JP2019158824A - Gas sensor - Google Patents

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Hiromasa Ito
大昌 伊藤
剛 上山
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剛 上山
西山 寛幸
Hiroyuki Nishiyama
寛幸 西山
青山 惠哉
Shigeya Aoyama
惠哉 青山
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Abstract

To provide a gas sensor which can reduce effect of a temperature from the outside, thus inhibiting reduction in measurement sensitivity of the gas sensor, and which can improve durability of the gas sensor.SOLUTION: A breath sensor includes: a first recess and a first protrusion at an end portion 87 on the side of an opening of a first case 21; and a second protrusion and a second recess at an end portion 97 on the side of an opening of a second case 23. In addition, the first recess of the first case 21 is fitted onto the second protrusion of the second case 23, and the first protrusion of the first case 21 is fitted onto the second recess of the second case 23. Thus, at a fitting portion 85 where the first case 21 and the second case 23 are fitted onto each other, gas such as air is less likely to flow in from the external environment, as compared with in a case where flat surfaces of the first case 21 and the second case 23 are simply in contact with each other. In other words, at the fitting portion 85, a length of a flow path of gas is greater than at portions where the cases are not fitted onto each other.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

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。   The present disclosure relates to a gas sensor that detects the concentration of a specific gas component contained in a gas to be measured.

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NO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、NO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。
Conventionally, for example, for the diagnosis of asthma, a gas sensor that measures NOx at an extremely low concentration (several ppb to several hundred ppb level) in exhaled breath is known (see Patent Document 1).
This gas sensor includes a conversion unit having a catalyst made of PtY (zeolite supporting Pt) for converting NO in exhaled air to NO 2 and a detection unit having a mixed potential type sensor element for detecting NO 2. The unit is made into one unit by using the stacking technique.

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。   In this type of gas sensor, the conversion unit is heated by the first heater, and the detection unit is heated by the second heater. The conversion unit and the first heater are covered with a first case to form a first chamber, and the detection unit and the second heater are covered with a second case to form a second chamber. Furthermore, a flow path member that connects the first chamber and the second chamber is provided.

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。   Then, the exhalation component introduced into the first chamber is converted by the conversion unit heated by the first heater, and the converted exhalation is supplied to the second chamber via the flow path member and detected by the second heater. Based on the electrical change of the part, NOx in exhalation is detected.

米国特許出願公開 第2015/0250408号明細書US Patent Application Publication No. 2015/0250408

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NOに変換するだけでなく、H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NO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。
However, the above-described conventional technology has the following problems, and further improvement is required.
Specifically, according to the research of the present inventor, the catalyst of the conversion unit described above has a property of not only converting NO into NO 2 but also reducing (removing) reducing gases such as H 2 and CO. Therefore, it has been clarified that when the gas after conversion is supplied to the detection unit, the measurement sensitivity of the gas in the detection unit (that is, the sensitivity when detecting the NO 2 gas concentration) decreases.

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、ZrO)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。 Note that the gas measurement sensitivity in the detection unit is reduced when the detection unit made of, for example, a metal oxide (for example, ZrO 2 ) is exposed to an oxidizing gas due to a reduction in reducing gas. It is presumed that oxygen vacancies in the object are reduced and oxygen ion movement due to electrode reaction with the oxygen vacancies becomes inactive.

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。   As a countermeasure, a material that can generate a reducing gas (for example, an organic compound gas such as benzaldehyde) by receiving heat, such as fluororubber, is used as a material for the channel member. Can be generated and supplied to the second chamber.

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。   However, since the flow path member made of fluororubber or the like has a characteristic that the generation state of the reducing gas changes depending on the temperature of the surrounding environment (that is, the external environment that is the atmosphere), when the temperature of the external environment changes, The generation situation of reducing gas will also change.

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。   For example, when the gas sensor is placed in a high temperature environment (for example, when stored at a high temperature), a lot of reducing gas may be generated from the flow path member. When using this, only a small amount of reducing gas may be generated from the flow path member.

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。   As described above, when the generation state of the reducing gas (that is, the amount of reducing gas generated) changes in the flow path member, the amount of reducing gas reaching the detection unit also changes (for example, decreases). The measurement sensitivity when measuring the gas concentration also changes.

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。   Although it is possible to accommodate the flow path member in the housing together with the conversion unit and the detection unit so that the flow path member is not easily affected by temperature changes in the surrounding environment, the configuration of the housing is not fully studied. Therefore, if outside air such as high-temperature air easily enters the housing during storage of the gas sensor, a large amount of reducing gas is generated from the flow path member. This causes a phenomenon in which only the reducing gas is generated.

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。   That is, when the gas sensor is used or stored, there is a problem that the measurement sensitivity of the gas sensor becomes unstable because the generation state of the reducing gas changes under the influence of the temperature of the external environment.

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。   In addition, when reducing gas is excessively generated from the flow path member during storage or the like, the measurement sensitivity decreases when the gas sensor is used, so that there is a problem that the durability (and hence the life) of the gas sensor is decreased. .

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。   The present disclosure has been made in view of such a background, and an object of the present disclosure is to reduce the influence of external temperature on the gas sensor, and to suppress a decrease in measurement sensitivity of the gas sensor, and to improve the durability of the gas sensor. It is to provide a gas sensor.

(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。
(1) A first aspect of the present disclosure relates to a gas sensor including a conversion unit, a detection unit, a flow path member, and a housing.
The conversion unit includes a conversion unit that converts the first gas component in the gas to be measured into the second gas component. The detection unit includes a detection unit that comes into contact with the post-passage gas that is the measurement target gas that has passed through the conversion unit, and whose electrical characteristics change according to the concentration of the second gas component in the measurement target gas.

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。   The flow path member constitutes a gas flow path of the post-passage gas between the conversion unit and the detection unit. The flow path member includes a specific portion made of a material (for example, a polymer material) that is different from the first gas component and the second gas component and can generate a reducing gas having a reducing property by receiving heat. ing.

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。   The housing accommodates the conversion unit, the detection unit, and the flow path member. This housing is constructed integrally so as to have a hollow inside with each opening side of a plurality of containers facing each other.

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。   In this housing, among a plurality of containers, in a pair of containers having facing openings, the container is provided with a recess at the opening side end of one container, and a protrusion is provided at the opening side end of the other container, A pair of containers are integrally formed by fitting the concave and convex portions.

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。   Thus, in this first aspect, a recess is provided at the opening end of one container, a protrusion is provided at the opening end of the other container, and the recess of one container and the other container are provided. A pair of containers are integrally formed by fitting the convex portions of the two.

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。   Therefore, the portion where the concave portion and the convex portion of the container are fitted is more easily removed from the external environment than when the end portion of one container and the end portion of the other container are in contact with each other with flat surfaces. It is difficult for gas such as air to flow in. That is, the gas flow path length of the fitted part is increased compared to the non-fitted part.

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。   Therefore, for example, even when the outside air temperature is high, air or the like having a high temperature hardly enters the inside of the container (and hence the inside of the housing). As a result, for example, even if the outside air temperature becomes high, the temperature inside the housing does not easily rise, so that the temperature of the flow path member (specifically, a specific portion) does not easily rise. Therefore, it can suppress that reducing gas generate | occur | produces from a specific part.

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。   In other words, in the first aspect, the specific portion of the flow path member in the housing is not easily affected by the temperature of the outside air temperature, so that the generation state of the reducing gas generated from the specific portion can be stabilized. Therefore, the remarkable effect that the measurement sensitivity of a gas sensor can be stabilized is produced.

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。   In addition, when reducing gas is excessively generated from a specific part, sufficient measurement sensitivity cannot be obtained when using a gas sensor. However, in this first aspect, it is difficult to receive temperature changes in the external environment. It can suppress that reducing gas generate | occur | produces excessively from a part. Therefore, durability of the gas sensor can be enhanced. That is, the life of the gas sensor can be extended.

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。   As described above, in the first aspect, it is possible to reduce the influence of the temperature from the outside on the gas sensor, to suppress the decrease in measurement sensitivity of the gas sensor, and to achieve the remarkable effect that the durability of the gas sensor can be improved.

(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。   (2) In the second aspect of the present disclosure, the housing includes a conversion space for storing the conversion unit, a detection space for storing the detection unit, and a flow path space for storing a specific portion of the flow path member. The flow path space, the conversion space, and / or the detection space may be separated by a partition wall that restricts ventilation.

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。   When the flow path space in which the specific portion of the flow path member is disposed is divided by the conversion space or the detection space and the partition wall as in the second aspect, the air flow is restricted by the partition wall. Therefore (that is, ventilation is blocked or restricted), it is difficult for gas to flow from the conversion space or the detection space into the flow path space.

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。   Therefore, for example, the conversion unit of the conversion unit arranged in the conversion space and the detection unit of the detection unit arranged in the detection space are respectively heated by the heater, and the gas in the conversion space and the detection unit Even when the temperature of the gas rises, the gas whose temperature has risen is blocked by the partition walls, and thus hardly flows into the flow path space.

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。
Therefore, since the temperature of the specific part of the flow path member arranged in the flow path space is hardly increased, the generation of reducing gas can be suppressed.
As described above, in the second aspect, the specific portion of the flow path member is not easily influenced by the temperature of the conversion space or the detection space as well as the temperature from the external environment. In addition to being able to be further suppressed, there is a remarkable effect that the durability of the gas sensor can be further improved.

(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。   (3) In the third aspect of the present disclosure, the partition wall includes a first partition wall provided in one of the pair of containers and a second partition wall provided in the other container. In the abutting portion with the two partition walls, a recess provided at the tip of the first partition and a projection provided at the tip of the second partition may be fitted.

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。   In the case where the concave portion at the tip of the first partition wall of one container and the convex portion at the tip of the second partition wall of the other container are fitted as in the third aspect, Thus, since the gas flow path length is long, the gas is less likely to enter the flow path space from the conversion space or the detection space.

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。   Therefore, the specific portion of the flow path member is less susceptible to the temperature from the conversion space and the detection space, so that the decrease in measurement sensitivity of the gas sensor can be further suppressed, and the durability of the gas sensor can be further improved. Has a remarkable effect.

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。It is a side view which shows the structure of the opening side of a 2nd case by removing a 1st case among the housings of the breath sensor of 1st Embodiment. 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。It is a disassembled perspective view which decomposes | disassembles and shows the breath sensor of 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the cross section (AA cross section of FIG. 1, FIG. 2) which fractured | ruptured the housing of the breath sensor of 1st Embodiment. (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。(A) is sectional drawing which shows the cross section which looked at the fitting part of the housing of the exhalation sensor of 1st Embodiment from the Z direction perpendicular | vertical to the X direction and Y direction of FIG. 3, (b) is the exhalation of 2nd Embodiment. It is sectional drawing which shows the fitting part (section of the position similar to Fig.4 (a)) of the housing of a sensor. 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。It is explanatory drawing which shows structures, such as a conversion unit and a detection unit. 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。It is sectional drawing which fractures | ruptures and shows the breath sensor of 3rd Embodiment along ZX plane.

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。
Hereinafter, an embodiment of a gas sensor to which the present disclosure is applied will be described with reference to the drawings.
[1. First Embodiment]
In the first embodiment, as an example, an exhalation sensor that detects the concentration of a specific gas component in exhalation will be described as a gas sensor.

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。   This exhalation sensor is used, for example, for the purpose of measuring an extremely low concentration (for example, several ppb to several hundred ppb level) of NOx (for example, NO) in the expiratory gas G (that is, the gas to be measured G) for asthma diagnosis. It is a sensor.

[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。
[1-1. Configuration of exhalation sensor]
First, the overall configuration of the breath sensor 1 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the breath sensor 1 of the first embodiment includes a conversion unit 5, a detection unit 7, and a flow path member 9 inside a housing 3.

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。
Each configuration will be described below.
<Housing configuration>
As shown in FIG. 1, the housing 3 is a housing having an outer shape in which boxes having different sizes are stacked in two stages, and is made of, for example, a resin made of polyphenylene sulfide (PPS).

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。   That is, the outer shape of the housing 3 is a rectangular shape in a plan view (when viewed from above in FIG. 1), and a rectangular parallelepiped lower box 3a constituting the lower part and a rectangular parallelepiped upper box constituting the upper part. 3b has a shape that is superposed vertically. In addition, the dimension of the left-right direction of FIG. 1 of the upper box 3b is shorter than the lower box 3a.

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。   In addition, a cylindrical lower cassette connector 13 is disposed on the side wall (lower front end side wall) 11 on the front end side of the lower box 3a so as to penetrate the lower front end side wall 11. Similarly, a cylindrical upper cassette connector 17 is disposed on the side wall (upper front end side wall) 15 on the front end side of the upper box 3b so as to penetrate the upper front end side wall 15. A plurality of lead wires 19 are inserted through the lower cassette connector 13 and the upper cassette connector 17, respectively.

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。   As shown in FIG. 2, the housing 3 described above includes a first case 21 and a second case 23 that are integrally combined as will be described in detail later. That is, the housing 3 is configured by integrally assembling the first case 21 and the second case 23 with the five screws 25.

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。
The housing 3 includes a conversion space 29, a detection space 31, and a flow path space 33 inside itself (that is, the internal space 27).
The conversion unit 5 is disposed in the conversion space 29, the detection unit 7 is disposed in the detection space 31, and the flow path member 9 is disposed in the flow path space 33.

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。   Specifically, the interior of the housing 3 is provided with a horizontal partition wall 35 that divides the internal space 27 into upper and lower parts in FIG. 1 so as to extend along the XY plane. The horizontal partition 35 divides the upper detection space 31 in FIG. 1 from the lower conversion space 29 and flow path space 33 in FIG. 1.

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。   Further, the conversion space 29 and the flow path space 33 are separated by a vertical partition wall 37 provided perpendicular to the horizontal partition wall 35. That is, the vertical partition wall 37 is provided so as to extend from the central portion of the horizontal partition wall 35 in the left-right direction in FIG. 1 toward the lower side in FIG. 1 (that is, along the ZY plane).

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。   In the following description, the portion of the horizontal partition wall 35 on the left side (front end side) in FIG. 1 from the vertical partition wall 37 is referred to as a first horizontal partition wall 39, and the portion on the right side (rear end side) in FIG. This is referred to as a second horizontal partition wall 41.

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。   The second horizontal partition wall 41 is formed with a first through hole 43 through which the flow path member 9 is inserted, but between the inner peripheral surface of the first through hole 43 and the outer peripheral surface of the flow path member 9. Since there is only a slight interval, there is almost no ventilation between the detection space 31 and the flow path space 33.

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。   Similarly, the vertical partition wall 37 is formed with a second through hole 45 through which the flow channel member 9 is inserted, but between the inner peripheral surface of the second through hole 45 and the outer peripheral surface of the flow channel member 9. Since there is only a slight gap, there is almost no ventilation between the conversion space 29 and the flow path space 33.

<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。
<Internal configuration of housing>
As shown in FIG. 1, the lower cassette connector 13 is connected to the conversion unit 5. The lower cassette connector 13 is configured to be connectable to an external device (not shown) via a lead wire 19a and a connection connector 51a.

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。   As will be described later, the conversion unit 5 includes a first heater 53 (see FIG. 5) that generates heat when energized. Heater power to the first heater 53 is supplied from the external device to the first heater 53 via the connection connector 51a, the lead wire 19a, and the lower cassette connector 13.

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。   On the other hand, the upper cassette connector 17 is connected to the detection unit 7. The upper cassette connector 17 is configured to be connectable to an external device (not shown) via the lead wire 19b and the connection connector 51b.

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。   As will be described later, the detection unit 7 includes a second heater 55 (see FIG. 5) that generates heat when energized. Heater power to the second heater 55 is supplied from the external device to the second heater 55 via the connection connector 51b, the lead wire 19b, and the upper cassette connector 17.

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。   The detection signal output from the detection unit 7 is output from the upper cassette connector 17 to an external device via the lead wire 19b (however, a lead wire different from that for the second heater 55) and the connection connector 51b.

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。   As shown in FIG. 2, the conversion unit 5 includes an introduction pipe 57 for introducing exhaled air (G) from the outside, and a discharge pipe 59 for discharging the exhaled gas after conversion (that is, the gas after passage). ing. On the other hand, the detection unit 7 includes an introduction pipe 61 (see FIG. 1) for introducing the exhaled breath after conversion, and a discharge pipe 63 for discharging the exhaled breath after the detection.

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。
The introduction pipes 57 and 61 and the discharge pipes 59 and 63 are each made of a metal material (for example, stainless steel).
Then, as shown in FIG. 2, exhaled air is introduced into the conversion unit 5 through the auxiliary pipes 65, 67, 69 and the introduction pipe 57, and after exiting the conversion unit 5, the flow path member which is a gas flow pipe 9 is introduced into the detection unit 7. After the specific component in the expiration is detected by the detection unit 7, the expiration is discharged to the outside through the auxiliary pipe 71 connected to the discharge pipe 63 of the detection unit 7.

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。   Since the entire flow path member 9 is a tube formed of a polymer material (fluorine rubber, fluoroelastomer, etc.) containing fluorine, the entire flow path member 9 is a specific portion. This polymer material has a characteristic of generating a reducing gas (for example, an organic compound gas such as benzaldehyde) by receiving heat.

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。   Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the breath sensor 1 includes a first heat insulating material 73, a second heat insulating material 75, and a third heat insulating material 77 inside the housing 3. The 1st heat insulating material 73, the 2nd heat insulating material 75, and the 3rd heat insulating material 77 are comprised, for example using glass fiber.

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。   The first heat insulating material 73 and the second heat insulating material 75 are disposed in the conversion space 29. The first heat insulating material 73 has a shape that is disposed on the upper side, the lateral side, and the lower side of the conversion unit 5, and is provided to insulate the conversion unit 5 and the housing 3. The second heat insulating material 75 has a plate shape and is disposed below the first heat insulating material 73. The third heat insulating material 77 is disposed in the detection space 31. The third heat insulating material 77 has a plate shape, is disposed below the detection unit 7, and is provided to insulate the detection unit 7 and the conversion space 29.

[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。
[1-2. Configuration of fitting portions of first and second cases]
Next, the fitting part in which the first case 21 and the second case 23 are fitted in the configuration of the housing 3 will be described in detail.

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。
As shown in the AA cross section of FIG. 2 in FIG. 3, the housing 3 includes a first case 21 and a second case 23 that are integrally combined from above and below in FIG. 3.
That is, the housing 3 is fitted at the fitting portion 85 so that the opening 81 of the first case 21 and the opening 83 of the second case 23 face each other and the inner space 27 is provided inside the housing 3. These are integrated into one unit.

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。
Below, the structure of this fitting part 85 is demonstrated in detail.
Of the first end 87 on the opening side (the upper side in FIG. 3) of the first case 21, that is, the first outer wall 89 constituting the first case 21, the first end 87, which is the tip portion on the second case 23 side. As shown in an enlarged view in FIG. 4A, a first recess 93 is formed which is recessed on the bottom 91 side (lower side in FIG. 3) of the first case 21.

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。   The first concave portion 93 is formed such that the inner side of the first outer wall 89 (on the left inner space 27 side in FIG. 4) is recessed toward the bottom 91 side of the first case 21 from the outer side (the outer world side on the right side in FIG. 4). It is. Therefore, the 1st convex part 95 which protrudes on the outer side of the 1st recessed part 93 at the bottom part 95 side (upper side of FIG. 3) of the 2nd case 23 is comprised.

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。
The first concave portion 93 and the first convex portion 95 are formed over substantially the entire circumference of the first end portion 87 on the opening side of the first case 21.
On the other hand, the second end 97 on the opening side (the lower side in FIG. 3) of the second case 23, that is, the second outer wall 99 constituting the second case 23, the second portion which is the tip portion on the first case 21 side. As shown in an enlarged view in FIG. 4A, the end portion 97 is formed with a second convex portion 101 that protrudes toward the first concave portion 93.

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。   As for this 2nd convex part 101, the inner side (the inner space 27 side of the left side of FIG. 4) of the 2nd outer wall 99 protruded to the bottom part 91 side of the 1st case 21 from the outer side (the external field side of the right side of FIG. 4). Is. Therefore, a second concave portion 103 is formed outside the second convex portion 101 and is recessed toward the bottom 95 side (the upper side in FIG. 3) of the second case 23.

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。
The second convex portion 101 and the second concave portion 103 are formed over substantially the entire circumference of the second end portion 97 on the opening side of the second case 23.
Therefore, when the first case 21 and the second case 23 are combined together in the vertical direction of FIG. 3, the first recessed portion 93 of the first case 21 and the second case 23 of the second case 23 are combined in the fitting portion 85. The convex portion 101 is fitted and abutted, and the first convex portion 95 of the first case 21 and the second concave portion 103 of the second case 23 are fitted and abutted.

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。   By fitting in this way, the cross section of the abutting portion is bent into a crank shape, as shown in FIG. 4A, and the gas flow path length is longer than when no fitting portion 85 is provided. And the airtightness inside the housing 3 is improved.

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。
Moreover, the fitting part 85 as described above is configured similarly in the vertical partition wall 37.
Specifically, as shown in FIG. 3, the vertical partition 37 includes a first vertical partition 105 extending from the bottom 91 of the first case 21 toward the bottom 95 of the second case 23, and a first case from the bottom 95 of the second case. 21 and a second vertical partition wall 107 extending to the bottom 91 side.

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。
And the front-end | tip part of the 1st vertical partition 105 and the front-end | tip part of the 2nd vertical partition 107 become the fitting part 109 fitted similarly to the said fitting part 85. FIG.
That is, a concave portion 105a and a convex portion 105b similar to those of the first case 21 are provided at the tip of the first vertical partition wall 105, and a convex portion 107a and a concave portion 107b similar to those of the second case 23 are provided at the tip of the second vertical partition wall 107. And are provided. And the recessed part 105a of the 1st vertical partition 105 and the convex part 107a of the 2nd vertical partition 107 fit, and the convex part 105b of the 1st vertical partition 105 and the recessed part 107b of the 2nd vertical partition 107 fit. ing.

[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。
[1-3. Configuration of conversion unit and detection unit]
Next, the structure of the conversion unit 5 and the detection unit 7 is demonstrated based on FIG.
<Conversion unit>
As schematically shown in FIG. 5, the conversion unit 5 is accommodated in the internal space (that is, the first chamber C1), the first casing unit 111 surrounding the first chamber C1, and the first casing unit 111. Partition wall 113. The first chamber C1 is divided (ie, separated) into a first chamber R1 on the left side in FIG. 5 and a second chamber R2 on the right side in FIG.

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。   An introduction pipe 57 is connected to the left side surface of the first housing part 111, and a discharge pipe 59 is connected to the right side surface of the first housing part 111. The introduction pipe 57 communicates with the first chamber R1 of the first chamber C1, and the discharge pipe 59 communicates with the second chamber R2 of the first chamber C1.

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NO)に変換するように機能する構造体である。 A first heater 53 is disposed at the center of the partition wall 113 (the center in the left-right direction in FIG. 5), and a catalyst constituting the conversion unit 115 is disposed at the left and right of the first heater 53. As will be described later, the conversion unit 115 configured by this catalyst is a structure that functions to convert a first gas component (eg, NO) contained in exhaled breath into a second gas component (eg, NO 2 ).

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。   The first heater 53 heats the catalyst to an operating temperature (that is, a temperature at which the function is exerted) by heating by energization from a battery (not shown), and is made of a heating resistor such as platinum.

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。   A gas flow path 117 extending from the first chamber R1 to the second chamber R2 is formed inside the conversion unit 115. That is, the gas flow path 117 configured to be bent at a plurality of locations is formed in the conversion unit 115 so that the exhaled air contacts as much as possible on the surface of the catalyst.

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。   In this conversion unit 5, the exhaled gas (G) introduced from the introduction pipe 57 into the first chamber R1 of the first chamber C1 contacts (that is, passes through) the conversion unit 115 as shown by the arrow in FIG. ) After the gas component is converted, it is discharged from the discharge pipe 59 to the flow path member 9.

<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。
<Detection unit>
As shown in FIG. 5, the detection unit 7 includes an internal space (that is, the second chamber C <b> 2), a second housing portion 121 that surrounds the second chamber C <b> 2, and an element portion that is accommodated in the second housing portion 121. 123. This element part 123 is suspended and held by the holding part 125 in the second chamber C2.

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。   The element unit 123 has a plate shape, and includes a base unit 127, a detection unit 129 disposed on the upper surface of the base unit 127 (upward in FIG. 5), and a second heater 55 disposed on the lower surface of the base unit 127. I have. That is, the element unit 123 has a stacked structure in which the detection unit 129, the base unit 127, and the second heater 55 are stacked together.

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NO)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。 Among these, the detection unit 129 has a mixed potential type sensor structure as will be described later, and its electrical characteristics change according to the concentration of the second gas component (for example, NO 2 ). The base portion 127 is a ceramic substrate made of, for example, alumina having electrical insulation. The second heater 55 heats the detection unit 129 to the operating temperature by heating by energization from the battery, and is made of a heating resistor such as platinum.

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。   An introduction pipe 61 is connected to the right side surface of the second housing part 121 in FIG. 5, and a discharge pipe 63 is connected to the left side surface of the second housing part 121. The introduction pipe 61 and the discharge pipe 63 communicate with the second chamber C2.

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。   As shown in FIG. 5, one end of the flow path member 9 is connected to the discharge pipe 59 of the first chamber C1, and the other end of the flow path member 9 is connected to the introduction pipe 61 of the second chamber C2. In other words, the second chamber R2 of the first chamber C1 and the second chamber C2 communicate with each other so that the flow (G) can be circulated by the flow path member 9.

[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。
[1-4. Operational principle of exhalation sensor]
Next, the operation principle of the breath sensor 1 will be described. Since it is a known technique as described above, it will be briefly described.

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NO)に変換するものである。 The converter 115 is made of, for example, a catalyst made of zeolite carrying Pt, and a gas flow path 117 is provided inside so that exhaled air can pass. This catalyst converts a first gas component (for example, NO) contained in exhaled breath into a second gas component (for example, NO 2 ) at a predetermined ratio at a predetermined activation temperature that is an operating temperature. .

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。
Note that the catalyst of the converter 115 oxidizes reducing gas (CO and the like) in exhaled air in addition to NO, so that the amount (and hence the concentration) of reducing gas is reduced.
The detection unit 129 is configured as a known mixed potential sensor element using a solid electrolyte body and a pair of electrodes disposed on the surface of the solid electrolyte body.

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WO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、NO)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。
For example, the detection unit 129, a solid electrolyte on the body made of YSZ, can be employed, such as a sensor element disposed an electrode made of the electrode and WO 3 consisting of Pt.
The detection unit 129 has an electrical characteristic (that is, a starting point) according to the concentration of the second gas component (for example, NO 2 ) contained in exhaled air at an activation temperature that is an operating temperature different from the activation temperature of the catalyst. The power) changes.

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。   In addition, the detection unit 129 changes (that is, decreases) the electrical characteristics (that is, electromotive force) when a reducing gas other than NO in exhaled gas (such as CO) is oxidized and reduced in the conversion unit 115. ), The sensitivity is lowered.

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。   The second heater 55 can heat the detection unit 129 to the high temperature described above. On the other hand, the first heater 53 can change the temperature of the conversion unit 115 to a temperature different from that of the detection unit 129.

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NOに変換される。
Therefore, the expiration sensor 1 can detect the concentration of NOx (NO), which is a specific gas component in expiration, in the following manner.
As shown in FIG. 5, exhaled air is first introduced from the introduction tube 57 into the first chamber R1 of the first chamber C1. Conversion unit 115, the first heater 53, because it is heated to a predetermined activation temperature, NO in exhaled air is converted to NO 2.

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、NOの濃度に応じて、一対の電極間に電位差(起電力)が発生し、NO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。
The exhaled air after the conversion is discharged from the second chamber R2 of the first chamber C1 to the flow path member 9 through the discharge pipe 59 and is introduced into the second chamber C2 through the introduction pipe 61.
Next, expiration of the converted is in contact with the detection unit 129 in the second chamber C2, depending on the concentration of NO 2, the potential difference (electromotive force) is generated between a pair of electrodes, NO 2 A sensor signal corresponding to the concentration of gas is output from the breath sensor 1 to an external device. Based on the sensor signal output from the expiration sensor 1, the concentration of NOx, which is a specific gas component in expiration, can be detected by an external device.

[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。
[1-5. effect]
(1) In the breath sensor 1 of the first embodiment, the first recess 21 and the first protrusion 95 are provided in the opening 87 of the first case 21, and the opening of the second case 23 is the end. A second convex portion 101 and a second concave portion 103 are provided at 97.

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。   And while the 1st recessed part 93 of the 1st case 21 and the 2nd convex part 101 of the 2nd case 23 fit, the 1st convex part 95 of the 1st case 21 and the 2nd recessed part 103 of the 2nd case 23, Is configured to fit.

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。   Therefore, in the fitting portion 85 where the first case 21 and the second case 23 are fitted, compared to the case where the first case 21 and the second case 23 are simply in contact with each other from a flat surface, the external part is It is difficult for gas such as air to flow in. That is, the gas flow path length of the fitting part 85 is increased as compared with the non-fitting part.

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。   For this reason, even when the outside air temperature is high, for example, air having a high temperature hardly enters the inside of the housing 3. As a result, for example, even if the outside air temperature becomes high, the temperature in the housing 3 is unlikely to rise, so the temperature of the flow path member 9 (specifically, a specific portion made of fluororubber or the like) is unlikely to rise. Therefore, it can suppress that reducing gas generate | occur | produces from the specific part of the flow-path member 9. FIG.

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。   That is, in the first embodiment, since the housing 3 has a structure that suppresses the entry of outside air such as air from the outside of the housing 3, the specific portion of the flow path member 9 in the housing 3 The generation state of the reducing gas generated from the specific portion can be stabilized. Therefore, there is a remarkable effect that the measurement sensitivity of the breath sensor 1 can be stabilized.

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。   Further, when reducing gas is excessively generated from a specific portion, sufficient measurement sensitivity cannot be obtained when the breath sensor 1 is used. However, in the first embodiment, a temperature change of the external environment is received. Since it is difficult, it can suppress that reducing gas generate | occur | produces excessively from a specific part. Therefore, the durability of the breath sensor 1 can be improved. That is, the life of the breath sensor 1 can be extended.

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。   As described above, according to the first embodiment, the influence of the temperature from the outside on the breath sensor 1 can be reduced, the decrease in measurement sensitivity of the breath sensor 1 can be suppressed, and the durability of the breath sensor 1 can be improved. Has an effect.

(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。   (2) In the first embodiment, the conversion space 29 for storing the conversion unit 5, the detection space 31 for storing the detection unit 7, and the flow path member 9 (specifically, a specific portion) are housed in the housing 3. And a flow path space 33 to be accommodated.

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。   The flow path space 33 and the conversion space 29 are separated by a vertical partition wall 37 and the ventilation is restricted. The flow path space 33 and the detection space 31 have a horizontal partition wall 35 (specifically, a second partition wall in detail). The ventilation is restricted by being divided by the horizontal partition wall 41).

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。   Therefore, for example, the conversion unit 115 of the conversion unit 5 disposed in the conversion space 29 is heated by the first heater 53, and the detection unit 129 of the detection unit 7 disposed in the detection space 31 is the second heater 55. Even when the temperature of the gas in the conversion space 29 or the gas in the detection space 31 rises due to heating by the gas, the gas whose temperature has risen is blocked by the horizontal partition walls 35 and the vertical partition walls 37, It is difficult to flow into the use space 33.

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。
Therefore, since the temperature of the specific part of the flow path member 9 disposed in the flow path space 33 is hardly increased, the generation of reducing gas can be suppressed.
As described above, in the first embodiment, the specific portion of the flow path member 9 is not easily influenced by the temperature of the conversion space 29 and the detection space 31 as well as the temperature from the external environment. As a result, it is possible to further suppress the decrease in the measurement sensitivity and to further improve the durability of the breath sensor 1.

(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。   (3) In the first embodiment, a concave portion 105a and a convex portion 105b similar to the first case 21 are provided at the tip of the first vertical partition wall 105, and the second case 23 and the tip of the second vertical partition wall 107 are provided. Similar convex portions 107a and concave portions 107b are provided.

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。   And the recessed part 105a of the 1st vertical partition 105 and the convex part 107a of the 2nd vertical partition 107 fit, and the convex part 105b of the 1st vertical partition 105 and the recessed part 107b of the 2nd vertical partition 107 fit. ing.

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。   Since the gas flow path length is long in the fitting portion 109 in the vertical partition wall 37 as described above, the gas is less likely to enter the flow path space 33 from the conversion space 29 and the detection space 31.

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。   Therefore, the specific portion of the flow path member 9 is less susceptible to the temperature from the conversion space 29 and the detection space 31, so that it is possible to further suppress the decrease in measurement sensitivity of the breath sensor 1 and to improve the durability of the breath sensor 1. There is a remarkable effect that the sex can be further improved.

[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。
[1-6. Correspondence of wording]
Here, the correspondence between words will be described.
Conversion unit 115, conversion unit 5, detection unit 129, detection unit 7, flow path member 9, housing 3, breath sensor 1, first case 21 and second case 23, internal space 27, first space of the first embodiment. The first concave portion 93, the second convex portion 101, the conversion space 29, the detection space 31, the flow path space 33, the vertical partition wall 37, and the second horizontal partition wall 41 are respectively the conversion unit, the conversion unit, and the detection of the present disclosure. Part, detection unit, flow path member, housing, gas sensor, multiple containers, hollow, concave part, convex part, conversion space, detection space, flow path space, and partition wall.

[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。
[2. Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same configuration as the first embodiment will be omitted or simplified. In addition, the same number is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment.

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。
In the second embodiment, a configuration for increasing the gas flow path length as shown in FIG. 4B can be employed as the configuration of the fitting portion 85 of the first embodiment.
That is, in the second embodiment, the front end portion (end portion) 87 of the outer wall 89 of the first case 21 is provided with the recess 131 having a recessed center, and the front end portion (end portion) 97 of the outer wall 99 of the second case 23. In addition, a projection 133 whose center protrudes is provided.

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。
Thereby, the fitting part 135 which the convex part 133 of the 2nd case 23 fits in the recessed part 131 of the 1st case 21 can be comprised.
The second embodiment has the same effects as the first embodiment. In the second embodiment, since the gas flow path length in the fitting portion 135 is longer than that in the first embodiment, the flow path member 9 has an advantage that it is less susceptible to the external temperature.

[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。
[3. Third Embodiment]
Next, the third embodiment will be described, but the description of the same configuration as the first embodiment will be omitted or simplified. In addition, the same number is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment.

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。
The breath sensor 141 according to the third embodiment basically has the same configuration as that of the first embodiment.
That is, the conversion unit 5, the detection unit 7, the flow path member 9, and the like are accommodated in the housing 3.

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。
In addition, the space in which the conversion unit 5 and the flow path member 9 are arranged is separated from the space in which the detection unit 7 is arranged (that is, the detection space 31) by the horizontal partition wall 35.
However, in the third embodiment, the space in which the conversion unit 5 is disposed and the space in which the flow path member 9 is disposed are not separated by the vertical partition walls 37 as in the first embodiment, and are integrated spaces. 143.

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。
The third embodiment has the same effects as the first embodiment. Further, according to the third embodiment, there is an advantage that the configuration can be simplified and the weight can be reduced.
In addition, it is not necessary to provide the 2nd horizontal partition 41 among the horizontal partitions 35. FIG. Alternatively, both the vertical partition wall 37 and the second horizontal partition wall 41 may not be provided.
[4. Other Embodiments]
Needless to say, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the present disclosure.

(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。
(1) For example, the shape of the container that accommodates the breath sensor (particularly the shape of the fitting portion) is not particularly limited as long as the function of the present disclosure is exhibited in addition to the configuration of each of the embodiments.
(2) The conversion unit and the detection unit are not particularly limited as long as the functions of the present disclosure are exhibited in addition to the configuration of the embodiment.

(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。
(3) As the detector, various detectors whose electrical characteristics (for example, resistance value, electromotive force, etc.) change according to the concentration of the specific gas component in the second chamber can be adopted.
(4) As a material of the gas communication pipe, various materials that generate reducing gas by receiving heat can be adopted.

(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。
(5) The reducing gas generated from the gas communication pipe includes, for example, an organic compound gas such as benzaldehyde.
(6) The present disclosure can be applied to, for example, a gas leak detection sensor in addition to the breath sensor.

(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。   (7) Note that the functions of one component in each of the above embodiments may be distributed as a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of each said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of each of the above embodiments may be added to or replaced with the configuration of each of the above other embodiments. In addition, all the aspects included in the technical idea specified from the wording described in the claims are embodiments of the present disclosure.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,141 ... Breath sensor 3 ... Housing 5 ... Conversion unit 7 ... Detection unit 9 ... Flow path member 21 ... 1st case 23 ... 2nd case 27 ... Internal space 29 ... Conversion space 31 ... Detection space 33 ... Flow path Space 37 ... Vertical partition wall 39 ... First horizontal partition wall 41 ... Second horizontal partition wall 93, 105a, 107b, 131 ... Concave portion 101, 105b, 107a, 133 ... Convex portion 105 ... First partition wall 107 ... Second partition wall 115 ... Conversion Part 129 ... detection

Claims (3)

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。
A conversion unit having a conversion unit for converting the first gas component in the gas to be measured into the second gas component;
A detection unit having a detection unit that contacts a post-passage gas that is the measurement gas that has passed through the conversion unit, and whose electrical characteristics change according to the concentration of the second gas component in the measurement gas;
A flow path member constituting a gas flow path of the post-passage gas between the conversion unit and the detection unit;
A housing that houses the conversion unit, the detection unit, and the flow path member;
A gas sensor comprising:
The flow path member includes a specific portion made of a material that is capable of generating a reducing gas that is different from the first gas component and the second gas component and has a reducing property by receiving heat,
The housing is configured integrally so that each opening side of a plurality of containers face each other and has a hollow inside,
Among the plurality of containers, in the pair of containers having the facing openings, a concave portion is provided at an end portion on the opening side of one container, and a convex portion is provided at an end portion on the opening side of the other container. And the convex portion are fitted together so that the pair of containers are integrally formed.
Gas sensor.
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。
The housing includes a conversion space for storing the conversion unit, a detection space for storing the detection unit, and a flow path space for storing the specific portion of the flow path member.
The flow path space and the conversion space and / or the detection space are separated by a partition wall that restricts ventilation.
The gas sensor according to claim 1.
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。
The partition is composed of a first partition provided in one of the pair of containers and a second partition provided in the other container,
At the contact portion between the first partition and the second partition, a recess provided at the tip of the first partition and a projection provided at the tip of the second partition are fitted,
The gas sensor according to claim 2.
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