2a、第四电极12b以及用于与这些电极通电的配线等例如通过丝网印刷法(screen printing)等而被形成。通过将这些薄片以如上所述的方式进行层叠、烧成，从而可一体式地制造出具有如上所述的结构的元件部10。
[0062]第一电极Ila为，作为主要成分而包含铂(pt)与铑(Rh)的合金的多孔质金属陶瓷电极，第二电极Ilb为，作为主要成分而包含铂(Pt)的多孔质金属陶瓷电极。但是，当向第一电极Ila与第二电极Ilb之间施加了预定的电压时，只要能够使经由扩散电阻部32而被导入至内部空间31的被检测气体中所含有的水以及硫氧化物进行还原分解，则构成第一电极I Ia的材料并未被特别地限定。优选为，构成第一电极I Ia的材料中作为主要成分而包含铂(Pt)、铑(Rh)、钯(Pd)等铂族元素或这些的合金等。更优选为，第一电极Ila为，作为主要成分而包含选自铂(Pt)、铑(Rh)以及钯(Pd)中的至少I种的多孔质金属陶瓷电极。而且，构成第二电极Ilb的材料也未被限定于上述材料，能够在作为利用栗氧作用的电化学电池的阳极材料而广泛被应用的各种材料中进行适当选择。
[0063]另一方面，第三电极12a以及第四电极12b为作为主成分而包含铂(pt)的多孔质金属陶瓷电极。但是，当向第三电极12a与第四电极12b之间施加了可对被检测气体中所含的氧进行分解的电压(具体而言为约0.1V以上。典型而言为约0.4V)时，只要能够使经由扩散电阻部32被导入至内部空间31的被检测气体中所含有的氧进行还原分解，则构成第一电极12a的材料并未被特别地限定。另外，构成第四电极12b的材料也未被限定于上述材料，能够在作为利用栗氧作用的电化学电池的阳极材料而被广泛使用的各种材料中进行适当选择。
[0064]在图1所示的示例中，第二电化学电池12c包含与构成第一电化学电池Ilc的第一固体电解质体Ils不同的第二固体电解质体12s。然而，第二电化学电池12c也可以与第一电气化学电池Ilc共享第一固体电解质体11s。在这种情况下，第一大气导入通道51作为第一其他空间以及第二其他空间而发挥功能。
[0065]第一装置还具备电源61、电流计71以及未图示的ECU(电气控制单元)。电源61以及电流计71与ECU连接。电源61能够以使第二电极Ilb的电位高于第一电极Ila的方式而向第一电极Ila与第二电极Ilb之间施加预定的电压。电源61的工作由ECU控制。
[0066]电流计71对作为流过第一电极11a与第二电极11 b之间的电流(因此，流过第一固体电解质体11 s的电流)的电极电流的大小进行测量，并将该测量值向ECU输出。
[0067]而且，第一装置还具备电源62以及电流计72。电源62以及电流计72与ECU连接。
[0068]电源62能够以使第四电极12b的电位高于第三电极12a的电位的方式而向第三电极12a与第四电极12b之间施加预定的电压。电源62的工作由ECU控制。
[0069 ]电流计72对作为流过第三电极12a与第四电极12b之间的电流(因此，流过第二固体电解质体12s的电流)的电极电流的大小进行测量，并将该测量值向ECU输出。
[0070]如上所述，第一电气化学电池I Ic以及第二电化学电池12c通过加热器41而被加热。作为其结果的元件部10的温度，根据向第三电极12a与第四电极12b之间施加了高频电压时的阻抗而进行检测。ECU根据被检测出的温度而对向加热器41供给的供给电力进行控制，并对元件部10的温度进行控制。但是，元件部10的温度也可以根据向第一电极Ila与第二电极Ilb之间施加了高频电压时的阻抗而进行检测，或者，也可以设置另外的温度传感器而进行检测。
[0071]E⑶为包含CPU、对CPU所执行的程序以及映像等进行储存的ROM以及临时性地存储数据的RAM等的微型计算机(均未图示)^CU与未图示的内燃机的致动器(燃料喷射阀、节气门以及EGR阀等)连接。ECU向这些致动器输送驱动(指示)信号，并对内燃机进行控制。
[0072]E⑶能够对作为向第一电极I Ia与第二电极Ilb之间被施加的电压的第一施加电压进行控制。即，电源61以及ECU构成第一电压施加部。而且，ECU能够接收从电流计71被输出的与流过第一电化学电池Ilc的电极电流对应的信号。即，电流计71以及ECU构成第一测定控制部。而且，ECU能够对第三电极12a与第四电极12b之间被施加的电压进行控制。即，电源62以及ECU构成第二电压施加部。另外，ECU能够接收从电流计72被输出的与流过第二电气化学电池12c的电极电流对应的信号。即，电流计72以及ECU构成第二测定控制部。而且，ECU通过对加热器41的通电量进行控制从而能够对元件部10的温度进行控制。即，加热器41以及E⑶构成温度调节部。
[0073]在图1所示的示例中，包含作为独立的电压施加部的第一电压施加部以及第二电压施加部。然而，该电压施加部只要能够分别向所期望的电极之间施加所期望的电压，则也可以作为一个电压施加部而构成。同样，在图1所示的示例中，包含作为独立的测定控制部的第一测定控制部以及第二的测定控制部。然而，该测定控制部只要能够分别从所期望的电极之间取得所期望的检测值，则也可以作为一个测定控制部而构成。
[0074]气体检测动作
[0075]上述的ECU所具备的CPU(以下有时被简称为“CPU”)通过加热器41而将元件部10加热至活化温度以上的第一预定温度。所谓活化温度是指，固体电解质(第一固体电解质体Ils以及第二固体电解质体12s)的氧化物离子传导性出现的“元件部10的温度”。在该状态下，CPU以使第三电极12a以及第四电极12b分别成为阴极以及阳极的方式而向这些电极之间施加相当于氧的极限电流域的电压(例如0.4V)。由此，氧以及氮氧化物在第三电极12a处被分解，并且所生成的氧化物离子(02—)通过栗氧作用而从内部空间31向第二大气导入通道52被排出。如此，CPU使用第二电化学电池12c而将内部空间31内的被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物实质性地排除。
[0076]另一方面，CPU在元件部10通过加热器41而被加热至第一预定温度的状态下，以使第一电极Ila以及第二电极Ilb分别成为阴极及阳极的方式而向这些电极之间施加第一预定电压(例如1.1V)。由此，不仅是被检测气体中所含有的水，而且被检测气体中所含有的硫氧化物也在第一电极Ila处被分解。其结果为，与向第一电极Ila与第二电极I Ib之间施加了第一预定电压时的电极电流对应的第一检测值，随着被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度的变化而变化。如此，CPU对被检测气体中所含有的硫氧化物的浓度进行检测。
[0077]检测原理
[0078]在此，对第一装置中被执行的气体检测动作的原理进行具体说明。
[0079]图2为表不在第一电气化学电池IIc中使施加电压Vml逐渐上升(升压扫描)时的施加电压Vml与电极电流Iml之间的关系的示意性的曲线图。该测定在元件部10通过加热器41而被加热至“作为第一固体电解质体11 s的氧化物离子传导性出现的温度的活化温度以上的第一预定温度”的状态下而被实施。另外，在该示例中，使用了作为被检测气体中所含有的硫氧化物的二氧化硫(SO2)的浓度分别为0、100、300以及500ppm的不同的四种被检测气体。而且，到达第一电化学电池Ilc的第一电极Ila(阴极)的被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物的浓度，通过被配置在第一电化学电池11 c的上游侧的第二电化学电池12c而在任意的被检测气体中均被维持为固定(实质上为0(零)ppm)。
[0080]首先，实线的曲线LI表示被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度为0(零)ppm时的施加电压Vml与电极电流Iml之间的关系。如上所述，由于通过第二电化学电池12c而使内部空间31内的被检测气体中所含有的氧以及氮氧化物被实质性地除去，因此在施加电压Vml小于约0.6V的区域中，电极电流Iml不流通(Iml = OyA)。当施加电压Vml为约0.6V以上时电极电流Iml开始增大。该电极电流Iml的增大是因为第一电极I Ia处的水的分解已开始。
[0081 ]其次，点线的曲线L2表示被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度为10ppm时的施加电压Vml与电极电流Iml之间的关系。该情况下，在施加电压Vml小于第一电极I Ia的水开始分解的电压(分解开始电压)(约06V)时，施加电压Vml与电极电流Iml之间的关系也与曲线Ll(被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度为0(零)ppm的情况)相同。即，在施加电压Vml低于约0.6V的区域中，电极电流Iml不流通。另一方面，在施加电压Vml为第一电极IIa的水的分解开始电压(约0.6V)以上时，由于水的分解而使电极电流Iml流通。然而，与曲线LI相比电极电流Iml较小，相对于施加电压Vml的电极电流Iml的增加率与曲线LI相比也较小(倾斜度较小)。
[0082]另外，由单点划线以及虚线表示的曲线L3以及曲线L4，表示被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度分别为300ppm以及500ppm时的施加电压vml与电极电流Iml之间的关系。在这些情况下，也在施加电压Vml小于第一电极I Ia的水的分解开始电压(约0.6V)时，电极电流Iml不流通。另一方面，在施加电压Vml为第一电极Ila的水的分解开始电压(约0.6V)以上时，由于水的分解而使电极电流Iml流通。然而，被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度越高则电极电流Iml越小，相对于施加电压Vml的电极电流Iml的增加率也为被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度越高则越小(倾斜度较小)。
[0083]如上所述，施加电压Vml为第一电极Ila的水的分解开始电压(约0.6V)以上时的电极电流Iml的大小，根据作为被检测气体中所含有的硫氧化物的二氧化硫的浓度变化而变化。例如，在将如图2所示的曲线图中的施加电压Vml为1.0V时的曲线LI至曲线L4的电极电流Iml的大小相对于被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度而进行绘制时，可以得出图3所示的曲线图。如图3中点线的曲线所示，特定的施加电压Vml(该情况为1.0V)的电极电流Iml的大小，根据被检测气体中所含有的二氧化硫的浓度变化而变化。因此，当取得特定的施加电压Vml(为水的分解开始电压以上的预定电压，并且被称为“第一预定电压”)的电极电流Iml (对应的第一检测值)时，能够取得与该(对应于第一检测值的)电极电流Iml对应的硫氧化物的浓度。
[0084]图2所示的曲线图的横轴所表示的施加电压Vml、纵轴所表示的电极电流Iml、以及上述说明中叙述的施加电压Vml的每个具体值，有时根据为了获得如图2所示的曲线图而进行的实验的条件(例如被检测气体中所含有的各种成分的浓度等)变化而变化，但施加电压Vml以及电极电流Iml的值并不一定始终成为上述的值。
[0085]另外，如上所述，在元件部10被加热至第一预定温度且第一电极Ila与第二电极Ilb之间被施加了第一预定电压的状态的第一状态下，所取得的第一检测值根据被检测气体中的硫氧化物的浓度变化而变化的机制的具体情况并不清楚。然而，在所述第一状态下，不仅是被检测气体中所含有的水，而且被检测气体所含有的硫氧化物也在作为阴极的第一