(57)【要約】      （修正有）【課題】外部からの温度の影響を低減して、ガスセンサの測定感度の低下を抑制できるとともに、ガスセンサの耐久性を向上できるガスセンサを提供する。【解決手段】呼気センサは、第１ケース２１の開口側の端部８７に第１凹部及び第１凸部が設けられ、第２ケース２３の開口側の端部９７に第２凸部及び第２凹部が設けられている。更に、第１ケース２１の第１凹部と第２ケース２３の第２凸部とが嵌合すると共に、第１ケース２１の第１凸部と第２ケース２３の第２凹部とが嵌合する構成である。従って、第１ケース２１と第２ケース２３とが嵌合する嵌合部分８５では、単に第１ケース２１と第２ケース２３とがフラットな面同士で接している場合に比べて、外部環境から空気等のガスが流入しにくくなっている。つまり、嵌合部分８５は、嵌合していない部分に比べて、気体流動パス長さが増加している。【選択図】図３
2019158824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス中の第１ガス成分を第２ガス成分に変換する変換部を有する変換ユニットと、
前記変換部を通過した前記被測定ガスである通過後ガスに接触し、前記被測定ガス中の前記第２ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化する検知部を有する検知ユニットと、
前記変換ユニットと前記検知ユニットとの間における前記通過後ガスのガス流路を構成する流路部材と、
前記変換ユニット、前記検知ユニット、前記流路部材を収容するハウジングと、
を備えるガスセンサであって、
前記流路部材は、受熱により、前記第１ガス成分および前記第２ガス成分とは異なり且つ還元性を有する還元性ガスを発生可能な材料を用いて構成された特定部分を備えており、
前記ハウジングは、複数の容器の各開口側を向かい合わせにして、内部に中空を有するように一体に構成したものであり、
前記複数の容器のうち、前記向かう合う開口を有する一対の容器において、一方の容器の開口側の端部に凹部を備えるとともに、他方の容器の開口側の端部に凸部を備え、前記凹部と前記凸部とが嵌合することにより、前記一対の容器が一体に構成されている、
ガスセンサ。
【請求項２】
前記ハウジング内に、前記変換ユニットを収容する変換用空間と、前記検知ユニットを収容する検知用空間と、前記流路部材の前記特定部分を収容する流路用空間とを備え、  
前記流路用空間と前記変換用空間及び／又は前記検知用空間とは、通気を規制する隔壁によって区分されている、
請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記隔壁は、前記一対の容器のうち、一方の容器に設けられた第１隔壁と他方の容器に設けられた第２隔壁とからなり、
前記第１隔壁と前記第２隔壁との当接部分では、前記第１隔壁の先端に設けられた凹部と前記第２隔壁の先端に設けられた凸部とが嵌合している、
請求項２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、被測定ガス中に含まれる特定ガス成分の濃度を検知するガスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば喘息の診断のために、呼気中の極低濃度（数ｐｐｂ〜数百ｐｐｂレベル）のＮＯｘを測定するガスセンサが知られている（特許文献１参照）。
このガスセンサは、呼気中のＮＯをＮＯ２に変換するＰｔＹ（Ｐｔを担持したゼオライト）からなる触媒を有する変換部と、ＮＯ２を検知する混成電位型のセンサ素子を有する検知部とを、セラミックの積層技術を用いて１つのユニットとしたものである。
【０００３】
この種のガスセンサでは、変換部を第１ヒータで加熱するとともに、検知部を第２ヒータで加熱するようになっている。また、変換部と第１ヒータとを第１ケースで覆って第１チャンバを形成するとともに、検知部と第２ヒータとを第２ケースで覆って第２チャンバを形成している。さらに、第１チャンバと第２チャンバとを接続する流路部材を設けている。
【０００４】
そして、第１チャンバ内に導入した呼気の成分を第１ヒータで加熱した変換部で変換し、変換後の呼気を流路部材を介して第２チャンバに供給し、第２ヒータで加熱した検知部の電気的変化に基づいて、呼気中のＮＯｘを検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開 第2015/0250408号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来技術では、下記のような問題があり、一層の改善が求められている。
具体的には、本発明者の研究により、上述した変換部の触媒は、ＮＯをＮＯ２に変換するだけでなく、Ｈ２やＣＯ等の還元性ガスを低減する（除去する）性質を有するので、変換後のガスを検出部側に供給すると、検知部におけるガスの測定感度（即ちＮＯ２のガス濃度を検知する際の感度）が低下することが明らかとなった。
【０００７】
なお、この検知部におけるガスの測定感度の低下は、例えば金属酸化物（例えば、ＺｒＯ２）からなる検知部が、還元性ガスの減少によって、酸化性ガスに多く晒されるようになると、金属酸化物の酸素欠陥が低減し、この酸素欠陥との電極反応による酸素イオンの移動が不活発になるからと推定される。
【０００８】
この対策として、流路部材の材料として、例えばフッ素ゴム等のように、受熱によって還元性ガス（例えばベンズアルデヒドなどの有機化合物ガス）を発生可能な材料を用いて、流路部材自体から還元性ガスを発生させて、第２チャンバに供給することが考えられる。
【０００９】
しかしながら、フッ素ゴム等からなる流路部材は、周囲の環境（即ち雰囲気である外部環境）の温度によって、還元性ガスの発生状態が変化するという特性があるので、外部環境の温度が変化すると、還元性ガスの発生状況も変化してしまう。
【００１０】
例えば、ガスセンサが、温度が高い環境下に置かれた場合（例えば高い温度で保管された場合）には、流路部材から多くの還元性ガスが発生してしまうことがあるので、実際にガスセンサを使用する際には、流路部材から僅かの還元性ガスしか発生しないことがある。
【００１１】
このように、流路部材において還元性ガスの発生状態（即ち還元性ガスの発生量）が変化すると、検知部に到達する還元性ガスの量も変化するので（例えば減少するので）、実際にガスの濃度を測定する際の測定感度も変化してしまう。
【００１２】
なお、流路部材を変換部および検知部と共にハウジングの中に収容して、流路部材が周囲の環境の温度変化の影響を受けにくくすることも考えられるが、ハウジングの構成が十分に検討されないことにより、ガスセンサの保管時にハウジング内に温度が高い空気等の外気が侵入し易ければ、流路部材から多くの還元性ガスの発生を招き、ガスセンサを使用する際に、流路部材から僅かの還元性ガスしか発生しない現象を生じさせてしまう。
【００１３】
つまり、ガスセンサを使用する場合や保管する場合には、外部環境の温度の影響を受けて、還元性ガスの発生状態が変化するので、ガスセンサの測定感度が不安定になるという問題がある。
【００１４】
また、保管中などに流路部材から過度に還元性ガスが発生した場合には、ガスセンサを使用する際に測定感度が低下するので、ガスセンサの耐久性（従って寿命）が低下するという問題もある。
【００１５】
本開示は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガスセンサに対する外部からの温度の影響を低減して、ガスセンサの測定感度の低下を抑制できるとともに、ガスセンサの耐久性を向上できる、ガスセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（１）本開示の第１局面は、変換ユニットと検知ユニットと流路部材とハウジングとを備えたガスセンサに関するものである。
変換ユニットは、被測定ガス中の第１ガス成分を第２ガス成分に変換する変換部を有する。検知ユニットは、変換部を通過した被測定ガスである通過後ガスに接触し、被測定ガス中の第２ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化する検知部を有する。
【００１７】
流路部材は、変換ユニットと検知ユニットとの間における通過後ガスのガス流路を構成する。この流路部材は、受熱により、第１ガス成分および第２ガス成分とは異なり且つ還元性を有する還元性ガスを発生可能な材料（例えば高分子材料）を用いて構成された特定部分を備えている。
【００１８】
ハウジングは、変換ユニット、検知ユニット、流路部材を収容する。このハウジングは、複数の容器の各開口側を向かい合わせにして、内部に中空を有するように一体に構成したものである。
【００１９】
このハウジングでは、複数の容器のうち、向かう合う開口を有する一対の容器において、一方の容器の開口側の端部に凹部を備えるとともに、他方の容器の開口側の端部に凸部を備え、その凹部と凸部とが嵌合することにより、一対の容器が一体に構成されている。
【００２０】
このように、本第１局面では、一方の容器の開口側の端部に凹部が設けられ、他方の容器の開口側の端部に凸部が設けられ、一方の容器の凹部と他方の容器の凸部とを嵌合させることにより、一対の容器を一体に構成している。
【００２１】
従って、容器の凹部と凸部とが嵌合している部分は、単に一方の容器の端部と他方の容器の端部とがフラットな面同士で接している場合に比べて、外部環境から空気等のガスが流入しにくくなっている。つまり、嵌合している部分は、嵌合していない部分に比べて、気体流動パス長さが増加している。
【００２２】
そのため、例えば外気温が高い場合でも、その温度が高い空気等が容器の内部（従ってハウジングの内部）に侵入しにくい。その結果、例えば外気温が高くなっても、ハウジング内の温度が上昇しにくいので、流路部材（詳しくは特定部分）の温度が上昇しにくい。そのため、特定部分から還元性ガスが発生することを抑制できる。
【００２３】
つまり、本第１局面では、ハウジング内の流路部材の特定部分は、外気温の温度の影響を受けにくいので、特定部分から発生する還元性ガスの発生状態を安定化させることができる。そのため、ガスセンサの測定感度を安定化できるという顕著な効果を奏する。
【００２４】
また、特定部分から過度に還元性ガスが発生した場合に、ガスセンサを使用する際に、十分な測定感度が得られないが、本第１局面では、外部環境の温度変化を受けにくいので、特定部分から過度に還元性ガスが発生することを抑制できる。よって、ガスセンサの耐久性を高めることができる。即ち、ガスセンサの寿命を延ばすことができる。
【００２５】
このように、本第１局面では、ガスセンサに対する外部からの温度の影響を低減して、ガスセンサの測定感度の低下を抑制できるとともに、ガスセンサの耐久性を向上できるという顕著な効果を奏する。
【００２６】
（２）本開示の第２局面では、ハウジング内に、変換ユニットを収容する変換用空間と、検知ユニットを収容する検知用空間と、流路部材の特定部分を収容する流路用空間とを備えており、流路用空間と変換用空間及び／又は検知用空間とは、通気を規制する隔壁によって区分されていてもよい。
【００２７】
本第２局面のように、流路部材の特定部分が配置されている流路用空間が、変換用空間や検知用空間と隔壁によって区分されている場合には、この隔壁によって通気が規制されるので（即ち通気が遮断または制限されるので）、変換用空間や検知用空間から流路用空間にガスが流入しにくい。
【００２８】
従って、例えば、変換用空間に配置された変換ユニットの変換部や検知用空間に配置された検知ユニットの検知部が、それぞれヒータによって加熱されて、変換用空間内のガスや検知用空間内のガスの温度が上昇した場合でも、その温度が上昇したガスは、隔壁に遮られるので、流路用空間に流入しにくい。
【００２９】
よって、流路用空間内に配置された流路部材の特定部分の温度も上昇しにくいので、還元性ガスの発生を抑制できる。
このように、本第２局面では、流路部材の特定部分は、外部環境からの温度だけではなく、変換用空間や検知用空間の温度の影響を受けにくいので、ガスセンサの測定感度の低下を一層抑制できるとともに、ガスセンサの耐久性を一層向上できるという顕著な効果を奏する。
【００３０】
（３）本開示の第３局面では、隔壁は、一対の容器のうち、一方の容器に設けられた第１隔壁と他方の容器に設けられた第２隔壁とからなり、第１隔壁と第２隔壁との当接部分では、第１隔壁の先端に設けられた凹部と第２隔壁の先端に設けられた凸部とが嵌合していてもよい。
【００３１】
本第３局面のように、一方の容器の第１隔壁の先端の凹部と他方の容器の第２隔壁の先端の凸部とが嵌合する構成の場合には、その嵌合部分では、上述のように、気体流動パス長さが長いので、変換用空間や検知用空間から流路用空間に一層ガスが侵入しにくい。
【００３２】
よって、流路部材の特定部分は、変換用空間や検知用空間から一層温度の影響を受けにくいので、ガスセンサの測定感度の低下をより一層抑制できるとともに、ガスセンサの耐久性をより一層向上できるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態の呼気センサのハウジングのうち、第１ケースを外して第２ケースの開口側の構成を示す側面図である。
【図２】第１実施形態の呼気センサを分解して示す分解斜視図である。
【図３】第１実施形態の呼気センサのハウジングを破断した断面（図１、図２のＡ−Ａ断面）を示す断面図である。
【図４】（ａ）は第１実施形態の呼気センサのハウジングの嵌合部分を図３のＸ方向及びＹ方向と垂直のＺ方向から見た断面を示す断面図、（ｂ）は第２実施形態の呼気センサのハウジングの嵌合部分（図４（ａ）と同様な位置の断面）を示す断面図である。
【図５】変換ユニット及び検知ユニット等の構成を示す説明図である。
【図６】第３実施形態の呼気センサをＺＸ平面に沿って破断して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本開示が適用されたガスセンサの実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
本第１実施形態では、ガスセンサとして、呼気中の特定ガス成分の濃度を検知する呼気センサを例に挙げて説明する。
【００３５】
この呼気センサは、例えば、喘息診断のために、呼気Ｇ（即ち被測定ガスＧ）中の極低濃度（例えば数ｐｐｂ〜数百ｐｐｂレベル）のＮＯｘ（例えばＮＯ）を測定する用途に用いられるセンサである。
【００３６】
［１−１．呼気センサの構成］
まず、呼気センサ１の全体構成について説明する。
図１及び図２に示すように、第１実施形態の呼気センサ１は、ハウジング３の内部に、変換ユニット５と、検知ユニット７と、流路部材９と、を備えている。
【００３７】
以下、各構成ついて説明する。
＜ハウジングの構成＞
ハウジング３は、図１に示すように、大きさの異なる箱が二段に積み重ねられたような外形形状を有する筐体であり、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる樹脂により構成されている。
【００３８】
つまり、ハウジング３の外形形状は、平面視（図１の上方から見た場合）が矩形状であり、下部を構成する直方体形状の下部箱体３ａと、上部を構成する直方体形状の上部箱体３ｂとが、上下に重ね合わされたような形状を有している。なお、上部箱体３ｂの図１の左右方向の寸法は、下部箱体３ａより短い。
【００３９】
また、下部箱体３ａの先端側の側壁（下部先端側壁）１１には、下部先端側壁１１を貫通して、筒状の下部カセットコネクタ１３が配置されている。同様に、上部箱体３ｂの先端側の側壁（上部先端側壁）１５には、上部先端側壁１５を貫通して、筒状の上部カセットコネクタ１７が配置されている。なお、下部カセットコネクタ１３及び上部カセットコネクタ１７には、それぞれ複数のリード線１９が貫挿されている。
【００４０】
上述したハウジング３は、図２に示すように、第１ケース２１と第２ケース２３とが、後に詳述するように、一体に組み合わされたものである。つまり、第１ケース２１と第２ケース２３とが、５本のネジ２５により一体に組み付けられることにより、ハウジング３が構成されている。
【００４１】
また、ハウジング３は、自身の内部（即ち内部空間２７）に、変換用空間２９と、検知用空間３１と、流路用空間３３とを備える。
変換用空間２９には変換ユニット５が配置され、検知用空間３１には検知ユニット７が配置され、流路用空間３３には流路部材９が配置されている。
【００４２】
詳しくは、ハウジング３の内部は、内部空間２７を図１の上下に区分する横隔壁３５が、ＸＹ平面に沿って広がるように設けられている。この横隔壁３５によって、図１の上方の検知用空間３１と図１の下方の変換用空間２９及び流路用空間３３とが区分されている。
【００４３】
また、変換用空間２９と流路用空間３３とは、横隔壁３５に対して垂直に設けられた縦隔壁３７により区分されている。つまり、横隔壁３５の図１の左右方向における中央部分から図１の下方に向かって伸びるように（即ちＺＹ平面に沿って）縦隔壁３７が設けられている。
【００４４】
なお、以下では、横隔壁３５のうち、縦隔壁３７から図１の左側（先端側）の部分を第１横隔壁３９と称し、縦隔壁３７から図１の右側（後端側）の部分を第２横隔壁４１と称する。
【００４５】
第２横隔壁４１には、流路部材９が貫挿される第１貫通孔４３が形成されているが、第１貫通孔４３の内周面と流路部材９の外周面との間には、僅かな間隔しかないので、検知用空間３１と流路用空間３３との間の通気は殆どない。
【００４６】
同様に、縦隔壁３７には、流路部材９が貫挿される第２貫通孔４５が形成されているが、第２貫通孔４５の内周面と流路部材９の外周面との間には、僅かな間隔しかないので、変換用空間２９と流路用空間３３との間の通気は殆どない。
【００４７】
＜ハウジングの内部の構成＞
図１に示すように、変換ユニット５には、下部カセットコネクタ１３が接続されている。下部カセットコネクタ１３は、リード線１９ａおよび接続コネクタ５１ａを介して外部機器（図示省略）に接続可能に構成されている。
【００４８】
この変換ユニット５は、後述するが、通電による発熱する第１ヒータ５３（図５参照）を備えている。第１ヒータ５３へのヒータ電力は、外部機器から接続コネクタ５１ａ、リード線１９ａ、下部カセットコネクタ１３を介して第１ヒータ５３に供給される。
【００４９】
一方、検知ユニット７には、上部カセットコネクタ１７が接続されている。上部カセットコネクタ１７は、リード線１９ｂおよび接続コネクタ５１ｂを介して外部機器（図示省略）に接続可能に構成されている。
【００５０】
この検知ユニット７は、後述するが、通電による発熱する第２ヒータ５５（図５参照）を備えている。第２ヒータ５５へのヒータ電力は、外部機器から接続コネクタ５１ｂ、リード線１９ｂ、上部カセットコネクタ１７を介して第２ヒータ５５に供給される。
【００５１】
また、検知ユニット７から出力される検知信号は、上部カセットコネクタ１７からリード線１９ｂ（但し第２ヒータ５５用とは異なるリード線）および接続コネクタ５１ｂを介して外部機器に出力される。
【００５２】
変換ユニット５には、図２に示すように、外部から呼気（Ｇ）を導入するための導入管５７と、変換後の呼気（即ち通過後ガス）を排出するための排出管５９とを備えている。一方、検知ユニット７は、変換後の呼気を導入するための導入管６１（図１参照）と、検知後の呼気を排出するための排出管６３とを備えている。
【００５３】
なお、前記導入管５７、６１および排出管５９、６３は、それぞれ金属材料（例えば、ステンレス）で構成されている。
そして、図２に示すように、呼気は、副配管６５、６７、６９、導入管５７を介して変換ユニット５内に導入され、変換ユニット５を出た後、ガス流通管である流路部材９を経由して検知ユニット７に導入される。呼気中の特定成分が検知ユニット７で検出された後、呼気は、検知ユニット７の排出管６３に接続された副配管７１を介して外部に排出される。
【００５４】
流路部材９は、全体がフッ素を含有する高分子材料（フッ素ゴム、フルオロエラストマーなど）で形成されたチューブであるので、流路部材９の全体が特定部分となっている。この高分子材料は、受熱により還元性ガス（例えば、ベンズアルデヒドなどの有機化合物ガス）を発生する特性を有している。
【００５５】
さらに、図１および図２に示すように、呼気センサ１は、ハウジング３の内部に、第１断熱材７３、第２断熱材７５、第３断熱材７７を備える。第１断熱材７３、第２断熱材７５、第３断熱材７７は、例えばガラス繊維を用いて構成される。
【００５６】
第１断熱材７３および第２断熱材７５は、変換用空間２９に配置される。第１断熱材７３は、変換ユニット５の上側、横側、下側に配置される形状であり、変換ユニット５とハウジング３とを断熱するために備えられている。第２断熱材７５は、板状であり、第１断熱材７３の下側に配置されている。第３断熱材７７は、検知用空間３１に配置される。第３断熱材７７は、板状であり、検知ユニット７の下側に配置されて、検知ユニット７と変換用空間２９とを断熱するために備えられている。
【００５７】
［１−２．第１、第２ケースの嵌合部分の構成］
次に、ハウジング３の構成のうち、第１ケース２１と第２ケース２３とが嵌合する嵌合部分について、詳細に説明する。
【００５８】
図３に図２のＡ−Ａ断面を示すように、ハウジング３は、第１ケース２１と第２ケース２３とが、図３の上下方向から一体に組み合わされたものである。
つまり、ハウジング３は、第１ケース２１の開口部８１と第２ケース２３の開口部８３とを向い合せにして、ハウジング３の内側に内部空間２７を有するように、嵌合部分８５にて嵌合させて一体に構成したものである。
【００５９】
以下に、この嵌合部分８５の構成について詳しく説明する。
第１ケース２１の開口側（図３の上側）の第１端部８７、即ち第１ケース２１を構成する第１外壁８９のうち、第２ケース２３側の先端部分である第１端部８７には、図４（ａ）に拡大して示すように、第１ケース２１の底部９１側（図３の下側）に凹んだ第１凹部９３が形成されている。
【００６０】
この第１凹部９３は、第１外壁８９の内側（図４の左側の内部空間２７側）が、外側（図４の右側の外界側）より、第１ケース２１の底部９１側に凹んだものである。従って、第１凹部９３の外側には、第２ケース２３の底部９５側（図３の上側）に突出する第１凸部９５が構成されている。
【００６１】
なお、この第１凹部９３及び第１凸部９５は、第１ケース２１の開口側の第１端部８７のほぼ全周にわたって形成されている。
一方、第２ケース２３の開口側（図３の下側）の第２端部９７、即ち第２ケース２３を構成する第２外壁９９のうち、第１ケース２１側の先端部分である第２端部９７には、図４（ａ）に拡大して示すように、第１凹部９３に向かって突出する第２凸部１０１が形成されている。
【００６２】
この第２凸部１０１は、第２外壁９９の内側（図４の左側の内部空間２７側）が、外側（図４の右側の外界側）より、第１ケース２１の底部９１側に突出したものである。従って、第２凸部１０１の外側には、第２ケース２３の底部９５側（図３の上側）に凹んだ第２凹部１０３が構成されている。
【００６３】
なお、この第２凸部１０１及び第２凹部１０３は、第２ケース２３の開口側の第２端部９７のほぼ全周にわたって形成されている。
従って、第１ケース２１と第２ケース２３とを、図３の上下方向から一体に組み合わせる場合には、嵌合部分８５において、第１ケース２１の第１凹部９３と第２ケース２３の第２凸部１０１とが嵌合して当接するとともに、第１ケース２１の第１凸部９５と第２ケース２３の第２凹部１０３とが嵌合して当接する。
【００６４】
このように嵌合することにより、当接する部分の断面は図４（ａ）に示すように、クランク状に屈曲した形状になり、嵌合部分８５がない場合に比べて、気体流動パス長さが増加し、ハウジング３内部の気密性が向上する。
【００６５】
また、上述したような嵌合部分８５は、縦隔壁３７にも同様に構成されている。
詳しくは、図３に示すように、縦隔壁３７は、第１ケース２１の底部９１より第２ケース２３の底部９５側に伸びる第１縦隔壁１０５と、第２ケースの底部９５より第１ケース２１の底部９１側に伸びる第２縦隔壁１０７とから構成されている。
【００６６】
そして、第１縦隔壁１０５の先端部分と第２縦隔壁１０７の先端部分とが、前記嵌合部分８５と同様に嵌合する嵌合部分１０９となっている。
つまり、第１縦隔壁１０５の先端に、第１ケース２１と同様な凹部１０５ａと凸部１０５ｂが設けられ、第２縦隔壁１０７の先端に、第２ケース２３と同様な凸部１０７ａと凹部１０７ｂとが設けられている。そして、第１縦隔壁１０５の凹部１０５ａと第２縦隔壁１０７の凸部１０７ａとが嵌合するとともに、第１縦隔壁１０５の凸部１０５ｂと第２縦隔壁１０７の凹部１０７ｂとが嵌合している。
【００６７】
［１−３．変換ユニット及び検知ユニットの構成］
次に、変換ユニット５と検知ユニット７の構成について、図５に基づいて説明する。
＜変換ユニット＞
図５に模式的に示すように、変換ユニット５は、内部の空間（即ち第１チャンバＣ１）と、第１チャンバＣ１を囲む第１筐体部１１１と、第１筐体部１１１に収容される隔壁部１１３とを有している。第１チャンバＣ１は、隔壁部１１３により、図５の左側の第１室Ｒ１と図５の右側の第２室Ｒ２とに区分（即ち分離）されている。
【００６８】
第１筐体部１１１の左側の側面には、導入管５７が接続され、第１筐体部１１１の右側の側面には、排出管５９が接続されている。この導入管５７は、第１チャンバＣ１の第１室Ｒ１に連通し、排出管５９は、第１チャンバＣ１の第２室Ｒ２に連通している。
【００６９】
また、前記隔壁部１１３の中央（図５の左右方向における中央）には第１ヒータ５３が配置され、第１ヒータ５３の左右には、変換部１１５を構成する触媒が配置されている。この触媒により構成された変換部１１５は、後述するように、呼気に含まれる第１ガス成分（例えばＮＯ）を第２ガス成分（例えばＮＯ２）に変換するように機能する構造体である。
【００７０】
なお、第１ヒータ５３は、バッテリ（図示せず）からの通電による加熱によって、触媒を動作温度（即ち機能を発揮する温度）に加熱するものであり、例えば白金等の発熱抵抗体からなる。
【００７１】
変換部１１５の内部には、第１室Ｒ１から第２室Ｒ２に到るガス流路１１７が形成されている。つまり、呼気が触媒の表面にできる限り多く接触するように、変換部１１５内にて、複数箇所で屈曲するように構成されたガス流路１１７が形成されている。
【００７２】
この変換ユニット５では、導入管５７から第１チャンバＣ１の第１室Ｒ１に導入された呼気（Ｇ）は、図５の矢印に示すように、変換部１１５に接触して（即ち通過して）ガス成分が変換された後、排出管５９から流路部材９に排出される。
【００７３】
＜検知ユニット＞
図５に示すように、検知ユニット７は、内部の空間（即ち第２チャンバＣ２）と、第２チャンバＣ２を囲む第２筐体部１２１と、第２筐体部１２１に収容される素子部１２３とを有している。この素子部１２３は、保持部１２５により、第２チャンバＣ２にて吊り下げられて保持されている。
【００７４】
素子部１２３は、板状であり、ベース部１２７と、ベース部１２７の上面（図５の上方）に配置された検知部１２９と、ベース部１２７の下面に配置された第２ヒータ５５とを備えている。つまり、素子部１２３は、検知部１２９とベース部１２７と第２ヒータ５５とが一体に積層された積層構造を有している。
【００７５】
このうち、検知部１２９は、後述するように、混成電位式のセンサ構造を有しており、第２ガス成分（例えばＮＯ２）の濃度に応じて電気的特性が変化するものである。ベース部１２７は、電気絶縁性を有する例えばアルミナからなるセラミック基板である。第２ヒータ５５は、バッテリからの通電による加熱によって、検知部１２９を動作温度に加熱するものであり、例えば白金等の発熱抵抗体からなる。
【００７６】
第２筐体部１２１の図５の右側の側面には、導入管６１が接続され、第２筐体部１２１の左側の側面には、排出管６３が接続されている。この導入管６１及び排出管６３は、第２チャンバＣ２に連通している。
【００７７】
図５に示すように、流路部材９の一端は、第１チャンバＣ１の排出管５９に接続され、流路部材９の他端は、第２チャンバＣ２の導入管６１に接続されている。つまり、流路部材９により、呼気（Ｇ）の流通が可能なように、第１チャンバＣ１の第２室Ｒ２と第２チャンバＣ２とが連通している。
【００７８】
［１−４．呼気センサの動作原理］
次に、呼気センサ１の動作原理について説明するが、上述したように、公知の技術であるので、簡単に説明する。
【００７９】
前記変換部１１５は、例えばＰｔを担持したゼオライトからなる触媒によって構成されており、呼気が通過可能なように、内部にガス流路１１７が設けられている。この触媒は、動作温度である所定の活性化温度にて、呼気に含まれる第１ガス成分（例えばＮＯ）を、所定の割合で、第２ガス成分（例えばＮＯ２）に変換するものである。
【００８０】
なお、この変換部１１５の触媒は、ＮＯ以外に、呼気中の還元性ガス（ＣＯ等）を酸化させるので、還元性ガスの量（従って濃度）が減少するという性質がある。
また、前記検知部１２９は、固体電解質体と、固体電解質体の表面に配置された一対の電極を用いた、公知の混成電位型のセンサ素子として構成されている。
【００８１】
例えば、検知部１２９としては、ＹＳＺからなる固体電解質体上に、Ｐｔからなる電極とＷＯ３からなる電極を配置したセンサ素子などを採用できる。
この検知部１２９は、前記触媒の活性化温度とは異なる動作温度である活性化温度において、呼気に含まれる第２ガス成分（例えば、ＮＯ２）の濃度に応じて、電気的特性（即ち起電力）が変化するものである。
【００８２】
また、この検知部１２９は、呼気中のＮＯ以外の還元性ガス（ＣＯ等）が、変換部１１５にて酸化されて減少した場合には、電気的特性（即ち起電力）が変化（即ち低下）するので、感度が低下するという性質がある。
【００８３】
なお、前記第２ヒータ５５により、検知部１２９の温度を上述した高温に加熱することができる。一方、第１ヒータ５３により、変換部１１５の温度を検知部１２９とは異なる温度とすることができる。
【００８４】
従って、この呼気センサ１では、下記のようにして、呼気中の特定ガス成分であるＮＯｘ（ＮＯ）の濃度を検出することができる。
図５に示すように、呼気は、まず、導入管５７から第１チャンバＣ１の第１室Ｒ１内に導入される。変換部１１５は、第１ヒータ５３によって、所定の活性化温度に加熱されているので、呼気中のＮＯはＮＯ２に変換される。
【００８５】
この変換後の呼気は、第１チャンバＣ１の第２室Ｒ２から排出管５９を介して流路部材９に排出され、導入管６１を介して第２チャンバＣ２内に導入される。
次に、上記変換後の呼気は、第２チャンバＣ２内にて検知部１２９に接触することによって、ＮＯ２の濃度に応じて、一対の電極間に電位差（起電力）が発生し、ＮＯ２の濃度に対応したセンサ信号が呼気センサ１より外部装置に出力される。そして、呼気センサ１より出力されたセンサ信号に基づき、外部装置にて呼気中の特定ガス成分であるＮＯｘの濃度を検出することができる。
【００８６】
［１−５．効果］
（１）本第１実施形態の呼気センサ１では、第１ケース２１の開口側の端部８７に第１凹部９３及び第１凸部９５が設けられ、第２ケース２３の開口側の端部９７に第２凸部１０１及び第２凹部１０３が設けられている。
【００８７】
そして、第１ケース２１の第１凹部９３と第２ケース２３の第２凸部１０１とが嵌合するとともに、第１ケース２１の第１凸部９５と第２ケース２３の第２凹部１０３とが嵌合する構成となっている。
【００８８】
従って、第１ケース２１と第２ケース２３とが嵌合する嵌合部分８５では、単に第１ケース２１と第２ケース２３とがフラットな面同士で接している場合に比べて、外部環境から空気等のガスが流入しにくくなっている。つまり、嵌合部分８５は、嵌合していない部分に比べて、気体流動パス長さが増加している。
【００８９】
そのため、例えば外気温が高い場合でも、その温度が高い空気等がハウジング３の内部に侵入しにくい。その結果、例えば外気温が高くなっても、ハウジング３内の温度が上昇しにくいので、流路部材９（詳しくはフッ素ゴム等から構成されている特定部分）の温度が上昇しにくい。そのため、流路部材９の特定部分から還元性ガスが発生することを抑制できる。
【００９０】
つまり、本第１実施形態では、ハウジング３が、自身の外部から空気等の外気が侵入するのを抑制する構造をなしているため、ハウジング３内の流路部材９の特定部分は、外気温の温度の影響を受けにくく、特定部分から発生する還元性ガスの発生状態を安定化させることができる。そのため、呼気センサ１の測定感度を安定化できるという顕著な効果を奏する。
【００９１】
また、特定部分から過度に還元性ガスが発生した場合には、呼気センサ１を使用する際に、十分な測定感度が得られないが、本第１実施形態では、外部環境の温度変化を受けにくいので、特定部分から過度に還元性ガスが発生することを抑制できる。よって、呼気センサ１の耐久性を高めることができる。即ち、呼気センサ１の寿命を延ばすことができる。
【００９２】
このように、本第１実施形態では、呼気センサ１に対する外部からの温度の影響を低減して、呼気センサ１の測定感度の低下を抑制できるとともに、呼気センサ１の耐久性を向上できるという顕著な効果を奏する。
【００９３】
（２）本第１実施形態では、ハウジング３内に、変換ユニット５を収容する変換用空間２９と、検知ユニット７を収容する検知用空間３１と、流路部材９（詳しくは特定部分）を収容する流路用空間３３とを備えている。
【００９４】
そして、流路用空間３３と変換用空間２９とは、縦隔壁３７により区分されて通気が規制されており、流路用空間３３と検知用空間３１とは、横隔壁３５（詳しくは第２横隔壁４１）により区分されて通気が規制されている。
【００９５】
従って、例えば、変換用空間２９に配置された変換ユニット５の変換部１１５が第１ヒータ５３によって加熱され、また、検知用空間３１に配置された検知ユニット７の検知部１２９が第２ヒータ５５によって加熱されて、変換用空間２９内のガスや検知用空間３１内のガスの温度が上昇した場合でも、その温度が上昇したガスは、横隔壁３５や縦隔壁３７に遮られるので、流路用空間３３に流入しにくい。
【００９６】
よって、流路用空間３３内に配置された流路部材９の特定部分の温度も上昇しにくいので、還元性ガスの発生を抑制できる。
このように、本第１実施形態では、流路部材９の特定部分は、外部環境からの温度だけではなく、変換用空間２９や検知用空間３１の温度の影響を受けにくいので、呼気センサ１の測定感度の低下を一層抑制できるとともに、呼気センサ１の耐久性を一層向上できるという顕著な効果を奏する。
【００９７】
（３）本第１実施形態では、第１縦隔壁１０５の先端に、第１ケース２１と同様な凹部１０５ａと凸部１０５ｂが設けられ、第２縦隔壁１０７の先端に、第２ケース２３と同様な凸部１０７ａと凹部１０７ｂとが設けられている。
【００９８】
そして、第１縦隔壁１０５の凹部１０５ａと第２縦隔壁１０７の凸部１０７ａとが嵌合するとともに、第１縦隔壁１０５の凸部１０５ｂと第２縦隔壁１０７の凹部１０７ｂとが嵌合している。
【００９９】
このような縦隔壁３７における嵌合部分１０９では、上述のように、気体流動パス長さが長いので、変換用空間２９や検知用空間３１から流路用空間３３に一層ガスが侵入しにくい。
【０１００】
よって、流路部材９の特定部分は、変換用空間２９や検知用空間３１から一層温度の影響を受けにくいので、呼気センサ１の測定感度の低下をより一層抑制できるとともに、呼気センサ１の耐久性をより一層向上できるという顕著な効果を奏する。
【０１０１】
［１−６．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
本第１実施形態の、変換部１１５、変換ユニット５、検知部１２９、検知ユニット７、流路部材９、ハウジング３、呼気センサ１、第１ケース２１及び第２ケース２３、内部空間２７、第１凹部９３、第２凸部１０１、変換用空間２９、検知用空間３１、流路用空間３３、縦隔壁３７及び第２横隔壁４１が、それぞれ、本開示の、変換部、変換ユニット、検知部、検知ユニット、流路部材、ハウジング、ガスセンサ、複数の容器、中空、凹部、凸部、変換用空間、検知用空間、流路用空間、隔壁の一例に該当する。
【０１０２】
［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な構成の説明は、省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成には同様な番号を付す。
【０１０３】
本第２実施形態では、第１実施形態の嵌合部分８５の構成として、図４（ｂ）に示すような、気体流動パス長さを増加させる構成を採用できる。
つまり、第２実施形態では、第１ケース２１の外壁８９の先端部分（端部）８７に、中央が凹んだ凹部１３１を設けるとともに、第２ケース２３の外壁９９の先端部分（端部）９７に、中央が突出した凸部１３３を設ける。
【０１０４】
これにより、第１ケース２１の凹部１３１に第２ケース２３の凸部１３３が嵌合する嵌合部分１３５を構成することができる。
本第２実施形態では、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、本第２実施形態では、第１実施形態よりも嵌合部分１３５における気体流動パス長さが長いので、流路部材９は、外界の温度の影響を一層受けにくいという利点がある。
【０１０５】
［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な構成の説明は、省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成には同様な番号を付す。
【０１０６】
本第３実施形態の呼気センサ１４１は、基本的には、第１実施形態と同様な構成を有している。
つまり、ハウジング３内に、変換ユニット５、検知ユニット７、流路部材９等が収容されている。
【０１０７】
また、変換ユニット５及び流路部材９が配置された空間は、横隔壁３５により、検知ユニット７が配置された空間（即ち検知用空間３１）と区分されている。
しかし、本第３実施形態では、変換ユニット５が配置された空間と流路部材９が配置された空間とは、第１実施形態のような縦隔壁３７によって区分されておらず、一体の空間１４３となっている。
【０１０８】
本第３実施形態では、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、本第３実施形態により、構成を簡易化でき、軽量化を図ることができるという利点がある。
なお、横隔壁３５のうち第２横隔壁４１を設けなくともよい。或いは、縦隔壁３７及び第２横隔壁４１の両方を設けなくてもよい。
［４．他の実施形態］
本開示は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本開示を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【０１０９】
（１）例えば、呼気センサを収容する容器の形状（特に嵌合部分の形状）としては、前記各実施形態の構成以外に、本開示の機能を発揮するものであれば、特に限定はない。
（２）変換部や検知部については、前記実施形態の構成以外に、本開示の機能を発揮するものであれば、特に限定はない。
【０１１０】
（３）検知部としては、第２チャンバ内の特定ガス成分の濃度に応じて電気的特性（例えば抵抗値や起電力など）が変化する各種の検知部を採用できる。
（４）ガス連通管の材料としては、受熱により還元性ガスを発生する各種の材料を採用できる。
【０１１１】
（５）ガス連通管から発生する還元性ガスとしては、例えば、ベンズアルデヒドなどの有機化合物ガスなどが挙げられる。
（６）本開示は、呼気センサ以外に、例えばガス漏れ検知センサ等に適用できる。
【０１１２】
（７）なお、上記各実施形態における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、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記各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】
【０１１３】
１、１４１…呼気センサ
３…ハウジング
５…変換ユニット
７…検知ユニット
９…流路部材
２１…第１ケース
２３…第２ケース
２７…内部空間
２９…変換用空間
３１…検知用空間
３３…流路用空間
３７…縦隔壁
３９…第１横隔壁
４１…第２横隔壁
９３、１０５ａ、１０７ｂ、１３１…凹部
１０１、１０５ｂ、１０７ａ、１３３…凸部
１０５…第１隔壁
１０７…第２隔壁
１１５…変換部
１２９…検知
【図１】
2019158824.tif 000003
【図２】
2019158824.tif 000004
【図３】
2019158824.tif 000005
【図４】
2019158824.tif 000006
【図５】
2019158824.tif 000007
【図６】
2019158824.tif 000008