第１センサセルを有する第１センサ素子と、
前記第１センサ素子の少なくともガス導入部分を保護する第１保護カバーと、
前記第１保護カバーの内側に塗布され、前記１つの目的成分の酸化反応を促進する酸化触媒と、
を有し、
前記少なくとも２つ以上のガスセンサのうち、少なくとも１つの第２ガスセンサは、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる第２構造体に形成された第２センサセルを有する第２センサ素子と、
前記第２センサ素子の少なくともガス導入部分を保護する第２保護カバーと、
前記第２保護カバーの内側に塗布され、前記酸化反応について不活性な塗布材と、
を有する、ガスセンサセット。

【請求項2】

請求項１記載のガスセンサセットにおいて、
前記第１保護カバーは、
前記第１センサ素子の側部を囲むように配置された第１内側部材と、
前記第１センサ素子の少なくとも前記ガス導入部分を保護する第１内側カバーと、
前記第１内側カバーを保護し、且つ、開口を通じてガスを導入して、導入した前記ガスを前記第１センサ素子の先端から基端に向かう後方に導く第１外側カバーとを有し、
前記第１内側カバーは、前記第１外側カバーによって前記第１センサ素子の前記先端から前記基端に向かって導かれた前記ガスを前記第１センサ素子の前記ガス導入部分に導く後部開口を有する、ガスセンサセット。

【請求項3】

請求項１記載のガスセンサセットにおいて、
前記第１保護カバーは、
前記第１センサ素子の側部を囲むように配置され、後部に複数の貫通孔を有する第１内側部材と、
前記第１センサ素子の少なくとも前記ガス導入部分を保護する第１内側カバーと、
前記第１内側カバーを保護し、且つ、開口を通じてガスを導入して、前記第１内側カバーに導く第１外側カバーとを有し、
前記第１内側カバーは、前記第１外側カバーと前記第１内側部材との隙間に入り込んだ測定ガスを拡散させて、前記第１内側部材に対して前記第１センサ素子の先端から基端に向かう後方に導く拡散片を有する、ガスセンサセット。

【請求項4】

請求項２または３に記載のガスセンサセットにおいて、
前記酸化触媒は、前記第１保護カバーのうち、少なくとも前記第１内側部材の内面、あるいは少なくとも前記第１内側カバーの内面、あるいは少なくとも前記第１内側部材の内面及び前記第１内側カバーの内面に塗布された、ガスセンサセット。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサセットにおいて、
前記第２保護カバーは、
前記第２センサ素子の側部を囲むように配置された第２内側部材と、
前記第２センサ素子の少なくとも前記ガス導入部分を保護する第２内側カバーと、
前記第２内側カバーを保護し、且つ、開口を通じてガスを導入して、導入した前記ガスを前記第２センサ素子の先端から基端に向かう前記第２センサ素子の後方に導く第２外側カバーとを有し、
前記第２内側カバーは、前記第２外側カバーによって前記第２センサ素子の前記先端から前記基端に向かって導かれた前記ガスを前記第２センサ素子の前記ガス導入部分に導く後部開口を有する、ガスセンサセット。

【請求項6】

請求項１～４のいずれか１項に記載のガスセンサセットにおいて、
前記第２保護カバーは、
前記第２センサ素子の側部を囲むように配置され、後部に複数の貫通孔を有する第２内側部材と、
前記第２センサ素子の少なくとも前記ガス導入部分を保護する第２内側カバーと、
少なくとも前記第２内側カバーを保護する第２外側カバーとを有し、
前記第２内側カバーは、前記第２外側カバーと前記第２内側部材との隙間に入り込んだ測定ガスを拡散させて、前記第２内側部材に対して前記第１センサ素子の先端から基端に向かう後方に導く拡散片を有する、ガスセンサセット。

【請求項7】

請求項５または６に記載のガスセンサセットにおいて、
前記塗布材は、前記第２保護カバーのうち、少なくとも前記第２内側部材の内面、あるいは少なくとも前記第２内側カバーの内面、あるいは少なくとも前記第２内側部材の内面及び前記第２内側カバーの内面に塗布された、ガスセンサセット。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載のガスセンサセットにおいて、
前記第１センサセルの温度を制御する第１温度制御手段と、
前記第２センサセルの温度を制御する第２温度制御手段と、
第１酸素濃度制御手段及び第２酸素濃度制御手段と、
目的成分濃度取得手段と、を有し、
前記第１センサセル及び第２センサセルは、それぞれガスの導入方向に向かって、ガス導入口、第１拡散律速部、第１室、第２拡散律速部、第２室、第３拡散律速部及び測定室を少なくとも具備し、
前記第１センサセルの前記測定室は、第１測定用ポンプセルを具備し、
前記第２センサセルの前記測定室は、第２測定用ポンプセルを具備し、
前記第１酸素濃度制御手段は、前記第１センサセルの前記第２室の酸素濃度を制御し、
前記第２酸素濃度制御手段は、前記第２センサセルの前記第２室の酸素濃度を制御し、
前記目的成分濃度取得手段は、
前記第１測定用ポンプセルに流れる電流値と前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値との差に基づいて、第２目的成分の濃度を取得し、
前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値により、第１目的成分と第２目的成分の合計濃度を取得し、
前記合計濃度から前記第２目的成分の濃度を差し引いて前記第１目的成分の濃度を取得する、ガスセンサセット。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載のガスセンサセットにおいて、
前記複数の目的成分のうち、前記１つの目的成分がＮＨ_３であり、他の目的成分がＮＯである、ガスセンサセット。

【請求項10】

請求項８記載のガスセンサセットにおいて、
前記目的成分濃度取得手段は、
予め実験的に測定した、前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値Ｉｐ６と、前記第１測定用ポンプセルに流れる電流値Ｉｐ３と前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値Ｉｐ６との差ΔＩｐとでそれぞれＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の関係が特定されたマップを使用し、
実使用中の前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値と、前記第１測定用ポンプセルに流れる電流値と前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値との差を、前記マップと比較して、ＮＯ及びＮＨ_３の各濃度を求める、ガスセンサセット。

【請求項11】

排管に設置されたガスセンサを有し、複数の目的成分を検知するガスセンサセットであって、
前記複数の目的成分は、１つの目的成分と、前記１つの目的成分が酸化されることで生成される他の目的成分とを含み、
前記ガスセンサは、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、
前記構造体に形成され、且つ、第１ガス導入部分を有する第１センサセルと、
前記構造体に形成され、且つ、第２ガス導入部分を有する第２センサセルと、を有するセンサ素子と、
前記センサ素子の少なくとも前記第１ガス導入部分及び前記第２ガス導入部分を保護する保護カバーと、を有し、
前記保護カバーは、
前記センサ素子の少なくとも前記第１ガス導入部分に対応した範囲に、前記１つの目的成分の酸化反応を促進する酸化触媒が塗布され、
前記センサ素子の少なくとも前記第２ガス導入部分に対応した範囲に、前記酸化反応について不活性な塗布材が塗布されている、ガスセンサセット。

【請求項12】

請求項１１記載のガスセンサセットにおいて、
前記保護カバーは、少なくとも前記第１ガス導入部分と前記第２ガス導入部分を保護する内側カバーと、前記内側カバーを保護する外側カバーとを有し、
前記内側カバーは、前記第１ガス導入部分に対応した範囲と前記第２ガス導入部分に対応した範囲とを区切る仕切部を有し、
前記酸化触媒は、前記内側カバーのうち、前記仕切部で区切られた前記第１ガス導入部分に対応した範囲に塗布され、
前記塗布材は、前記内側カバーのうち、前記仕切部で区切られた前記第２ガス導入部分に対応した範囲に塗布されている、ガスセンサセット。

【請求項13】

請求項１１記載のガスセンサセットにおいて、
前記保護カバーは、少なくとも前記第１ガス導入部分と前記第２ガス導入部分を保護する内側カバーと、
前記内側カバーを保護する外側カバーとを有し、
前記酸化触媒は、前記センサ素子の少なくとも前記第１ガス導入部分に塗布され、前記塗布材は、前記センサ素子の少なくとも前記第２ガス導入部分に塗布されている、ガスセンサセット。

【請求項14】

請求項１２又は１３記載のガスセンサセットにおいて、
前記内側カバーは、前記第１ガス導入部分に対応した範囲の一部に設けられた第１開口と、前記第２ガス導入部分に対応した範囲の一部に設けられた第２開口とを有し、
前記外側カバーは、前記センサ素子の基端から先端に向かう長さ方向における前記外側カバーの中間部分から開口を通じてガスを導入して、前記内側カバーのうち、前記第１ガス導入部分に対応した範囲の前記先端から前記基端に向かう後方と、前記第２ガス導入部分に対応した範囲の前記後方とに導き、
前記内側カバーは、前記外側カバーによって前記後方に導かれた前記ガスを後部開口を通じて導入して、前記センサ素子の前記第１ガス導入部分及び前記第２ガス導入部分に導き、前記第１開口及び前記第２開口を通じて前記外側カバー側に導く、ガスセンサセット。

【請求項15】

被測定ガスに含まれる複数の目的成分の濃度を、ガスセンサセットを用いて測定する、被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法であって、
複数の目的成分は、第１目的成分と、前記第１目的成分が酸化されることで生成される第２目的成分とを含み、
前記ガスセンサセットは、第１ガスセンサと、第２ガスセンサとを有し、
前記第１ガスセンサは、
第１センサセルを有する第１センサ素子と、
前記第１センサ素子の少なくともガス導入部分を保護する第１保護カバーと、
前記第１保護カバーの内側に塗布され、前記第１目的成分の酸化反応を促進する酸化触媒と、
を備え、
前記第２ガスセンサは、
第２センサセルを有する第２センサ素子と、
前記第２センサ素子の少なくともガス導入部分を保護する第２保護カバーと、
前記第２保護カバーの内側に塗布され、前記酸化反応について不活性な塗布材と、
を備え、
前記第１センサセル及び前記第２センサセルは、それぞれガスの導入方向に向かって、ガス導入口、第１拡散律速部、第１室、第２拡散律速部、第２室、第３拡散律速部及び測定室を少なくとも具備し、
前記第１センサセルの前記測定室は、第１測定用ポンプセルを具備し、
前記第２センサセルの前記測定室は、第２測定用ポンプセルを具備し、
前記第１測定用ポンプセルに流れる電流値と前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値との差に基づいて、前記第２目的成分の濃度を取得し、
前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値により、前記第１目的成分と前記第２目的成分の合計濃度を取得し、
前記合計濃度から前記第２目的成分の濃度を差し引いて前記第１目的成分の濃度を取得する、被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸素イオン伝導性の固体電解質を用いたガスセンサセット及び被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、排気ガスのような酸素の存在下に共存する窒素酸化物（ＮＯ）やアンモニア（ＮＨ_３）等の複数の成分の濃度を測定するガスセンサが提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、酸素イオン伝導性の固体電解質に、拡散抵抗部を隔てて、予備空室、主空室、副空室及び測定空室を設けると共に、それぞれの空室にポンピング電極を設けたガスセンサが記載されている。このガスセンサでは、予備空室の予備ポンプセルの駆動（ＯＮ）又は停止（ＯＦＦ）を切り替えることで、予備空室内でＮＨ_３からＮＯへの酸化反応の進行又は停止を切り替える。そして、予備空室から主空室へのＮＨ_３及びＮＯの拡散速度差により生じる測定空室内の測定電極のポンプ電流（以下、測定ポンプ電流Ｉｐ３とも呼ぶ。）の変化に基づいて、ＮＨ_３及びＮＯのガス濃度を測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１７／２２２００２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されたガスセンサでは、一定時間ごとに予備空室の予備ポンプセルのＯＮ又はＯＦＦを切り替えながら測定ポンプ電流Ｉｐ３を取得する。そのため、切り替え周期の長いことによる精度低下と、感度が小さいことによる精度低下という問題を有する。

【0006】

＜切り替え周期の長いことによる精度低下＞
予備ポンプセルのＯＮ時とＯＦＦ時とでは、予備ポンプ空室のＯ_２濃度をはじめ、各空室の各ガス濃度・ポンプ電流等の状態量が異なる。つまり、測定ポンプ電流Ｉｐ３は、予備ポンプセルの切り替え時に、ガス拡散抵抗、電極反応抵抗、ポンプ電圧制御に起因する時間遅れを伴った後、定常値に落ち着く。従って、ＯＮ時の測定ポンプ電流Ｉｐ３ｏｎとＯＦＦ時の測定ポンプ電流Ｉｐ３ｏｆｆを取得するためには、予備ポンプセルの切り替え後に定常に落ち着くまでの時間を待つ必要があり、切り替え周期をある程度長く設定しなければならない。切り替え周期の間に、ＮＯｘ／ＮＨ_３濃度が変動する場合もあり、ＮＯｘ／ＮＨ_３濃度の測定精度が低下するおそれがある。すなわち、予備ポンプセルの切り替え周期が長いことから、予備ポンプセルのＯＮ時／ＯＦＦ時の濃度変動が大きく、濃度算出精度が低い、という問題がある。

【0007】

＜感度が小さいことによる精度低下＞
ＮＨ_３濃度はＯＮ時の測定ポンプ電流Ｉｐ３ｏｎとＯＦＦ時の測定ポンプ電流Ｉｐ３ｏｆｆとの差（＝ΔＩｐ３）から算出される。あるＮＨ_３濃度に対するΔＩｐ３の値（＝ＮＨ_３感度）は、同じＮＯ濃度に対するＩｐ３ｏｆｆの値（＝ＮＯ感度）の２０％程度である。一方で、測定ポンプ電流Ｉｐ３ｏｎ及びＩｐ３ｏｆｆの検出において、両電流値に生じるノイズ成分は同程度であるため、ＮＨ_３感度のＳ／Ｎ比はＮＯ感度のＳ／Ｎ比の２０％程度となる。従って、ＮＨ_３濃度の算出精度もＮＯ濃度の算出精度の２０％程度（誤差が５倍）となり、濃度算出精度が低い、という問題がある。

【0008】

本発明は、切り替え周期が長いことによる濃度算出精度の低下と、感度が小さいことによる濃度算出精度の低下を共に防止することができるガスセンサセット及び被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法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】

【0009】

本発明の第１の態様は、排管に設置された少なくとも２つ以上のガスセンサを含む、複数の目的成分を検知するガスセンサセットであって、
前記少なくとも２つ以上のガスセンサのうち、少なくとも１つの第１ガスセンサは、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる第１構造体に形成された第１センサセルを有する第１センサ素子を有し、
前記少なくとも２つ以上のガスセンサのうち、少なくとも１つの第２ガスセンサは、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる第２構造体に形成された第２センサセルを有する第２センサ素子を有し、
前記第１センサ素子の少なくともガス導入部分に対応した範囲に、前記複数の目的成分のうち、１つの目的成分の酸化触媒が塗布され、
前記第２センサ素子の少なくともガス導入部分に対応した範囲に、前記１つの目的成分の不活性触媒が塗布されている。

【0010】

本発明の第２の態様は、排管に設置されたガスセンサを有し、複数の目的成分を検知するガスセンサセットであって、
前記ガスセンサは、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体と、
前記構造体に形成され、且つ、第１ガス導入部分を有する第１センサセルと、
前記構造体に形成され、且つ、第２ガス導入部分を有する第２センサセルと、を有するセンサ素子と、
前記センサ素子の少なくとも前記第１ガス導入部分及び前記第２ガス導入部分を保護する保護カバーと、を有し、
前記保護カバーは、
前記センサ素子の少なくとも前記第１ガス導入部分に対応した範囲に、前記複数の目的成分のうち、１つの目的成分の酸化触媒が塗布され、
前記センサ素子の少なくとも前記第２ガス導入部分に対応した範囲に、前記１つの目的成分の不活性触媒が塗布されている。

【0011】

本発明の第３の態様は、第１センサセルと、第２センサセルとを有し、
前記第１センサセル及び第２センサセルは、それぞれガスの導入方向に向かって、ガス導入口、第１拡散律速部、第１室、第２拡散律速部、第２室、第３拡散律速部及び測定室を少なくとも具備し、
前記第１センサセルの前記測定室は、第１測定用ポンプセルを具備し、
前記第２センサセルの前記測定室は、第２測定用ポンプセルを具備したガスセンサセットによる被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法であって、
前記第１測定用ポンプセルに流れる電流値と前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値との差に基づいて、第２目的成分の濃度を取得し、
前記第２測定用ポンプセルに流れる電流値により、前記第１目的成分と第２目的成分の合計濃度を取得し、
前記合計濃度から前記第２目的成分の濃度を差し引いて前記第１目的成分の濃度を取得する。

【発明の効果】

【0012】

本発明の第１の態様、第２の態様又は第３の態様によれば、切り替え周期が長いことによる濃度算出精度の低下と、感度が小さいことによる濃度算出精度の低下を共に防止することができる。また、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数成分（例えばＮＯ、ＮＨ_３）の濃度を長期間にわたり精度よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１Ａは第１ガスセンサセットを示す概略構成図であり、図１Ｂは第１ガスセンサセットの一構造例を示す断面図（図１ＡにおけるＩＢ－ＩＢ線上の断面図：破断線を省略）である。

【図2】図２Ａは第１ガスセンサの一構造例を示す縦断面図であり（図２ＢにおけるＩＩＡ－ＩＩＡ線上の断面図）であり、図２Ｂは第１ガスセンサを下から見て示す図である。

【図3】第１ガスセンサにおける第１保護カバーの作用を示す説明図である。

【図4】図４Ａは第２ガスセンサの一構造例を示す縦断面図（図４ＢにおけるＩＶＡ－ＩＶＡ線上の断面図）であり、図４Ｂは第２ガスセンサを下から見て示す図である。

【図5】図５Ａは他の例に係る第１保護カバーの構成例を示す縦断面図（図５ＢにおけるＶＡ－ＶＡ線上の断面図）であり、図５Ｂは他の例に係る第１保護カバーを下から見て示す図である。

【図6】他の例に係る第１保護カバーの作用を示す説明図である。

【図7】図７Ａは第１ガスセンサの一構造例を示す断面図（図８におけるＶＩＩＡ－ＶＩＩＡ線上の断面図：破断線を省略）であり、図７Ｂは第２ガスセンサの一構造例を示す断面図（図９におけるＶＩＩＢ－ＶＩＩＢ線上の断面図：破断線を省略）である。

【図8】第１ガスセンサにおける第１センサセルの一構造例を示す断面図（図７ＡにおけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線上の断面図）である。

【図9】第２ガスセンサにおける第２センサセルの一構造例を示す断面図（図７ＢにおけるＩＸ－ＩＸ線上の断面図）である。

【図10】第１ガスセンサセットを模式的に示す構成図である。

【図11】第１ガスセンサにおける第１保護カバー、第１センサセルの第１拡散抵抗調整室内、第１酸素濃度調整室内及び第１測定室内、並びに第２ガスセンサにおける第２保護カバー、第２センサセルの第２拡散抵抗調整室内、第２酸素濃度調整室内及び第２測定室内の反応を模式的に示す説明図である。

【図12】ガスセンサセットで使用されるマップをグラフ化して示す図である。

【図13】ガスセンサセットで使用されるマップを表形式で示す説明図（表１）である。

【図14】マップの確からしさを確認するための測定結果を表形式で示す説明図（表２）である。

【図15】ガスセンサセットで使用されるガスセンサの一構造例を示す断面図（破断線を省略）である。

【図16】ガスセンサに対応した保護カバーの構成例を示す縦断面図である。

【図17】図１７Ａは第２ガスセンサセットを示す概略構成図であり、図１７Ｂは第２ガスセンサセットの一構造例を示す断面図（図１７ＡにおけるＸＶＩＩＢ－ＸＶＩＩＢ線上の断面図：破断線を省略）である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係るガスセンサセット及び被測定ガス中の複数目的成分の濃度測定方法の実施の形態例を添付図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、数値範囲を示す「～」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

【0015】

先ず、第１の実施形態に係るガスセンサセット（以下、第１ガスセンサセット１０００Ａと記す）の基本的な構成例及び測定原理について、以下に説明する。

【0016】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１ガスセンサセット１０００Ａは、例えば図示しない車両のエンジンからの排気経路である排管１００２に設置された第１ガスセンサ５００Ａと第２ガスセンサ５００Ｂとを有し、エンジンから排出された被測定ガスとしての排気ガスに含まれるＮＯｘ、ＮＨ_３、Ｏ₂等のガス成分のうち、少なくともいずれか２つのガス成分の濃度を検出する。

【0017】

第１ガスセンサ５００Ａ及び第２ガスセンサ５００Ｂは、図１Ｂに示すように、第１ガスセンサ５００Ａ及び第２ガスセンサ５００Ｂの中心軸が排管１００２内の被測定ガスの流れに垂直な状態で排管１００２内に固定されている。なお、第１ガスセンサ５００Ａ及び第２ガスセンサ５００Ｂの各中心軸が排管１００２内の被測定ガスの流れに垂直、且つ、鉛直方向に対して所定の角度（例えば４５°）だけ傾いた状態で排管１００２内に固定されていてもよい。

【0018】

第１ガスセンサ５００Ａは、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、被測定ガス中の所定のガス濃度を検出する機能を有する第１センサ素子５０２Ａと、第１センサ素子５０２Ａの周囲を覆う第１保護カバー５０４Ａと、ハウジング１２４Ａと、固定部材１２６Ａと、センサ支持部１２８Ａとを備えている。固定部材１２６Ａは、円筒状に形成されており、排気ガスの排管１００２（図１Ａ参照）に溶接又はねじ止め等により接合される。ハウジング１２４Ａは、円筒状に形成された金属部材であり、固定部材１２６Ａに接合されている。ハウジング１２４Ａの外周部には、第１保護カバー５０４Ａが装着される。センサ支持部１２８Ａは、固定部材１２６Ａの中心部に接合されており、第１センサ素子５０２Ａの基端部を支持する。これにより、第１ガスセンサ５００Ａが排管１００２（図１Ａ参照）内に固定される。なお、排管１００２内の被測定ガスの流れる向きは、図２Ａにおけるどちらでもよい。

【0019】

第１保護カバー５０４Ａは、第１センサ素子５０２Ａの周囲を取り囲むように配置されている。第１保護カバー５０４Ａは、第１センサ素子５０２Ａの先端を覆う有底筒状の第１内側カバー１３０Ａと、第１内側カバー１３０Ａを覆う第１外側カバー１３２Ａとを有している。また、第１内側カバー１３０Ａと第１外側カバー１３２Ａとに囲まれた部分には、第１ガス室１３４Ａと、第２ガス室１３６Ａとが形成されており、第１内側カバー１３０Ａの内側には、センサ素子室１３８Ａが形成されている。第１保護カバー５０４Ａは、例えばステンレス鋼等の金属で形成されている。

【0020】

第１内側カバー１３０Ａは、内側部材１４０Ａと、外側部材１４２Ａと、を備えている。内側部材１４０Ａは、円筒状の大径部１４０Ａａと、円筒状で大径部１４０Ａａよりも径の小さい小径部１４０Ａｂと、大径部１４０Ａａと小径部１４０Ａｂとを接続する段差部１４０Ａｃとを有している。内側部材１４０Ａは、第１センサ素子５０２Ａの外方に離間して第１センサ素子５０２Ａの側部を囲むように配置されている。

【0021】

外側部材１４２Ａは、内側部材１４０Ａの小径部１４０Ａｂよりも大きな径に形成された円筒状の筒状部１４２Ａａと、筒状部１４２Ａａの先端側に設けられた円錐部１４２Ａｂと、筒状部１４２Ａａと円錐部１４２Ａｂとの間に設けられた中間部１４２Ａｃとを有している。筒状部１４２Ａａは、小径部１４０Ａｂの外方を覆うように配設され、これにより、小径部１４０Ａｂと筒状部１４２Ａａとの間に隙間１４４Ａが形成されている。また、筒状部１４２Ａａの一部が径方向内方に突設され、複数の突出部１４２Ａｄとして、内側部材１４０Ａの小径部１４０Ａｂに当接している。中間部１４２Ａｃは、第１外側カバー１３２Ａの段差部１３２Ａｃの内周面に沿う形状に形成されており、中間部１４２Ａｃは第１外側カバー１３２Ａと当接している。円錐部１４２Ａｂは、先端側に向けて径が小さくなる円錐形状に形成されており、第１センサ素子５０２Ａの先端側を覆うように配置されている。すなわち、第１センサ素子５０２Ａのガス導入部分は、センサ素子室１３８Ａに向けて配置される。円錐部１４２Ａｂの先端側は平坦に形成されており、その円錐部１４２Ａｂの先端部には、第２ガス室１３６Ａとセンサ素子室１３８Ａとを連通させる円形の素子室出口１４６Ａが形成されている。

【0022】

第１内側カバー１３０Ａの基端部は、内側部材１４０Ａの大径部１４０Ａａにおいてハウジング１２４Ａに固定される。第１内側カバー１３０Ａの内側部材１４０Ａと外側部材１４２Ａとの隙間は、第１センサ素子５０２Ａへの被測定ガスの流路を形成する。

【0023】

第１外側カバー１３２Ａは、円筒状の大径部１３２Ａａと、大径部１３２Ａａの先端側に一体的に形成された円筒状の胴部１３２Ａｂと、胴部１３２Ａｂの先端側に形成され、径方向内方に縮径する段差部１３２Ａｃと、段差部１３２Ａｃから先端側に延在する円筒状の先端部１３２Ａｄと、先端部１３２Ａｄの先端側を塞ぐように形成された先端面１３２Ａｅとを備えている。第１外側カバー１３２Ａは、大径部１３２Ａａにおいてハウジング１２４Ａに固定されている。

【0024】

胴部１３２Ａｂと段差部１３２Ａｃには、排ガス用の排管１００２（図１Ａ及び図１Ｂ参照）と第１ガス室１３４Ａとを連通させる第１ガス室連通孔１５０Ａが、図２Ｂに示すように、周方向に６０°程度の間隔を開けてそれぞれに６つ配置されている。また、先端部１３２Ａｄ及び先端面１３２Ａｅには、排ガス用の排管と第２ガス室１３６Ａとを連通させる第２ガス室連通孔１５２Ａが複数設けられている。このうち、先端面１３２Ａｅには、３つの第２ガス室連通孔１５２Ａが周方向に１２０°の間隔を開けて配置されている。また、先端部１３２Ａｄにも、３つの第２ガス室連通孔１５２Ａが周方向に１２０°の間隔を開けて配置されている。これらの第１ガス室連通孔１５０Ａ及び第２ガス室連通孔１５２Ａから流入する被測定ガス（例えば、排ガス）が、第１保護カバー５０４Ａの第１ガス室１３４Ａ、第２ガス室１３６Ａ、及びセンサ素子室１３８Ａを介して、第１センサ素子５０２Ａに導かれるように構成されている。

【0025】

さらに、第１ガスセンサ５００Ａの第１内側カバー１３０Ａの内面には、ＮＨ_３酸化触媒が塗布されている。ＮＨ_３酸化触媒の塗布としては、ＮＨ_３に対して酸化力のある例えばＰｔ（白金）コーティング等が挙げられる。ＮＨ_３酸化触媒の塗布範囲は、図２Ａにおいて、少なくとも第１センサ素子５０２Ａのガス導入部分を覆う範囲である。もちろん、第１内側カバー１３０Ａの内面（内面の一部又は内面全体）にＮＨ_３酸化触媒を塗布してもよいし、内側部材１４０Ａの内面、あるいは外面、あるいは内面及び外面等にＮＨ_３酸化触媒を塗布してもよい。

【0026】

そして、図３に示すように、第１ガス室連通孔１５０Ａから第１ガス室１３４Ａに流入した被測定ガス（例えば排ガス）が隙間１４４Ａを通ってセンサ素子室１３８Ａに導かれ、その後、素子室出口１４６Ａ、第２ガス室１３６Ａ及び第２ガス室連通孔１５２Ａを通って外部に流出する。

【0027】

すなわち、第１外側カバー１３２Ａは、長さ方向ほぼ中間部分から第１ガス室連通孔１５０Ａを通じてガスを導入して、第１内側カバー１３０Ａの後方に導く。第１内側カバー１３０Ａは、後方からのガスを後部開口（隙間１４４Ａ）を通じて導入して、第１センサ素子５０２Ａのガス導入部分に導く。このとき、導入されたガスがセンサ素子室１３８Ａ内に一時的に滞留すると共に、ガスの一部が第１センサ素子５０２Ａに取り込まれる。なお、センサ素子室１３８Ａ内に導入されたガスは、開口（素子室出口１４６Ａ）を通じて第１外側カバー１３２Ａ側に導かれる。

【0028】

第２ガスセンサ５００Ｂの第２センサ素子５０２Ｂ及び第２保護カバー５０４Ｂについても、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、上述した第１ガスセンサ５００Ａの第１センサ素子５０２Ａ及び第１保護カバー５０４Ａと同様の構成を有する。従って、図４Ａ及び図４Ｂにおいて、各部材の符号に「Ｂ」を付して、各部材の重複説明を省略する。

【0029】

第２保護カバー５０４Ｂは、第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分を保護する第２内側カバー１３０Ｂと、第２内側カバー１３０Ｂを保護する第２外側カバー１３２Ｂとを有する。

【0030】

そして、第２外側カバー１３２Ｂは、長さ方向ほぼ中間部分から第１ガス室連通孔１５０Ｂを通じてガスを導入して、第２内側カバー１３０Ｂの後方に導く。第２内側カバー１３０Ｂは、後方からのガスを後部開口（隙間１４４Ｂ）を通じて導入して、第２センサ素子５０２Ｂのガス導入部分に導く。このとき、導入されたガスがセンサ素子室１３８Ｂ内に一時的に滞留すると共に、ガスの一部が第２センサ素子５０２Ｂに取り込まれる。なお、センサ素子室１３８Ｂ内に導入されたガスは、開口（素子室出口１４６Ｂ）を通じて第２外側カバー１３２Ｂ側に導かれる。

【0031】

さらに、第２ガスセンサ５００Ｂの第２内側カバー１３０Ｂの内面には、ＮＨ_３不活性触媒が塗布されている。ＮＨ_３不活性触媒の塗布としては、ＮＨ_３に対して不活性な例えばＣｒＮ（窒化クロム）コーティング等が挙げられる。ＮＨ_３不活性触媒の塗布範囲は、図４Ａにおいて、少なくとも第２センサ素子５０２Ｂのガス導入部分を覆う範囲である。もちろん、第２内側カバー１３０Ｂの内面（内面の一部又は内面全体）にＮＨ_３不活性触媒を塗布してもよいし、内側部材１４０Ｂの内面、あるいは外面、あるいは内面及び外面等にＮＨ_３不活性触媒を塗布してもよい。

【0032】

上述した例えば第１外側カバー１３２Ａでは、第１内側カバー１３０Ａと内側部材１４０Ａとの隙間を通じて被測定ガスをセンサ素子室側に送り込むようにしたが、その他、図５Ａ、図５Ｂ及び図６に示す他の例の第１保護カバー５０４Ａａに示すように、上述した隙間１４４Ａ（図２Ａ参照）を設けずに、代わりに、内側部材１４０Ａのうち、ハウジング１２４Ａ寄りの位置に複数の貫通孔１６０Ａを設け、これら貫通孔１６０Ａを通じて、被測定ガスを第１センサ素子５０２Ａに導くと共に、第１センサ素子５０２Ａのガス導入部分を介してセンサ素子室１３８Ａ側に送り込むようにしてもよい。これは、図示しないが、第２保護カバー５０４Ｂについても同様である。なお、図６にも示すように、第１内側カバー１３０Ａの後端部に例えば逆Ｕ字状に変形させた拡散片１６２Ａを設けることで、第１外側カバー１３２Ａと内側部材１４０Ａとの隙間に入り込んだ測定ガスを拡散させて、内側部材１４０Ａの後方に導くようにしてもよい。

【0033】

次に、第１ガスセンサ５００Ａ及び第２ガスセンサ５００Ｂの構成例について、図７Ａ～図１１を参照しながら説明する。

【0034】

第１ガスセンサ５００Ａは、図７Ａに示すように、第１センサ素子５０２Ａを有する。第１センサ素子５０２Ａは、酸素イオン伝導性の固体電解質からなる第１構造体１４Ａと、第１構造体１４Ａに形成された第１センサセル１５Ａとを有する。

【0035】

第１センサセル１５Ａは、第１構造体１４Ａに形成され、被測定ガスが導入される第１ガス導入口１６Ａと、第１構造体１４Ａ内に形成され、第１ガス導入口１６Ａに連通する第１酸素濃度調整室１８Ａと、第１構造体１４Ａ内に形成され、第１酸素濃度調整室１８Ａに連通する第１測定室２０Ａとを有する。

【0036】

第１酸素濃度調整室１８Ａは、第１ガス導入口１６Ａに連通する第１主調整室１８Ａａと、第１主調整室１８Ａａに連通する第１副調整室１８Ａｂとを有する。第１測定室２０Ａは第１副調整室１８Ａｂに連通している。

【0037】

さらに、この第１センサセル１５Ａは、第１構造体１４Ａのうち、第１ガス導入口１６Ａと第１主調整室１８Ａａとの間に設けられ、第１ガス導入口１６Ａに連通する第１拡散抵抗調整室２４Ａ（第１センサセル１５Ａの第１室）を有する。

【0038】

具体的には、図８に示すように、第１構造体１４Ａは、第１基板層２６Ａａと、第２基板層２６Ａｂと、第３基板層２６Ａｃと、第１固体電解質層２８Ａと、第１スペーサ層３０Ａと、第２固体電解質層３２Ａとの６つの層が、図面視で下側からこの順に積層されて構成されている。各層は、それぞれジルコニア（ＺｒＯ_２）等の酸素イオン伝導性固体電解質層にて構成されている。

【0039】

第１センサセル１５Ａは、第１センサ素子５０２Ａの先端部側であって、第２固体電解質層３２Ａの下面と第１固体電解質層２８Ａの上面との間には、第１ガス導入口１６Ａと、第１拡散律速部３４Ａと、前記第１拡散抵抗調整室２４Ａと、第２拡散律速部３６Ａと、第１酸素濃度調整室１８Ａと、第３拡散律速部３８Ａと、第１測定室２０Ａとが備わっている。また、第１酸素濃度調整室１８Ａを構成する第１主調整室１８Ａａと第１副調整室１８Ａｂとの間に第４拡散律速部４０Ａが備わっている。

【0040】

これら第１ガス導入口１６Ａと、第１拡散律速部３４Ａと、第１拡散抵抗調整室２４Ａと、第２拡散律速部３６Ａと、第１主調整室１８Ａａと、第４拡散律速部４０Ａと、第１副調整室１８Ａｂと、第３拡散律速部３８Ａと、第１測定室２０Ａとは、この順に連通する態様にて隣接形成されている。第１ガス導入口１６Ａから第１測定室２０Ａに至る部位を、第１ガス流通部とも称する。

【0041】

第１ガス導入口１６Ａと、第１拡散抵抗調整室２４Ａと、第１主調整室１８Ａａと、第１副調整室１８Ａｂと、第１測定室２０Ａは、第１スペーサ層３０Ａをくり抜いた態様にて設けられた内部空間である。第１拡散抵抗調整室２４Ａと、第１主調整室１８Ａａと、第１副調整室１８Ａｂと、第１測定室２０Ａはいずれも、各上部が第２固体電解質層３２Ａの下面で、各下部が第１固体電解質層２８Ａの上面で、各側部が第１スペーサ層３０Ａの側面で区画されている。

【0042】

一方、第２センサセル１５Ｂは、図７Ｂに示すように、第２構造体１４Ｂに形成され、被測定ガスが導入される第２ガス導入口１６Ｂと、第２構造体１４Ｂ内に形成され、第２ガス導入口１６Ｂに連通する第２酸素濃度調整室１８Ｂと、第２構造体１４Ｂ内に形成され、第２酸素濃度調整室１８Ｂに連通する第２測定室２０Ｂとを有する。

【0043】

第２酸素濃度調整室１８Ｂは、第２ガス導入口１６Ｂに連通する第２主調整室１８Ｂａと、第２主調整室１８Ｂａに連通する第２副調整室１８Ｂｂとを有する。第２測定室２０Ｂは第２副調整室１８Ｂｂに連通している。

【0044】

さらに、この第２センサセル１５Ｂは、第２構造体１４Ｂのうち、第２ガス導入口１６Ｂと第２主調整室１８Ｂａとの間に設けられ、第２ガス導入口１６Ｂに連通する第２拡散抵抗調整室２４Ｂ（第２センサセル１５Ｂの第１室）を有する。

【0045】

具体的には、図９に示すように、第２構造体１４Ｂは、第１基板層２６Ｂａと、第２基板層２６Ｂｂと、第３基板層２６Ｂｃと、第１固体電解質層２８Ｂと、第２スペーサ層３０Ｂと、第２固体電解質層３２Ｂとの６つの層が、図面視で下側からこの順に積層されて構成されている。各層は、それぞれジルコニア（ＺｒＯ_２）等の酸素イオン伝導性固体電解質層にて構成されている。

【0046】

第２センサセル１５Ｂは、第２センサ素子５０２Ｂの先端部側であって、第２固体電解質層３２Ｂの下面と第１固体電解質層２８Ｂの上面との間には、第２ガス導入口１６Ｂと、第１拡散律速部３４Ｂと、第２拡散抵抗調整室２４Ｂと、第２拡散律速部３６Ｂと、第２酸素濃度調整室１８Ｂと、第３拡散律速部３８Ｂと、第２測定室２０Ｂとが備わっている。また、第２酸素濃度調整室１８Ｂを構成する第２主調整室１８Ｂａと第２副調整室１８Ｂｂとの間に第４拡散律速部４０Ｂが備わっている。

【0047】

これら第２ガス導入口１６Ｂと、第１拡散律速部３４Ｂと、第２拡散抵抗調整室２４Ｂと、第２拡散律速部３６Ｂと、第２主調整室１８Ｂａと、第４拡散律速部４０Ｂと、第２副調整室１８Ｂｂと、第３拡散律速部３８Ｂと、第２測定室２０Ｂとは、この順に連通する態様にて隣接形成されている。第２ガス導入口１６Ｂから第２測定室２０Ｂに至る部位を、第２ガス流通部とも称する。

【0048】

第２ガス導入口１６Ｂと、第２拡散抵抗調整室２４Ｂと、第２主調整室１８Ｂａと、第２副調整室１８Ｂｂと、第２測定室２０Ｂは、第２スペーサ層３０Ｂをくり抜いた態様にて設けられた内部空間である。第２拡散抵抗調整室２４Ｂと、第２主調整室１８Ｂａと、第２副調整室１８Ｂｂと、第２測定室２０Ｂはいずれも、各上部が第２固体電解質層３２Ｂの下面で、各下部が第１固体電解質層２８Ｂの上面で、各側部が第２スペーサ層３０Ｂの側面で区画されている。

【0049】

図８及び図９に示すように、第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂは共に、第１拡散律速部（３４Ａ、３４Ｂ）、第３拡散律速部（３８Ａ、３８Ｂ）及び第４拡散律速部（４０Ａ、４０Ｂ）は、いずれも２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられている。第２拡散律速部（３６Ａ、３６Ｂ）は、１又は２本の横長の（図面に垂直な方向に開口が長手方向を有する）スリットとして設けられている。

【0050】

また、図８に示すように、第１センサセル１５Ａについては、第３基板層２６Ａｃの上面と、第１スペーサ層３０Ａの下面との間であって、第１ガス流通部よりも先端側から遠い位置には、基準ガス導入空間４１Ａが設けられている。基準ガス導入空間４１Ａは、上部が第１スペーサ層３０Ａの下面で、下部が第３基板層２６Ａｃの上面で、側部が第１固体電解質層２８Ａの側面で区画された内部空間である。基準ガス導入空間４１Ａには、基準ガスとして、例えば酸素や大気が導入される。

【0051】

第１ガス導入口１６Ａは、外部空間に対して開口している部位であり、該第１ガス導入口１６Ａを通じて外部空間から第１センサセル１５Ａ内に被測定ガスが取り込まれる。

【0052】

第１センサセル１５Ａの第１拡散律速部３４Ａは、第１ガス導入口１６Ａから第１拡散抵抗調整室２４Ａに導入される被測定ガスに、所定の拡散抵抗を付与する部位である。

【0053】

第１センサセル１５Ａの第２拡散律速部３６Ａは、第１拡散抵抗調整室２４Ａから第１主調整室１８Ａａに導入される被測定ガスに、所定の拡散抵抗を付与する部位である。

【0054】

第１主調整室１８Ａａは、第１ガス導入口１６Ａから導入された被測定ガス中の酸素分圧を調整するための空間として設けられる。酸素分圧は、後述する第１主ポンプセル４２Ａが作動することによって調整される。

【0055】

第１主ポンプセル４２Ａは、第１主内側ポンプ電極４４Ａと、第１外側ポンプ電極４６Ａと、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性の固体電解質とを含んで構成される第１電気化学的ポンプセル（主電気化学的ポンピングセル）である。第１主内側ポンプ電極４４Ａは、第１主調整室１８Ａａを区画する第１固体電解質層２８Ａの上面、第２固体電解質層３２Ａの下面、及び、第１スペーサ層３０Ａの側面のそれぞれの略全面に設けられている。第１外側ポンプ電極４６Ａは、第２固体電解質層３２Ａの上面に外部空間に露出する態様で設けられている。

【0056】

第１主ポンプセル４２Ａは、第１センサ素子５０２Ａの外部に備わる第１センサセル１５Ａ用の第１可変電源４８Ａにより第１ポンプ電圧Ｖｐ１を印加して、第１外側ポンプ電極４６Ａと第１主内側ポンプ電極４４Ａとの間に第１ポンプ電流Ｉｐ１を流すことにより、第１主調整室１８Ａａ内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主調整室１８Ａａ内に汲み入れることが可能となっている。

【0057】

また、第１センサセル１５Ａは、電気化学的センサセルである第１酸素分圧検出センサセル５０Ａを有する。この第１酸素分圧検出センサセル５０Ａは、第１主内側ポンプ電極４４Ａと、第３基板層２６Ａｃの上面と第１固体電解質層２８Ａとに挟まれる第１基準電極５２Ａと、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性固体電解質とによって構成されている。第１基準電極５２Ａは、第１外側ポンプ電極４６Ａ等と同様の多孔質サーメットからなり、平面視で略矩形状の電極である。また、第１基準電極５２Ａの周囲には、多孔質アルミナからなり、且つ、第１基準ガス導入空間４１Ａにつながる第１基準ガス導入層５４Ａが設けられている。すなわち、第１基準電極５２Ａの表面に、第１基準ガス導入空間４１Ａの基準ガスが第１基準ガス導入層５４Ａを介して導入されるようになっている。第１酸素分圧検出センサセル５０Ａは、第１主調整室１８Ａａ内の雰囲気と第１基準ガス導入空間４１Ａの基準ガスとの間の酸素濃度差に起因して第１主内側ポンプ電極４４Ａと第１基準電極５２Ａとの間に第１起電力Ｖ１が発生する。

【0058】

第１酸素分圧検出センサセル５０Ａにおいて生じる第１起電力Ｖ１は、第１主調整室１８Ａａに存在する雰囲気の酸素分圧に応じて変化する。第１センサセル１５Ａは、上記第１起電力Ｖ１によって、第１主ポンプセル４２Ａの第１可変電源４８Ａをフィードバック制御する。これにより、第１可変電源４８Ａが第１主ポンプセル４２Ａに印加する第１ポンプ電圧Ｖｐ１を、第１主調整室１８Ａａの雰囲気の酸素分圧に応じて制御することができる。

【0059】

第４拡散律速部４０Ａは、第１主調整室１８Ａａでの第１主ポンプセル４２Ａの動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第１副調整室１８Ａｂに導く部位である。

【0060】

第１副調整室１８Ａｂは、予め第１主調整室１８Ａａにおいて酸素濃度（酸素分圧）が調整された後、第４拡散律速部４０Ａを通じて導入された被測定ガスに対して、さらに後述する第１補助ポンプセル５６Ａによる酸素分圧の調整を行うための空間として設けられている。これにより、第１副調整室１８Ａｂ内の酸素濃度を高精度に一定に保つことができるため、この第１センサセル１５Ａは、精度の高いＮＯｘ濃度測定が可能となる。

【0061】

第１補助ポンプセル５６Ａは、電気化学的ポンプセルであり、第１構造体１４Ａのうち、第１副調整室１８Ａｂに面して形成された第１補助ポンプ電極５８Ａと、上記第１外側ポンプ電極４６Ａと、第１固体電解質層２８Ａと、第２固体電解質層３２Ａとによって構成される。

【0062】

なお、第１補助ポンプ電極５８Ａについても、第１主内側ポンプ電極４４Ａと同様に、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を弱めた材料を用いて形成される。

【0063】

第１補助ポンプセル５６Ａは、第１補助ポンプ電極５８Ａと第１外側ポンプ電極４６Ａとの間に所望の第２ポンプ電圧Ｖｐ２を印加することにより、第１副調整室１８Ａｂ内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第１副調整室１８Ａｂ内に汲み入れることが可能となっている。

【0064】

また、第１副調整室１８Ａｂ内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、第１補助ポンプ電極５８Ａと、第１基準電極５２Ａと、第２固体電解質層３２Ａと、第１スペーサ層３０Ａと、第１固体電解質層２８Ａとによって電気化学的なセンサセル、すなわち、第１補助ポンプ制御用の第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂが構成されている。

【0065】

なお、この第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂにて検出される第２起電力Ｖ２に基づいて電圧制御される第２可変電源４８Ｂにて、第１補助ポンプセル５６Ａがポンピングを行う。これにより、第１副調整室１８Ａｂ内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。

【0066】

また、これと共に、第１補助ポンプセル５６Ａの第２ポンプ電流値Ｉｐ２が、第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂの第２起電力Ｖ２の制御に用いられるようになっている。具体的には、第２ポンプ電流Ｉｐ２は、制御信号として第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂに入力され、その第２起電力Ｖ２が制御されることにより、第４拡散律速部４０Ａを通じて第１副調整室１８Ａｂ内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。また、第２ポンプ電流値Ｉｐ２が一定になるように、第１主ポンプセル４２Ａの第１可変電源４８Ａをフィードバック制御すると、さらに、第１副調整室１８Ａｂ内の酸素分圧制御の精度が向上する。第１センサセル１５ＡをＮＯｘセンサとして使用する際は、第１主ポンプセル４２Ａと第１補助ポンプセル５６Ａとの働きによって、第１副調整室１８Ａｂ内での酸素濃度は各条件の所定の値に精度良く保たれる。

【0067】

第３拡散律速部３８Ａは、第１副調整室１８Ａｂで第１補助ポンプセル５６Ａの動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第１測定室２０Ａに導く部位である。

【0068】

第１センサセル１５Ａにおいて、ＮＯｘ濃度の測定は、主として、第１測定室２０Ａ内に設けられた第１測定用ポンプセル６０Ａの動作により行われる。第１測定用ポンプセル６０Ａは、第１測定電極６２Ａと、第１外側ポンプ電極４６Ａと、第２固体電解質層３２Ａと、第１スペーサ層３０Ａと、第１固体電解質層２８Ａとによって構成された電気化学的ポンプセルである。第１測定電極６２Ａは、第１測定室２０Ａ内の例えば第１固体電解質層２８Ａの上面に直に設けられ、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を、第１主内側ポンプ電極４４Ａよりも高めた材料にて構成された多孔質サーメット電極である。第１測定電極６２Ａは、第１測定電極６２Ａ上の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する。

【0069】

第１測定用ポンプセル６０Ａは、第１測定電極６２Ａの周囲（第１測定室２０Ａ内）の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量を第３ポンプ電流値Ｉｐ３、すなわち、第１センサセル１５Ａのセンサ出力（第１電流値Ｉｐ３）として検出することができる。

【0070】

また、第１測定電極６２Ａの周囲（第１測定室２０Ａ内）の酸素分圧を検出するために、第１固体電解質層２８Ａと、第１測定電極６２Ａと、第１基準電極５２Ａとによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用の第３酸素分圧検出センサセル５０Ｃが構成されている。第３酸素分圧検出センサセル５０Ｃにて検出された第３起電力Ｖ３に基づいて第３可変電源４８Ｃが制御される。

【0071】

第１副調整室１８Ａｂ内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第３拡散律速部３８Ａを通じて第１測定室２０Ａ内の第１測定電極６２Ａに到達する。第１測定電極６２Ａの周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて酸素を発生する。そして、この発生した酸素は第１測定用ポンプセル６０Ａによってポンピングされる。その際、第３酸素分圧検出センサセル５０Ｃにて検出された第３起電力Ｖ３が一定となるように第３可変電源４８Ｃの第３ポンプ電圧Ｖｐ３が制御される。第１測定電極６２Ａの周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例する。従って、第１測定用ポンプセル６０Ａの第１電流値Ｉｐ３を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出することができる。すなわち、第１測定用ポンプセル６０Ａは、第１測定室２０Ａ内の特定成分（ＮＯ）の濃度を測定する。

【0072】

さらに、第１センサセル１５Ａは、第２基板層２６Ａｂと第３基板層２６Ａｃとに上下から挟まれた態様にて、第１ヒータ７２Ａが形成されている。第１ヒータ７２Ａは、第１基板層２６Ａａの下面に設けられた図示しないヒータ電極を通して外部から給電されることにより発熱する。第１ヒータ７２Ａが発熱することによって、第１センサセル１５Ａを構成する固体電解質の酸素イオン伝導性が高められる。第１ヒータ７２Ａは、第１拡散抵抗調整室２４Ａと第１酸素濃度調整室１８Ａ、及び第１測定室２０Ａの全域に渡って埋設されており、第１センサセル１５Ａの所定の場所を所定の温度に加熱、保温することができるようになっている。なお、第１ヒータ７２Ａの上下面には、第２基板層２６Ａｂ及び第３基板層２６Ａｃとの電気的絶縁性を得る目的で、アルミナ等からなる第１ヒータ絶縁層７４Ａが形成されている。

【0073】

なお、第１拡散抵抗調整室２４Ａは、緩衝空間としても機能する。すなわち、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によって生じる被測定ガスの濃度変動を、打ち消すことが可能である。

【0074】

一方、第２センサセル１５Ｂは、図９に示すように、第２主ポンプセル４２Ｂ、第２補助ポンプセル５６Ｂ、第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄ、第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅ、第６酸素分圧検出センサセル５０Ｆを有する。

【0075】

第２主ポンプセル４２Ｂは、第１主ポンプセル４２Ａと同様に、第２主内側ポンプ電極４４Ｂと、第２外側ポンプ電極４６Ｂと、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性の固体電解質とを含んで構成される第２電気化学的ポンプセル（主電気化学的ポンピングセル）である。

【0076】

第２センサセル用の第４可変電源４８Ｄにより第４ポンプ電圧Ｖｐ４を印加して、第２外側ポンプ電極４６Ｂと第２主内側ポンプ電極４４Ｂとの間に第４ポンプ電流Ｉｐ４を流すことにより、第２主調整室１８Ｂａ内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２主調整室１８Ｂａ内に汲み入れることが可能となっている。

【0077】

第２補助ポンプセル５６Ｂは、上述した第１補助ポンプセル５６Ａと同様に、電気化学的ポンプセルであり、第２構造体１４Ｂのうち、第２副調整室１８Ｂｂに面して形成された第２補助ポンプ電極５８Ｂと、第２外側ポンプ電極４６Ｂと、第１固体電解質層２８Ｂと、第２固体電解質層３２Ｂとによって構成される。

【0078】

第２補助ポンプセル５６Ｂは、第２補助ポンプ電極５８Ｂと第２外側ポンプ電極４６Ｂとの間に所望の第５電圧Ｖｐ５を印加することにより、第２副調整室１８Ｂｂ内の雰囲気中の酸素を外部空間に汲み出し、あるいは、外部空間から第２副調整室１８Ｂｂ内に汲み入れることが可能となっている。

【0079】

第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄは、第１酸素分圧検出センサセル５０Ａと同様に、第２主内側ポンプ電極４４Ｂと、第３基板層２６Ｂｃの上面と第１固体電解質層２８Ｂとに挟まれる共通の第２基準電極５２Ｂと、これらの電極に挟まれた酸素イオン伝導性固体電解質とによって構成されている。

【0080】

この第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄは、第２主調整室１８Ｂａ内の雰囲気と基準ガス導入空間４１Ｂの基準ガスとの間の酸素濃度差に起因して第２主内側ポンプ電極４４Ｂと第２基準電極５２Ｂとの間に第４起電力Ｖ４が発生する。

【0081】

第４酸素分圧検出センサセル５０Ｄにおいて生じる第４起電力Ｖ４は、第２主調整室１８Ｂａに存在する雰囲気の酸素分圧に応じて変化する。第２センサセル１５Ｂは、上記第４起電力Ｖ４によって、第２主ポンプセル４２Ｂの第４可変電源４８Ｄをフィードバック制御する。これにより、第４可変電源４８Ｄが第２主ポンプセル４２Ｂに印加する第４ポンプ電圧Ｖｐ４を、第２主調整室１８Ｂａの雰囲気の酸素分圧に応じて制御することができる。

【0082】

また、第２副調整室１８Ｂｂ内における雰囲気中の酸素分圧を制御するために、第２補助ポンプ電極５８Ｂと、第２基準電極５２Ｂと、第２固体電解質層３２Ｂと、第２スペーサ層３０Ｂと、第１固体電解質層２８Ｂとによって電気化学的なセンサセル、すなわち、第２補助ポンプ制御用の第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅが構成されている。

【0083】

この第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅにて検出される第５起電力Ｖ５に基づいて電圧制御される第５可変電源４８Ｅにて、第２補助ポンプセル５６Ｂがポンピングを行う。これにより、第２副調整室１８Ｂｂ内の雰囲気中の酸素分圧は、ＮＯｘの測定に実質的に影響がない低い分圧にまで制御されるようになっている。

【0084】

また、これと共に、第２補助ポンプセル５６Ｂの第５ポンプ電流値Ｉｐ５が、第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅの第５起電力Ｖ５の制御に用いられるようになっている。具体的には、第５ポンプ電流Ｉｐ５は、制御信号として第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅに入力され、その第５起電力Ｖ５が制御されることにより、第４拡散律速部４０Ｂを通じて第２副調整室１８Ｂｂ内に導入される被測定ガス中の酸素分圧の勾配が常に一定となるように制御されている。また、第５ポンプ電流値Ｉｐ５が一定になるように、第２主ポンプセル４２Ｂの第４可変電源４８Ｄをフィードバック制御すると、さらに、第２副調整室１８Ｂｂ内の酸素分圧制御の精度が向上する。第２センサセル１５ＢをＮＯｘセンサとして使用する際は、第２主ポンプセル４２Ｂと第２補助ポンプセル５６Ｂとの働きによって、第２副調整室１８Ｂｂ内での酸素濃度は各条件の所定の値に精度良く保たれる。

【0085】

第３拡散律速部３８Ｂは、第２副調整室１８Ｂｂで第２補助ポンプセル５６Ｂの動作により酸素濃度（酸素分圧）が制御された被測定ガスに所定の拡散抵抗を付与して、該被測定ガスを第２測定室２０Ｂに導く部位である。

【0086】

第２センサセル１５Ｂにおいて、ＮＯｘ濃度の測定は、主として、第２測定室２０Ｂ内に設けられた第２測定用ポンプセル６０Ｂの動作により行われる。第２測定用ポンプセル６０Ｂは、第２測定電極６２Ｂと、第２外側ポンプ電極４６Ｂと、第２固体電解質層３２Ｂと、第２スペーサ層３０Ｂと、第１固体電解質層２８Ｂとによって構成された電気化学的ポンプセルである。第２測定電極６２Ｂは、第２測定室２０Ｂ内の例えば第１固体電解質層２８Ｂの上面に直に設けられ、被測定ガス中のＮＯｘ成分に対する還元能力を、第２主内側ポンプ電極４４Ｂよりも高めた材料にて構成された多孔質サーメット電極である。第２測定電極６２Ｂは、第２測定電極６２Ｂ上の雰囲気中に存在するＮＯｘを還元するＮＯｘ還元触媒としても機能する。

【0087】

第２測定用ポンプセル６０Ｂは、第２測定電極６２Ｂの周囲（第２測定室２０Ｂ内）の雰囲気中における窒素酸化物の分解によって生じた酸素を汲み出して、その発生量を第６ポンプ電流値Ｉｐ６、すなわち、第２センサセル１５Ｂのセンサ出力（第２電流値Ｉｐ６）として検出することができる。

【0088】

また、第２測定電極６２Ｂの周囲（第２測定室２０Ｂ内）の酸素分圧を検出するために、第１固体電解質層２８Ｂと、第２測定電極６２Ｂと、第２基準電極５２Ｂとによって電気化学的なセンサセル、すなわち、測定用ポンプ制御用の第６酸素分圧検出センサセル５０Ｆが構成されている。第６酸素分圧検出センサセル５０Ｆにて検出された第６起電力Ｖ６に基づいて第６可変電源４８Ｆが制御される。

【0089】

第２副調整室１８Ｂｂ内に導かれた被測定ガスは、酸素分圧が制御された状況下で第３拡散律速部３８Ｂを通じて第２測定室２０Ｂ内の第２測定電極６２Ｂに到達する。第２測定電極６２Ｂの周囲の被測定ガス中の窒素酸化物は還元されて酸素を発生する。そして、この発生した酸素は第２測定用ポンプセル６０Ｂによってポンピングされる。その際、第６酸素分圧検出センサセル５０Ｆにて検出された第６起電力Ｖ６が一定となるように第６可変電源４８Ｆの第６電圧Ｖｐ６が制御される。第２測定電極６２Ｂの周囲において発生する酸素の量は、被測定ガス中の窒素酸化物の濃度に比例する。従って、第２測定用ポンプセル６０Ｂの第６測定ポンプ電流値Ｉｐ６を用いて被測定ガス中の窒素酸化物濃度を算出することができる。すなわち、第２測定用ポンプセル６０Ｂは、第２測定室２０Ｂ内の特定成分（ＮＯ）の濃度を測定する。

【0090】

また、この第２センサセル１５Ｂは、電気化学的な酸素検出セル７０を有する。この酸素検出セル７０は、第２固体電解質層３２Ｂと、第２スペーサ層３０Ｂと、第１固体電解質層２８Ｂと、第３基板層２６Ｂｃと、第２外側ポンプ電極４６Ｂと、第２基準電極５２Ｂとを有する。この酸素検出セル７０によって得られる起電力Ｖｒｅｆにより第２センサ素子５０２Ｂの外部における被測定ガス中の酸素分圧を検出可能となっている。

【0091】

また、第２センサセル１５Ｂは、第２基板層２６Ｂｂと第３基板層２６Ｂｃとに上下から挟まれた態様にて、上述した第１ヒータ７２Ａと同様の第２ヒータ７２Ｂが形成されている。第２ヒータ７２Ｂは、第２拡散抵抗調整室２４Ｂと第２酸素濃度調整室１８Ｂ及び第２測定室２０Ｂの全域に渡って埋設されており、第２センサセル１５Ｂの所定の場所を所定の温度に加熱、保温することができるようになっている。なお、第２ヒータ７２Ｂの上下面にも、第２基板層２６Ｂｂ及び第３基板層２６Ｂｃとの電気的絶縁性を得る目的で、アルミナ等からなる第２ヒータ絶縁層７４Ｂが形成されている。

【0092】

第２拡散抵抗調整室２４Ｂは、緩衝空間としても機能する。すなわち、外部空間における被測定ガスの圧力変動（被測定ガスが自動車の排気ガスの場合であれば排気圧の脈動）によって生じる被測定ガスの濃度変動を、打ち消すことが可能である。

【0093】

さらに、上述した第１ガスセンサセット１０００Ａは、図１０に模式的に示すように、第１温度制御手段１００Ａ、第２温度制御手段１００Ｂ、第１酸素濃度制御手段１０２Ａ、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ、目的成分濃度取得手段１０４を有する。

【0094】

第１温度制御手段１００Ａは、第１センサ素子５０２Ａの第１ヒータ７２Ａへの通電を制御して第１センサセル１５Ａの温度を制御する。第２温度制御手段１００Ｂは、第２センサ素子５０２Ｂの第２ヒータ７２Ｂへの通電を制御して第２センサセル１５Ｂの温度を制御する。

【0095】

第１酸素濃度制御手段１０２Ａは、第１センサセル１５Ａの第１酸素濃度調整室１８Ａ内の酸素濃度を制御する。第２酸素濃度制御手段１０２Ｂは、第２センサセル１５Ｂの第２酸素濃度調整室１８Ｂ内の酸素濃度を制御する。

【0096】

目的成分濃度取得手段１０４は、第１センサセル１５Ａの第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる第１電流値Ｉｐ３と第２センサセル１５Ｂの第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる第２電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）と、第２電流値Ｉｐ６と、後述するマップ１１０に基づいて、第１目的成分（ＮＯ）の濃度と第２目的成分（ＮＨ_３）の濃度とを取得する。

【0097】

なお、第１温度制御手段１００Ａ、第２温度制御手段１００Ｂ、第１酸素濃度制御手段１０２Ａ、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ及び目的成分濃度取得手段１０４は、例えば１つ又は複数のＣＰＵ（中央処理ユニット）と記憶装置等を有する１以上の電子回路にて構成される。電子回路は、例えば記憶装置に記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより、所定の機能が実現されるソフトウェア機能部でもある。もちろん、複数の電子回路を機能に合わせて接続したＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路で構成してもよい。

【0098】

第１温度制御手段１００Ａ及び第２温度制御手段１００Ｂは、予め設定されたセンサ温度の条件と、第１センサ素子５０２Ａ及び第２センサ素子５０２Ｂの各温度を計測する温度センサ（図示せず）からの計測値とに基づいて、第１ヒータ７２Ａ及び第２ヒータ７２Ｂをフィードバック制御することにより、第１センサ素子５０２Ａ及び第２センサ素子５０２Ｂの各温度を、上記条件に従った温度にそれぞれ調整する。

【0099】

第１酸素濃度制御手段１０２Ａは、予め設定された第１酸素濃度調整室１８Ａ内の酸素濃度の条件と、第２酸素分圧検出センサセル５０Ｂ（図８参照）において生じる第２起電力Ｖ２とに基づいて、第１可変電源４８Ａをフィードバック制御することにより、第１酸素濃度調整室１８Ａ内の酸素濃度を、上記条件に従った濃度に調整する。

【0100】

第２酸素濃度制御手段１０２Ｂは、予め設定された第２酸素濃度調整室１８Ｂ内の酸素濃度の条件と、第５酸素分圧検出センサセル５０Ｅ（図９参照）において生じる第５起電力Ｖ５とに基づいて、第４可変電源４８Ｄをフィードバック制御することにより、第２酸素濃度調整室１８Ｂ内の酸素濃度を、上記条件に従った濃度に調整する。

【0101】

第１ガスセンサセット１０００Ａは、これら酸素濃度制御手段（１０２Ａ、１０２Ｂ）又は温度制御手段（１００Ａ、１００Ｂ）、あるいは酸素濃度制御手段（１０２Ａ、１０２Ｂ）及び温度制御手段（１００Ａ、１００Ｂ）によって、第１センサ素子５０２Ａの第１酸素濃度調整室１８Ａ内及び第２センサ素子５０２Ｂの第２酸素濃度調整室１８Ｂ内のＮＯを分解させることなく、ＮＨ_３をＮＨ_３測定に適した比率でＮＯに変換するように制御する。

【0102】

第１ガスセンサセット１０００Ａの処理動作について、図１１も参照しながら説明する。

【0103】

先ず、第１ガスセンサ５００Ａでは、第１保護カバー５０４Ａ（図２Ａ及び図２Ｂ参照）の内面にＮＨ_３酸化触媒が塗布されていることから、第１保護カバー５０４Ａ内に導入したＮＨ_３は、第１保護カバー５０４Ａ内においてＮＨ_３→ＮＯの酸化反応が起こり、第１保護カバー５０４Ａ内に導入されたＮＨ_３のほとんどがＮＯに変換される。すなわち、ＮＨ_３は第１拡散律速部３４Ａ以降をＮＯの拡散係数１．８ｃｍ^２／ｓｅｃで第１測定室２０Ａに移動する。

【0104】

一方、第２ガスセンサ５００Ｂでは、第２保護カバー５０４Ｂ（図４Ａ及び図４Ｂ参照）の内面にＮＨ_３不活性触媒が塗布されていることから、第２保護カバー５０４Ｂ内に導入したＮＨ_３は、ＮＯに変換されることなく、第２ガス導入口１６Ｂを介して第２センサセル１５Ｂ内に導入し、第２酸素濃度調整室１８Ｂまで到達する。第２酸素濃度調整室１８Ｂでは、第２酸素濃度制御手段１０２Ｂ（図１０参照）によって、ＮＨ_３を全てＮＯに変換するように制御されていることから、第２酸素濃度調整室１８Ｂに流入したＮＨ_３は第２酸素濃度調整室１８Ｂ内でＮＨ_３→ＮＯの酸化反応が起こり、第２酸素濃度調整室１８Ｂ内の全てのＮＨ_３がＮＯに変換される。従って、第２ガス導入口１６Ｂを通じて導入されたＮＨ_３は、第１拡散律速部３４Ｂ及び第２拡散律速部３６ＢをＮＨ_３の拡散係数２．２ｃｍ^２／ｓｅｃで通過し、第２酸素濃度調整室１８Ｂ内でＮＯに変換された後は、第３拡散律速部３８ＢをＮＯの拡散係数１．８ｃｍ^２／ｓｅｃで通過して、隣接する第２測定室２０Ｂ内に移動する。

【0105】

すなわち、第１センサセル１５Ａでは、ＮＨ_３の酸化反応が起こる場所が第１保護カバー５０４Ａ内であり、第２センサセル１５Ｂでは、ＮＨ_３の酸化反応が起こる場所が第２酸素濃度調整室１８Ｂである。ＮＯ、ＮＨ_３は各々異なる拡散係数を持つため、第２拡散律速部（３６Ａ、３６Ｂ）をＮＯで通過するか、ＮＨ_３で通過するかの違いは、第１測定室２０Ａ及び第２測定室２０Ｂに流れ込むＮＯ量の違いに相当する。これは、第１測定用ポンプセル６０Ａの第１電流値Ｉｐ３と、第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２電流値Ｉｐ６に差異をもたらす。もっとも、第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２電流値Ｉｐ６は、被測定ガス中のＮＨ_３濃度とＮＯ濃度の合計値に相当する。

【0106】

そして、第１電流値Ｉｐ３と第２電流値Ｉｐ６の変化量ΔＩｐは、被測定ガス中のＮＨ_３の濃度に応じて変化する。そのため、第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる第２電流値Ｉｐ６（ＮＯとＮＨ_３の合計濃度）と、上述した変化量ΔＩｐ（ＮＨ_３の濃度）とからＮＯとＮＨ_３の各濃度を取得することができる。

【0107】

従って、目的成分濃度取得手段１０４（図１０参照）では、第１電流値Ｉｐ３と第２電流値Ｉｐ６との変化量ΔＩｐと、第２電流値Ｉｐ６と、例えばマップ１１０（図１０、図１２等参照）とに基づいてＮＯ及びＮＨ_３の各濃度を取得する。

【0108】

マップ１１０は、グラフ化して示すと、図１２に示すように、横軸に、第２電流値Ｉｐ６（μＡ）が設定され、縦軸に、第１電流値Ｉｐ３と第２電流値Ｉｐ６との変化量ΔＩｐ（μＡ）が設定されたグラフとなる。図１２では、代表的に、第１特性線Ｌ１及び第２特性線Ｌ２と、ＮＯ濃度換算値が１００ｐｐｍ系、５０ｐｐｍ系及び２５ｐｐｍ系における変化量ΔＩｐの第１プロット群Ｐ１、第２プロット群Ｐ２及び第３プロット群Ｐ３を示す。

【0109】

第１特性線Ｌ１は、ＮＯの濃度換算値が０ｐｐｍの場合、すなわち、被測定ガスにＮＯが含まれていない場合において、ＮＨ_３の濃度換算値を０ｐｐｍ、２５ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、７５ｐｐｍ及び１００ｐｐｍに変化させた場合の特性を示す。

【0110】

第２特性線Ｌ２は、ＮＨ_３の濃度換算値が０ｐｐｍの場合、すなわち、被測定ガスにＮＨ_３が含まれていない場合において、ＮＯの濃度換算値を０ｐｐｍ、２５ｐｐｍ、５０ｐｐｍ、７５ｐｐｍ及び１００ｐｐｍに変化させた場合の特性を示す。

【0111】

図１２のグラフを分かり易く表形式で示すと、図１３に示すような内容となる。これらの内容は、例えば後述する実験１～５を実施することで求めることができる。

【0112】

図１３の表中、第１欄［１］の内容は、図１２の第１特性線Ｌ１に対応し、第２欄［２］の内容は、図１２の第２特性線Ｌ２に対応する。［１］及び［２］の比較によりＮＨ_３はＮＯの１．１４倍の感度を持っていることがわかる。これは、ＮＨ_３とＮＯの拡散係数の違いに基づいて発現するものであり、センサ素子の温度や内部空所内の酸素濃度により決まるものである。また、図１３の表中、第３欄［３］の内容は、図１２の第１プロット群Ｐ１に対応し、第４欄［４］の内容は、図１２の第２プロット群Ｐ２に対応し、第５欄［５］の内容は、図１２の第３プロット群Ｐ３に対応する。

【0113】

そして、図１３のうち、第３欄［３］、第４欄［４］及び第５欄［５］の内容を参照して、第２電流値Ｉｐ６に基づいて合計濃度（ＮＯ換算値）、すなわち、１００ｐｐｍ系、５０ｐｐｍ系、２５ｐｐｍ系のいずれかを割り出し、変化量ΔＩｐに基づいてＮＨ_３濃度を取得し、合計濃度からＮＨ_３濃度を差し引いて、ＮＯ濃度を取得する。

【0114】

例えば第２電流値Ｉｐ６が０．５３７（μＡ）であった場合、図１３の表１の第５欄［５］から合計濃度が２５ｐｐｍ系であることが割り出される。そして、変化量ΔＩｐが０．０４１（μＡ）であった場合、図１３の表１の第５欄［５］からＮＨ_３濃度は４．４ｐｐｍである。従って、ＮＨ_３とＮＯの感度差を考慮してＮＯ濃度は２５－４．４×１．１４＝約２０．０ｐｐｍとなる。

【0115】

なお、マップ１１０上に該当する変化量ΔＩｐが存在しない場合は、マップ上で最も近い変化量ΔＩｐを特定して合計濃度を割り出すと共に、例えば既知の近似計算にてＮＨ_３濃度を求めればよい。そして、割り出した合計濃度から近似計算にて求めたＮＨ_３濃度を差し引いて、ＮＯ濃度を求めればよい。あるいは、ＮＨ_３、ＮＯ各々の濃度とΔＩｐ、及びＩｐ６との相関式に基づき第２目的成分であるＮＨ_３の濃度を算出し、合計濃度より第２目的成分の濃度を差し引くことにより、第１目的成分であるＮＯの濃度を算出してもよい。

【0116】

ここで、マップ１１０を得るための実験例について説明する。
（１） 上述した第１センサ素子５０２Ａと第１保護カバー５０４Ａとを有する第１ガスセンサ５００Ａと、第２センサ素子５０２Ｂと第２保護カバー５０４Ｂとを有する第２ガスセンサ５００Ｂを作製し、金属部品を組み付けてセンサ形状にし、モデルガス測定装置に取り付けて、第１センサ素子５０２Ａ及び第２センサ素子５０２Ｂに内蔵された第１ヒータ７２Ａ及び第２ヒータ７２Ｂにより、第１センサ素子５０２Ａ及び第２センサ素子５０２Ｂを略８５０℃に加熱する。

【0117】

（２） 第１センサセル１５Ａの第１補助ポンプ電極５８Ａと第１基準電極５２Ａ間の起電力、並びに第２センサセル１５Ｂの第２補助ポンプ電極５８Ｂと第２基準電極５２Ｂ間の起電力がそれぞれ３８５ｍＶとなるように、第１主内側ポンプ電極４４Ａと第１外側ポンプ電極４６Ａ間への印加電圧、並びに第２主内側ポンプ電極４４Ｂと第２外側ポンプ電極４６Ｂ間への印加電圧をフィードバック制御する。

【0118】

（３） 次に、第１センサセル１５Ａの第１補助ポンプ電極５８Ａと第１基準電極５２Ａ間の起電力、並びに第２センサセル１５Ｂの第２補助ポンプ電極５８Ｂと第２基準電極５２Ｂ間の起電力がそれぞれ３８０ｍＶとなるように、第１補助ポンプ電極５８Ａと第１外側ポンプ電極４６Ａ間への印加電圧、並びに第２補助ポンプ電極５８Ｂと第２外側ポンプ電極４６Ｂ間への印加電圧をフィードバック制御する。

【0119】

（４） さらに、第１センサセル１５Ａにおける第１測定用ポンプセル６０Ａの第１測定電極６２Ａと第１基準電極５２Ａ間の起電力、並びに第２センサセル１５Ｂにおける第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２測定電極６２Ｂと第２基準電極５２Ｂ間の起電力がそれぞれ４００ｍＶとなるように、第１測定電極６２Ａと第１外側ポンプ電極４６Ａ間への印加電圧、並びに第２測定電極６２Ｂと第２外側ポンプ電極４６Ｂ間への印加電圧をフィードバック制御する。

【0120】

（５） 次に、モデルガス測定装置にＮ_２と３％のＨ_２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、第１測定用ポンプセル６０Ａ及び第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流を測定したところ、第１測定用ポンプセル６０Ａ及び第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れるオフセット電流は０．００３μＡであった。

【0121】

（６） 次に、モデルガス測定装置にＮ_２と３％のＨ_２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、総ガス流量の１２０Ｌ／ｍｉｎを維持しながら、ＮＨ_３を２５、５０、７５、１００ｐｐｍ添加し、第１測定用ポンプセル６０Ａ及び第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる第１測定ポンプ電流（第１電流値Ｉｐ３）及び第２測定ポンプ電流（第２電流値Ｉｐ６）を測定した（実験１：図１２の第１特性線Ｌ１、図１３の表１の第１欄［１］参照）。

【0122】

（７） 次に、モデルガス測定装置にＮ_２と３％のＨ_２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、総ガス流量の１２０Ｌ／ｍｉｎを維持しながら、ＮＯを２５、５０、７５、１００ｐｐｍと段階的に添加し、第１測定用ポンプセル６０Ａ及び第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる第１電流値Ｉｐ３及び第２電流値Ｉｐ６を測定した（実験２：図１２の第２特性線Ｌ２、図１３の表１の第２欄［２］参照）。

【0123】

（８） 次に、モデルガス測定装置にＮ_２と３％のＨ_２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、ＮＯ濃度をＮＯ＝１００、８０、６０、４０、２０、０ｐｐｍと段階的に減らして行き、ＮＯ＝８０、６０、４０、２０、０ｐｐｍの各々のＮＯ濃度に対して、ＮＯ＝１００ｐｐｍ時における第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２電流値Ｉｐ６が２．１３７μＡを維持するように、ＮＨ_３をガス中に添加する。このとき、総ガス流量が１２０Ｌ／ｍｉｎに維持されるようベースガスの流量を調整する。各ガス雰囲気において、第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる第１電流値Ｉｐ３を測定した（実験３）。各ＮＯとＮＨ_３の濃度、第１電流値Ｉｐ３及び第２電流値Ｉｐ６、並びに第１電流値Ｉｐ３と第２電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）の関係を図１２の第１プロット群Ｐ１、図１３の表１の第３欄［３］に示す。

【0124】

（９） 次に、モデルガス測定装置にＮ_２と３％のＨ_２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、ＮＯ濃度をＮＯ＝５０、４０、３０、２０、１０、０ｐｐｍと段階的に減らして行き、ＮＯ＝４０、３０、２０、１０、０ｐｐｍの各々のＮＯ濃度に対して、ＮＯ＝５０ｐｐｍ時における第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２電流値Ｉｐ６が１．０７０μＡを維持するように、ＮＨ_３をガス中に添加する。このとき、総ガス流量が１２０Ｌ／ｍｉｎに維持されるようベースガスの流量を調整する。各ガス雰囲気において、第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる第１電流値Ｉｐ３を測定した（実験４）。各ＮＯとＮＨ_３の濃度、第１電流値Ｉｐ３及び第２電流値Ｉｐ６、並びに第１電流値Ｉｐ３と第２電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）の関係を図１２の第２プロット群Ｐ２、図１３の表１の第４欄［４］に示す。

【0125】

（１０） 次に、モデルガス測定装置にＮ_２と３％のＨ_２Ｏをベースガスとして１２０Ｌ／ｍｉｎ流し、ＮＯ濃度をＮＯ＝２５、２０、１５、１０、５、０ｐｐｍと段階的に減らして行き、ＮＯ＝２０、１５、１０、５、０ｐｐｍの各々のＮＯ濃度に対して、ＮＯ＝２５ｐｐｍ時における第２測定用ポンプセル６０Ｂの第２電流値Ｉｐ６が０．５３７μＡを維持するように、ＮＨ_３をガス中に添加する。このとき、総ガス流量が１２０Ｌ／ｍｉｎに維持されるようベースガスの流量を調整する。各ガス雰囲気において、第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる第１電流値Ｉｐ３を測定した（実験５）。各ＮＯとＮＨ_３の濃度、第１電流値Ｉｐ３及び第２電流値Ｉｐ６、並びに第１電流値Ｉｐ３と第２電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）の関係を図１２の第３プロット群Ｐ３、図１３の表１の第５欄［５］に示す。

【0126】

（１１） 実験１～実験５で得られたデータを用いて、図１２に示すマップ１１０を作成した。得られたマップ１１０の確からしさを確認するために、実験１～実験５とは異なる濃度のＮＯとＮＨ_３の混合ガスにおける第１電流値Ｉｐ３及び第２電流値Ｉｐ６、並びに第１電流値Ｉｐ３と第２電流値Ｉｐ６との差（変化量ΔＩｐ）を測定したところ、図１４の表２に示す結果を得た。表２の結果を図１２のグラフにプロット（△で示す）したところ、マップ１１０から推定される濃度と良好な一致を見た。

【0127】

次に、第２の実施形態に係るガスセンサセット（以下、第２ガスセンサセット１０００Ｂと記す）について、図１５～図１７Ｂを参照しながら説明する。

【0128】

この第２ガスセンサセット１０００Ｂ（図１７Ａ及び図１７Ｂ参照）は、上述した第１ガスセンサセット１０００Ａとほぼ同様の構成を有するが、第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとが一体化された１つのガスセンサ５００を用いる点で異なる。なお、上述した第１ガスセンサセット１０００Ａと対応する部材については同じ符号を付して、重複説明を省略する。

【0129】

ガスセンサ５００は、図１５に示すように、１つのセンサ素子５０２を有する。センサ素子５０２は、酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体１４と、構造体１４に形成された第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂとを有する。

【0130】

ここで、構造体１４の厚み方向を縦方向、構造体１４の幅方向を横方向と定義すると、第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂは、１つの構造体１４中に、横方向に並んだ状態で一体に設けられている。

【0131】

第１センサセル１５Ａは、図１５に示すように、構造体１４に形成され、被測定ガスが導入される第１ガス導入口１６Ａと、構造体１４内に形成され、第１ガス導入口１６Ａに連通する第１酸素濃度調整室１８Ａと、構造体１４内に形成され、第１酸素濃度調整室１８Ａに連通する第１測定室２０Ａとを有する。これらの構成は、図７Ａ及び図８にて示した第１センサセル１５Ａとほぼ同様であるため、重複説明を省略する。

【0132】

第２センサセル１５Ｂは、図１５に示すように、同じく構造体１４に形成され、被測定ガスが導入される第２ガス導入口１６Ｂと、構造体１４内に形成され、第２ガス導入口１６Ｂに連通する第２酸素濃度調整室１８Ｂと、構造体１４内に形成され、第２酸素濃度調整室１８Ｂに連通する第２測定室２０Ｂとを有する。これらの構成も、図７Ｂ及び図９にて示した第２センサセル１５Ｂとほぼ同様であるため、重複説明を省略する。

【0133】

そして、図１５に示すように、第１センサセル１５Ａの少なくとも第１酸素濃度調整室１８Ａの外側に配された第１外側ポンプ電極と、第２センサセル１５Ｂの少なくとも第２酸素濃度調整室１８Ｂの外側に配された第２外側ポンプ電極とが共通化されて、１つの外側ポンプ電極４６が構成されている。また、第１センサセル１５Ａの基準電極と第２センサセル１５Ｂの基準電極とが共通化されて、１つの基準電極５２が構成されている。

【0134】

この上記ガスセンサ５００に対応した保護カバー５０４は、図１６に示すように、センサ素子５０２を保持する筒状の保持部材２００と、該保持部材２００の先端部の幅方向中央部分、すなわち、第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとの境界部分に対応する部分と内側カバー１３０との間に仕切部２０２が設けられる。例えば保持部材２００の底板２０４が設けられると共に、底板２０４のうち、例えば第１センサセル１５Ａの第１ガス導入口１６Ａに対向する部分に第１貫通孔２０６ａが設けられ、第２センサセル１５Ｂの第２ガス導入口１６Ｂに対向する部分に第２貫通孔２０６ｂが設けられる。さらに、底板２０４と内側カバー１３０の外側部材１４２との間に上記仕切部２０２が設けられる。また、外側部材１４２には、第１センサセル１５Ａに対応した第１貫通孔２０８ａと、第２センサセル１５Ｂに対応した第２貫通孔２０８ｂが設けられる。そして、外側部材１４２の内面のうち、第１センサセル１５Ａ側の内面にＮＨ_３酸化触媒が塗布され、第２センサセル１５Ｂ側の内面にＮＨ_３不活性触媒が塗布される。

【0135】

上述の構成によって、第２ガスセンサセット１０００Ｂは、上述した第１ガスセンサセット１０００Ａと同様の作用効果を奏することとなる。しかも、第２ガスセンサセット１０００Ｂのガスセンサ５００は、第１センサセル１５Ａと、第２センサセル１５Ｂとが１つの構造体１４に一体化されているため、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、排管１００２に１つのガスセンサ５００を固定すればよく、排管１００２への取り付け構造を簡単化することができ、しかも、外側ポンプ電極４６が第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとで共通化され、同じく基準電極５２が第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとで共通化されているため、配線数の削減化も図ることができる。

【0136】

［実施の形態から得られる発明］
上記実施の形態から把握しうる発明について、以下に記載する。
［１］ 第１ガスセンサセット１０００Ａは、排管１００２に設置された少なくとも２つ以上のガスセンサを含む、複数の目的成分を検知するガスセンサセットであって、
前記少なくとも２つ以上の前記ガスセンサのうち、少なくとも１つの第１ガスセンサ５００Ａは、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる第１構造体１４Ａに形成された第１センサセル１５Ａを有する第１センサ素子５０２Ａを有し、
前記少なくとも２つ以上のガスセンサのうち、少なくとも１つの第２ガスセンサ５００Ｂは、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる第２構造体１４Ｂに形成された第２センサセル１５Ｂを有する第２センサ素子５０２Ｂを有し、
前記第１センサ素子５０２Ａの少なくともガス導入部分に対応した範囲に、複数の目的成分のうち、１つの目的成分の酸化触媒が塗布され、
前記第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分に対応した範囲に、前記１つの目的成分の不活性触媒が塗布されている。

【0137】

これにより、切り替え周期が長いことによる濃度算出精度の低下と、感度が小さいことによる濃度算出精度の低下を共に防止することができる。また、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数目的成分（例えばＮＯ、ＮＨ_３）の雰囲気下においても、複数目的成分の各濃度を長期間にわたり精度よく測定することができる。

【0138】

しかも、第１センサ素子５０２Ａの少なくともガス導入部分に対応した範囲に、複数の目的成分のうち、１つの目的成分の酸化触媒を塗布し、第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分に対応した範囲に、１つの目的成分の不活性触媒を塗布している。そのため、第１ガスセンサセット１０００Ａは、従来では実現できなかったＮＯとＮＨ_３の各濃度を測定する処理を、ハードウェアとしての各種測定装置等を別途付加することなく、第１ガスセンサ５００Ａ及び第２ガスセンサ５００Ｂの制御系のソフトウェアを変更するだけで、容易に実現することができる。その結果、ＮＯｘ浄化システムの制御並びに故障検知に対する精度を高めることができる。特に、ＳＣＲシステム下流の排気ガス中のＮＯ及びＮＨ_３とを区別することが可能となり、ＳＣＲシステムの尿素注入量の精密制御、及び劣化検知に寄与する。

【0139】

［２］ 第１ガスセンサセット１０００Ａにおいて、
第１センサ素子５０２Ａの少なくともガス導入部分を保護する第１保護カバー５０４Ａを有し、
第１保護カバー５０４Ａは、第１センサ素子５０２Ａの側部を囲むように配置された第１内側部材１４０Ａと、第１センサ素子５０２Ａの少なくともガス導入部分を保護する第１内側カバー１３０Ａと、
第１内側カバー１３０Ａを保護し、且つ、開口１５０Ａを通じてガスを導入して、第１内側カバー１３０Ａの後方に導く第１外側カバー１３２Ａとを有し、
第１内側カバー１３０Ａは、後方からのガスを第１センサ素子５０２Ａのガス導入部分に導く後部開口１４４Ａを有する。

【0140】

第１ガスセンサ５００Ａにおける第１保護カバー５０４Ａの第１外側カバー１３２Ａでは、開口１５０Ａを通じてガスが導入される。第１外側カバー１３２Ａ内に導入されたガスは、第１内側カバー１３０Ａの後方に導かれ、第１内側カバー１３０Ａの後部開口１４４Ａを通じて第１センサ素子５０２Ａのガス導入部分に導かれる。特に、第１センサ素子５０２Ａの少なくともガス導入部分に対応した範囲に、１つの目的成分の酸化触媒が塗布されているため、ガス導入部分に導かれたガスに含まれる１つの目的成分を効率よく酸化することができる。これにより、第２ガスセンサ５００Ｂの第２保護カバー５０４Ｂでの１つの目的成分に対する不活性作用とも相俟って、例えばＮＯとＮＨ_３の各濃度の測定に寄与する。

【0141】

［３］ 第１ガスセンサセット１０００Ａにおいて、第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分を保護する第２保護カバー５０４Ｂを有し、第２保護カバー５０４Ｂは、第２センサ素子５０２Ｂの側部を囲むように配置された第２内側部材１４０Ｂと、第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分を保護する第２内側カバー１３０Ｂと、
第２内側カバー１３０Ｂを保護し、且つ、開口１５０Ｂを通じてガスを導入して、第２内側カバー１３０Ｂの後方に導く第２外側カバー１３２Ｂとを有し、
第２内側カバー１３０Ｂは、後方からのガスを第２センサ素子５０２Ｂのガス導入部分に導く後部開口１４４Ｂを有する。

【0142】

第２保護カバー５０４Ｂの第２外側カバー１３２Ｂでは、開口１５０Ｂを通じてガスが導入される。第２外側カバー１３２Ｂ内に導入されたガスは、第２内側カバー１３０Ｂの後方に導かれ、第２内側カバー１３０Ｂの後部開口１４４Ｂを通じて第２センサ素子５０２Ｂのガス導入部分に導かれる。特に、第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分に対応した範囲に、１つの目的成分の不活性触媒が塗布されているため、ガス導入部分に導かれたガスに含まれる１つの目的成分は、酸化されることなく、そのまま維持される。これにより、第１ガスセンサ５００Ａの第１保護カバー５０４Ａでの１つの目的成分に対する酸化作用とも相俟って、例えばＮＯとＮＨ_３の各濃度の測定に寄与する。

【0143】

［４］ 第１ガスセンサセット１０００Ａにおいて、第１保護カバー５０４Ａは、第１センサ素子５０２Ａの側部を囲むように配置され、後部に複数の貫通孔１６０Ａを有する第１内側部材１４０Ａと、
第１センサ素子５０２Ａの少なくともガス導入部分を保護する第１内側カバー１３０Ａと、
第１内側カバー１３０Ａを保護し、且つ、開口１５０Ａを通じてガスを導入して、第１内側カバー１３０Ａに導く第１外側カバー１３２Ａとを有し、
第１内側カバー１３０Ａは、第１外側カバー１３２Ａと第１内側部材１４０Ａとの隙間に入り込んだ測定ガスを拡散させて、第１内側部材１４０Ａの後方に導く拡散片１６２Ａを有する。

【0144】

これにより、第１ガスセンサ５００Ａにおける第１保護カバー５０４Ａの第１外側カバー１３２Ａでは、開口１５０Ａを通じてガスが導入される。第１外側カバー１３２Ａ内に導入されたガスは、拡散片１６２Ａによって、第１内側部材１４０Ａの後方に導かれ、さらに、第１内側部材１４０Ａの複数の貫通孔１６０Ａを通じて第１センサ素子５０２Ａのガス導入部分に導かれる。特に、第１保護カバー５０４Ａは、第１センサ素子５０２Ａの少なくともガス導入部分に対応した範囲に、１つの目的成分の酸化触媒が塗布されているため、ガス導入部分に導かれたガスに含まれる１つの目的成分を効率よく酸化することができる。これにより、第２ガスセンサ５００Ｂの第２保護カバー５０４Ｂでの１つの目的成分に対する不活性作用とも相俟って、例えばＮＯとＮＨ_３の各濃度の測定に寄与する。

【0145】

［５］ 第１ガスセンサセット１０００Ａにおいて、第２保護カバー５０４Ｂは、第２センサ素子５０２Ｂの側部を囲むように配置され、後部に複数の貫通孔１６０Ｂを有する第２内側部材１４０Ｂと、
第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分を保護する第２内側カバー１３０Ｂと、
少なくとも第２内側カバー１３０Ｂを保護する第２外側カバー１３２Ｂとを有し、
第２内側カバー１３０Ｂは、第２外側カバー１３２Ｂと第２内側部材１４０Ｂとの隙間に入り込んだ測定ガスを拡散させて、第２内側部材１４０Ｂの後方に導く拡散片１６２Ｂを有する。

【0146】

これにより、第２ガスセンサ５００Ｂにおける第２保護カバー５０４Ｂの第２外側カバー１３２Ｂでは、開口１５０Ｂを通じてガスが導入される。第２外側カバー１３２Ｂ内に導入されたガスは、拡散片１６２Ｂによって、第２内側部材１４０Ｂの後方に導かれ、さらに、第２内側部材１４０Ｂの複数の貫通孔１６０Ｂを通じて第２センサ素子５０２Ｂのガス導入部分に導かれる。特に、第２保護カバー５０４Ｂは、第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分に対応した範囲に、１つの目的成分の不活性触媒が塗布されているため、ガス導入部分に導かれたガスに含まれる１つの目的成分は、酸化されることなく、そのまま維持される。これにより、第１ガスセンサ５００Ａの第１保護カバー５０４Ａでの１つの目的成分に対する酸化作用とも相俟って、例えばＮＯとＮＨ_３の各濃度の測定に寄与する。

【0147】

［６］ 第１ガスセンサセット１０００Ａにおいて、酸化触媒は、第１保護カバー５０４Ａのうち、少なくとも第１内側部材１４０Ａの内面、あるいは少なくとも前記第１内側カバー１３０Ａの内面、あるいは少なくとも第１内側部材１４０Ａの内面及び第１内側カバー１３０Ａの内面に塗布され、
不活性触媒は、第２保護カバー５０４Ｂのうち、少なくとも第２内側部材１４０Ｂの内面、あるいは少なくとも第２内側カバー１３０Ｂの内面、あるいは少なくとも第２内側部材１４０Ｂの内面及び第２内側カバー１３０Ｂの内面に塗布されている。

【0148】

第１センサ素子５０２Ａの少なくともガス導入部分は、第１内側部材１４０Ａの内面や第１内側カバー１３０Ａの内面に露出している。また、第１保護カバー５０４Ａのうち、少なくとも第１内側部材１４０Ａの内面、あるいは少なくとも第１内側カバー１３０Ａの内面、あるいは少なくとも第１内側部材１４０Ａの内面及び第１内側カバー１３０Ａの内面に、１つの目的成分の酸化触媒が塗布されている。そのため、ガス導入部分に導かれたガスに含まれる１つの目的成分を効率よく酸化することができる。

【0149】

第２センサ素子５０２Ｂの少なくともガス導入部分は、第２内側部材１４０Ｂの内面や第２内側カバー１３０Ｂの内面に露出している。また、第２保護カバー５０４Ｂのうち、少なくとも第２内側部材１４０Ｂの内面、あるいは少なくとも第２内側カバー１３０Ｂの内面、あるいは少なくとも第２内側部材１４０Ｂの内面及び第２内側カバー１３０Ｂの内面に、１つの目的成分の不活性触媒が塗布されている。そのため、ガス導入部分に導かれたガスに含まれる１つの目的成分は、酸化されることなく、そのまま維持される。

【0150】

［７］ 第１ガスセンサセット１０００Ａにおいて、第１センサセル１５Ａの温度を制御する第１温度制御手段１００Ａと、
第２センサセル１５Ｂの温度を制御する第２温度制御手段１００Ｂと、
第１酸素濃度制御手段１０２Ａ及び第２酸素濃度制御手段１０２Ｂと、
目的成分濃度取得手段１０４と、を有し、
前記第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂは、それぞれガスの導入方向に向かって、ガス導入口１６Ａ（１６Ｂ）、第１拡散律速部３４Ａ（３４Ｂ）、第１室（第１拡散抵抗調整室２４Ａ（第２拡散抵抗調整室２４Ｂ））、第２拡散律速部３６Ａ（３６Ｂ）、第２室（第１酸素濃度調整室１８Ａ（第２酸素濃度調整室１８Ｂ））、第３拡散律速部３８Ａ（３８Ｂ）及び測定室２０Ａ（２０Ｂ）を少なくとも具備し、
第１センサセル１５Ａの測定室２０Ａは、第１測定用ポンプセル６０Ａを具備し、
第２センサセル１５Ｂの測定室２０Ｂは、第２測定用ポンプセル６０Ｂを具備し、
第１酸素濃度制御手段１０２Ａは、第１センサセル１５Ａの第２室１８Ａの酸素濃度を制御し、
第２酸素濃度制御手段１０２Ｂは、第２センサセル１５Ｂの第２室１８Ｂの酸素濃度を制御し、
目的成分濃度取得手段１０４は、
第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる電流値と第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流値との差に基づいて、第２目的成分の濃度を取得し、
第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流値により、第１目的成分と第２目的成分の合計濃度を取得し、
合計濃度から第２目的成分の濃度を差し引いて第１目的成分の濃度を取得する。

【0151】

これにより、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数目的成分（例えばＮＯ、ＮＨ_３）の雰囲気下においても、複数目的成分の各濃度を長期間にわたり精度よく測定することができる。

【0152】

しかも、第１ガスセンサセット１０００Ａは、従来では実現できなかったＮＯとＮＨ_３の各濃度を測定する処理を、第１保護カバー５０４Ａ等に１つの目的成分の酸化触媒を塗布し、第２保護カバー５０４Ｂ等に１つの目的成分の不活性触媒を塗布することで、ハードウェアとしての各種測定装置等を別途付加することなく、第１ガスセンサ５００Ａ及び第２ガスセンサ５００Ｂの制御系のソフトウェアを変更するだけで、容易に実現することができる。その結果、ＮＯｘ浄化システムの制御並びに故障検知に対する精度を高めることができる。特に、ＳＣＲシステム下流の排気ガス中のＮＯ及びＮＨ_３とを区別することが可能となり、ＳＣＲシステムの尿素注入量の精密制御、及び劣化検知に寄与する。

【0153】

［８］ 第１ガスセンサセット１０００Ａにおいて、複数の目的成分のうち、１つの目的成分がＮＨ_３であり、他の目的成分がＮＯである。これにより、ＳＣＲシステム下流の排気ガス中のＮＯ及びＮＨ_３とを区別することが可能となり、ＳＣＲシステムの尿素注入量の精密制御、及び劣化検知に寄与する。

【0154】

［９］ 第１ガスセンサセット１０００Ａにおいて、目的成分濃度取得手段１０４は、予め実験的に測定した、第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流値Ｉｐ６と、第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる電流値Ｉｐ３と第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流値Ｉｐ６との差ΔＩｐとでそれぞれＮＯ濃度及びＮＨ_３濃度の関係が特定されたマップ１１０を使用し、
実使用中の第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流値Ｉｐ６と、第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる電流値Ｉｐ３と第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流値Ｉｐ６との差ΔＩｐを、マップ１１０と比較して、ＮＯ及びＮＨ_３の各濃度を求める。

【0155】

第１ガスセンサセット１０００Ａは、従来では実現できなかったＮＯとＮＨ_３の各濃度を測定する処理を、ハードウェアとしての各種測定装置等を別途付加することなく、第１ガスセンサ５００Ａ及び第２ガスセンサ５００Ｂの制御系のソフトウェアを変更するだけで、容易に実現することができる。

【0156】

［１０］ 第２ガスセンサセット１０００Ｂは、排管１００２に設置されたガスセンサ５００を有し、複数の目的成分を検知するガスセンサセットであって、
ガスセンサ５００は、
少なくとも酸素イオン伝導性の固体電解質からなる構造体１４と、
構造体１４に形成され、且つ、第１ガス導入部分を有する第１センサセル１５Ａと、
構造体１４に形成され、且つ、第２ガス導入部分を有する第２センサセル１５Ｂと、を有するセンサ素子５０２と、
センサ素子５０２の少なくとも第１ガス導入部分及び第２ガス導入部分を保護する保護カバー５０４と、を有し、
保護カバー５０４は、
センサ素子５０２の少なくとも第１ガス導入部分に対応した範囲に、複数の目的成分のうち、１つの目的成分の酸化触媒が塗布され、
センサ素子５０２の少なくとも第２ガス導入部分に対応した範囲に、１つの目的成分の不活性触媒が塗布されている。

【0157】

この第２ガスセンサセット１０００Ｂは、上述した第１ガスセンサセット１０００Ａと同様の効果を奏するほか、第１センサセル１５Ａと、第２センサセル１５Ｂとが１つの構造体１４に一体化されているため、排管１００２に１つのガスセンサ５００を固定すればよく、排管１００２への取り付け構造を簡単化することができる。しかも、外側ポンプ電極４６を第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとで共通化し、同じく基準電極５２を第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとで共通化することができるため、第２ガスセンサセット１０００Ｂの小型化を図ることができると共に、配線数の削減化も図ることができる。

【0158】

上述した第２ガスセンサセット１０００Ｂにおいて、センサ素子５０２の第１ガス導入口１６Ａの内側にＮＨ_３酸化触媒が塗布され、第２ガス導入口１６Ｂの内側にＮＨ_３不活性触媒が塗布されてもよい。

【0159】

［１１］ 第２ガスセンサセット１０００Ｂにおいて、保護カバー５０４は、少なくとも第１ガス導入部分と第２ガス導入部分を保護する内側カバー１３０と、内側カバー１３０を保護する外側カバー１３２とを有し、
内側カバー１３０は、第１ガス導入部分に対応した範囲と第２ガス導入部分に対応した範囲とを区切る仕切部２０２を有し、
酸化触媒は、内側カバー１３０のうち、仕切部２０２で区切られた第１ガス導入部分に対応した範囲に塗布され、
不活性触媒は、内側カバー１３０のうち、仕切部２０２で区切られた第２ガス導入部分に対応した範囲に塗布されている。

【0160】

これにより、内側カバー１３０に導入されたガスのうち、仕切部２０２で区切られた第１ガス導入部分に対応した範囲に導入されたガスの１つの目的成分は、酸化触媒によって酸化される。同様に、内側カバー１３０に導入されたガスのうち、仕切部２０２で区切られた第２ガス導入部分に対応した範囲に導入されたガスの１つの目的成分は、酸化されることなく、そのまま維持される。

【0161】

つまり、内側カバー１３０に、第１ガス導入部分に対応した範囲と第２ガス導入部分に対応した範囲とを区切る仕切部２０２を設けることで、１つの構造体１４に第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとが一体化されたガスセンサ５００を、１つの目的成分と他の目的成分とを検出することができる機能を持たせることが可能となる。

【0162】

［１２］ 第２ガスセンサセット１０００Ｂにおいて、保護カバー５０４は、少なくとも第１ガス導入部分と第２ガス導入部分を保護する内側カバー１３０と、内側カバー１３０を保護する外側カバー１３２とを有し、
前記酸化触媒は、センサ素子５０２の少なくとも第１ガス導入部分（例えば第１ガス導入口１６Ａ）に塗布され、前記不活性触媒は、センサ素子５０２の少なくとも第２ガス導入部分（例えば第２ガス導入口１６Ｂ）に塗布されている。

【0163】

これにより、第１センサセル１５Ａと第２センサセル１５Ｂとの境界部分に対応する部分と内側カバー１３０との間に、仕切部２０２を設ける必要がなくなり、構成の簡略化を図ることができる。

【0164】

［１３］ 第２ガスセンサセット１０００Ｂにおいて、内側カバー１３０は、第１ガス導入部分に対応した範囲の一部に設けられた第１開口２０６ａと、第２ガス導入部分に対応した範囲の一部に設けられた第２開口２０６ｂとを有し、
外側カバー１３２は、長さ方向ほぼ中間部分から開口１５０を通じてガスを導入して、内側カバー１３０のうち、第１ガス導入部分に対応した範囲の後方と、第２ガス導入部分に対応した範囲の後方とに導き、
内側カバー１３０は、後方からのガスを後部開口１４４を通じて導入して、センサ素子５０２の第１ガス導入部分及び第２ガス導入部分に導き、第１開口２０６ａ及び第２開口２０６ｂを通じて外側カバー１３２側に導く。

【0165】

これにより、外側カバー１３２の開口１５０を通じて内側カバー１３０に向けて導入されたガスは、第１ガス導入部分に対応した範囲の後方と、第２ガス導入部分に対応した範囲の後方とに導かれる。

【0166】

内側カバー１３０は、それぞれ後方からのガスを後部開口１４４を通じて内側カバー１３０の内部に導入し、センサ素子５０２の第１ガス導入部分及び第２ガス導入部分に導く。このとき、内側カバー１３０のうち、仕切部２０２によって区分けされた第１ガス導入部分に対応した範囲では、導入されたガスの１つの目的成分が酸化し、第２ガス導入部分に対応した範囲では、導入されたガスの１つの目的成分は酸化されることなく、そのまま維持される。これにより、例えばＮＯとＮＨ_３の各濃度の測定が可能となる。なお、内側カバー１３０の内部に導入されたガスは、内側カバー１３０に設けられた第１開口２０８ａ及び第２開口２０８ｂを通じて外側カバー１３２側に導かれる。

【0167】

［１４］ 第１センサセル１５Ａと、第２センサセル１５Ｂとを有し、
前記第１センサセル１５Ａ及び第２センサセル１５Ｂは、それぞれガスの導入方向に向かって、ガス導入口１６Ａ（１６Ｂ）、第１拡散律速部３４Ａ（３４Ｂ）、第１室２４Ａ（２４Ｂ）、第２拡散律速部３６Ａ（３６Ｂ）、第２室１８Ａ（１８Ｂ）、第３拡散律速部３８Ａ（３８Ｂ）及び測定室２０Ａ（２０Ｂ）を少なくとも具備し、
第１センサセル１５Ａの測定室２０Ａは、第１測定用ポンプセル６０Ａを具備し、第２センサセル１５Ｂの測定室２０Ｂは、第２測定用ポンプセル６０Ｂを具備したガスセンサセットによる複数の目的成分を測定する方法であって、
第１測定用ポンプセル６０Ａに流れる電流値と第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流値との差に基づいて、第２目的成分の濃度を取得し、
第２測定用ポンプセル６０Ｂに流れる電流値により、第１目的成分と第２目的成分の合計濃度を取得し、
合計濃度から第２目的成分の濃度を差し引いて第１目的成分の濃度を取得する。

【0168】

これにより、排気ガスのような未燃成分、酸素の存在下に共存する複数目的成分（例えばＮＯ、ＮＨ_３）の雰囲気下においても、複数目的成分の各濃度を長期間にわたり精度よく測定することができる。

【0169】

しかも、従来では実現できなかったＮＯとＮＨ_３の各濃度を測定する処理を、第１保護カバー５０４Ａ等に１つの目的成分の酸化触媒を塗布し、第２保護カバー５０４Ｂ等に１つの目的成分の不活性触媒を塗布することで、ハードウェアとしての各種測定装置等を別途付加することなく、第１ガスセンサ５００Ａ及び第２ガスセンサ５００Ｂの制御系のソフトウェアを変更するだけで、容易に実現することができる。その結果、ＮＯｘ浄化システムの制御並びに故障検知に対する精度を高めることができる。特に、ＳＣＲシステム下流の排気ガス中のＮＯ及びＮＨ_３とを区別することが可能となり、ＳＣＲシステムの尿素注入量の精密制御、及び劣化検知に寄与する。

【0170】

なお、本発明の実施に当たっては、本発明の思想を損なわない範囲で自動車用部品としての信頼性向上のための諸手段が付加されてもよい。

【符号の説明】

【0171】

１４…構造体
１４Ａ…第１構造体
１４Ｂ…第２構造体
１５Ａ…第１センサセル
１５Ｂ…第２センサセル
１６Ａ…第１ガス導入口
１６Ｂ…第２ガス導入口
１００Ａ…第１温度制御手段
１００Ｂ…第２温度制御手段
１０２Ａ…第１酸素濃度制御手段
１０２Ｂ…第２酸素濃度制御手段
１０４…目的成分濃度取得手段
１１０…マップ
１２４Ａ、１２４Ｂ…ハウジング
１２６Ａ、１２６Ｂ…固定部材
１２８Ａ、１２８Ｂ…センサ支持部
１３０Ａ、１３０Ｂ…第１内側カバー、第２内側カバー
１３２Ａ、１３２Ｂ…第１外側カバー、第２外側カバー
１３４Ａ、１３４Ｂ…第１ガス室
１３６Ａ、１３６Ｂ…第２ガス室
１３８Ａ、１３８Ｂ…センサ素子室
１４０Ａ、１４０Ｂ…内側部材
１４６Ａ、１４６Ｂ…素子室出口
１５０Ａ、１５０Ｂ…第１ガス室連通孔
１５２Ａ、１５２Ｂ…第２ガス室連通孔
５００…ガスセンサ
５００Ａ…第１ガスセンサ
５００Ｂ…第２ガスセンサ
５０２…センサ素子
５０２Ａ…第１センサ素子
５０２Ｂ…第２センサ素子
５０４…保護カバー
５０４Ａ…第１保護カバー
５０４Ｂ…第２保護カバー
１０００Ａ…第１ガスセンサセット
１０００Ｂ…第２ガスセンサセット
１００２…排管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】