(57)【要約】【課題】触媒の温度分布の偏りを抑制し、かつ消費電力を低減できるガスセンサを提供する。【解決手段】本開示は、被測定ガスに含まれる成分の濃度を測定するためのガスセンサである。ガスセンサは、触媒部と、センサ素子と、ヒータと、導入路と、排出路と、隔壁と、を備える。触媒部は、被測定ガスに含まれる成分を化学変化させる。センサ素子は、触媒部を通過した被測定ガス中の特定成分を検知するように構成される。ヒータは、少なくとも触媒部を加熱するように構成される。導入路は、触媒部に被測定ガスを導入するように構成される。排出路は、センサ素子を通過した被測定ガスを排出するように構成される。隔壁は、導入路と排出路とを仕切ると共に、導入路から排出路への連通孔が設けられる。また、触媒部は、隔壁の導入路側の表面に、導入路の内面と離間して配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスに含まれる成分の濃度を測定するためのガスセンサであって、
被測定ガスに含まれる成分を化学変化させる触媒部と、
前記触媒部を通過した前記被測定ガス中の特定成分を検知するように構成されたセンサ素子と、
少なくとも前記触媒部を加熱するように構成されたヒータと、
前記触媒部に前記被測定ガスを導入するように構成された導入路と、
前記センサ素子を通過した前記被測定ガスを排出するように構成された排出路と、
前記導入路と前記排出路とを仕切ると共に、前記導入路から前記排出路への連通孔が設けられた隔壁と、
を備え、
前記触媒部は、前記隔壁の前記導入路側の表面に、前記導入路の内面と離間して配置される、ガスセンサ。
【請求項２】
前記センサ素子は、前記隔壁の前記排出路側の表面に、前記排出路の内面と離間して配置される、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記ヒータは、前記触媒部と前記センサ素子とを加熱するように構成される、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記隔壁の熱伝導率は、前記導入路及び前記排出路の熱伝導率よりも小さい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記隔壁における前記触媒部が配置された部分の厚みは、他の部分の厚みよりも小さい、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記隔壁における前記触媒部が配置された部分の熱伝導率は、前記隔壁のうち前記導入路及び前記排出路に固定される部分の熱伝導率よりも小さい、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記センサ素子は、前記隔壁の前記排出路側の表面に配置され、
前記排出路は、前記被測定ガスの流路を構成すると共に、前記センサ素子を格納するチャンバを有し、
前記チャンバは、
前記隔壁と対向するように配置された内壁と、
前記内壁に設けられ、前記チャンバの外部と連通する排出口と、
を有し、
前記隔壁の厚み方向から視て、前記センサ素子のうち前記被測定ガスを検知する検知部は、前記連通孔上の点と前記排出口上の点とを結ぶ直線群が形成するガス流れ領域に包含される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記チャンバは、前記排出口と前記チャンバの外部とを連通する補助流路をさらに有し、
前記補助流路は、前記連通孔から前記排出口までの前記被測定ガスの流れ方向と交差する方向に前記被測定ガスを誘導する、請求項７に記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定ガス中の特定成分の濃度を測定するガスセンサとして、触媒を用いてガス中の成分を化学変化させた後に、センサ素子によってガス成分濃度を測定するものが公知である（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１のガスセンサでは、触媒によって測定対象のガス成分を化学変化によってセンサ素子が検知可能な成分に変換すると共に、被測定対象に含まれる雑ガス成分を燃焼等の化学変化によって除去する。この触媒は、ヒータによって加熱されることで機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３００７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のガスセンサでは、触媒が配管と接触しているため、配管から外気への放熱が生じる。そのため、触媒の温度分布が偏ることで被測定ガス中の化学変化が不十分となって、ガスセンサの計測精度が低下しやすい。また、触媒を加熱するためのエネルギーが大きくなるので、ガスセンサの消費電力が増大する。
【０００６】
本開示の一局面は、触媒の温度分布の偏りを抑制し、かつ消費電力を低減できるガスセンサ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】
【０００７】
本開示の一態様は、被測定ガスに含まれる成分の濃度を測定するためのガスセンサである。ガスセンサは、触媒部と、センサ素子と、ヒータと、導入路と、排出路と、隔壁と、を備える。触媒部は、被測定ガスに含まれる成分を化学変化させる。センサ素子は、触媒部を通過した被測定ガス中の特定成分を検知するように構成される。ヒータは、少なくとも触媒部を加熱するように構成される。導入路は、触媒部に被測定ガスを導入するように構成される。排出路は、センサ素子を通過した被測定ガスを排出するように構成される。隔壁は、導入路と排出路とを仕切ると共に、導入路から排出路への連通孔が設けられる。また、触媒部は、隔壁の導入路側の表面に、導入路の内面と離間して配置される。
【０００８】
このような構成によれば、触媒部が隔壁によって支持され、かつ外気に接触する導入路の内面とは離間されるため、触媒部と導入路との間の熱抵抗を大きくできる。その結果、触媒の温度分布の偏りを抑制すると共に、触媒部の加熱効率を高めてガスセンサの消費電力を低減することができる。
【０００９】
本開示の一態様では、センサ素子は、隔壁の排出路側の表面に、排出路の内面と離間して配置されてもよい。このような構成によれば、触媒部と同様に、センサ素子も効率よく加熱することができるので、ガスセンサの消費電力をさらに低減できる。
【００１０】
本開示の一態様では、ヒータは、触媒部とセンサ素子とを加熱するように構成されてもよい。このような構成によれば、１つのヒータで触媒部とセンサ素子とを同時に加熱できるため、ガスセンサの消費電力をさらに低減できる。また、ガスセンサの構造を簡素化することができる。
【００１１】
本開示の一態様では、隔壁の熱伝導率は、導入路及び排出路の熱伝導率よりも小さくてもよい。このような構成によれば、触媒部から導入路又は排出路への隔壁を経由した熱伝導が抑制される。その結果、ガスセンサの消費電力をさらに低減できる。
【００１２】
本開示の一態様では、隔壁における触媒部が配置された部分の厚みは、他の部分の厚みよりも小さくてもよい。このような構成によれば、隔壁のうちで触媒が配置される部分の熱伝導が他の部位に比較して律速するため、触媒部から導入路又は排出路への隔壁を経由した熱伝導が抑制される。その結果、ガスセンサの消費電力をさらに低減できる。
【００１３】
本開示の一態様では、隔壁における触媒部が配置された部分の熱伝導率は、隔壁のうち導入路及び排出路に固定される部分の熱伝導率よりも小さくてもよい。このような構成によれば、隔壁のうちで触媒が配置される部分の熱伝導が他の部位に比較して律速するため、触媒部から導入路又は排出路への隔壁を経由した熱伝導が抑制される。その結果、ガスセンサの消費電力をさらに低減できる。
【００１４】
本開示の一態様では、センサ素子は、隔壁の排出路側の表面に配置されてもよい。排出路は、被測定ガスの流路を構成すると共に、センサ素子を格納するチャンバを有してもよい。チャンバは、隔壁と対向するように配置された内壁と、内壁に設けられ、チャンバの外部と連通する排出口と、を有してもよい。隔壁の厚み方向から視て、センサ素子のうち被測定ガスを検知する検知部は、連通孔上の点と排出口上の点とを結ぶ直線群が形成するガス流れ領域に包含されてもよい。このような構成によれば、センサ素子の検知部近傍における被測定ガスの流れを均質化できる。その結果、センサ素子の検知部近傍における被測定ガスの濃度が速やかに変化し、ガスセンサの応答性が向上する。
【００１５】
本開示の一態様では、チャンバは、排出口とチャンバの外部とを連通する補助流路をさらに有してもよい。補助流路は、連通孔から排出口までの被測定ガスの流れ方向と交差する方向に被測定ガスを誘導してもよい。このような構成によれば、排出口からチャンバの外部に被測定ガスが直接排出されないため、排出口の形状を被測定ガスの流れを考慮した任意の形状に設計できる。その結果、容易かつ確実に、検知部を包含するガス流れ領域を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態のガスセンサを示す模式的な断面図である。
【図２】図１とは異なる実施形態のガスセンサを示す模式的な断面図である。
【図３】図１及び図２とは異なる実施形態のガスセンサを示す模式的な断面図である。
【図４】図１、図２及び図３とは異なる実施形態のガスセンサを示す模式的な断面図である。
【図５】図５Ａは、図１ないし図４とは異なる実施形態のガスセンサを示す模式的な断面図であり、図５Ｂは、図５Ａのガスセンサのガス流れ領域Ｓを示す模式的な平面図である。
【図６】図６Ａは、図１ないし図５とは異なる実施形態のガスセンサを示す模式的な断面図であり、図６Ｂは、図６Ａのガスセンサのガス流れ領域Ｓを示す模式的な平面図である。
【図７】図６Ａのガスセンサにおける排出路のチャンバを構成するセラミックグリーンシートの展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示すガスセンサ１は、被測定ガスＧに含まれるガス成分の濃度を測定するためのガスセンサである。ガスセンサ１の測定対象のガス成分としては、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化炭素等が挙げられる。
【００１８】
ガスセンサ１は、環境管理、プロセス管理、医療等の分野に使用できる。ガスセンサ１は、特に数ｐｐｂから数百ｐｐｂレベルの極低濃度のＮＯｘを含むガスの測定、具体的には喘息診断に好適に使用できる。
【００１９】
ガスセンサ１は、図１に示すように、導入路２と、排出路３と、隔壁４と、シール材５と、触媒部６と、センサ素子７と、１つのヒータ８とを備える。
【００２０】
＜導入路及び排出路＞
導入路２は、触媒部６に被測定ガスＧを導入及び供給する。排出路３は、センサ素子７を通過した被測定ガスＧを排出する。なお、本実施形態での被測定ガスＧは呼気である。
【００２１】
導入路２及び排出路３は、それぞれ、配管、ケーシング又はこれらの組み合わせによって構成される。つまり、導入路２及び排出路３の内面２Ｂ，３Ｂは、配管又はケーシングの内面で構成される。導入路２及び排出路３は、例えば金属で構成される。
【００２２】
＜隔壁及びシール材＞
隔壁４は、導入路２と排出路３とに挟持され、導入路２と排出路３とを仕切るように配置されている。
【００２３】
具体的には、隔壁４は、導入路２を構成する配管の端部に設けられたフランジ２Ａと、排出路３を構成する配管の端部に設けられたフランジ３Ａとの間に配置されている。また、隔壁４と２つのフランジ２Ａ，３Ａとの間には、それぞれリング状のシール材５が配置され、気密が確保されている。
【００２４】
つまり、隔壁４は、２つのシール材５を介して、導入路２のフランジ２Ａと、排出路３のフランジ３Ａとによって厚み方向に挟持されている。導入路２のフランジ２Ａと、排出路３のフランジ３Ａとは、例えば、厚み方向の締結によって固定されている。シール材５としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂を主成分とするガスケットが使用される。
【００２５】
なお、隔壁４の一部は、導入路２のフランジ２Ａ及び排出路３のフランジ３Ａの外側まで延伸している。また、シール材５は隔壁４とフランジ２Ａ，３Ａとの間に必ずしも配置されなくてもよい。
【００２６】
隔壁４には、導入路２から排出路３への連通孔４Ａが設けられている。導入路２に供給された被測定ガスＧは、触媒部６、隔壁４の連通孔４Ａ、及びセンサ素子７をこの順に通過し、排出路３から外部に排出される。隔壁４自体に連通孔４Ａを設けることで、触媒部６を通過した被測定ガスＧは、センサ素子７に対して直接供給される。そのため、導入路２から排出路３に対して被測定ガスＧを流通するための筒状のガス流通管を迂回させる構成を採る必要がない。
【００２７】
さらに、隔壁４は、その表面又は内部に配置された配線を有する。この配線は、センサ素子７及びヒータ８と外部回路とを接続するためのものであり、電極パッドを有する。電極パッドには、センサ素子７及びヒータ８が、抵抗溶接、ボンディング等によって電気的に接続されている。
【００２８】
隔壁４の材質は、隔壁４の熱伝導率が導入路２及び排出路３を構成する部材の熱伝導率よりも小さくなれば、特に限定されない。隔壁４は例えばセラミックを主成分とする。ここで、「主成分」とは、８０質量％以上含有される成分を意味する。また、隔壁４に用いるセラミックとしては絶縁性セラミック（例えば、アルミナ）が好ましい。なお、本実施形態では、隔壁４の厚みは一定である。
【００２９】
＜触媒部＞
触媒部６は、被測定ガスＧが含む成分を化学変化させる。この化学変化には、ある成分を他の成分に変換することや、ある成分を燃焼させることが含まれる。具体的には、触媒部６は、ガスセンサ１が濃度を測定する成分をセンサ素子７が検知可能な成分に変換する。また、触媒部６は、ガスセンサ１が濃度を測定しない成分を燃焼する。例えば、喘息診断の場合では、触媒部６は、測定対象であるＮＯをＮＯ２に変換すると共に、ＣＯ、Ｈ２、ＶＯＣ等、被測定ガスＧ（呼気）中に含まれる微量の還元ガスを燃焼させる。
【００３０】
触媒部６は、導入路２内に配置されている。具体的には、触媒部６は、隔壁４の導入路２側の表面に、導入路２の内面２Ｂと離間して配置されている。触媒部６は、例えば接着剤やガラス等の接着手段によって隔壁４に固定されている。
【００３１】
触媒部６は、触媒と、触媒を担持する基体部とを有する。基体部には、導入路２に向かって開口した導入口６Ａと、隔壁４の連通孔４Ａに接続された排出口６Ｂとが形成されている。また、基体部内には、導入口６Ａから排出口６Ｂに至るガス流路６Ｃが形成されている。触媒は、基体部の少なくともガス流路６Ｃの内面に配置されている。
【００３２】
触媒部６の基体部は、例えばアルミナ等のセラミックを主成分とする。触媒部６の触媒は、用途や温度に応じて適宜選択される。触媒としては、例えば白金、ロジウム、金等の貴金属、それら貴金属の粒子を例えばγアルミナやゼオライトに担持させた担持体、又は、例えば酸化マンガン、酸化コバルト、酸化錫等の金属酸化物が使用される。
【００３３】
触媒部６のガス流路６Ｃは、貫通孔又は切欠きをそれぞれ異なる位置に設けた複数のセラミック基板を積層することで形成されている。したがって、ガス流路６Ｃはスリット状に形成することができる。また、各セラミック基板の平面パターンの設計により、立体的なジグザグ状のガス流路６Ｃ、複数の流路が並列に配置されたガス流路６Ｃ等が実現できる。
【００３４】
触媒部６は、例えば、複数のセラミックグリーンシートを重ね合わせて焼成することで基体部を形成し、この基体部に触媒スラリーを注入し、触媒スラリーを乾燥及び焼成することで得られる。また、各セラミック基板に触媒スラリーを塗布又は印刷し、触媒スラリーを乾燥及び焼成した後、ガラス等で複数のセラミック基板を接着してもよい。さらに、ペレット状の多孔質体に触媒を担持させたものを基体部の内部に挿入してもよいし、基体部の内部にテンプレート法によって網目状の多孔質部を形成し、触媒スラリーを注入、乾燥及び焼成してもよい。
【００３５】
＜センサ素子＞
センサ素子７は、触媒部６を通過した被測定ガスＧ中の特定成分（つまり測定対象成分）を検知する。センサ素子７は、排出路３内に配置されている。具体的には、センサ素子７は、隔壁４の排出路３側の表面に、排出路３の内面３Ｂと離間して配置されている。センサ素子７は、例えば接着剤やガラス等の接着手段によって隔壁４に固定されている。
【００３６】
センサ素子７は、混成電位式の検知体を有し、検知体はセラミックからなるベース基板に搭載されている。センサ素子７は、さらに測温用抵抗体を有してもよい。混成電位式の検知体は、公知であるため詳述はしないが、例えば、ジルコニアからなる固体電解質体と、それぞれ異なる材料からなる電極とを有し、これら電極間の電位差をセンサ信号として出力する構成を有する。なお、センサ素子７の検知体としては、これに限定されず、検知対象のガス成分の存在により自身の抵抗が変化する金属酸化物半導体からなる検知体や、容量変化型の検知体を使用してもよい。
【００３７】
検知体及び測温用抵抗体は、隔壁４に形成された配線に電気的に接続され、外部から電力が供給される。
【００３８】
＜ヒータ＞
ヒータ８は、単体のヒータであり、触媒部６とセンサ素子７とを同時に加熱する。本実施形態では、ヒータ８は、センサ素子７内に配置されている。ヒータ８をセンサ素子７内に配置することで、触媒部６よりも高温で温度制御を行う必要のあるセンサ素子７の温度制御が可能となる。なお、測温用抵抗体からの出力を用いてヒータ８の通電制御を行うことで、センサ素子７の温度制御を精度の高いものにすることも可能である。
【００３９】
ヒータ８は、例えば白金等の金属配線（つまり負荷抵抗）によって構成され、センサ素子７のベース基板のうち、検知体よりも隔壁４に近い部分に配置されている。ヒータ８は、隔壁４に形成された配線に電気的に接続され、外部から電力が供給されることで発熱する。
【００４０】
本実施形態では、触媒部６は、隔壁４を介してヒータ８によって加熱される。そのため、触媒部６を加熱するために導入路２全体を加熱する必要がないため、ガスセンサ１の消費電力が低減される。
【００４１】
［１−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）触媒部６が隔壁４によって支持され、かつ外気に接触する導入路２の内面２Ｂとは離間されるため、触媒部６と導入路２との間の熱抵抗を大きくできる。その結果、触媒の温度分布の偏りを抑制すると共に、触媒部６の加熱効率を高めてガスセンサ１の消費電力を低減することができる。
【００４２】
（１ｂ）センサ素子７が排出路３の内面３Ｂと離間して配置されることで、触媒部６と同様に、センサ素子７も効率よく加熱することができる。その結果、ガスセンサ１の消費電力をさらに低減できる。
【００４３】
（１ｃ）１つのヒータ８で触媒部６とセンサ素子７とを同時に加熱することで、ガスセンサ１の消費電力をさらに低減できる。また、ガスセンサ１の構造を簡素化することができる。
【００４４】
（１ｄ）隔壁４の熱伝導率が、導入路２及び排出路３を構成する部材の熱伝導率よりも小さいことで、触媒部６から導入路２又は排出路３への隔壁４を経由した熱伝導が抑制される。その結果、ガスセンサ１の消費電力をさらに低減できる。
【００４５】
［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
図２に示すガスセンサ１１は、図１に示すガスセンサ１と同様、被測定ガスＧに含まれるガス成分の濃度を測定するためのガスセンサである。
【００４６】
ガスセンサ１１は、導入路２と、排出路３と、隔壁１４と、シール材５と、触媒部６と、センサ素子７と、１つのヒータ８とを備える。導入路２、排出路３、シール材５、触媒部６、センサ素子７、及びヒータ８は、図１のガスセンサ１と同じものであるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
隔壁１４は、図１の隔壁４において、触媒部６が配置された触媒配置部１４Ｂの厚みを他の部分の厚みよりも小さくしたものである。換言すれば、触媒部６は、隔壁１４において他の部分よりも薄肉化された触媒配置部１４Ｂに固定されている。
【００４８】
隔壁１４は、触媒配置部１４Ｂに導入路２から排出路３への連通孔１４Ａが設けられている。また、センサ素子７及びヒータ８は触媒配置部１４Ｂの触媒部６とは反対側の面に配置されている。
【００４９】
なお、触媒配置部１４Ｂは、導入路２及び排出路３から離間している。つまり、隔壁１４のうち、導入路２及び排出路３によって挟持される部分は、触媒配置部１４Ｂよりも厚みが大きい。
【００５０】
［２−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２ａ）隔壁１４のうちで触媒配置部１４Ｂの熱伝導が他の部位の熱伝導に比較して律速する。そのため、触媒配置部１４Ｂの厚みを他の部分よりも小さくすることで、触媒部６から導入路２又は排出路３への隔壁１４を経由した熱伝導が抑制される。その結果、ガスセンサ１１の消費電力をさらに低減できる。
【００５１】
［３．第３実施形態］
［３−１．構成］
図３に示すガスセンサ２１は、図１に示すガスセンサ１と同様、被測定ガスＧに含まれるガス成分の濃度を測定するためのガスセンサである。
【００５２】
ガスセンサ２１は、導入路２と、排出路３と、隔壁２４と、シール材５と、触媒部６と、センサ素子７と、１つのヒータ８とを備える。導入路２、排出路３、シール材５、触媒部６、センサ素子７、及びヒータ８は、図１のガスセンサ１と同じものであるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
隔壁２４は、導入路２と排出路３とに挟持される支持部２４Ａと、触媒部６が配置される触媒配置部２４Ｂとを有する。支持部２４Ａは、図１の隔壁４の導入路２及び排出路３の径方向の中心部分に貫通孔２４Ｃを設けたものである。
【００５４】
触媒配置部２４Ｂは、支持部２４Ａの貫通孔２４Ｃを塞ぐように、支持部２４Ａに厚み方向に重ねられて配置されている。触媒配置部２４Ｂには、導入路２から排出路３への連通孔２４Ｄが設けられている。また、センサ素子７及びヒータ８は触媒配置部２４Ｂに配置されている。
【００５５】
触媒配置部２４Ｂは、支持部２４Ａのうち導入路２のフランジ２Ａ及び排出路３のフランジ３Ａに挟まれる部分よりも熱伝導率が小さい。つまり、隔壁２４における触媒部６が配置された部分の熱伝導率は、隔壁２４のうち導入路２及び排出路３に固定される部分の熱伝導率よりも小さい。
【００５６】
触媒配置部２４Ｂの材質は、隔壁２４のうち導入路２及び排出路３に固定される部分よりも熱伝導率が小さくなれば特に限定されないが、例えば、ジルコニア、ムライト等のセラミックが触媒配置部２４Ｂの主成分として好適である。
【００５７】
［３−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（３ａ）隔壁２４のうちで触媒配置部２４Ｂの熱伝導が隔壁２４のうち導入路２及び排出路３に固定される部分（つまり支持部２４Ａ）の熱伝導に比較して律速する。そのため、触媒配置部２４Ｂの熱伝導率を支持部２４Ａよりも小さくすることで、触媒部６から導入路２又は排出路３への隔壁２４を経由した熱伝導が抑制される。その結果、ガスセンサ２１の消費電力をさらに低減できる。
【００５８】
また、隔壁２４が支持部２４Ａと触媒配置部２４Ｂとを有することで、隔壁２４の導入路２及び排出路３による支持強度を保ちつつ、触媒部６から導入路２又は排出路３への熱伝導を抑制することができる。
【００５９】
［４．第４実施形態］
［４−１．構成］
図４に示すガスセンサ３１は、図１に示すガスセンサ１と同様、被測定ガスＧに含まれるガス成分の濃度を測定するためのガスセンサである。
【００６０】
ガスセンサ３１は、導入路１２と、排出路１３と、隔壁１４と、シール材５と、触媒部６と、センサ素子７と、１つのヒータ８とを備える。シール材５、触媒部６、センサ素子７、及びヒータ８は、図１のガスセンサ１と同じものであり、隔壁１４は、図２のガスセンサ１１と同じものであるため、それぞれ同一符号を付して説明を省略する。
【００６１】
導入路１２は、触媒部６に被測定ガスＧを導入する。導入路１２は、配管１２Ａと、チャンバ１２Ｂと、フランジ１２Ｃとを有する。配管１２Ａはチャンバ１２Ｂに接続されている。
【００６２】
チャンバ１２Ｂは、配管１２Ａとの接続用の導入口１２１と、導入口１２１とは別の個所に設けられた開口１２２とを有する。開口１２２は、触媒部６及びセンサ素子７が取り付けられた隔壁１４によって塞がれている。
【００６３】
このように、チャンバ１２Ｂは、被測定ガスＧの流路を構成すると共に、触媒部６を格納する空間を構成している。また、チャンバ１２Ｂの開口の周縁にはフランジ１２Ｃが配置されている。触媒部６は、チャンバ１２Ｂの内面１２Ｄと離間して配置されている。
【００６４】
排出路１３は、センサ素子７を通過した被測定ガスＧを外部に排出する。排出路１３は、配管１３Ａと、チャンバ１３Ｂと、フランジ１３Ｃとを有する。排出路１３のチャンバ１３Ｂは、内壁１３１と、排出口１３２と、開口１３３とを有する。
【００６５】
内壁１３１は、隔壁１４と対向するように配置されている。内壁１３１の内面は、隔壁１４の排出路１３側の表面（つまりセンサ素子７が配置された表面）と平行である。排出口１３２は、チャンバ１３Ｂの外部と連通し、被測定ガスＧをチャンバ１３Ｂの外部に排出する。開口１３３は、排出口１３２とは別の個所に設けられている。開口１３３は、隔壁１４によって塞がれている。
【００６６】
このように、チャンバ１３Ｂは、被測定ガスＧの流路を構成すると共に、センサ素子７を格納する空間を構成している。センサ素子７は、チャンバ１３Ｂの内面１３Ｄと離間して配置されている。
【００６７】
図４のガスセンサ３１では、排出口１３２は、内壁１３１と交差する側壁１３４に設けられているが、図５Ａに示すガスセンサ３１Ａのように、排出口１３２は内壁１３１に設けられてもよい。
【００６８】
ガスセンサ３１Ａでは、排出口１３２は、図５Ｂに示すように、隔壁１４の厚み方向から視て、センサ素子７を挟んで連通孔１４Ａの反対側に配置されている。連通孔１４Ａは、被測定ガスＧの流れ方向、つまり、連通孔１４Ａの重心と排出口１３２の重心とを結ぶ方向と垂直な方向（以下、「幅方向」ともいう。）が長手方向となる長方形状の平面形状を有する。連通孔１４Ａの長手方向に沿った長さ（つまり幅）Ｄ１は、センサ素子７の検知部７Ａの幅Ｄ０よりも大きい。一方、排出口１３２は、径がセンサ素子７の検知部７Ａの幅よりも小さい真円形である。
【００６９】
ここで、検知部７Ａは、センサ素子７のうち被測定ガスＧを実質的に検知する部分、つまり、検知体が配置されている部分である。例えば混成電位式のセンサ素子７の場合では、検知部７Ａは、固体電解質及び電極が配置されている部分である。
【００７０】
隔壁１４の厚み方向から視て、センサ素子７の検知部７Ａは、連通孔１４Ａ上の点と排出口１３２上の点とを結ぶ直線群が形成するガス流れ領域Ｓに包含されている。つまり、ガス流れ領域Ｓは、連通孔１４Ａ及び排出口１３２を隔壁１４の表面に投影した投影図において、連通孔１４Ａの幅方向における２つの端点（つまり幅方向で最も外側の２点）と、排出口１３２の幅方向における２つの端点とをそれぞれ結ぶ２つの線分に挟まれた領域である。ガス流れ領域Ｓは、被測定ガスＧの実質的な流路を隔壁１４の表面に投影したものである。
【００７１】
さらに、図６Ａに示すガスセンサ３１Ｂのように、排出路１３のチャンバ１３Ｂは、排出口１３２とチャンバ１３Ｂの外部とを連通する補助流路１３５をさらに有してもよい。ガスセンサ３１Ｂでは、排出口１３２は、補助流路１３５を介してチャンバ１３Ｂの外部に連通している。
【００７２】
補助流路１３５は、連通孔１４Ａから排出口１３２まで間の被測定ガスＧの流れ方向と交差する方向に被測定ガスＧを誘導するように構成される。具体的には、補助流路１３５では、連通孔１４Ａから排出口１３２まで間の被測定ガスＧの流れ方向と逆向きで、かつ隔壁１４の表面と平行に被測定ガスＧが流れる。つまり、補助流路１３５によって、被測定ガスＧの排出経路が折り返されている。
【００７３】
ガスセンサ３１Ｂでは、補助流路１３５が配管１３Ａに連結されており、排出口１３２は配管１３Ａには直接連結されていない。そのため、排出口１３２の形状は任意に設計できる。図６Ｂでは、排出口１３２は、連通孔１４Ａと同じ形状（つまり、幅方向に延伸する長方形状）である。また、排出口１３２の幅Ｄ２は、センサ素子７の検知部７Ａの幅Ｄ０よりも大きい。そのため、排出口１３２と連通孔１４Ａとの間に形成されるガス流れ領域Ｓは、検知部７Ａを包含する四角形となる。
【００７４】
図４のガスセンサ３１、図５Ａのガスセンサ３１Ａ及び図６Ａのガスセンサ３１Ｂにおける導入路１２のチャンバ１２Ｂ及び排出路１３のチャンバ１３Ｂは、金属で構成されてもよいし、セラミックを主成分としてもよい。
【００７５】
また、導入路１２のチャンバ１２Ｂ及び排出路１３のチャンバ１３Ｂは、形状の異なる開口を設けた複数のセラミック基板を積層することで形成できる。例えば、ガスセンサ３１Ｂのチャンバ１３Ｂは、図７に示す開口Ｏがそれぞれ設けられた４枚のセラミックグリーンシート１０１〜１０４を重ね合わせて焼成することで形成できる。
【００７６】
導入路１２におけるチャンバ１２Ｂと配管１２Ａとの接続、及び排出路１３におけるチャンバ１３Ｂと配管１３Ａとの接続には、例えば、溶接、ロウ付け等を用いることができる。
【００７７】
［４−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（４ａ）検知部７Ａがガス流れ領域Ｓに包含されることで、センサ素子７の検知部７Ａ近傍における被測定ガスＧの流れを均質化できる。その結果、センサ素子７の検知部７Ａ近傍における被測定ガスＧの濃度が速やかに変化し、ガスセンサ３１Ａ，３１Ｂの応答性が向上する。
【００７８】
（４ｂ）補助流路１３５を設けることによって、排出口１３２の形状を被測定ガスＧの流れを考慮した任意の形状に設計できる。その結果、容易かつ確実に、検知部７Ａを包含するガス流れ領域Ｓを形成することができる。
【００７９】
また、連通孔１４Ａからチャンバ１３Ｂの外部（つまり配管１３Ａの入口）までの距離が大きくなることで、被測定ガスＧの流路の狭まりが緩やかになる。そのため、検知部７Ａにおける被測定ガスＧの流れをより均質化できる。
【００８０】
［５．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
【００８１】
（５ａ）上記実施形態のガスセンサにおいて、センサ素子７は必ずしも排出路３，１３の内面３Ｂ，１３Ｂと離間して配置される必要はない。また、センサ素子７は、必ずしも隔壁４，１４，２４上に配置される必要はない。
【００８２】
（５ｂ）上記実施形態のガスセンサにおいて、ヒータ８は、センサ素子７と隔壁４，１４，２４との間、触媒部６の内部、又は触媒部６と隔壁４，１４，２４との間に配置されてもよい。また、ガスセンサは、触媒部６を加熱する第１ヒータと、センサ素子７を加熱する第２ヒータとを備えてもよい。
【００８３】
（５ｃ）上記実施形態のガスセンサにおいて、隔壁４，１４，２４は、シール材５を介して導入路２と排出路３とに挟持されなくてもよい。例えば、シール材５に代えて、接着剤やガラス等の接着手段を用いることによって、隔壁４，１４，２４と２つのフランジ２Ａ，３Ａとの間を接着させて気密を確保するようにしてもよい。その他に、例えば、隔壁４，１４，２４は、導入路２又は排出路３を構成する配管の内面や、ケーシングの内面に接着等の手段で固定されてもよい。
【００８４】
（５ｄ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【００８５】
１…ガスセンサ、２…導入路、２Ａ…フランジ、２Ｂ…内面、３…排出路、
３Ａ…フランジ、３Ｂ…内面、４…隔壁、４Ａ…連通孔、５…シール材、６…触媒部、
６Ａ…導入口、６Ｂ…排出口、６Ｃ…ガス流路、７…センサ素子、７Ａ…検知部、
８…ヒータ、１１…ガスセンサ、１２…導入路、１２Ａ…配管、１２Ｂ…チャンバ、
１２Ｃ…フランジ、１２Ｄ…内面、１３…排出路、１３Ａ…配管、
１３Ｂ…チャンバ、１３Ｃ…フランジ、１３Ｄ…内面、１４…隔壁、１４Ａ…連通孔、
１４Ｂ…触媒配置部、２１…ガスセンサ、２４…隔壁、２４Ａ…支持部、
２４Ｂ…触媒配置部、２４Ｃ…貫通孔、２４Ｄ…連通孔、
３１，３１Ａ，３１Ｂ…ガスセンサ、１３１…内壁、１３２…排出口、１３３…開口、
１３４…側壁、１３５…補助流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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