JP2019144135A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】検出精度の低下を長期間にわたって抑制できるガスセンサを提供する。【解決手段】接続部材は、受熱により還元性ガスを発生可能な高分子材料を用いて構成された特定部分を備える。ハウジングは、変換部３０および検知部１０の配置空間とは別の空間であって接続部材の少なくとも一部を収容する閉空間を有している。接続部材の特定部分のうち閉空間に設けられる部分は、ハウジングの外気と直接接しないため、外気との間で熱交換し難い構成となる。接続部材の特定部分は、外気との間で熱交換しやすい構成に比べて安定的に高い温度を維持することができ、還元性ガスを発生可能な状況をより長く維持することができ、ガスセンサの検知精度が低下することを抑制できる。【選択図】図５

Description

本開示は、ガスセンサに関する。

被測定ガスに含まれる第１ガス成分の濃度を検出するガスセンサが知られている（特許文献１）。
ガスセンサとしては、ガス変換部と、ガス検出部と、を備えるものがある。ガス変換部は、被測定ガスに含まれる第１ガス成分のうち少なくとも一部を第２ガス成分に変換し、第１ガス成分と第２ガス成分との分圧比を調整する。ガス検出部は、ガス変換部を通過した通過後ガスが供給されるとともに、第２ガス成分を検出可能な活性化状態になることにより、通過後ガスにおける第２ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化する。

このガスセンサは、ガス検出部で検出した通過後ガスにおける第２ガス成分の濃度に基づいて被測定ガスにおける第１ガス成分の濃度を演算することで、第１ガス成分の濃度を検出できる。

このようなガスセンサとしては、例えば、被測定ガスに含まれる第１ガス成分としてのＮＯを第２ガス成分としてのＮＯ_２に変換し、被測定ガスに含まれるＮＯの濃度を検出するものがある。

特開平１０−３００７０２号公報

しかし、上記技術においては、長期間にわたり第１ガス成分の検出を行うことに伴い、ガスセンサの検知精度が低下する可能性がある。
つまり、被測定ガスに含まれる還元性ガスはガス変換部を通過する際に燃焼されるため、通過後ガスには還元性ガスがほとんど含まれない状態となる。このような通過後ガスがガス検出部に供給されると、ガス検出部における酸素欠陥部分が失われてしまい、ガス検出部における検出機能が損なわれて、ガスセンサの検知精度が低下する可能性がある。

このような検知精度低下を抑制する方法として、ガス変換部とガス検出部との間における通過後ガスのガス流路に、受熱により還元性ガスを発生することが可能な高分子材料からなるチューブを用いることで、通過後ガスに対してチューブから還元性ガスを供給する方法が挙げられる。

しかし、この方法であっても、チューブがガスセンサの使用中に安定して受熱されないと、還元性ガスの供給量が変化して、ガスセンサの検知精度の低下を長期間にわたって抑制できない可能性がある。

そこで、本開示は、検知精度の低下を長期間にわたって抑制できるガスセンサを提供することを目的とする。

本開示の一態様は、変換部と、検知部と、接続部材と、ハウジングと、を備えるガスセンサである。
変換部は、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。検知部は、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。

接続部材は、変換部と検知部との間における通過後ガスのガス流路を構成する。ハウジングは、変換部、検知部、接続部材を収容する。
接続部材は、受熱により、還元性ガスを発生可能な高分子材料を用いて構成された特定部分を備える。なお、ここでの「還元性ガス」は、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ガスである。ハウジングは、変換部および検知部の配置空間とは別の空間であって、接続部材の少なくとも一部を収容する閉空間を有している。接続部材は、特定部分の少なくとも一部が閉空間に収容されている。

このガスセンサにおいては、接続部材の特定部分のうち閉空間に設けられる部分は、ハウジングの外気（例えば、大気）と直接接しないため、外気との間で熱交換し難い構成となる。このため、接続部材の特定部分は、外気との間で熱交換がしやすい構成に比べて安定的に高い温度を維持することができ、還元性ガスを発生可能な状況をより長く維持することが可能となる。

これにより、このガスセンサは、通過後ガスに対して必要量の還元性ガスを供給する状態を、従来よりも長期にわたり維持することができ、ガスセンサの検知精度が低下することを抑制できる。

次に、本開示のガスセンサにおいては、変換部から延設されて接続部材に至る排出管を備えてもよい。排出管は、ハウジングおよび接続部材のそれぞれよりも熱伝導率が高い材料で構成されている。

このような排出管を備えることで、変換部から排出管を介した熱伝導が良好となる。これにより、このガスセンサは、変換部から排出管を介して接続部材に至る熱量を増大でき、接続部材を安定的に高い温度に維持しやすい構造となるため、ガスセンサの検知精度が低下することを抑制できる。

次に、上記の排出管を備える本開示のガスセンサにおいては、排出管は金属材料で構成されてもよい。このように排出管を金属材料で構成することで、排出管の熱伝導率をハウジングおよび接続部材のそれぞれの熱伝導率よりも高くすることができる。

次に、本開示のガスセンサにおいては、接続部材の特定部分における高分子材料は、フッ素を含有する高分子材料でもよい。このように、フッ素を含有する高分子材料を用いることで、接続部材は受熱により還元性ガスを効果的に発生可能となる。

次に、本開示のガスセンサにおいては、閉空間には断熱材料が配置されてもよい。
このような構成のガスセンサにおいては、接続部材の特定部分のうち閉空間に設けられる部分は、より一層、外気との間で熱交換し難くなるため、さらに安定的に高い温度を維持し易くなり、還元性ガスを発生する状況を長期にわたり維持することが可能となる。これにより、通過後ガスに対して接続部材から還元性ガスを供給する状態を、さらに長期にわたり維持することができ、ガスセンサの検知精度が低下することを抑制できる。

次に、本開示のガスセンサにおいては、変換部は自身を加熱するための変換部用ヒータを備えてもよく、検知部は自身を加熱するための検知部用ヒータを備えてもよい。
変換部用ヒータおよび検知部用ヒータにより変換部および検知部が加熱されることで、ハウジングに設けられた閉空間は、より安定的に高い温度を維持することができ、還元性ガスを発生可能な状況をより長く維持することが可能となる。

変換部および検知部は、一例として、このような構成であってもよい。これにより、通過後ガスに対して還元性ガスを供給する状態を、従来よりも長期にわたり維持することができ、ガスセンサの検知精度が低下することを抑制できる。

ガスセンサの内部構造を表す断面図である。 ガスセンサの分解斜視図である。 検知部の分解斜視図である。 変換部の分解斜視図である。 ガスセンサ（本体部）の内部におけるガス流通管の配置状態を模式的に表した説明図である。 第２ガスセンサ（本体部）の内部におけるガス流通管の配置状態を模式的に表した説明図である。 第３ガスセンサ（本体部）の内部におけるガス流通管の配置状態を模式的に表した説明図である。

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。
尚、本開示は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
第１実施形態として、ガスセンサ１（呼気センサ１）について説明する。

ガスセンサ１は、例えば、喘息診断のために、呼気Ｇ（被測定ガスＧ）中の極低濃度(数ppb〜数百ppbレベル)のＮＯを測定する用途に用いられる。
図１および図２に示すように、ガスセンサ１は、本体部９０と、検知部１０と、変換部３０と、ガス流通管６０と、を備える。

本体部９０は、箱状に形成されたハウジングとして備えられている。本体部９０は、樹脂材料を用いて構成される。本体部９０は、検知部１０、変換部３０、ガス流通管６０を内部に収容する。

本体部９０は、図２に示すように、第１部材９１と、第２部材９２と、を備える。第１部材９１および第２部材９２は、ネジ９３により一体に組み付けられることで、本体部９０を形成する。

本体部９０は、自身の内部に、検知部用空間９０ａ、変換部用空間９０ｂ、流通管用空間９０ｃを備える。検知部用空間９０ａは、検知部１０が配置される空間である。変換部用空間９０ｂは、変換部３０が配置される空間である。流通管用空間９０ｃは、ガス流通管６０が配置される空間である。

検知部１０は、筒状のカセットコネクタ１９が接続されている。カセットコネクタ１９は、リード線１９ａおよび接続コネクタ１９ｂ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。検知部１０から出力される検知信号は、カセットコネクタ１９からリード線１９ａおよび接続コネクタ１９ｂを介して外部機器に出力される。検知部１０は、通電により発熱する検知用ヒータ（図示省略）を備えている。検知用ヒータへのヒータ電力は、外部機器から接続コネクタ１９ｂ、リード線１９ａ、カセットコネクタ１９を介して検知用ヒータに供給される。

変換部３０は、筒状のカセットコネクタ３９が接続されている。カセットコネクタ３９は、リード線３９ａおよび接続コネクタ３９ｂ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。変換部３０は、後述するが、通電による発熱する第２ヒータ５１（図４参照）を備えている。第２ヒータ５１へのヒータ電力は、外部機器から接続コネクタ３９ｂ、リード線３９ａ、カセットコネクタ３９を介して第２ヒータ５１に供給される。

検知部１０は、変換後の呼気Ｇを導入するための導入管１２ａと、検知後の呼気Ｇを排出するための排出管１１ａとを備えている。変換部３０は、呼気Ｇを導入するためのパイプ３１ａ（導入管３１ａともいう）と、変換後の呼気Ｇを排出するためのパイプ３２ｂ（排出管３２ｂともいう）と、を備えている。導入管３１ａおよび排出管３２ｂ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。

図２に示すように、呼気Ｇは、副配管８５，８４，８３を介して変換部３０に導入され、変換部３０を出た後、ガス流通管６０を経由して検知部１０に導入される。呼気Ｇ中の特定成分が検知部１０で検出された後、呼気Ｇは、検知部１０に接続された副配管８１を介して外部に排出される。

ガス流通管６０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。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。

図１および図２に示すように、ガスセンサ１は、本体部９０の内部に、第１断熱材７１、第２断熱材７２、第３断熱材７３を備える。第１断熱材７１、第２断熱材７２、第３断熱材７３は、例えばガラス繊維を用いて構成される。

第１断熱材７１および第２断熱材７２は、変換部用空間９０ｂに配置される。第１断熱材７１は、変換部３０の上側、横側、下側に配置される形状であり、変換部３０と本体部９０とを断熱するために備えられている。第２断熱材７２は、板状であり、第１断熱材７１の下側に配置されている。第３断熱材７３は、検知部用空間９０ａに配置される。第３断熱材７３は、板状であり、検知部１０の下側に配置されて、検知部１０と変換部用空間９０ｂとを断熱するために備えられている。

［１−２．検知部］
図３に示すように、検知部１０は、第１板部１１と、シール材１３（ガスケット１３）と、セラミック配線基板１５と、シール材１４（ガスケット１４）と、第２板部１２と、がこの順に積層されて構成されている。

第１板部１１は、金属材料（例えば、ステンレス）で形成されており、呼気Ｇを排出するための排出管１１ａを備える。第２板部１２は、金属材料（例えば、ステンレス）で形成されており、呼気Ｇを導入するための導入管１２ａを備える。シール材１３、１４は、それぞれ矩形枠状である。セラミック配線基板１５は、矩形板状の中央に形成される開口部１５ｈと、矩形板状の一辺から突出する狭幅の基端部１５ｅと、を備える。

検知部１０は、素子部２０と、通電部材１６，１７と、を備えている。素子部２０は、セラミック配線基板１５の開口部１５ｈの内部に配置される。通電部材１６，１７は、導電性材料で形成された部材であり、素子部２０を開口部１５ｈに宙吊り固定している。

第１板部１１、シール材１３、セラミック配線基板１５、シール材１４、第２板部１２をこの順に積層し、ボルト１０ａおよびナット１０ｂを用いて締め付け固定することで、第１板部１１と第２板部１２との間でシール材１３、１４が押圧されてセラミック配線基板１５がシールされる。

検知部１０は、呼気Ｇを導入管１２ａから導入し、呼気Ｇが素子部２０に接触して特定成分の濃度を検出した後、呼気Ｇを排出管１１ａから外部に排出する構成である。導入管１２ａおよび排出管１１ａは、金属材料（例えば、ステンレス）で構成されている。

素子部２０は、矩形板状の基板２１と、基板２１の上面（図の上方に向く面）側に配置された第１ヒータ２２と、基板２１の下面側に配置された検知素子２３と、を有している。素子部２０は、検知素子２３と第１ヒータ２２が基板２１の上下に積層された一体構造となっている。

検知素子２３は、変換部３０を通過した呼気Ｇに接触すると共に呼気Ｇ中のＮＯ_２（第２ガス成分）の濃度に応じて電気的特性が変化する。第１ヒータ２２は、通電により発熱することで、検知素子２３を動作温度である第１温度に加熱する。検知素子２３の出力端子、及び第１ヒータ２２の通電端子は、通電部材１６，１７を介してセラミック配線基板１５のリード部に電気的に接続されている。なお、基板２１のうち第１ヒータ２２が配置される面には、第１ヒータ２２の温度を測定するための温度センサが所定のパターンを有する形態で配置されている。

基板２１は、例えばセラミック基板とすることができる。検知素子２３は、例えば固体電解質体と、固体電解質体の表面に配置された異なる材料で構成された一対の電極を用いた混成電位型のセンサ（窒素酸化物センサ）として形成することができる。第１ヒータ２２は、蛇行状をなすパターンとして形成することができる。なお、検知素子２３としては、金属酸化物半導体と一対の電極とを備える抵抗変化型センサを適用してもよい。

セラミック配線基板１５の基端部１５ｅの表面および裏面には、導電パッド部１５ｐが複数配置されている。複数の導電パッド部１５ｐは、それぞれリード部および通電部材１６，１７を介して、検知素子２３および第１ヒータ２２に電気的に接続される。なお、セラミック配線基板１５の裏面側の導電パッド部１５ｐについては、図示を省略している。

検知素子２３から出力された電気信号は、セラミック配線基板１５の裏面側に形成された導電パッド部を介してカセットコネクタ１９に出力され、カセットコネクタ１９を介して外部機器に出力される。外部機器から供給された電力は、カセットコネクタ１９を介してセラミック配線基板１５の表面側に形成された導電パッド部１５ｐに供給され、その導電パッド部１５ｐを介して第１ヒータ２２に供給される。これにより、第１ヒータ２２への通電が行われ、第１ヒータ２２が発熱する。

［１−３．変換部］
図４に示すように、変換部３０は、矩形板状の上蓋３１と、矩形枠状のスペーサ３３ａ１と、触媒４１が自身の両面に塗布形成された矩形板状の上側触媒支持部３５ａ１と、スペーサ３３ａ２と、触媒４２が自身の片面（図の上側に向く面）に塗布形成された矩形板状の上側触媒支持部３５ｂ１と、矩形板状の一辺から狭幅の基端部５０ｅが突出するヒータ基板５０と、触媒４２が自身の片面（図の下側を向く面）に塗布形成された矩形板状の下側触媒支持部３５ｂ２と、スペーサ３３ａ３と、触媒４１が自身の両面に塗布形成された矩形板状の下側触媒支持部３５ａ２と、スペーサ３３ａ４と、矩形板状の下蓋３２とが、この順で積層して構成されている。

スペーサ３３ａ１〜３３ａ４は同一形状であり、まとめてスペーサ３３ａとも表記する。上側触媒支持部３５ａ１および下側触媒支持部３５ａ２は同一形状であり、まとめて触媒支持部３５ａとも表記する。上側触媒支持部３５ｂ１および下側触媒支持部３５ｂ２は同一形状であり、まとめて触媒支持部３５ｂとも表記する。

各部材３１、３２、３３ａ、３５ａ、３５ｂ、５０は、例えばセラミックを用いて構成されており、各部材の間は、例えばガラスまたは無機系の接着剤層を介して気密に接着されて積層されている。

上蓋３１は、矩形板の一部に設けた貫通孔（図示省略）に、貫通孔に沿って延びるパイプ３１ａ（導入管３１ａ）を取付けて構成されている。パイプ３１ａは、貫通孔から外部に立ち上がった後、上蓋３１の板面に沿って９０度曲がり、その屈曲した一端はヒータ基板５０の基端部５０ｅへ向けて延びている。

下蓋３２は、矩形板の一部に設けた貫通孔３２ａと、貫通孔３２ａから延びるパイプ３２ｂ（排出管３２ｂ）と、を備えている。パイプ３２ｂは、貫通孔３２ａから外部に立ち上がった後、下蓋３２の板面に沿って９０度曲がり、その屈曲した一端はヒータ基板５０の基端部５０ｅとは反対方向へ向けて延びている。

本実施形態では、上蓋３１に取り付けられたパイプ３１ａが呼気Ｇの導入管をなし、パイプ３２ｂが排出管をなしている。
上側触媒支持部３５ａ１の両面には、それぞれスペーサ３３ａ１、３３ａ２の内部空間の内側に相当する位置に、それぞれ触媒４１が略矩形状に塗布形成されている。上側触媒支持部３５ａ１は、触媒４１の一辺に隣接する領域にスリット状の開口部３５ｓを有している。パイプ３１ａから導入された呼気Ｇは、スペーサ３３ａ１の内部空間で上側の触媒４１と接触した後、開口部３５ｓを通ってスペーサ３３ａ２の内部空間で下側の触媒４１と接触する。

上側触媒支持部３５ｂ１の片面（図の上側に向く面）には、スペーサ３３ａ２の内部空間の内側に相当する位置に、触媒４２が略矩形状に塗布形成されている。上側触媒支持部３５ｂ１は、触媒４２の一辺（図の斜め右上側）の中央に丸穴状の開口部３５ｈを有している。呼気Ｇは、スペーサ３３ａ２の内部空間で触媒４２と接触した後、開口部３５ｈを通って下方へ流れる。

上側触媒支持部３５ｂ１の反対面はヒータ基板５０に接触する。ヒータ基板５０の表面に形成された蛇行状のパターンを有する第２ヒータ５１の発熱に伴い、ヒータ基板５０を介して上側触媒支持部３５ｂ１および触媒４２が、第１温度とは異なる第２温度に加熱される。ヒータ基板５０の裏面には、第２ヒータ５１の加熱温度を検出するための温度センサ（図示せず）が所定のパターンを有する形態で配置されている。ヒータ基板５０は、開口部３５ｈと重なる丸穴状の開口部５０ｈを備える。開口部３５ｈを通った呼気Ｇは、開口部５０ｈを介して下方へ流れる。

触媒４２の加熱に伴い、触媒４２が面しているスペーサ３３ａ２の内部空間の呼気Ｇ、ひいてはスペーサ３３ａ２に面している触媒４１も加熱される。触媒４１の熱は上側触媒支持部３５ａ１から反対面（上面）の触媒４１にも伝わる。

触媒４１、４２は、呼気Ｇに含まれる第１ガス成分を第２ガス成分に変換し、例えば呼気Ｇ中のＮＯをＮＯ_２に変換する公知の触媒材料を用いることができる。触媒４１、４２は、呼気Ｇ中のＮＯとＮＯ_２との分圧比を調整する。

ヒータ基板５０の基端部５０ｅの表面には、それぞれ導電パッド部５０ｐが複数配置されている。複数の導電パッド部５０ｐは、それぞれリード部を介して第２ヒータ５１、温度センサ（図示せず）に電気的に接続される。

外部機器から供給された電力は、カセットコネクタ３９を介してヒータ基板５０の表面側に形成された導電パッド部５０ｐに供給され、その導電パッド部５０ｐを介して第２ヒータ５１に供給される。これにより、第２ヒータ５１への通電が行われ、第２ヒータ５１が発熱する。

ヒータ基板５０の下面（図の下側に向く面）に下側触媒支持部３５ｂ２が接触し、下側触媒支持部３５ｂ２の下面（図の下側に向く面）には、上側触媒支持部３５ｂ１と同様に触媒４２が略矩形状に塗布形成されている。

ヒータ基板５０の下側の下側触媒支持部３５ｂ２、スペーサ３３ａ３、下側触媒支持部３５ａ２、スペーサ３３ａ４、下蓋３２は、ヒータ基板５０を介して、ヒータ基板５０の上側の上側触媒支持部３５ｂ１、スペーサ３３ａ２、上側触媒支持部３５ａ１、スペーサ３３ａ１、上蓋３１と対称に配置されており、実質的に同一の機能を果たすので、詳しい説明は省略する。

開口部５０ｈ、及び下側触媒支持部３５ｂ２の開口部３５ｈを介して下方へ流れた呼気Ｇは、スペーサ３３ａ３の内部空間で触媒４２と接触した後、下側触媒支持部３５ａ２における上側の触媒４１と接触する。その後、呼気Ｇは、開口部３５ｓを通ってスペーサ３３ａ４の内部空間で下側触媒支持部３５ａ２における下側の触媒４１と接触し、パイプ３２ｂから排出される。

以上のようにして、第２温度に加熱された触媒に呼気Ｇが接触し、呼気Ｇに含まれる第１ガス成分（具体的にはＮＯ）が第２ガス成分（具体的にはＮＯ_２）に変換される。
［１−４．ガス流通管］
図５に模式的に表すように、ガス流通管６０は、本体部９０のうち流通管用空間９０ｃに配置されている。

図５では、ガスセンサ１（本体部９０）の内部構造を模式的に表すとともに、ガス流通管６０および副配管８１の模式的断面を表している。
ガス流通管６０の入口端部６０ａは、変換部３０の排出管３２ｂに接続され、ガス流通管６０の出口端部６０ｂは、検知部１０の導入管１２ａに接続されている。つまり、ガス流通管６０は、変換部３０と検知部１０との間における呼気Ｇのガス流路を構成する。

ガス流通管６０は、変換部３０の第２ヒータ５１で発生した熱量が排出管３２ｂを介して熱伝導するように配置されている。また、ガス流通管６０は、検知部１０の第１ヒータ２２で発生した熱量が導入管１２ａを介して熱伝導するように配置されている。つまり、ガス流通管６０は、変換部３０および検知部１０のそれぞれから受熱できる状態で流通管用空間９０ｃに配置されている。

ガス流通管６０は、上述のとおり、フッ素を含有する高分子材料を用いて構成されている。このため、ガス流通管６０は、変換部３０および検知部１０からの受熱により、高分子材料から発生した還元性ガス（例えば、ベンズアルデヒドなどの有機化合物ガス）を、自身の内部を流れる呼気Ｇに供給できる。なお、ここでいう還元性ガスは、第１ガス成分（具体的にはＮＯ）および第２ガス成分（具体的にはＮＯ_２）とは異なるガスを指すものである。

本体部９０は、上述のように、検知部用空間９０ａおよび変換部用空間９０ｂとは別に設けられた流通管用空間９０ｃを備える。流通管用空間９０ｃは、本体部９０の内部に閉空間として形成されており、本体部９０の外部との間でガスの出入りが生じない空間である。つまり、流通管用空間９０ｃは、本体部９０の外部との間でのガスの出入りに起因する熱量の移動が生じない空間である。

このような構成のガスセンサ１においては、ガス流通管６０のうち流通管用空間９０ｃに設けられる部分は、本体部９０の外気（例えば、大気）と直接接しないため、外気との間で熱交換し難い構成となる。このため、ガス流通管６０は、外気との間で熱交換しやすい構成に比べて安定的に高い温度を維持することができ、必要量の還元性ガスを発生可能な状況をより長く維持することが可能となる。

ガス流通管６０を形成する高分子材料の熱伝導率は、０．２２８［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、排出管３２ｂを形成する金属材料の熱伝導率は、１６．７［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であり、本体部９０を形成する樹脂材料の熱伝導率は、０．２９９［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］である。つまり、排出管３２ｂは、ガス流通管６０および本体部９０のそれぞれよりも熱伝導率が高い材料で構成されている。

［１−５．効果］
以上説明したように、本実施形態のガスセンサ１においては、ガス流通管６０は、外気との間で熱交換しやすい構成に比べて安定的に高い温度を維持することができ、必要量の還元性ガスを発生可能な状況をより長く維持することが可能となる。

これにより、ガスセンサ１は、変換部３０を通過した呼気Ｇ（通過後ガス）に対して還元性ガスを供給する状態を、従来よりも長期にわたり維持することができ、ガスセンサ１の検知精度が低下することを抑制できる。

次に、ガスセンサ１においては、排出管３２ｂは、ガス流通管６０および本体部９０のそれぞれよりも熱伝導率が高い材料で構成されている。このような排出管３２ｂを備えることで、変換部３０から排出管３２ｂを介してガス流通管６０に至る経路での熱伝導が良好となる。

これにより、ガスセンサ１は、変換部３０から排出管３２ｂを介してガス流通管６０に至る熱量を増大でき、ガス流通管６０を安定的に温度を維持しやすい構造となるため、ガスセンサ１の検知精度が低下することを抑制できる。

［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。
ガスセンサ１がガスセンサの一例に相当し、変換部３０が変換部の一例に相当し、検知部１０が検知部の一例に相当し、ガス流通管６０が接続部材の一例に相当し、本体部９０がハウジングの一例に相当し、流通管用空間９０ｃが閉空間の一例に相当し、排出管３２ｂが排出管の一例に相当する。ガス流通管６０の全体が接続部材の特定部分に相当する。

触媒４１および触媒４２が触媒部の一例に相当し、第２ヒータ５１が変換部用ヒータの一例に相当し、検知素子２３が検知素子の一例に相当し、第１ヒータ２２が検知部用ヒータの一例に相当する。

［２．第２実施形態］
第２実施形態として、閉空間に断熱包囲部材を備える第２ガスセンサ１ａについて説明する。

なお、第２実施形態のうち、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明する。
図６に模式的に示すように、第２ガスセンサ１ａは、本体部９０の流通管用空間９０ｃに配置された断熱包囲部材６１を備えている。

図６では、第２ガスセンサ１ａ（本体部９０）の内部構造を模式的に表すとともに、ガス流通管６０、断熱包囲部材６１および副配管８１の模式的断面を表している。
第２ガスセンサ１ａは、ガス流通管６０を取り囲む断熱包囲部材６１を備えている。

断熱包囲部材６１は、断熱材料（ガラス繊維など）で構成されている。断熱包囲部材６１は、ガス流通管６０のうち排出管３２ｂとの接続部分から導入管１２ａとの接続部分までの領域を少なくとも覆うように構成されている。断熱包囲部材６１は、ガス流通管６０の一部を収容する閉空間（流通管用空間９０ｃ）の内部に配置されている。

このような構成の第２ガスセンサ１ａにおいては、ガス流通管６０のうち断熱包囲部材６１に覆われる部分は、本体部９０の外気（例えば、大気）と直接接しないため、外気との間で熱交換し難い構成であり、かつ、流通管用空間９０ｃに配置されるガスとの間でも熱交換し難い構成となる。このため、ガス流通管６０は、より一層、外気との間で熱交換し難くなるため、外気との間で熱交換しやすい構成に比べてさらに安定的に高い温度を維持することができ、還元性ガスを発生可能な状況をより長く維持することが可能となる。

これにより、第２ガスセンサ１ａは、変換部３０を通過した呼気Ｇ（通過後ガス）に対して還元性ガスを供給する状態を、従来よりもさらに長期にわたり維持することができ、第２ガスセンサ１ａの検知精度が低下することを抑制できる。

ここで、文言の対応関係について説明する。第２ガスセンサ１ａがガスセンサの一例に相当し、断熱包囲部材６１が断熱材料の一例に相当する。
［３．第３実施形態］
第３実施形態として、経路寸法が長い第２ガス流通管６３を備える第３ガスセンサ１ｃについて説明する。

なお、第３実施形態のうち、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明する。
図７に模式的に示すように、第３ガスセンサ１ｃは、第１実施形態のガス流通管６０に代えて、第２ガス流通管６３を備えている。

図７では、第３ガスセンサ１ｃ（本体部９０）の内部構造を模式的に表すとともに、第２ガス流通管６３および副配管８１の模式的断面を表している。
第２ガス流通管６３は、第１実施形態のガス流通管６０よりも経路寸法が大きく形成されており、流通管用空間９０ｃにおいて螺旋状に配置されている。第２ガス流通管６３は、経路寸法が長いため、内部を流れる呼気Ｇとの接触面積を大きく確保でき、呼気Ｇからの受熱量が大きくなる。これに伴い、第２ガス流通管６３から流通管用空間９０ｃへの放熱量が大きくなり、流通管用空間９０ｃの温度が高い状態を安定的に維持することができる。

このような構成の第３ガスセンサ１ｃは、第１実施形態のガスセンサ１と同様の効果を奏するとともに、さらに、流通管用空間９０ｃの温度をより安定的に高く維持できることで、還元性ガスを発生可能な状況をより長く維持することが可能となる。

これにより、第３ガスセンサ１ｃは、変換部３０を通過した呼気Ｇ（通過後ガス）に対して還元性ガスを供給する状態を、従来よりも長期にわたり維持することができ、第３ガスセンサ１ｃの検知精度が低下することを抑制できる。

ここで、文言の対応関係について説明する。第３ガスセンサ１ｃがガスセンサの一例に相当し、第２ガス流通管６３が接続部材の一例に相当する。
［４．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ものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、変換部の排出管および検知部の排出管は、金属材料に限られることはなく、金属材料以外の材料であって接続部材（ガス流通管）よりも熱伝導率が高い材料で構成しても良い。

次に、上記実施形態では、接続部材（ガス流通管６０、第２ガス流通管６３）として、全体が高分子材料で構成される形態について説明したが、このような形態に限られることはなく、接続部材の一部（特定部分）が高分子材料で構成される形態であっても良い。

また、閉空間（流通管用空間９０ｃ）に配置された接続部材（ガス流通管６０）に対して、断熱包囲部材６１を設けても良い。あるいは、閉空間（流通管用空間９０ｃ）のうち接続部材（ガス流通管６０）以外の空間に断熱材を充填（配置）しても良い。このような構成のガスセンサにおいては、接続部材の特定部分のうち閉空間に設けられる部分は、より一層、外気との間で熱交換しがたくなるため、さらに安定的に高い温度を維持し易くなり、還元性ガスを発生する状況を長期にわたり維持することが可能となる。これにより、通過後ガスに対して接続部材から還元性ガスを供給する状態を、さらに長期にわたり維持することができ、ガスセンサの検知精度が低下することを抑制できる。

次に、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に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。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。

１…ガスセンサ（呼気センサ）、１ａ…第２ガスセンサ、１ｃ…第３ガスセンサ、１０…検知部、１１ａ…排出管、１２ａ…導入管、２２…第１ヒータ、２３…検知素子、３０…変換部、３１ａ…パイプ（導入管）、３２ｂ…パイプ（排出管）、４１…触媒、４２…触媒、５１…第２ヒータ、６０…ガス流通管、６１…断熱包囲部材、６３…第２ガス流通管、９０…本体部、９０ａ…検知部用空間、９０ｂ…変換部用空間、９０ｃ…流通管用空間。

Claims (6)

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と、
   前記変換部と前記検知部との間における前記通過後ガスのガス流路を構成する接続部材と、
   前記変換部、前記検知部、前記接続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、
   前記接続部材は、受熱により、前記第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高分子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、前記変換部および前記検知部の配置空間とは別の空間であって、前記接続部材の少なくとも一部を収容する閉空間を有しており、
   前記接続部材は、前記特定部分の少なくとも一部が前記閉空間に収容されている、
   ガスセンサ。
2. 請求項１に記載のガスセンサであって、
   前記変換部から延設されて前記接続部材に至る排出管を備えており、
   前記排出管は、前記ハウジングおよび前記接続部材のそれぞれよりも熱伝導率が高い材料で構成されている、
   ガスセンサ。
3. 請求項２に記載のガスセンサであって、
   前記排出管は、金属材料で構成されている、
   ガスセンサ。
4. 請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のガスセンサであって、
   前記接続部材の前記特定部分における前記高分子材料は、フッ素を含有する高分子材料である、
   ガスセンサ。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のガスセンサであって、
   前記閉空間には、断熱材料が配置されている、
   ガスセンサ。
6. 請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のガスセンサであって、
   前記変換部は、自身を加熱するための変換部用ヒータを備え、
   前記検知部は、自身を加熱するための検知部用ヒータを備える、
   ガスセンサ。