(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒ユニットの強度及び伝熱性を高め、かつガスのリークを抑制しながら、ガス流路における触媒層の厚みを確保できるガスセンサを提供する。【解決手段】被測定ガスに含まれる成分を化学変化させるように構成された触媒ユニット２と、触媒ユニット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たセンサ素子と、少なくとも触媒ユニットを加熱するように構成された伝熱面を有するヒータ５と、を備える。触媒ユニットは、被測定ガスの流路を構成する内壁を有する基体部と、基体部の内壁に配置された触媒層と、を有する。基体部は、セラミックを主成分とする一体品である。基体部における被測定ガスの流路の少なくとも一部は、ヒータの伝熱面に沿って延伸する。内壁の少なくとも一部には、段付き構造１３Ａ，Ｂが設けられる。【選択図】図２
2019158461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガスに含まれる成分を化学変化させるように構成された触媒ユニットと、
前記触媒ユニット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ユニットを加熱するように構成された伝熱面を有するヒータと、
を備え、
前記触媒ユニットは、
前記被測定ガスの流路を構成する内壁を有する基体部と、
前記基体部の前記内壁に配置された触媒層と、
を有し、
前記基体部は、セラミックを主成分とする一体品であり、
前記基体部における前記被測定ガスの流路の少なくとも一部は、前記ヒータの前記伝熱面に沿って延伸し、
前記内壁の少なくとも一部には、段付き構造が設けられる、ガスセンサ。
【請求項２】
前記流路を構成する前記内壁は、前記流路のガス導入位置からガス排出位置に流れる前記被測定ガスを迂回させて前記流路を長くするための迂回壁を含む、請求項１に記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記内壁は、他の領域に配置された前記触媒層よりも厚い前記触媒層が配置された触媒厚肉領域を有し、
前記段付き構造は、前記内壁に液体を塗布すると共に前記触媒厚肉領域が内部空間の底面となるように前記基体部を保持した際に、前記内壁のうち前記液体が前記触媒厚肉領域に向かって垂れ落ちる領域に設けられる、請求項１又は請求項２に記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記基体部は、セラミックを主成分とする３以上のシートが重ね合わされた焼成体である、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。
【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。
【０００３】
このようなガスセンサでは、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。触媒は、ヒータによって加熱されることで機能する。
【０００４】
上記ガスセンサにおいては、積層多孔構造体に触媒を担持させることで（特許文献１参照）、被測定ガスを触媒に効率よく接触させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１９４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の積層多孔構造体では、複数のプレートを接着剤で積層する必要がある。そのため、プレート間の強度が不十分である。また、接着剤によってヒータの伝熱性が低下する。さらに、接着剤の塗布のバラツキによって、ガスのリークが発生するおそれがある。
【０００７】
また、ガス流路を構成する基体部の内部に触媒を塗布して触媒層を形成する際、塗布した触媒が鉛直方向の下方に垂れ落ち、流路の側面における触媒層が薄くなる。その結果、触媒能力が不十分となるおそれや、触媒層と基体部との密着力が低下して触媒層が剥離するおそれがある。
【０００８】
本開示の一局面は、触媒ユニットの強度及び伝熱性を高め、かつガスのリークを抑制しながら、ガス流路における触媒層の厚みを確保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】
【０００９】
本開示の一態様は、触媒ユニットと、センサ素子と、ヒータと、を備えるガスセンサである。触媒ユニットは、被測定ガスに含まれる成分を化学変化させるように構成される。センサ素子は、触媒ユニット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、少なくとも触媒ユニットを加熱するように構成された伝熱面を有する。
【００１０】
また、触媒ユニットは、被測定ガスの流路を構成する内壁を有する基体部と、基体部の内壁に配置された触媒層と、を有する。基体部は、セラミックを主成分とする一体品である。基体部における被測定ガスの流路の少なくとも一部は、ヒータの伝熱面に沿って延伸する。内壁の少なくとも一部には、段付き構造が設けられる。
【００１１】
このような構成によれば、ヒータの伝熱面に沿って延伸する流路により、触媒層を効率よく加熱することができる。また、基体部が接着剤を使用しないセラミック製の一体品であるため、強度に優れ、かつヒータからの伝熱効率が高い。さらに、被測定ガスのリークも抑制することができる。
【００１２】
また、内壁の少なくとも一部に設けられた段付き構造によって、触媒層の形成時に触媒が内壁に沿って鉛直方向下方へ垂れ落ちることが抑制される。その結果、ガス流路における局所的な触媒層の厚みの低減を抑制できる。また、段付き構造によって、触媒層と基体部との接触面積が増加するため、両者の密着力を高めることができる。
【００１３】
本開示の一態様では、流路を構成する内壁は、流路のガス導入位置からガス排出位置に流れる被測定ガスを迂回させて流路を長くするための迂回壁を含んでもよい。このような構成によれば、ガス導入位置からガス排出位置に向かって流れて行く被測定ガスが、迂回壁の存在によってガス導入位置からガス排出位置までの最短距離で流れずに迂回することで、被測定ガスが触媒層と接する機会が増大する。そのため、触媒層が効率よく加熱される効果と相俟って、被測定ガスを効率よく変換することができる。
【００１４】
本開示の一態様では、内壁は、他の領域に配置された触媒層よりも厚い触媒層が配置された触媒厚肉領域を有してもよい。段付き構造は、内壁に液体を塗布すると共に触媒厚肉領域が内部空間の底面となるように基体部を保持した際に、内壁のうち液体が触媒厚肉領域に向かって垂れ落ちる領域に設けられてもよい。このような構成によれば、触媒層の形成時に、触媒の垂れ落ちによる触媒層の厚みの低減をより確実に抑制することができる。
【００１５】
本開示の一態様では、基体部は、セラミックを主成分とする３以上のシートが重ね合わされた焼成体であってもよい。このような構成によれば、複雑な流路を含む基体部を、容易かつ確実に得ることができる。また、被測定ガスの流路の設計を容易に行うことができる。
【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２は、図１のガスセンサにおける触媒ユニットを示す模式的な断面図である。
【図３】図３は、図２とは異なる実施形態の触媒ユニットを示す模式的な断面図である。
【図４】図１のガスセンサの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図５Ａは、図２の触媒ユニットの基体部を構成するシートの展開図であり、図５Ｂは、図３の触媒ユニットの基体部を構成するシートの展開図である。
【図６】図６Ａ，６Ｂ，６Ｃは、それぞれ、図２及び図３とは異なる実施形態の触媒ユニットを示す模式的な断面図である。
【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、触媒ユニット２と、センサユニット３と、１つのヒータ５と、３つの配管６，７，８とを備える。なお、本実施形態における被測定ガスＧは呼気である。
【００２０】
＜触媒ユニット＞
触媒ユニット２は、図２に示すように、基体部２Ａと、触媒層２Ｃと、１つのシート体２Ｄとを有する。
【００２１】
（基体部）
基体部２Ａは、被測定ガスＧの流路を構成する内壁２Ｂを有する箱状の部材である。基体部２Ａは、セラミックを主成分とする一体品である。
【００２２】
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。本実施形態では、基体部２Ａを構成するセラミックとして、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を使用している。なお、基体部２Ａを構成するセラミックは、アルミナに限られることなく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等を使用してもよい。
【００２３】
具体的には、基体部２Ａは、セラミックを主成分とする３以上の未焼結のシート（いわゆるセラミックグリーンシート）が重ね合わされた状態で一体焼成された焼成体である。換言すれば、基体部２Ａは、３以上の未焼結のシート（セラミックグリーンシート）が重ね合わされた状態で同時に焼成された構成を有する。基体部２Ａを構成する複数のシートの幾つかには、それぞれ開口が設けられている。この複数の開口の内面が連続することで、基体部２Ａの内壁２Ｂを構成している。
【００２４】
基体部２Ａは、接着部２Ｅによって、後述するセンサユニット３のベース３Ｂの外面に固定されている。基体部２Ａは、後述するヒータ５に対し、ベース３Ｂを挟んで対向する位置に配置されている。なお、接着部２Ｅとしては、無機系接着剤又はガラスが使用できる。
【００２５】
基体部２Ａは、第１配管６から導入されたガスが第２配管７から排出されるように構成された被測定ガスＧの流路１０を有する。被測定ガスＧの流路１０を構成する内壁２Ｂは、流路１０のガス導入位置１０Ａからガス排出位置１０Ｂに流れる被測定ガスＧを迂回させて流路１０を長くするための複数の迂回壁１２Ａ，１２Ｂを含んでいる。これにより、ガス導入位置１０Ａからガス排出位置１０Ｂに向かって流れて行く被測定ガスＧは、迂回壁１２Ａ，１２Ｂの存在によってガス導入位置１０Ａからガス排出位置１０Ｂまでの最短距離で流れずに迂回することになる。つまり、迂回壁１２Ａ，１２Ｂは、基体部２Ａ内の被測定ガスＧが衝突する位置に配置されている。
【００２６】
このような迂回壁１２Ａ，１２Ｂを含む内壁２Ｂによって構成される流路１０は、シートの積層方向（つまり、ベース３Ｂの外面と垂直な方向）に沿って第１配管６からヒータ５に向かって延伸した後、ヒータ５の延伸方向に折れ曲がり、シートの積層方向に沿ってヒータ５から離間するように第２配管７に向かって延伸するように構成される。
【００２７】
また、内壁２Ｂの少なくとも一部には、段付き構造１３Ａ，１３Ｂが設けられている。本実施形態では、流路１０のガス導入位置１０Ａから、内壁２Ｂのうちヒータ５に最も近接する平坦部１４に向かう部分に第１段付き構造１３Ａが設けられると共に、流路１０の平坦部１４からガス排出位置１０Ｂに向かう部分に第２段付き構造１３Ｂが設けられている。本実施形態では、内壁２Ｂのうち、平坦部１４及び平坦部１４と対向する領域を除いた領域に段付き構造が設けられている。
【００２８】
平坦部１４は、ガス導入位置１０Ａ及びガス排出位置１０Ｂと対向するように配置されている。また、平坦部１４は、内壁２Ｂの他の領域に配置された触媒層２Ｃよりも厚い触媒層２Ｃが配置された「触媒厚肉領域」である。つまり、平坦部１４では、触媒層２Ｃが他の領域よりも厚く形成されている。
【００２９】
第１段付き構造１３Ａは、流路１０の中心側へ突出する複数の段から構成されている。第１段付き構造１３Ａを構成する複数の段は、平坦部１４に向かうに連れて（図２の上方に向かうに連れて）流路１０の中心側への突出量が増加している。つまり、第１段付き構造１３Ａは、階段状の段付き構造である。流路１０の第１段付き構造１３Ａが設けられている部分は、平坦部１４に向かって縮径している。
【００３０】
第２段付き構造１３Ｂは、第１段付き構造１３Ａと同様の階段状の段付き構造であり、流路１０の中心側へ突出する複数の段から構成されている。第２段付き構造１３Ｂを構成する複数の段は、平坦部１４に向かうに連れて流路１０の中心側への突出量が増加している。流路１０の第２段付き構造１３Ｂが設けられている部分は、平坦部１４に向かって縮径している。
【００３１】
第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂは、それぞれ、内壁２Ｂに液体を塗布すると共に触媒厚肉領域（つまり平坦部１４）が内部空間の底面となるように（つまり、図２の上下を逆さまにした状態で）基体部２Ａを保持した際に、内壁２Ｂのうち塗布した液体が触媒厚肉領域に向かって垂れ落ちる領域に設けられている。
【００３２】
第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂを構成する各段の側面（つまり、各段の突出方向に延伸する面）は、基体部２Ａの平坦部１４と垂直な方向から視認可能である。なお、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂの段数は特に限定されない。
【００３３】
また、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂは、必ずしも階段状に構成されなくてもよい。例えば、図３に示すように、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂは、凹部と凸部とが交互に配置された凹凸状であってもよい。
【００３４】
さらに、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂは、それぞれ、階段状と凹凸状とが組み合わせられたものでもよい。例えば、第１段付き構造１３Ａにおいて、基体部２Ａの外側（図２中の左側）部分を階段状とし、内側（図２中の右側）部分を凹凸状としてもよい。
【００３５】
（触媒層）
触媒層２Ｃは、被測定ガスＧが含む成分を化学変化させる。触媒層２Ｃによる化学変化には、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、触媒層２Ｃは、ガスセンサ１が濃度を測定する成分をセンサ素子３Ａが検知可能な成分に変換する。また、触媒層２Ｃは、ガスセンサ１が濃度を測定しない成分を燃焼する。
【００３６】
例えば、喘息診断の場合では、触媒層２Ｃ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。
【００３７】
触媒層２Ｃは、用途や温度に応じて適宜選択される。触媒層２Ｃ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。
【００３８】
触媒層２Ｃは、図２に示すように、基体部２Ａの内壁２Ｂに配置されている。本実施形態では、基体部２Ａの内壁２Ｂは、表面全体が触媒層２Ｃで被覆されている。つまり、触媒層２Ｃは、基体部２Ａ内の流路１０の内面を被覆する層状をなしている。
【００３９】
また、触媒層２Ｃは、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂも被覆している。触媒層２Ｃのうち、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂを被覆している部分の表面は、これらの段付き構造の表面形状に沿っていない滑らかな面であり、流路１０の流れ方向に対して傾斜している。なお、基体部２Ａ内の流路１０において、触媒層２Ｃで被覆されていない箇所があってもよい。
【００４０】
触媒層２Ｃは、平坦部１４を被覆する部分の厚みが、内壁２Ｂの他の領域（つまり、第１段付き構造１３Ａ、第２段付き構造１３Ｂ及び平坦部１４に対向する領域）を被覆する部分の厚みよりも大きい。この理由については、後述するガスセンサ１の製造方法において説明する。
【００４１】
（シート体）
シート体２Ｄは、セラミックを主成分とするシートである。シート体２Ｄには、第１開口２Ｆ及び第２開口２Ｇが設けられている。第１開口２Ｆには第１配管６が接続され、第２開口２Ｇには第２配管７が接続されている。
【００４２】
シート体２Ｄは、接着部２Ｈによって、基体部２Ａの外面に接着されている。シート体２Ｄは、第１開口２Ｆ及び第２開口２Ｇが、基体部２Ａの流路１０と連通するように配置されている。
【００４３】
本実施形態では、シート体２Ｄを構成するセラミックとして、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を使用している。なお、シート体２Ｄを構成するセラミックは、アルミナに限られることなく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等を使用してもよい。ただし、シート体２Ｄを構成するセラミックの材質は、基体部２Ａを構成するセラミックの材質と同一であることが好ましい。基体部２Ａ及びシート体２Ｄの材質が同じであると、基体部２Ａとシート体２Ｄとの熱膨張率が同じとなるため、基体部２Ａ及びシート体２Ｄに加熱及び冷却が繰り返し及んだ場合にも、シート体２Ｄが基体部２Ａから接着離れし難くなるからである。接着部２Ｈは、接着部２Ｅと同様のものが使用できる。
【００４４】
第１配管６からシート体２Ｄの第１開口２Ｆを通ってガス導入位置１０Ａから基体部２Ａ内に導入された被測定ガスＧは、触媒層２Ｃに接触しながら流路１０を通過し、ガス排出位置１０Ｂ及びシート体２Ｄの第２開口２Ｇから第２配管７に排出される。
【００４５】
＜センサユニット＞
センサユニット３は、図１に示すように、触媒ユニット２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）を検知するように構成されたセンサ素子３Ａと、センサ素子３Ａを格納するベース３Ｂと、キャップ３Ｃとを有する。
【００４６】
センサ素子３Ａ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３Ａ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３Ａ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。
【００４７】
検知体及び測温用抵抗体は、ベース３Ｂ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。
ベース３Ｂは、キャップ３Ｃと共に、センサ素子３Ａを格納するケーシングを構成する。センサ素子３Ａは、ベース３Ｂの側壁に囲まれた底面に接着部３Ｄによって接着されている。
【００４８】
また、ベース３Ｂのセンサ素子３Ａが配置された底面と反対側の外面には、上述の通り、触媒ユニット２が固定されている。
本実施形態では、ヒータ５がセンサ素子３Ａと一体化されており、ヒータ５がベース３Ｂに接着されている。
【００４９】
キャップ３Ｃは、センサ素子３Ａと対向するように配置され、ベース３Ｂの側壁に接着部３Ｅによって接着されている。キャップ３Ｃとベース３Ｂとによって、センサ素子３Ａを格納する空間が画定されている。
【００５０】
キャップ３Ｃには、２つの開口が設けられ、これらの開口に第２配管７と第３配管８とが接続されている。第２配管７からセンサユニット３内に導入された被測定ガスＧは、センサ素子３Ａに接触しながら、第３配管８からセンサユニット３の外（具体的にはガスセンサ１の系外）に排出される。
【００５１】
ベース３Ｂは、セラミックを主成分とする材料で構成されている。本実施形態では、ベース３Ｂを構成するセラミックとして、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を使用している。なお、ベース３Ｂを構成するセラミックは、アルミナに限られることなく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等を使用してもよい。ただし、ベース３Ｂを構成するセラミックの材質は、基体部２Ａを構成するセラミックの材質と同一であることが好ましい。基体部２Ａ及びベース３Ｂの材質が同じであると、基体部２Ａとベース３Ｂとの熱膨張率が同じとなるため、基体部２Ａ及びベース３Ｂに加熱及び冷却が繰り返し及んだ場合にも、ベース３Ｂが基体部２Ａから接着離れし難くなるからである。
【００５２】
キャップ３Ｃは、例えば、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料で構成されてもよいし、アルミナ等のセラミックを主成分とする材料で構成されてもよい。また、接着部３Ｄ，３Ｅは、接着部２Ｅと同様のものが使用できる。
【００５３】
＜ヒータ＞
ヒータ５は、単体のヒータであり、触媒ユニット２とセンサユニット３とを同時に加熱する。本実施形態では、ヒータ５は、センサ素子３Ａ内に配置されている。ヒータ５をセンサ素子３Ａ内に配置することで、触媒ユニット２よりも高温で温度制御を行う必要のあるセンサ素子３Ａ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５の通電制御を行うことで、センサ素子３Ａの温度制御を精度の高いものにすることも可能である。
【００５４】
ヒータ５は、例えば白金等の金属配線（つまり負荷抵抗）によって構成される。ヒータ５は、ベース３Ｂ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。
【００５５】
ヒータ５は、触媒ユニット２とセンサユニット３とを加熱するように構成された伝熱面５Ａを有する。「伝熱面」とは、例えばヒータ５を構成する金属配線が配置された基材の表面である。また、ヒータ５は、図２に示すように、基体部２Ａを挟んでシート体２Ｄとは反対側に配置されている。
【００５６】
したがって、基体部２Ａにおける流路１０の最もヒータ５に近い部分（図２中の最も上側の部分）は、ヒータ５の伝熱面５Ａに沿って（つまり伝熱面５Ａと平行な方向に）延伸している。
【００５７】
また、基体部２Ａにおける流路１０は、ヒータ５の伝熱面５Ａと垂直な方向（つまり基体部２Ａに対する伝熱方向）から視て、ヒータ５と重なる位置に設けられている。したがって、効率よく触媒層２Ｃを加熱することができる。
【００５８】
本実施形態では、１つのヒータ５で触媒ユニット２とセンサユニット３とを同時に加熱できるため、ガスセンサ１の消費電力を低減できる。また、ガスセンサ１の構造を簡素化することができる。
【００５９】
＜配管＞
第１配管６は、触媒ユニット２に被測定ガスＧを供給する。第２配管７は、触媒ユニット２を通過した被測定ガスＧを、センサユニット３内に供給する。第３配管８は、センサユニット３内の被測定ガスＧを排出する。
【００６０】
［１−２．製造方法］
以下、図１のガスセンサ１の製造方法について説明する。ガスセンサ１の製造方法は、図４に示すように、重ね合わせ工程Ｓ１０と、焼成工程Ｓ２０と、触媒層形成工程Ｓ３０と、シート体接着工程Ｓ４０と、組立工程Ｓ５０とを備える。
【００６１】
＜重ね合わせ工程＞
本工程では、触媒ユニット２を形成する工程として、それぞれ開口が形成された複数のセラミックグリーンシートと、開口が形成されていない１枚のセラミックグリーンシートとを重ね合わせる。
【００６２】
例えば、図２に示す触媒ユニット２の場合は、図５Ａに示す５枚のセラミックグリーンシート２１〜２５を用意し、厚み方向に重ね合わせる。図３に示す触媒ユニット２の場合は、図５Ｂに示す５枚のセラミックグリーンシート３１〜３５を用意し、厚み方向に重ね合わせる。
【００６３】
各シートの開口（図５Ａ，５Ｂ中の白抜き部分）は、それぞれ、流路１０の一部となる。各シートの開口は、位置及び大きさが異なっており、端縁がずれて配置される。この開口の端縁のずれによって、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂが形成される。つまり、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂの各段における流路１０の流れ方向に沿った長さ（図２及び図３での上下方向の長さ）は、各シートの厚みと一致している。
【００６４】
＜焼成工程＞
本工程では、重ね合わせた複数のセラミックグリーンシートを焼成する。これにより、接着剤を介さずに複数のセラミックシートが互いに接合し、一体化された基体部２Ａが得られる。
【００６５】
＜触媒層形成工程＞
本工程では、基体部２Ａの内壁２Ｂに触媒層２Ｃを配置する。まず、触媒を含むペースト状の液体（以下、「触媒液」ともいう。）中への基体部２Ａのディップ等によって、内壁２Ｂ全体に触媒層２Ｃを塗布する。その後、加熱により、触媒層２Ｃを内壁２Ｂに固定する。
【００６６】
このとき、触媒液が基体部２Ａ内から漏出しないように、内壁２Ｂの平坦部１４が基体部２Ａの内部空間の底面となるように（つまり、平坦部１４が水平方向となるように）基体部２Ａを保持する。
【００６７】
このように基体部２Ａを保持すると、内壁２Ｂの平坦部１４以外の領域に付着した触媒液は、重力によって内壁２Ｂに沿って平坦部１４に垂下する。そのため、平坦部１４における触媒層２Ｃの厚みは、他の領域における触媒層２Ｃの厚みよりも大きくなる。
【００６８】
また、内壁２Ｂのうち、平坦部１４以外の領域（つまり、水平方向に対して傾斜している領域）では、触媒液の内壁２Ｂに沿った垂下によって触媒層２Ｃの厚みが低下するが、本実施形態では第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂによって、触媒液の垂下が抑制される。そのため、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂにおける触媒層２Ｃの厚みを確保できる。
【００６９】
＜シート体接着工程＞
本工程では、予め第１配管６及び第２配管７を接続したシート体２Ｄを、無機系接着剤又はガラスによって基体部２Ａに接着する。これにより、触媒ユニット２が得られる。
【００７０】
＜組立工程＞
本工程では、触媒ユニット２、センサユニット３、及びヒータ５を接着し、ガスセンサ１を組み立てる。
【００７１】
［１−３．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）ヒータ５の伝熱面５Ａに沿って延伸する流路１０により、触媒層２Ｃを効率よく加熱することができる。また、基体部２Ａが接着剤を使用しないセラミック製の一体品であるため、強度に優れ、かつヒータ５からの伝熱効率が高い。さらに、被測定ガスＧのリークも抑制することができる。
【００７２】
（１ｂ）内壁２Ｂの少なくとも一部に設けられた第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂによって、触媒層２Ｃの形成時に触媒が内壁２Ｂに沿って鉛直方向下方へ垂れ落ちることが抑制される。その結果、流路１０における局所的な触媒層２Ｃの厚みの低減を抑制できる。また、第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂによって、触媒層２Ｃと基体部２Ａとの接触面積が増加するため、両者の密着力を高めることができる。
【００７３】
（１ｃ）ガス導入位置１０Ａからガス排出位置１０Ｂに向かって流れて行く被測定ガスＧが、迂回壁１２Ａ，１２Ｂの存在によってガス導入位置１０Ａからガス排出位置１０Ｂまでの最短距離で流れずに迂回することで、被測定ガスＧが触媒層２Ｃと接する機会が増大する。そのため、触媒層２Ｃが効率よく加熱される効果と相俟って、被測定ガスＧを効率よく変換することができる。
【００７４】
（１ｄ）第１段付き構造１３Ａ及び第２段付き構造１３Ｂが、内壁２Ｂのうち塗布した液体が触媒厚肉領域（つまり平坦部１４）に向かって垂れ落ちる領域に設けられることで、触媒層２Ｃの形成時に、触媒の垂れ落ちによる触媒層２Ｃの厚みの低減をより確実に抑制することができる。
【００７５】
（１ｅ）セラミックを主成分とする３以上のシートが重ね合わされた焼成体によって、複雑な流路１０を含む基体部２Ａを容易かつ確実に得ることができる。また、被測定ガスＧの流路１０の設計を容易に行うことができる。
【００７６】
［２．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。
【００７７】
（２ａ）上記実施形態のガスセンサ１において、基体部２Ａ内の流路１０の構成は、例えば図６Ａ，６Ｂに示すように、ジグザグ状に構成されてもよい。また、図６Ｃに示すように、基体部２Ａ内の流路１０は、並列接続された複数の支流に分岐していてもよい。
【００７８】
図６Ａの流路１０では、流路１０を構成するための内壁２Ｂが、流路１０のガス導入位置１０Ａからガス排出位置１０Ｂに流れる被測定ガスＧを迂回させて流路１０を長くするための複数の迂回壁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅを含んでいる。図６Ｂの流路１０では、内壁２Ｂが、同様の複数の迂回壁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉ，１２Ｊを含んでいる。図６Ｄの流路１０では、内壁２Ｂが、同様の複数の迂回壁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉを含んでいる。
【００７９】
図６Ａ，６Ｂ，６Ｃでは、これらの迂回壁の存在によって、流路１０がジグザグ状を呈したり、複数の支流に分岐される構成を有したりしている。なお、図６Ａ，６Ｂ，６Ｃでは、図示を省略しているが、内壁２Ｂの一部（例えば各図中で上下方向に延伸する部分）には段付き構造が設けられている。
【００８０】
（２ｂ）上記実施形態のガスセンサ１において、触媒厚肉領域は、平坦部１４に限定されない。つまり、触媒層２Ｃを形成する際に、基体部２Ａの内部空間の底面が平坦部１４以外となる向き（例えば、図２を左又は右に９０°回転させた向き）に基体部２Ａを保持してもよい。この場合、内部空間の底面とされた領域が触媒厚肉領域となる。また、段付き構造は、この触媒厚肉領域に向かって液体が垂れ落ちる領域に設けられるとよい。
【００８１】
（２ｃ）上記実施形態のガスセンサ１において、基体部２Ａは、第１開口２Ｆ及び第２開口２Ｇ以外の開口を有してもよい。この場合、基体部２Ａの第１開口２Ｆ及び第２開口２Ｇ以外の開口は、他の部材によって閉塞される。つまり、基体部２Ａは、触媒ユニット２の被測定ガスＧの流路１０を部分的に構成してもよい。
【００８２】
例えば、基体部２Ａの外面のうち、ヒータ５の伝熱面５Ａと交差する方向に延伸する外面（つまり、基体部２Ａの側面）に連通する複数の開口が設けられていてもよい。この場合、２つの補助シートが接着部によって基体部２Ａの側面に接着され、被測定ガスＧの流路１０を構成する。接着部は、ヒータ５の伝熱面５Ａに対して垂直な方向に延伸し、かつ流路１０よりも外側に配置されているため、ヒータ５の伝熱を阻害しない。
【００８３】
（２ｄ）上記実施形態のガスセンサ１において、シート体２Ｄは、基体部２Ａの側面に配置されてもよい。また、複数のシート体２Ｄを基体部２Ａに接着してもよい。
例えば、第１配管６が接続された第１シート体を基体部２Ａにおけるヒータ５と対向する位置に接着し、第２配管７が接続された第２シート体を基体部２Ａの側面に接着してもよい。これにより、被測定ガスＧの導入方向と排出方向とを異ならせることができる。
【００８４】
なお、シート体２Ｄは本開示に必須の構成要素ではなく、省略することもできる。つまり、第１配管６及び第２配管７を基体部２Ａのガス導入位置１０Ａを構成する開口及びガス排出位置１０Ｂを構成する開口に直接接続してもよい。
【００８５】
（２ｅ）上記実施形態のガスセンサ１において、ヒータ５は、必ずしもセンサ素子３Ａと一体化されなくてもよい。例えば、ヒータ５はベース３Ｂの内部に配置されてもよい。また、ヒータ５は、基体部２Ａにおけるベース３Ｂと対向する外面に配置されてもよい。さらに、ヒータ５は、ベース３Ｂにおけるセンサ素子３Ａと対向する外面、ベース３Ｂにおける基体部２Ａと対向する外面、基体部２Ａの内部等に配置されてもよい。
【００８６】
また、ガスセンサ１は、触媒層２Ｃを加熱するための複数のヒータ５を備えてもよいし、触媒層２Ｃを加熱するための第１ヒータと、センサ素子３Ａを加熱するための第２ヒータとを備えてもよい。
【００８７】
（２ｆ）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】
【００８８】
１…ガスセンサ、２…触媒ユニット、２Ａ…基体部、２Ｂ…内壁、２Ｃ…触媒層、
２Ｄ…シート体、２Ｅ…接着部、２Ｆ…第１開口、２Ｇ…第２開口、２Ｈ…接着部、
３…センサユニット、３Ａ…センサ素子、３Ｂ…ベース、３Ｃ…キャップ、
３Ｄ，３Ｅ…接着部、５…ヒータ、５Ａ…伝熱面、６…第１配管、７…第２配管、
８…第３配管、１０…流路、１０Ａ…ガス導入位置、１０Ｂ…ガス排出位置、
１２Ａ〜１２Ｊ…迂回壁、１３Ａ…第１段付き構造、１３Ｂ…第２段付き構造、
１４…平坦部、２１〜２５，３１〜３５…セラミックグリーンシート。
【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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