(57)【要約】【課題】触媒の担体によるＮＯ２の吸着を抑制できる触媒ユニットを提供する。【解決手段】本開示は、呼気に含まれるＮＯｘ濃度を測定する呼気センサ用の触媒ユニットである。触媒ユニットは、呼気に含まれるＮＯをＮＯ２に変換する触媒部と、触媒部が内部に配置された基体部と、触媒部を加熱する伝熱面を有するヒータと、備える。触媒部は、Ｈ型ゼオライトに貴金属を担持させた触媒を含む。【選択図】図１
2019211376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼気に含まれるＮＯｘ濃度を測定する呼気センサ用の触媒ユニットであって、
前記呼気に含まれるＮＯをＮＯ２に変換する触媒部と、
前記触媒部が内部に配置された基体部と、
前記触媒部を加熱する伝熱面を有するヒータと、
を備え、
前記触媒部は、Ｈ型ゼオライトに貴金属を担持させた触媒を含む、触媒ユニット。
【請求項２】
前記基体部は、前記呼気の流路を構成する内壁を有し、
前記触媒部は、前記基体部の前記内壁に層状に配置される、請求項１に記載の触媒ユニット。
【請求項３】
前記基体部における前記呼気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する、請求項２に記載の触媒ユニット。
【請求項４】
前記Ｈ型ゼオライトは、結晶構造がＹ型である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の触媒ユニット。
【請求項５】
前記ヒータによる前記触媒部の加熱温度は、２００℃以上５００℃以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の触媒ユニット。
【請求項６】
呼気に含まれるＮＯｘ濃度を測定する呼気センサであって、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の触媒ユニットと、
前記触媒ユニットを通過した前記呼気中のＮＯ２の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子と、
を備える、呼気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、触媒ユニット及び呼気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼気に含まれるＮＯｘ濃度を測定するセンサとして、触媒を用いて呼気中の一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に変換した後に、センサ素子によってＮＯ２を検知するものが公知である。
【０００３】
上記触媒としては、ゼオライトに白金（Ｐｔ）等の貴金属を担持させたものが知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６７６４５９１号明細書
【特許文献２】特表２０１０−５１９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のセンサ用の触媒では、ナトリウムカチオン（Ｎａ＋）を用いたＮａ型ゼオライトが担体として用いられている。しかし、Ｎａ型ゼオライトを担体として用いると、触媒反応によってＮＯから変換されたＮＯ２が、Ｎａ型ゼオライトに含まれるナトリウムに吸着される。
【０００６】
そのため、Ｎａ型ゼオライトを用いた触媒では、呼気が導入された直後に呼気のＮＯから変換されたＮＯ２の一部が吸着されるため、センサの出力が低下する。また、呼気の導入後、センサの出力が飽和するまでに一定の時間を要する。
【０００７】
本開示の一局面は、触媒の担体によるＮＯ２の吸着を抑制できる呼気センサ用の触媒ユニット、及びそのような触媒ユニットを備える呼気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】
【０００８】
本開示の一態様は、呼気に含まれるＮＯｘ濃度を測定する呼気センサ用の触媒ユニットである。触媒ユニットは、呼気に含まれるＮＯをＮＯ２に変換する触媒部と、触媒部が内部に配置された基体部と、触媒部を加熱する伝熱面を有するヒータと、備える。触媒部は、Ｈ型ゼオライトに貴金属を担持させた触媒を含む。
【０００９】
このような構成によれば、Ｎａ型ゼオライトの代わりにプロトン（Ｈ＋）を用いたＨ型ゼオライトを触媒の担体として使用することで、担体によるＮＯ２の吸着を抑制できる。その結果、呼気の導入直後における呼気センサの出力の低下が抑制される。また、呼気センサの出力が飽和するまでの時間が短縮される。
【００１０】
さらに、Ｈ型ゼオライトのＮＯ２の脱離温度は、Ｎａ型ゼオライトのＮＯ２の脱離温度よりも低いため、Ｎａ型ゼオライトを用いた場合よりも低い加熱温度で触媒を使用できる。その結果、熱力学的化学平衡によってＮＯ２／ＮＯの比が高くなるため、呼気センサの出力を大きくできる。
【００１１】
本開示の一態様では、基体部は、呼気の流路を構成する内壁を有してもよい。触媒部は
、基体部の内壁に層状に配置されてもよい。このような構成によれば、触媒部に呼気を効率よく接触させることができるので、変換後のＮＯ２／ＮＯの比をさらに高めることができる。
【００１２】
本開示の一態様では、基体部における呼気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してもよい。このような構成によれば、基体部の内壁に配置された触媒部を効率よく加熱することができる。
【００１３】
本開示の一態様では、Ｈ型ゼオライトは、結晶構造がＹ型であってもよい。このような構成によれば、Ｈ型ゼオライトを含む触媒部と基体部との間の密着強度を高めることができる。
【００１４】
本開示の一態様では、ヒータによる触媒部の加熱温度は、２００℃以上５００℃以下であってもよい。このような構成によれば、ＮＯ２／ＮＯの比を高めつつ、触媒部による触媒反応を促進させることができる。
【００１５】
本開示の別の態様は、呼気に含まれるＮＯｘ濃度を測定する呼気センサである。呼気センサは、上記触媒ユニットと、触媒ユニットを通過した呼気中のＮＯ２の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子と、を備える。
【００１６】
このような構成によれば、上述のように触媒の担体によるＮＯ２の吸着を抑制できるため、呼気の導入直後における呼気センサの出力の低下が抑制される。また、呼気センサの出力が飽和するまでの時間が短縮される。さらに、熱力学的化学平衡によってＮＯ２／ＮＯの比が高くなるため、呼気センサの出力を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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のガスセンサの触媒ユニットを示す模式的な断面図である。
【図３】Ｎａ型ゼオライト及びＨ型ゼオライトにおける温度とＮＯ２の脱離量との関係を示すグラフである。
【図４】ＮＯ２を含むガスを触媒フィルタに通過させた際のフィルタ出口でのＮＯ２濃度の時間変化を示すグラフである。
【図５】呼気センサに供給したガスのＮＯ濃度と呼気センサの出力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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に示す呼気センサ１は、呼気Ｇに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を測定するためのガスセンサである。
【００１９】
呼気センサ１は、特に数ｐｐｂから数百ｐｐｂレベルの極低濃度のＮＯｘ（具体的にはＮＯ）を含む呼気の測定、具体的には喘息診断に好適に使用できる。
呼気センサ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、３つの配管６，７，８とを備える。
【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、触媒部２Ｃと、シート体２Ｄと、ヒータ５とを有する。
【００２１】
（基体部）
基体部２Ａは、呼気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。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。
【００２２】
具体的には、基体部２Ａは、セラミックを主成分とする３枚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枚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。
【００２３】
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のセンサキャリア３Ｂの表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、センサキャリア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。
【００２４】
基体部２Ａは、第１配管６から導入された呼気Ｇが第２配管７から排出されるように構成された呼気Ｇの流路１０を有する。呼気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に流れる呼気Ｇを迂回させて当該流路１０を長くするための複数の迂回壁１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ，１２Ｈ，１２Ｉを含んでいる。
【００２５】
これにより、ガス導入位置１０Ａからガス排出位置１０Ｂに向かって流れてゆく呼気Ｇは、迂回壁１２Ａ−１２Ｉ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。
【００２６】
このような迂回壁１２Ａ−１２Ｉ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、センサキャリア３Ｂの表面と垂直な方向）に沿って第１配管６からヒータ５に向かって延伸しながら、並列接続された複数の支流に分岐している。複数の支流は、ヒータ５の伝熱面５Ａに沿って延伸している。また、流路１０は、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部分において、複数の支流が合流している。
【００２７】
（触媒部）
触媒部２Ｃは、呼気Ｇが含む成分を化学変化させる。触媒部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、触媒部２Ｃは、呼気Ｇに含まれるＮＯをＮＯ２に変換すると共に、呼気センサ１が濃度を測定しない成分（つまり雑ガス成分）を燃焼する。喘息診断の場合では、触媒部２Ｃは、ＣＯ、Ｈ２、ＶＯＣ等、呼気Ｇ中に含まれる微量の雑ガス成分を燃焼させる。
【００２８】
触媒部２Ｃは、Ｈ型ゼオライトに貴金属を担持させた触媒を含んでいる。「Ｈ型ゼオライト」とは、ゼオライトに導入されたカチオンの全原子数のうち、半数以上がプロトンであるゼオライトである。
【００２９】
また、Ｈ型ゼオライトの結晶構造は、Ｙ型、ＺＳＭ−５型、又はβ型とすることができ
る。これらの中でも、Ｙ型が好ましい。Ｙ型のゼオライトは、基体部２Ａとの密着強度が高い。そのため、Ｙ型のゼオライトを用いることで、触媒部２Ｃを比較的低温で基体部２Ａに密着させることができ、生産性や触媒の劣化抑制の観点から有利である。結晶構造がＹ型のＨ型ゼオライトとしては、例えば、東ソー製の「３２０ＨＯＡ」が挙げられる。
【００３０】
Ｈ型ゼオライトに担持させる貴金属としては、例えば、白金、ロジウム、パラジウム、金等が挙げられる。貴金属の担持量は、Ｈ型ゼオライト１００質量％に対して、例えば２質量％以上１５質量％以下である。
【００３１】
図３は、Ｈ型ゼオライトに白金を担持させた触媒と、Ｎａ型ゼオライトに白金を担持させた触媒とにＮＯ２を飽和するまで吸着させ、その後触媒を加熱した際のＮＯ２の脱離量を表している。図３中、実線がＨ型ゼオライトを用いた試験データであり、破線がＮａ型ゼオライトを用いた試験データである。
【００３２】
図３に示されるように、Ｎａ型ゼオライトを用いた触媒では、ＮＯ２が十分脱離させるためには、４００℃以上まで加熱する必要がある。一方、Ｈ型ゼオライトを用いた触媒では、３４０℃以下でＮＯ２の脱離が可能である。
【００３３】
触媒部２Ｃは、図２に示すように、基体部２Ａの内壁２Ｂに層状に配置されている。本実施形態では、基体部２Ａの内壁２Ｂは、表面全体が触媒部２Ｃで被覆されている。つまり、触媒部２Ｃは、基体部２Ａ内の流路１０の内面を被覆する層をなしている。なお、基体部２Ａ内の流路１０において、触媒部２Ｃで被覆されていない箇所があってもよい。
【００３４】
触媒部２Ｃは、例えば以下の手順で形成できる。まず、ゼオライト粉末に貴金属を担持させ、触媒粉末を得る。貴金属の担持方法としては、イオン交換法、含浸法等が使用できる。
【００３５】
次に、この触媒粉末をバインダと混合し触媒ペーストを得る。この触媒ペーストをディッピング法により、基体部２Ａの内壁２Ｂに付着させ、触媒膜を形成する。この触媒膜を焼き付けることによって、触媒部２Ｃが得られる。
【００３６】
焼き付けの条件は、触媒の耐熱性や求められる密着強度に応じて選択でき、例えば、大気雰囲気下で５００℃以上８００℃以下である。焼き付け温度が高すぎると、貴金属粒子が凝集し、触媒の機能が低下するおそれがある。焼き付け温度が低すぎると、基体部２Ａへの密着強度が低くなり、衝撃を受けた際に触媒部２Ｃが剥離し易くなるおそれがある。
【００３７】
なお、基体部２Ａを構成する各セラミックグリーンシートに触媒ペーストを印刷して触媒膜を形成し、積層された複数のセラミックグリーンシートと共に触媒膜を焼成してもよい。
【００３８】
（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。
【００３９】
シート体２Ｄは、接着部２Ｈによって、基体部２Ａの表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。
【００４０】
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。
【００４１】
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から離脱することを抑制できる。接着部２Ｈは、接着部２Ｅと同様のものが使用できる。
【００４２】
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内に導入された呼気Ｇは、触媒部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。
【００４３】
（ヒータ）
ヒータ５は、触媒部２Ｃ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、図１に示すように、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内に配置することによって、触媒部２Ｃよりも高温かつ高精度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、センサ素子３Ａに測温用抵抗体が設けられる場合には、測温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。
【００４４】
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、センサキャリア３Ｂに形成された配線にボンディング等により電気的に接続され、外部から電力が供給されることで発熱する。
【００４５】
ヒータ５は、触媒部２Ｃ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。
【００４６】
基体部２Ａにおける流路１０の一部（つまり、分岐後の複数の支流部分）は、上述のように、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。
【００４７】
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、効率よく触媒部２Ｃを加熱することができる。
【００４８】
ヒータ５による触媒部２Ｃの加熱温度としては、２００℃以上５００℃以下が好ましい。加熱温度が高すぎると、ＮＯ２／ＮＯの比が小さくなり、呼気センサ１の出力が低下するおそれがある。また、加熱温度が低すぎると、触媒が十分機能しないおそれがある。
【００４９】
本実施形態では、１つのヒータ５で触媒部２Ｃとセンサユニット３とを同時に加熱できるため、呼気センサ１の消費電力を低減できる。また、呼気センサ１の構造を簡素化することができる。
【００５０】
＜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を通過した呼気Ｇ中のＮＯ２の濃度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子３Ａと、センサ素子３Ａを格納するセン
サキャリア３Ｂと、キャップ３Ｃとを有する。
【００５１】
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（つまり起電力）をセンサ信号として出力する構成を有する。検知体及び測温用抵抗体は、センサキャリア３Ｂに形成された配線にボンディング等により電気的に接続され、外部回路（図示せず）に接続される。
【００５２】
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。
【００５３】
センサ素子３Ａの出力は、センサ素子３Ａの電気的特性（例えば、混成電位式の検知体の場合は起電力）が触媒ユニット２を通過した呼気Ｇ中のＮＯ２濃度に応じて変化する。触媒ユニット２を通過した呼気Ｇ中のＮＯ２／ＮＯ比は、熱力学的化学平衡に基づいて一定値となるため、センサ素子３Ａの出力に基づいて、呼気Ｇ中のＮＯｘ総量が測定できる。なお、呼気Ｇ中のＮＯｘ総量は、センサ素子３Ａの出力が入力される外部回路（図示せず）にて演算することで測定することができる。
【００５４】
センサキャリア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、センサキャリア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。
【００５５】
また、センサキャリア３Ｂのセンサ素子３Ａが配置された底面と反対側の表面には、上述の通り、触媒ユニット２の基体部２Ａ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がセンサキャリア３Ｂに接着されている。
【００５６】
キャップ３Ｃは、センサ素子３Ａと対向するように配置され、センサキャリア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とセンサキャリア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。
【００５７】
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内に導入された呼気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（具体的には呼気センサ１の系外）に排出される。
【００５８】
センサキャリア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、センサキャリア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、センサキャリア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。
【００５９】
センサキャリア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及びセンサキャリア３Ｂの材質が同じであると、基体部２Ａとセンサキャリア３Ｂとの熱膨張率が同じとなるため、基体部２Ａ及びセンサキャリア３Ｂに加熱及び冷却が繰り返し及んだ場合にも、センサキャリア３Ｂの基体部２Ａからの離脱を抑制できる。
【００６０】
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。
【００６１】
＜配管＞
第１配管６は、触媒ユニット２に呼気Ｇを供給する。第２配管７は、触媒ユニット２を通過した呼気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内の呼気Ｇを排出する。
【００６２】
［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）Ｎａ型ゼオライトの代わりにプロトンを用いたＨ型ゼオライトを触媒の担体として使用することで、担体によるＮＯ２の吸着を抑制できる。その結果、呼気Ｇの導入直後における呼気センサ１の出力の低下が抑制される。また、呼気センサ１の出力が飽和するまでの時間が短縮される。
【００６３】
（１ｂ）Ｈ型ゼオライトのＮＯ２の脱離温度は、Ｎａ型ゼオライトのＮＯ２の脱離温度よりも低いため、Ｎａ型ゼオライトを用いた場合よりも低い加熱温度で触媒を使用できる。その結果、熱力学的化学平衡によってＮＯ２／ＮＯの比が高くなるため、呼気センサ１の出力を大きくできる。
【００６４】
さらに、Ｎａ型ゼオライトを用いたセンサよりも低い温度で触媒が使用できるため、センサの構造や構成部材の選択幅が広くなる。その結果、呼気センサ１の小型化や低コスト化が促進される。
【００６５】
（１ｃ）触媒部２Ｃが基体部２Ａの内壁２Ｂに層状に配置されることで、触媒部２Ｃに呼気Ｇを効率よく接触させることができる。その結果、変換後のＮＯ２／ＮＯの比をさらに高めることができる。
【００６６】
（１ｄ）基体部２Ａにおける呼気Ｇの流路１０の少なくとも一部がヒータ５の伝熱面５Ａに沿って延伸することで、基体部２Ａの内壁２Ｂに配置された触媒部２Ｃを効率よく加熱することができる。
【００６７】
［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。
【００６８】
（２ａ）上記実施形態の呼気センサ１における基体部２Ａの構造は一例である。基体部２Ａは、触媒部２Ｃを内部に保持できれば、その形状は問われない。例えば、基体部２Ａの内壁２Ｂによって構成される流路１０は、必ずしも複数の支流に分岐しなくてもよい。また、流路１０は、ジグザグ形状であってもよい。
【００６９】
さらに、基体部２Ａは、必ずしも呼気Ｇの流路１０を構成する内壁２Ｂを有する必要はなく、内部が空洞であってもよい。また、触媒部２Ｃは、必ずしも層状である必要はなく、ブロック体であってもよい。
【００７０】
また、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。
【００７１】
（２ｂ）上記実施形態の呼気センサ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はセンサキャリア３Ｂの内部に配置されてもよい。また、ヒータ５は、基体部２Ａにおけるセンサキャリア３Ｂと対向する表面に配置されてもよい。さらに、ヒータ５は、センサキャリア３Ｂにおけるセンサ素子３Ａと対向する表面、センサキャリア３Ｂにおける基体部２Ａと対向する表面、基体部２Ａの内部等に配置されてもよい。
【００７２】
また、呼気センサ１は、触媒部２Ｃを加熱するための複数のヒータ５を備えてもよいし、触媒部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。
【００７３】
（２ｃ）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。
【００７４】
［３．実施例］
以下に、本開示の効果を確認するために行った試験の内容とその評価とについて説明する。
【００７５】
＜実施例＞
イオン交換法を用いて、結晶構造がＹ型のＨ型ゼオライト（東ソー製の「３２０ＨＯＡ」）に白金をＨ型ゼオライトに対し９．２質量％担持させ、触媒粉末を得た。なお、白金の原料として、Ｐｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２粉末を使用した。
【００７６】
上記触媒粉末を、エトセルをブチルカルビトールで溶かしたバインダと混合し、混練することで触媒ペーストを作製した。この触媒ペーストをディッピング法により図２の基体部２Ａの内壁２Ｂに付着させ、触媒膜を形成した。この触媒膜を大気雰囲気下、６００℃で焼き付け、基体部２Ａ内に触媒部２Ｃを形成して実施例の触媒フィルタを得た。
【００７７】
＜比較例＞
Ｈ型ゼオライトの代わりにＮａ型ゼオライトを用いた以外は、実施例と同様の手順で、比較例の触媒フィルタを得た。
【００７８】
＜試験１＞
実施例及び比較例の触媒フィルタそれぞれにおいて、ＮＯを含む試験ガスを触媒フィルタ内に供給した場合の触媒フィルタ出口でのＮＯ２濃度をＮＯｘ分析計によって計測した。その結果を図４に示す。図４の実線が実施例、破線が比較例である。試験ガスとしては、ＮＯが２００ｐｐｂ、酸素が１６％、残部が窒素のガス組成を有するものを用い、触媒フィルタに対して流速５０ｃｃ／ｍｉｎで試験ガスを供給した。なお、本試験では、測定開始から５０秒後に試験ガスを触媒フィルタに供給しており、試験ガスを供給する前は、大気（酸素濃度２１％）を触媒フィルタに供給している。
【００７９】
触媒フィルタではＮＯをＮＯ２に変換する機能が発揮され、図４に示されるように、Ｈ型ゼオライトを用いた実施例では、Ｎａ型ゼオライトを用いた比較例よりもＮＯ２濃度が１５０ｐｐｂ近辺にまで速やかに上昇した。なお、本試験では、測定開始から５０秒後に試験ガスを供給している。
【００８０】
＜試験２＞
実施例及び比較例の触媒フィルタを図１の呼気センサ１に組み込み、ＮＯ濃度が０ｐｐｂ、１５ｐｐｂ、２５ｐｐｂ、５０ｐｐｂ及び２００ｐｐｂの各試験ガスを呼気センサに供給開始してから２５秒後のセンサ出力の変化量を計測した。その結果を図５に示す。図５の実線が実施例、破線が比較例である。なお、各試験ガスのＮＯ以外の成分は、酸素が１６％、残部が窒素である。また、試験ガスを供給する前は、大気を呼気センサに供給している。また、図５のセンサ出力の変化量は、大気を呼気センサに供給したときのセンサ出力を基準（つまり０ｍＶ）とした値である。
【００８１】
図５に示されるように、Ｈ型ゼオライトを用いた実施例では、Ｎａ型ゼオライトを用いた比較例よりも高いセンサ出力が得られた。つまり、実施例では、担体によるＮＯ２の吸着が抑制され、センサ素子に到達するＮＯ２濃度が速やかに増加した。
【００８２】
なお、図５において、ＮＯ濃度が低い場合に出力が負の値となっていのは、試験ガスの酸素濃度（１６％）が、大気における酸素濃度（２１％）よりも低くなっているためである。
【符号の説明】
【００８３】
１…呼気センサ、２…触媒ユニット、２Ａ…基体部、２Ｂ…内壁、２Ｃ…触媒部、
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…センサキャリア、３Ｃ…キャップ、
３Ｄ…接着部、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、１２Ａ−１２Ｉ…迂回壁。
【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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