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(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】2024-09-27
(45)【発行日】2024-10-07
(54)【発明の名称】ガスセンサ装置、及び酸素情報取得方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/41 20060101AFI20240930BHJP
【ＦＩ】
G01N27/41 325N
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021170854
(22)【出願日】2021-10-19
(65)【公開番号】P2023061080
(43)【公開日】2023-05-01
【審査請求日】2024-04-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000004547
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001036
【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 哲哉
【審査官】黒田 浩一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０５５８６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－２６２５５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平６－２８１６２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０３１６０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１４７３８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１６２５８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ２７／２６－２７／４９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第１固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第１固体電解質体上に配置された一対の第１電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第２固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記第２固体電解質体上に配置された一対の第２電極を含み、前記第２電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサと、前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部とを備えるガスセンサ装置であって、
前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、前記ポンプ電流又は前記第２電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御部を備えるガスセンサ装置。
【請求項2】
外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記固体電解質体上に配置された一対の電極を含み、前記電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサと、前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部とを備えるガスセンサ装置であって、
前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、前記ポンプ電流又は前記電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御部を備えるガスセンサ装置。
【請求項3】
外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第１固体電解質体、及び一方が前記検出室に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第１固体電解質体上に配置された一対の第１電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第２固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記第２固体電解質体上に配置された一対の第２電極を含み、前記第２電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサにおいて、前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得工程を備える酸素情報取得方法であって、前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、前記ポンプ電流又は前記第２電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御工程を備える酸素情報取得方法。
【請求項4】
外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記固体電解質体上に配置された一対の電極を含み、前記電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサにおいて、前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得工程を備える酸素情報取得方法であって、前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値となるように、前記ポンプ電流又は前記電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御工程を備える酸素情報取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスセンサ装置、及び酸素情報取得方法に関する。
【背景技術】
【0002】
医療用の酸素マスクや、酸素濃縮装置等の技術分野（例えば、特許文献１参照）では、高濃度の酸素ガスを測定するガスセンサが使用される。この種のガスセンサは、限界電流方式によって酸素濃度を検出する酸素センサ素子を含む酸素ポンプセルを備えている。酸素ポンプセルは、主として、酸素イオン伝導性の固体電解質体と、その表面及び裏面に形成される一対の電極とを備えている。なお、一方の電極は、外部に晒され、他方の電極は、ガス測定室に晒される。
【0003】
これらの電極間に所定の電圧が印加されると、それらの電極間に所定の電流Ｉｐが流れる。そして、その電流Ｉｐの向きと大きさに応じて、外部から測定室に酸素を汲み入れ、又は測定室から外部へ酸素を汲み出すように酸素ポンプセルが機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０２１－５２９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来のガスセンサでは、例えば、酸素濃度１００％の被検出ガス（酸素ガス）を検出しようとすると、酸素ポンプセルの電極間に印加される電圧（電極間を流れる電流Ｉｐ）が大きくなりすぎて、上手く測定できないという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定可能なガスセンサ装置、及び酸素情報取得方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第１固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第１固体電解質体上に配置された一対の第１電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第２固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記第２固体電解質体上に配置された一対の第２電極を含み、前記第２電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサと、前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部とを備えるガスセンサ装置であって、前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、前記ポンプ電流又は前記第２電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御部を備えるガスセンサ装置。
＜１＞ 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第１固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第１固体電解質体上に配置された一対の第１電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第２固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記第２固体電解質体上に配置された一対の第２電極を含み、前記第２電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサと、前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部とを備えるガスセンサ装置であって、前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、前記ポンプ電流又は前記第２電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御部を備えるガスセンサ装置。
【0008】
＜２＞ 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記固体電解質体上に配置された一対の電極を含み、前記電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサと、 前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得部とを備えるガスセンサ装置であって、前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、前記ポンプ電流又は前記電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御部を備えるガスセンサ装置。
【0009】
＜３＞ 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する第１固体電解質体、及び一方が前記検出室に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように前記第１固体電解質体上に配置された一対の第１電極を含む酸素濃度検出セルと、前記検出室に面する第２固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記第２固体電解質体上に配置された一対の第２電極を含み、前記第２電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサにおいて、前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得工程を備える酸素情報取得方法であって、前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、前記ポンプ電流又は前記第２電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御工程を備える酸素情報取得方法。
【0010】
＜４＞ 外部から被検出ガスが導入される検出室と、前記検出室に面する固体電解質体、及び一方が前記検出室内に収容されるように前記固体電解質体上に配置された一対の電極を含み、前記電極間を流れるポンプ電流に応じて、前記検出室内に導入された前記被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセルと、を有するガスセンサにおいて、前記ポンプ電流に基づいて、前記被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する酸素情報取得工程を備える酸素情報取得方法であって、前記検出室内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値となるように、前記ポンプ電流又は前記電極間に印加するポンプ電圧を制御する制御工程を備える酸素情報取得方法。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定可能なガスセンサ装置、及び酸素情報取得方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施形態１に係るガスセンサシステムの概略構成を示す説明図
【図2】ガスセンサが備えるガスセンサ素子を先端側から見た斜視図
【図4】実施形態１の酸素情報取得方法の各工程を示す説明図
【図5】被検出ガスの酸素濃度と、ポンプ電流との関係を示すグラフ
【図6】被検出ガスの酸素濃度と、酸素ポンプセルの電極間に印加される電圧との関係を示すグラフ
【図7】実施形態２に係るガスセンサシステムの概略構成を示す説明図
【図8】実施形態２の酸素情報取得方法の各工程を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【0013】
【0014】
ガスセンサシステム（ガスセンサ装置の一例）３は、被検出ガス中に含まれる高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定するためのシステムであり、主として、ガスセンサ１と、ガスセンサ制御装置２とを備えている。このようなガスセンサシステム３は、酸素マスクや、酸素濃縮装置等の医療用装置に利用される。
【0015】
ガスセンサ１は、酸素濃度に応じてセンサ電流がリニアに変化するリニアラムダセンサ（限界電流方式のセンサ）である。ガスセンサ１としては、例えば、内燃機関（自動車エンジン等）の排気通路に取り付けられて、排気ガス中の酸素濃度を検出する排気ガス用酸素センサが利用される。
【0016】
ガスセンサ１は、ガスセンサ制御装置２に対して電気的に接続されており、ガスセンサ制御装置２によって通電制御されて酸素濃度を検出する。なお、ガスセンサ制御装置２は、バッテリ（不図示）から電力の供給を受けて作動する。
【0017】
図２は、ガスセンサ１が備えるガスセンサ素子１０を先端側から見た斜視図であり、図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。ガスセンサ１は、ガスセンサ素子１０と、そのガスセンサ素子１０を内部で保持するハウジング（不図示）とを備えている。本実施形態のガスセンサ素子１０は、２セル式であり、後述するように酸素ポンプセル４０と、酸素濃度検出セル５０とを備えている。
【0018】
ここで、先ず、ガスセンサ素子１０の構造について説明する。ガスセンサ素子１０は、図２に示されるように、全体的に細長く延びた板状をなしており、その先端側に、被検出ガス中の酸素濃度を検出する検出部が設けられている。ガスセンサ素子１０の先端側は、多孔質体からなる保護層Ｍによって覆われている。なお、保護層Ｍは、説明の便宜上、図３等において適宜、省略されている。
【0019】
ガスセンサ素子１０は、ジルコニアを主体とする固体電解質体１１，１３と、アルミナを主体とする絶縁基体１２，１７，１８，２４とを備える。それらは、何れも細長い板状に形成されており、絶縁基体１８、絶縁基体１７、固体電解質体１３、絶縁基体１２，固体電解質体１１、及び絶縁基体２４の順に積層された構造となっている。なお、固体電解質体１３は、本発明の「第１固体電解質体」に対応し、固体電解質体１１は、「第２固体電解質体」に対応する。
【0020】
固体電解質体１１の両面に、白金を主体とする一対の電極１９，２０がそれぞれ形成されている。また、同様に、固体電解質体１３の両面にも一対の電極２１，２２がそれぞれ形成されている。電極２２は、固体電解質体１３と絶縁基体１７との間で挟まれた状態で埋設されている。
【0021】
絶縁基体１２の長手方向の一端側には、固体電解質体１１，１３を一壁面としつつ、被検出ガスを導入可能な中空のガス検出室（検出室）２３が形成されている。なお、ガス検出室（検出室）２３は、固体電解質体（第１固体電解質体）１３と、固体電解質体（第２固体電解質体）１１との間に形成される。ガス検出室２３の幅方向の両端には、ガス検出室２３内に被検出ガスを導入する際の導入量（流入量）を規制するための多孔質状の拡散律速部（多孔質拡散層）１５が設けられている。拡散律速部１５は、ガスセンサ素子１０の厚み方向（積層方向）において、固体電解質体１３と固体電解質体１１との間に介在されている。ガス検出室２３は、拡散律速部１５に面しており、外部の被検出ガスが、拡散律速部１５を通過して、ガス検出室２３内に導入される。なお、固体電解質体１１上の電極２０と、固体電解質体１３上の電極２１とは、ガス検出室２３内にそれぞれ露出されている。
【0022】
また、絶縁基体１７，１８の間には、白金を主体とする発熱抵抗体２６がそれらに挟まれた状態で埋設されている。絶縁基体１７，１８及び発熱抵抗体２６は、固体電解質体１１，１３を加熱して活性化させるためのヒータとして機能する。
【0023】
固体電解質体１１上の電極１９は、その表面がセラミックス（例えば、アルミナ）からなる多孔質性の保護層２５によって覆われている。電極１９は、被検出ガスに含まれる被毒成分（例えば、シリコン等）によって劣化しないように、保護層２５によって保護されている。固体電解質体１１上に積層された絶縁基体２４は、電極１９を覆わないように開口２４ａが設けられており、その開口２４ａ内に保護層２５が配設されている。
【0024】
このように構成されたガスセンサ素子１０において、固体電解質体１１とその両面に設けられた一対の電極１９，２０は、外部からガス検出室２３内に酸素を汲み入れ、又はガス検出室２３から外部へ酸素を汲み出す酸素ポンプセル４０として機能する。本明細書において、酸素ポンプセル４０の一対の電極１９，２０が、本発明の「一対の第２電極」に対応する。一対の電極１９，２０は、固体電解質体（第２固体電解質体）１１を挟む形で配置される。一方の電極２０は、ガス検出室２３に配置され、他方の電極１９は、絶縁基体２４の開口２４ａ内に配置されている。
【0025】
また、固体電解質体１３とその両面に設けられた一対の電極２１，２２は、両電極間の酸素濃度に応じて起電力を発生させる酸素濃度検出セル５０として機能する。電極２２は、ガス検出室２３内の酸素濃度の検出のための基準となる酸素濃度を維持する酸素基準電極（基準室）として機能する。本明細書において、酸素濃度検出セル５０の一対の電極２１，２２が、本発明の「一対の第１電極」に対応する。一対の電極２１，２２は、固体電解質体（第１固体電解質体）１３を挟む形で配置される。一方の電極２１は、ガス検出室２３に配置され、他方の電極２２は、後述する基準雰囲気に晒される。
【0026】
なお、図３に示されるように、本明細書において、ガスセンサ素子１０の幅方向における拡散律接部１５の長さを「Ｌ」と表す。また、ガスセンサ素子１０の幅方向から見た拡散律速部１５の断面積を、「Ｓ」と表す。
【0027】
以上のように、本実施形態のガスセンサ１は、外部から被検出ガスが導入されるガス検出室（検出室）２３と、ガス検出室２３に面する固体電解質体（第１固体電解質体）１３、及び一方がガス検出室２３内に収容されかつ他方が基準雰囲気に晒されるように固体電解質体（第１固体電解質体）１３上に配置された一対の第１電極２１，２２を含む酸素濃度検出セル５０と、ガス検出室２３に面する固体電解質体（第２固体電解質体）１１、及び一方がガス検出室２３内に収容されるように固体電解質体（第２固体電解質体）１１上に配置された一対の第２電極１９，２０を含み、第２電極１９，２０間を流れるポンプ電流Ｉｐに応じて、ガス検出室２３内に導入された被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセル４０と、を有する。
【0028】
次に、ガスセンサ制御装置２について説明する。ガスセンサ制御装置２は、マイクロコンピュータ９、回路部３０及び表示部６０を構成主体としている。マイクロコンピュータ９は、ＣＰＵ６、ＲＯＭ７、ＲＡＭ８等を搭載した公知の構成のマイコンチップからなる。なお、ＲＯＭ７には、ＣＰＵ６に各処理を実行させるための制御プログラム等が記憶されている。
【0029】
回路部３０は、ガスセンサ１を駆動させる回路（例えば、ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、によって実現される。このような回路部３０は、ポンプ電流供給部３１、基準電圧生成部３２、微小電流供給部３３、ＡＤ変換部３４、ＰＩＤ演算部３５、Ｒｐｖｓ演算部３６、デューティ演算部３７、ヒータ駆動部３８を備える。また、回路部３０は、酸素ポンプセル４０の正極側に電気的に接続されるポンプ電流端子ＴＩｐ、酸素ポンプセル４０の負極側と酸素濃度検出セル５０の負極側とに電気的に接続される共通端子ＴＣＯＭ、酸素濃度検出セル５０の正極側に電気的に接続される電圧検出端子ＴＶｓ、ヒータ端子ＴＨを備える。
【0030】
基準電圧生成部３２は、共通端子ＴＣＯＭに印加される基準電圧を発生させる。本実施形態において、基準電圧は、２．７Ｖである。微小電流供給部３３は、電圧検出端子ＴＶｓを介して酸素濃度検出セル５０の電極２２に接続されている。微小電流供給部３３は、電圧検出端子ＴＶｓを介して酸素濃度検出セル５０に微小電流Ｉｃｐを供給することにより、電極２２側に酸素イオンを移動させて基準となる基準雰囲気（酸素分圧：約２ａｔｍ）を生成する。これにより、電極２２は、被検出ガス中の酸素濃度を検出するための基準となる酸素基準電極として機能する。また、微小電流供給部３３は、酸素濃度検出セル５０の内部抵抗値を検出するためのパルス電流Ｉｒｐｖｓを、電圧検出端子ＴＶｓを介して酸素濃度検出セル５０に供給する。微小電流供給部３３は、微小電流Ｉｃｐ及びパルス電流Ｉｒｐｖｓを常時供給するのではなく、マイクロコンピュータ９からの指令に基づいて、微小電流Ｉｃｐ及びパルス電流Ｉｒｐｖｓを、それぞれ適切な時期に供給する。
【0031】
ポンプ電流供給部３１は、ポンプ電流端子ＴＩｐを介して、酸素ポンプセル４０の電極１９に接続されている。ポンプ電流供給部３１は、酸素ポンプセル４０に大きさ及び向きが調整されたポンプ電流Ｉｐを供給する。
【0032】
ＡＤ変換部３４は、電圧検出端子ＴＶｓから入力されるアナログ信号の電圧値をデジタル信号へ変換し、ＰＩＤ演算部３５とＲｐｖｓ演算部３６とに出力する。
【0033】
ＰＩＤ演算部（制御部の一例）３５は、ガス検出室２３内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値となるように、ポンプ電流Ｉｐを制御する。具体的には、ＰＩＤ演算部３５は、ＡＤ変換部３４から入力されるデジタル信号に基づいて、電圧検出端子ＴＶｓにおける電圧と、共通端子ＴＣＯＭにおける電圧との電圧差が、予め設定された目標電圧（例えば、７５ｍＶ）となるように、ポンプ電流Ｉｐを調整するフィードバック制御を行う。ＰＩＤ演算部３５は、前記電圧差が、前記目標電圧となるように、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）演算を行うと共に、ＰＩＤ演算で得られた結果（デジタル信号の電流値）を、ポンプ電流供給部３１へ出力する。なお、ポンプ電流供給部３１は、ＰＩＤ演算部３５から入力されるデジタル信号の電流値を、ポンプ電流Ｉｐに変換して、上記のように、酸素ポンプセル４０にポンプ電流Ｉｐを供給する。
【0034】
Ｒｐｖｓ演算部３６は、微小電流供給部３３がパルス電流Ｉｒｐｖｓを供給しているときにＡＤ変換部３４から入力されるデジタル信号に基づいて、酸素濃度検出セル５０の内部抵抗値Ｒｐｖｓを算出するための演算を実行し、この内部抵抗値Ｒｐｖｓを示すデジタル信号をデューティ演算部３７へ出力する。
【0035】
デューティ演算部３７は、Ｒｐｖｓ演算部３６から入力されるデジタル信号に基づいて、ガスセンサ素子１０の温度を予め設定された目標温度に維持するために必要な発熱抵抗体２６の発熱量を算出する。そしてデューティ演算部３７は、算出した発熱抵抗体２６の発熱量に基づいて、発熱抵抗体２６に供給する電力のデューティ比を算出し、算出したデューティ比に応じたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号をヒータ駆動部３８へ出力する。ヒータ駆動部３８は、デューティ演算部３７から入力されるＰＷＭ制御信号に基づいて、発熱抵抗体２６の両端に供給される電圧ＶｈをＰＷＭ制御して、発熱抵抗体２６を発熱させる。
【0036】
表示部６０は、液晶パネル等の表示パネルを備えており、取得された被検出ガス中の酸素濃度等の情報を、表示する。なお、表示部６０の表示制御は、マイクロコンピュータ９によって行われる。
【0037】
マイクロコンピュータ９のＣＰＵ６は、ＲＯＭ７に記憶されたプログラムに基づいて、ガスセンサ素子１０を制御する処理を実行する。
【0038】
また、ＣＰＵ６は、酸素情報取得部として機能する。つまり、ＣＰＵ（酸素情報取得部）６は、ポンプ電流Ｉｐの流れる向き及びポンプ電流Ｉｐの大きさに基づいて、被検出ガス中の酸素濃度（酸素情報の一例）を算出する処理を実行する。酸素濃度を算出するためのプログラムは、予め、ＲＯＭ７に記憶されている。ＣＰＵ６は、予め設定された取得周期（例えば、１ｍｓ）が経過する毎に、回路部３０から、ポンプ電流Ｉｐの流れる向き及びポンプ電流Ｉｐの大きさに関する値を示すデジタルデータを取得すると共に、取得された前記デジタルデータより、被検出ガス中の酸素濃度を算出する。
【0039】
以上のような、本実施形態のガスセンサシステム３は、被検出ガス中の酸素ガスの濃度を測定することができる。特に、本実施形態のガスセンサシステム３は、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定することができる。測定原理等については、後述する。
【0040】
次いで、図４を参照しつつ、本実施形態のガスセンサシステム（ガスセンサ装置）３を用いて、被検出ガス中の酸素濃度を取得する酸素情報取得方法を説明する。図４は、実施形態１の酸素情報取得方法の各工程を示す説明図（フローチャート）である。本実施形態の酸素情報取得方法は、主として、電流制御工程（制御工程の一例）Ｓ１１、及び酸素情報取得工程Ｓ１２とを備える。なお、酸素情報取得方法では、酸素濃度の検出が開始される前に、予め、加熱による酸素ポンプセル４０及び酸素濃度検出セル５０の活性化や、基準雰囲気の生成等の酸素濃度の検出に必要な準備工程が行われている。
【0041】
電流制御工程Ｓ１１は、ガス検出室２３内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、ポンプ電流Ｉｐを制御する工程である。電流制御工程Ｓ１１では、ＰＩＤ演算部（制御部の一例）３５が、ＡＤ変換部３４から入力されるデジタル信号に基づいて、電圧検出端子ＴＶｓにおける電圧と、共通端子ＴＣＯＭにおける電圧との電圧差が、予め設定された目標電圧（例えば、７５ｍＶ）となるように、ＰＩＤ演算を行うと共に、そのＰＩＤ演算で得られた結果（デジタル信号の電流値）を、ポンプ電流供給部３１へ出力する。ポンプ電流供給部３１は、ＰＩＤ演算部３５から入力されるデジタル信号の電流値を、ポンプ電流Ｉｐに変換して、酸素ポンプセル４０にポンプ電流Ｉｐを供給する。
【0042】
酸素情報取得工程Ｓ１２は、ポンプ電流Ｉｐに基づいて、被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する工程である。酸素情報取得工程Ｓ１２では、具体的には、マイクロコンピュータ９に入力されたポンプ電流Ｉｐの情報（ポンプ電流Ｉｐの流れる向き、及びポンプ電流Ｉｐの大きさ）に基づいて、マイクロコンピュータ９のＣＰＵ（酸素情報取得部）６が、被検出ガス中の酸素濃度（酸素情報の一例）を算出する処理を実行する。このようにして、被検出ガス中の酸素濃度が得られる。
【0043】
以上のように、本実施形態の酸素情報取得方法によって、被検出ガス中の酸素濃度を検出することができる。このような本実施形態の酸素情報取得方法によれば、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定することができる。なお、酸素情報取得工程Ｓ１２で得られた酸素情報は、表示部６０において適宜、表示されてもよい。
【0044】
次いで、本実施形態のガスセンサシステム３及び酸素情報取得方法により、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定できる原理等について説明する。
【0045】
ガスセンサ素子１０において、酸素ポンプセル４０の第２電極１９，２０間を流れるポンプ電流Ｉｐは、以下に示される理論式（１）により表される。
【0046】
【数1】
【0047】
式（１）における「Ｆ」はファラデー定数［Ｃ／ｍｏｌ］、「Ｒ」は気体定数［Ｊ／Ｋ／ｍｏｌ］、「Ｔ」は絶対温度［Ｋ］、「Ｄ」は拡散係数［ｍ２／ｓ］、「Ｓ」は、拡散律速部１５の断面積［ｍ２］、「Ｌ」は拡散律速部１５の長さ［ｍ］、「Ｐｏ２」は被検出ガスの酸素分圧［Ｐａ］、「Ｐｔ」は被検出ガスの全圧［Ｐａ］である。
【0048】
上記式（１）において、例えば被検出ガスの酸素濃度が１００％の場合、Ｐｏ２／Ｐｔ＝１となるため、ポンプ電流Ｉｐの値は無限大に発散してしまうことが理解される。
【0049】
例えば、ここで仮想的に、酸素濃度が１００％の雰囲気下（ただし、全圧は１ａｔｍ）において、酸素濃度検出セル５０の電極２１，２２間における基準電圧を４５０ｍＶに設定した場合を検討する。この場合、被測定ガスを検出する前の状態において、ガス検出室２３内の酸素濃度は略０％（酸素分圧：略０ａｔｍ）となっている。そして、検出が開始されると、ガス検出室２３の内外の圧力差（全圧差）が無くなるように、外部から拡散律速部１５を通ってガス検出室２３内へ酸素ガスが流入する。その一方で、酸素ポンプセル４０は、ガス検出室２３内の酸素濃度が略０％となるように（電極２１，２２間が４５０ｍＶの基準電圧となるように）、ガス検出室２３内の酸素ガスを外部へ汲み出すように作動する。しかしながら、酸素ポンプセル４０による酸素ガスの汲み出しをいくら行っても、外部からガス検出室２３内への酸素ガスの流入がいつまでも継続してしまうため、この場合のポンプ電流Ｉｐの値は、無限大に発散してしまう。なお、このような場合、通常は、ポンプ電流Ｉｐを流すために酸素ポンプセル４０の電極１９．２０間に印加される電圧Ｖｐが、過大（例えば、１．３Ｖ以上）とならないように、ガスセンサ１による検出が、回路部３０が備える回路保護機能により、停止される。
【0050】
これに対して、本実施形態のガスセンサシステム３及び酸素情報取得方法では、ガス検出室２３内の酸素分圧が、略０ａｔｍではなく、０．０１ａｔｍ以上の値となるように制御される。ここでは、酸素濃度が１００％の雰囲気下（ただし、全圧は１ａｔｍ）において、酸素濃度検出セル５０の電極２１，２２間における基準電圧を７５ｍＶに設定した場合を例に挙げて説明する。
【0051】
この場合、被測定ガスを検出する前の状態において、ガス検出室２３内の酸素分圧は、約０．０８５ａｔｍ（０．０１ａｔｍ以上）となっている。そして、検出が開始されると、この場合も、ガス検出室２３の内外の圧力差（全圧差）が無くなるように、外部から拡散律速部１５を通ってガス検出室２３内へ酸素ガスが流入する。また、その一方で、酸素ポンプセル４０は、ガス検出室２３内の酸素ガスを外部へ汲み出すように作動する。ただし、ガス検出室２３内の酸素分圧が、略０ａｔｍではなく、０．０１ａｔｍ以上に制御されていると、外部からガス検出室２３内に流入する酸素の量と、ガス検出室２３から外部へ汲み出される酸素の量とが釣り合うことが可能となり、ポンプ電流Ｉｐが有限の値をとることができる。このように、ガス検出室２３内の酸素分圧を、０．０１ａｔｍ以上に制御することで、ポンプ電流Ｉｐを流すための電圧Ｖｐが過大とならないように抑制できる。
【0052】
ここで、実際に、本実施形態のガスセンサシステム（ガスセンサ装置）３を使用して、様々な酸素濃度を検出する試験を行った場合における、電圧Ｖｐ［Ｖ］及びポンプ電流Ｉｐ［ｍＡ］の各値について説明する。図５は、被検出ガスの酸素濃度と、ポンプ電流Ｉｐとの関係を示すグラフであり、図６は、被検出ガスの酸素濃度と、酸素ポンプセル４０の電極１９，２０間に印加される電圧Ｖｐとの関係を示すグラフである。図５の横軸は、被検出ガスの酸素濃度［％］であり、縦軸は、ポンプ電流Ｉｐ［ｍＡ］である。また、図６の横軸は、被検出ガスの酸素濃度［％］であり、縦軸は、電圧Ｖｐ［Ｖ］である。なお、上記試験は、基準電圧を７５ｍＶ（つまり、ガス検出室２３内の酸素分圧が０．０８５ａｔｍとなるように）に設定した。また、電極２２側の基準雰囲気（酸素分圧）を約２ａｔｍに設定した。図６に示されるように、被検出ガスが酸素濃度１００％であっても、電圧Ｖｐ［Ｖ］は過大とならず、０．２Ｖ程度に抑制されている。また、図５に示されるように、被検出ガスが酸素濃度１００％であっても、ポンプ電流Ｉｐ［ｍＡ］の値は無限大に発散せず、１０ｍＡ程度に抑制されている。
【0053】
以上のように、本実施形態のガスセンサシステム（ガスセンサ装置）３、及び酸素情報取得方法によれば、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定することができる。
【0054】
特に、本実施形態の場合、ガスセンサ１として、排気ガス用酸素センサを使用するため、ポンプ電流Ｉｐが大きな値（具体的には、ｍＡオーダーの出力値）で得られる。そのため、本実施形態は、従来の酸素センサ（μＡオーダーの出力値）と比べて、分解能が高く、しかもノイズに強いため、細かい濃度まで精度よく検出することができる。
【0055】
なお、実施形態１のガスセンサ１（２セル式のガスセンサ素子１０を含む）において、ガス検出室２３内の酸素分圧が０．０１ａｔｍの場合、酸素濃度検出セル５０の電極２１，２２間に生じる起電力は、１２６［ｍＶ］である。そのため、実施形態１において、ガス検出室２３内の酸素分圧を０．０１ａｔｍ以上とするためには、酸素濃度検出セル５０の電極２１，２２間を、基準電圧として、１２６［ｍＶ］以下の電圧で制御する要がある。起電力（ＥＭＦ）は、以下に示される式（２）により求められる。
【0056】
【数2】
【0057】
式（２）における「Ｆ」はファラデー定数［Ｃ／ｍｏｌ］、「Ｒ」は気体定数［Ｊ／Ｋ／ｍｏｌ］、「Ｔ」は絶対温度［Ｋ］、「Ｐｏ２基準室」は電極２２（基準室）における酸素分圧、「Ｐｏ２検出室」はガス検出室２３内の酸素分圧である。実施形態１では、「Ｐｏ２基準室」が２ａｔｍであり、「Ｐｏ２検出室」が０．０１ａｔｍである。
【0058】
【0059】
本実施形態では、上述した実施形態１とは異なり、１セル式のガスセンサ素子１０Ａを含むガスセンサ１Ａが利用される。なお、本実施形態のガスセンサシステム３Ａも、実施形態１と同様、酸素マスクや、酸素濃縮装置等の医療用装置に利用される。
【0060】
ガスセンサ１Ａは、所謂、限界電流式センサであり、内部に細長で長尺な板状のガスセンサ素子１０Ａを備えている。ガスセンサ素子１０Ａは、所定のハウジング（不図示）内で保持された構成を備えている。ガスセンサ１Ａは、ガスセンサ制御装置２Ａと電気的に接続されている。ガスセンサ１Ａとしては、例えば、実施形態１と同様、排気ガス用酸素センサが利用される。
【0061】
ガスセンサ素子１０Ａは、ジルコニアを主体とする酸素イオン伝導性の固体電解質体４１Ａと、その表面及び裏面にそれぞれ形成され、白金を主体とする一対の電極４６Ａ，４７Ａとを備える。ガスセンサ素子１０Ａは、その内部に、図７に示されるような、ガス検出室４２Ａと、基準酸素室４３Ａとを備える。電極４６Ａは、ガス検出室４２Ａに対して露出し、電極４７Ａは、基準酸素室４３Ａに対して露出している。ガス検出室４２Ａには、ガスセンサ素子１０Ａの外部から、拡散律速部（多孔質拡散層）１５Ａを介して被検出ガスが導入される。拡散律速部（多孔質拡散層）１５Ａは、ガス検出室４２Ａ内に被検出ガスを導入する際の導入量（流入量）を規制する。基準酸素室４３Ａには、ガスセンサ素子１０Ａの外部から、基準ガスとしての大気が導入される。
【0062】
なお、ガス検出室４２Ａは、固体電解質体４１Ａと、拡散律速部（多孔質拡散層）１５Ａと、アルミナを主体とする絶縁基体４４Ａ等によって囲まれている。また、基準酸素室４３Ａは、固体電解質体４１Ａと、アルミナを主体とする絶縁基体４５Ａ等によって囲まれている。図７には、長手方向と直交する方向（幅方向）におけるガスセンサ素子１０Ａの断面が示されている。
【0063】
また、ガスセンサ素子１０Ａは、白金を主体とする発熱抵抗体２６Ａを備えている。発熱抵抗体２６は、後述するヒータ駆動部を介して電力が供給されて、ガスセンサ素子１０Ａの温度が活性化温度となるように発熱する。
【0064】
このように構成されたセンサ素子１０Ａにおいて、固体電解質体４１Ａとその両面に設けられた一対の電極４６Ａ，４７Ａは、基準酸素室４３Ａからガス検出室４２Ａ内に酸素を汲み入れ、又はガス検出室４２Ａから基準酸素室４３Ａへ酸素を汲み出す酸素ポンプセル４０Ａとして機能する。
【0065】
以上のように、本実施形態のガスセンサ１Ａは、外部から被検出ガスが導入されるガス検出室（検出室）４２Ａと、ガス検出室４２Ａに面する固体電解質体４１Ａ、及び一方がガス検出室４２Ａ内に収容されるように固体電解質体４１Ａ上に配置された一対の電極４６Ａ，４７Ａを含み、電極４６Ａ，４７Ａ間を流れるポンプ電流Ｉｐに応じて、ガス検出室４２Ａ内に導入された被検出ガス中の酸素の汲み出し又は汲み入れを行う酸素ポンプセル４０Ａと、を有する。
【0066】
次に、ガスセンサ制御装置２Ａについて説明する。ガスセンサ制御装置２Ａは、実施形態１と同様、マイクロコンピュータ９Ａ、回路部３０Ａ及び表示部６０Ａを構成主体としている。マイクロコンピュータ９Ａは、ＣＰＵ６Ａ、ＲＯＭ７Ａ、ＲＡＭ８Ａ等を搭載した公知の構成のマイコンチップからなる。なお、ＲＯＭ７Ａには、ＣＰＵ６Ａに各処理を実行させるための制御プログラム等が記憶されている。
【0067】
回路部３０Ａは、ポンプ電流供給部３１Ａ、基準電圧生成部３２Ａ、微小電流供給部３３Ａ、ＡＤ変換部３４Ａ、ＰＩＤ演算部３５Ａ、Ｒｐｖｓ演算部３６Ａ、デューティ演算部３７Ａ、ヒータ駆動部３８Ａを備える。また、回路部３０Ａは、ポンプ電流端子ＴＩｐＡ、電圧検出端子ＴＶｓＡ、共通端子ＴＣＯＭＡ、ヒータ端子ＴＨＡを備える。
【0068】
基準電圧生成部３２Ａは、共通端子ＴＣＯＭＡに印加される基準電圧を発生させる。本実施形態において、基準電圧は、２．７Ｖである。
【0069】
微小電流供給部３３Ａは、酸素ポンプセル４０Ａの内部抵抗値を検出するためのパルス電流Ｉｒｐｖｓを、電圧検出端子ＴＶｓＡを介してガスセンサ素子１０Ａへ供給する。
【0070】
ＡＤ変換部３４Ａは、電圧検出端子ＴＶｓＡから入力されるアナログ信号の電圧値をデジタル信号へ変換し、ＰＩＤ演算部３５ＡとＲｐｖｓ演算部３６Ａとに出力する。
【0071】
ＰＩＤ演算部（制御部の一例）３５Ａは、ガス検出室４２Ａ内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値となるように、ポンプ電流Ｉｐを制御する。具体的には、ＰＩＤ演算部３５Ａは、ＡＤ変換部３４Ａから入力されるデジタル信号に基づいて、電圧検出端子ＴＶｓＡにおける電圧と、共通端子ＴＣＯＭＡにおける電圧との電圧差が、予め設定された目標電圧（例えば、５０ｍＶ）となるように、ポンプ電流Ｉｐを調整するフィードバック制御を行う。ＰＩＤ演算部３５Ａは、前記電圧差が、前記目標電圧となるように、ＰＩＤ演算を行うと共に、ＰＩＤ演算で得られた結果（デジタル信号の電流値）を、ポンプ電流供給部３１Ａへ出力する。
【0072】
ポンプ電流供給部３１Ａは、ＰＩＤ演算部３５Ａから入力されるデジタル信号の電流値を、ポンプ電流Ｉｐに変換し、そのポンプ電流Ｉｐ（つまり、大きさ及び向きが調整されたポンプ電流Ｉｐ）を、ポンプ電流端子ＴＩｐＡを介してガスセンサ素子１０Ａへ供給する。
【0073】
Ｒｐｖｓ演算部３６Ａは、微小電流供給部３３Ａがパルス電流Ｉｒｐｖｓを供給しているときにＡＤ変換部３４Ａから入力されるデジタル信号に基づいて、酸素ポンプセル４０Ａの内部抵抗値Ｒｐｖｓを算出するための演算を実行し、この内部抵抗値Ｒｐｖｓを示すデジタル信号をデューティ演算部３７Ａへ出力する。
【0074】
デューティ演算部３７Ａは、Ｒｐｖｓ演算部３６Ａから入力されるデジタル信号に基づいて、ガスセンサ素子１０Ａの温度を予め設定された目標温度に維持するために必要な発熱抵抗体２６Ａの発熱量を算出する。そしてデューティ演算部３７Ａは、算出した発熱抵抗体２６Ａの発熱量に基づいて、発熱抵抗体２６Ａに供給する電力のデューティ比を算出し、算出したデューティ比に応じたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号をヒータ駆動部３８Ａへ出力する。ヒータ駆動部３８Ａは、デューティ演算部３７Ａから入力されるＰＷＭ制御信号に基づいて、発熱抵抗体２６Ａの両端に供給される電圧ＶｈをＰＷＭ制御して、発熱抵抗体２６Ａを発熱させる。
【0075】
表示部６０Ａは、実施形態１と同様、液晶パネル等の表示パネルを備えており、取得された被検出ガス中の酸素濃度等の情報を、表示する。表示部６０Ａの表示制御は、マイクロコンピュータ９Ａによって行われる。
【0076】
マイクロコンピュータ９ＡのＣＰＵ６Ａは、ＲＯＭ７Ａに記憶されたプログラムに基づいて、ガスセンサ素子１０Ａを制御する処理を実行する。
【0077】
また、ＣＰＵ６Ａは、酸素情報取得部として機能する。つまり、ＣＰＵ（酸素情報取得部）６Ａは、ポンプ電流Ｉｐの流れる向き及びポンプ電流Ｉｐの大きさに基づいて、被検出ガス中の酸素濃度（酸素情報の一例）を算出する処理を実行する。酸素濃度を算出するためのプログラムは、予め、ＲＯＭ７Ａに記憶されている。ＣＰＵ６Ａは、予め設定された取得周期（例えば、１ｍｓ）が経過する毎に、回路部３０Ａから、ポンプ電流Ｉｐの流れる向き及びポンプ電流Ｉｐの大きさに関する値を示すデジタルデータを取得すると共に、取得された前記デジタルデータより、被検出ガス中の酸素濃度を算出する。
【0078】
以上のような、本実施形態のガスセンサシステム３Ａは、被検出ガス中の酸素ガスの濃度を測定することができる。特に、本実施形態のガスセンサシステム３Ａは、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定することができる。
【0079】
次いで、図８を参照しつつ、本実施形態のガスセンサシステム（ガスセンサ装置）３Ａを用いて、被検出ガス中の酸素濃度を取得する酸素情報取得方法を説明する。図８は、実施形態２の酸素情報取得方法の各工程を示す説明図（フローチャート）である。本実施形態の酸素情報取得方法は、主として、電流制御工程（制御工程の一例）Ｓ２１と、酸素情報取得工程Ｓ２２とを備える。なお、本実施形態の酸素情報取得方法では、酸素濃度の検出が開始される前に、予め、加熱による酸素ポンプセル４０Ａの活性化等の酸素濃度の検出に必要な準備工程が行われている。
【0080】
電流制御工程Ｓ２１は、ガス検出室４２Ａ内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、ポンプ電流Ｉｐを制御する工程である。電流制御工程Ｓ２１では、ＰＩＤ演算部（制御部の一例）３５Ａが、ＡＤ変換部３４Ａから入力されるデジタル信号に基づいて、電圧検出端子ＴＶｓＡにおける電圧と、共通端子ＴＣＯＭＡにおける電圧との電圧差が、予め設定された目標電圧（例えば、５０ｍＶ）となるように、ＰＩＤ演算を行うと共に、そのＰＩＤ演算で得られた結果（デジタル信号の電流値）を、ポンプ電流供給部３１Ａへ出力する。ポンプ電流供給部３１Ａは、ＰＩＤ演算部３５Ａから入力されるデジタル信号の電流値を、ポンプ電流Ｉｐに変換して、酸素ポンプセル４０Ａにポンプ電流Ｉｐを供給する。
【0081】
酸素情報取得工程Ｓ２２は、ポンプ電流Ｉｐに基づいて、被検出ガス中の酸素濃度に関する情報を取得する工程である。酸素情報取得工程Ｓ２２では、具体的には、マイクロコンピュータ９Ａに入力されたポンプ電流Ｉｐの情報（ポンプ電流Ｉｐの流れる向き、及びポンプ電流Ｉｐの大きさ）に基づいて、マイクロコンピュータ９ＡのＣＰＵ（酸素情報取得部）６Ａが、被検出ガス中の酸素濃度（酸素情報の一例）を算出する処理を実行する。このようにして、被検出ガス中の酸素濃度が得られる。
【0082】
以上のように、本実施形態の酸素情報取得方法によって、被検出ガス中の酸素濃度を検出することができる。このような本実施形態の酸素情報取得方法によれば、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定することができる。
【0083】
本実施形態のガスセンサシステム３Ａでは、実施形態１と同様、ガス検出室４２Ａ内の酸素分圧が、略０ａｔｍではなく、０．０１ａｔｍ以上の値となるように制御される。そのため、本実施形態のガスセンサシステム３Ａは、実施形態１と同様、高濃度の酸素ガス（例えば、酸素濃度１００％）を測定することができる。
【0084】
特に、本実施形態の場合、実施形態１と同様、ガスセンサ１Ａとして、排気ガス用酸素センサを使用するため、ポンプ電流Ｉｐが大きな値（具体的には、ｍＡオーダーの出力値）で得られる。そのため、本実施形態は、従来の酸素センサ（μＡオーダーの出力値）と比べて、分解能が高く、しかもノイズに強いため、細かい濃度まで精度よく検出することができる。
【0085】
なお、実施形態２のガスセンサ１Ａ（１セル式のガスセンサ素子１０Ａを含む）において、ガス検出室４２Ａ内の酸素分圧が０．０１ａｔｍの場合、酸素ポンプセル４０Ａの電極４６Ａ，４７Ａ間に生じる起電力は、７１［ｍＶ］である。そのため、実施形態２において、ガス検出室４２Ａ内の酸素分圧を０．０１ａｔｍ以上とするためには、酸素ポンプセル４０Ａの電極４６Ａ，４７Ａ間を、７１［ｍＶ］以下の電圧で制御する必要がある。起電力（ＥＭＦ）は、上述した式（２）により求められる。この場合、式（２）の「Ｐｏ２基準室」は電極４６Ａにおける酸素分圧、「Ｐｏ２検出室」はガス検出室４２Ａ内の酸素分圧である。実施形態２では、「Ｐｏ２基準室」が０．２ａｔｍであり、「Ｐｏ２検出室」が０．０１ａｔｍである。
【0086】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【0087】
（１）上記実施形態１において、ガスセンサ素子１０の内部に形成されたガス検出室２３は、固体電解質体（第２固体電解質体）１１、固体電解質体（第１固体電解質体）１３、拡散律速部１５、絶縁基体１２等によって区画された空間からなる。また、上記実施形態２において、ガスセンサ素子１０Ａの内部に形成されたガス検出室４２Ａは、固体電解質体４１Ａと、拡散律速部（多孔質拡散層）１５Ａと、絶縁基体４４Ａ等によって区画された空間からなる。このように実施形態１，２では、空間からなるガス検出室２３，４２Ａを利用していたが、本発明はこれに限られず、他の実施形態においては、例えば、ガス検出室が、通気性を有する、連続気泡構造の多孔質体によって形成されてもよい。
【0088】
（２）上記実施形態１，２において、ガスセンサ制御装置を構成するマイクロコンピュータの数は１つであったが、本発明はこれに限られず、他の実施形態においては、例えば、マイクロコンピュータの数が２個以上であってもよい。また、本発明の目的を損なわない限り、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）が実行する機能の一部又は全部を、１つ又は２個以上のＩＣ等によりハードウェア的に構成してもよい。
【0089】
（３）上記実施形態１において、所謂２セル式のガスセンサ素子１０におけるガス検出室２３内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、ポンプ電流Ｉｐを制御していたが、本発明はこれに限られない。例えば、他の実施形態においては、電極（第２電極）１９，２０間に印加する電圧（ポンプ電圧）を制御して、ガス検出室２３内の酸素分圧を０．０１ａｔｍ以上の値としてもよい。
【0090】
（４）上記実施形態２において、所謂１セル式のガスセンサ素子１０Ａにおけるガス検出室４２Ａ内の酸素分圧が０．０１ａｔｍ以上の値になるように、ポンプ電流Ｉｐを制御していたが、本発明はこれに限られない。例えば、他の実施形態においては、電極４６Ａ，４７Ａ間に印加する電圧（ポンプ電圧）を制御して、ガス検出室４２内の酸素分圧を０．０１ａｔｍ以上の値としてもよい。
【符号の説明】
【0091】
１…ガスセンサ、２…ガスセンサ制御装置、３…ガスセンサシステム（ガスセンサ装置）、６…ＣＰＵ、７…ＲＯＭ、８…ＲＡＭ、９…マイクロコンピュータ、１０…ガスセンサ素子、１１…固体電解質体（第２固体電解質体）、１２…絶縁基体、１３…固体電解質体（第１固体電解質体）、１５…拡散律速部、１７…絶縁基体、１８…絶縁基体、１９，２０…第２電極、２１，２２…第１電極、２３…ガス検出室（検出室）、２４…絶縁基体、２５…保護層、２６…発熱抵抗体、３０…回路部、３１…ポンプ電流供給部、３２…基準電圧生成部、３３…微小電流供給部、３４…ＡＤ変換部、３５…ＰＩＤ演算部、３６…Ｒｐｖｓ演算部、３７…デューティ演算部、３８…ヒータ駆動部、４０…酸素ポンプセル、５０…酸素濃度検出セル、６０…表示部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】