JP2020024106A - ガスセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】センサ素子が格納された内部空間を有するガスセンサにおいて、特定成分の濃度が低い被測定ガスが測定対象である場合でもガス検知精度の低下を抑制する。【解決手段】本開示の一態様は、被測定ガスに含まれる成分の濃度を測定するためのガスセンサであって、センサ素子と、ケーシングと、を備える。センサ素子は、被測定ガスに晒される四角形の検知面を有する。ケーシングは、センサ素子を格納する内部空間を有する。検知面に垂直な方向から内部空間を見た場合の仮想座標平面におけるガス入口部の存在領域を第１象限とした場合に、ガス出口部は仮想座標平面の第３象限に含まれる。ガス入口部とガス出口部との中点は検知面に含まれる。このガスセンサは、内部空間に導入された被測定ガスがガス入口部からガス出口部にかけて移動する際に、被測定ガスと検知面とを確実に接触させることができるため、ガス検知精度の低下を抑制できる。【選択図】 図３

Description

本開示は、ガスセンサに関する。

被測定ガス中の特定成分の濃度を測定するガスセンサとして、触媒を用いて被測定ガス中の成分を化学変化させた後に、センサ素子によって特定成分濃度を測定するものが知られている（特許文献１参照）。

このガスセンサは、被測定ガスを導入するためのガス室を有するケーシングを備えている。ガス室の内部には、センサ素子が配置されている。ケーシングは、ガス室に被測定ガスを導入するためのガス入口部と、ガス室から被測定ガスを排出するためのガス出口部と、を備える。

ガス室におけるガス入口部およびガス出口部のそれぞれの形成位置は、センサ素子の検知面に垂直な方向から見たときに、検知面を挟み込むように配置される。これにより、ガス室に導入された被測定ガスは、ガス入口部からガス出口部に向けて移動する際に、検知面に接触する。このようにして被測定ガスが検知面に接触すると、センサ素子は被測定ガスに含まれる特定成分を検知する。

米国特許出願公開第２０１７／００６５２０８号明細書

しかし、上記のガスセンサは、特定成分の濃度が低い被測定ガスにおいては、ガス検知精度が低下する可能性がある。
つまり、ガス入口部からガス出口部に至るガス移動経路とセンサ素子の検知面との重複部分が小さくなると、検知面に接触する被測定ガスの量が低減して、センサ素子でのガス検知精度が低下する可能性がある。とりわけ、特定成分の濃度が低い被測定ガスが測定対象である場合には、検知面に接触する特定成分の量が少ないため、ガス検知精度の低下が生じ易くなる。

そこで、本開示の一局面は、センサ素子が格納された内部空間を有するガスセンサにおいて、特定成分の濃度が低い被測定ガスが測定対象である場合でもガス検知精度の低下を抑制できるガスセンサを提供することが望ましい。

本開示の一態様は、被測定ガスに含まれる成分の濃度を測定するためのガスセンサであって、センサ素子と、ケーシングと、を備える。
センサ素子は、被測定ガス中の特定成分を検知するように構成されている。ケーシングは、センサ素子を格納する内部空間を有する。

センサ素子は、被測定ガスに晒される四角形の検知面を有する。ケーシングは、ガス入口部と、ガス出口部とを備える。ガス入口部は、外部から内部空間に被測定ガスを導入するように構成されている。ガス出口部は、内部空間から外部に被測定ガスを排出するように構成されている。

ここで、検知面に垂直な方向から内部空間を見た場合において、検知面の中心を原点とし、検知面の四角形の一辺に対してＸ軸が平行となるＸ−Ｙ座標平面を仮想座標平面とする。この仮想座標平面における４個の象限のうちガス入口部の存在領域を第１象限とした場合に、ガス出口部は仮想座標平面の第３象限に含まれる。また、ガス入口部とガス出口部との中点は検知面に含まれる。

このような構成のガスセンサにおいては、ガス入口部とガス出口部とを結ぶ線をガス移動最短経路とした場合、ガス移動最短経路と検知面との重複部分が必ず存在する。このため、このガスセンサは、内部空間に導入された被測定ガスがガス入口部からガス出口部にかけて移動する際に、被測定ガスと検知面とを確実に接触させることができる。

また、このガスセンサは、仮想座標平面において、ガス入口部が第１象限に存在するとともにガス出口部が第３象限に存在する構成である。このため、このガスセンサは、ガス入口部およびガス出口部が同一象限に存在する構成や、ガス入口部が存在する象限とガス出口部が存在する象限とが隣接する構成に比べて、被測定ガスと検知面との接触面積を大きく確保できる。

よって、このガスセンサは、検知面に対して被測定ガスを十分に供給することができ、ガス検知精度の低下を抑制できる。
上述のガスセンサにおいては、仮想座標平面において、ガス入口部およびガス出口部のうち少なくとも一方は、検知面ではない領域に含まれてもよい。

このガスセンサによれば、ガス入口部とガス出口部との距離を一定値以上に確保することができ、被測定ガスと検知面との接触面積が小さくなるのを抑制できる。これにより、検知面に供給される被測定ガスが少なくなるのを抑制でき、ガス検知精度の低下を抑制できる。

上述のガスセンサにおいては、ガス入口部およびガス出口部は、仮想座標平面において外側領域に含まれてもよい。外側領域は、検知面が中央に配置される９個の領域のうち、検知面の四角形の四辺には接することなく四角形の角にのみ接する４つの領域である。検知面が中央に配置される９個の領域は、内部空間において４本の仮想延長線により分割された９個の領域である。４本の仮想延長線は、仮想座標平面において、検知面の四角形の四辺を延長した４本の仮想線である。

このガスセンサによれば、ガス入口部とガス出口部との距離をより長く確保することができ、被測定ガスと検知面との接触面積をより大きく確保できる。これにより、検知面に供給される被測定ガスが多くなり、ガス検知精度の低下を抑制できる。

上述のガスセンサにおいては、ガス入口部およびガス出口部のうち一方は、内部空間を構成する複数の内面のうちセンサ配置内面に形成され、ガス入口部およびガス出口部のうち他方は、内部空間を構成する複数の内面のうちセンサ配置内面ではない内面に形成されてもよい。なお、センサ配置内面は、ケーシングにおいて内部空間を構成する複数の内面のうち、センサ素子が設けられる内面である。

このガスセンサによれば、内部空間において、ガス入口部およびガス出口部がそれぞれ異なる内面に形成されるとともに、ガス入口部およびガス出口部のうち一方がセンサ配置内面に形成されるため、被測定ガスは、確実にセンサ素子の近傍を移動することになる。これにより、このガスセンサは、検知面に対して確実に被測定ガスを供給することができ、ガス検知精度の低下を抑制できる。

上述のガスセンサにおいては、被測定ガスが呼気であり、特定成分がＮＯｘであってもよい。このガスセンサは、呼気に含まれるＮＯｘを検知する用途において、検知面に対して確実に被測定ガス（呼気）を供給することができ、ＮＯｘ検知におけるガス検知精度の低下を抑制できる。

第１実施形態のガスセンサの分解斜視図である。 第１実施形態のガスセンサの内部構造を示す説明図である。 図３Ａは、センサ素子の検知面に垂直な方向から内部空間Ｃ２を見た場合における、センサ素子、導入部、排出部のそれぞれの位置関係を表した説明図であり、図３Ｂは、仮想座標平面における仮想延長線および外側領域を示した説明図である。 図４Ａは、導入部が外側領域に配置され、排出部が外側領域ではない領域に配置される構成の説明図であり、図４Ｂは、導入部および排出部がいずれも外側領域ではない領域に配置される構成の説明図であり、図４Ｃは、導入部および排出部がいずれも外側領域ではない領域に配置される構成の説明図である。 図５Ａは、導入部および排出部が検知面と同じ領域に配置される構成の説明図であり、図５Ｂは、導入部が外側領域に配置され、排出部が検知面と同じ領域に配置される構成の説明図であり、図５Ｃは、導入部が検知面と同じ領域に配置され、排出部が外側領域に配置される構成の説明図である。 図６Ａは、内部空間において、導入部が上側内面に形成され、排出部が側壁内面に形成される構成の説明図であり、図６Ｂは、仮想座標平面において、導入部３Ｄが第１象限における上側内面に形成され、排出部が第３象限における側壁内面に形成される構成の説明図である。 内部空間において、導入部がセンサ配置内面に形成され、排出部が上側内面に形成される構成の説明図である。

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。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示すガスセンサ１は、被測定ガスＧに含まれるガス成分の濃度を測定するためのガスセンサである。ガスセンサ１の測定対象のガス成分としては、窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ_２といったＮＯｘ）が挙げられる。

ガスセンサ１は、環境管理、プロセス管理、医療等の分野に使用できる。ガスセンサ１は、特に数ｐｐｂから数百ｐｐｂレベルの極低濃度のＮＯｘを含むガスの測定、具体的には喘息診断（呼気に含まれるＮＯの検出）に好適に使用できる。

ガスセンサ１は、図１に示すように、触媒ユニット２と、センサユニット３と、流通路４と、１つのヒータ５と、配線基板６と、シール材７と、を備える。なお、本実施形態での被測定ガスＧは呼気である。

ガスセンサ１の内部では、図２に示すような経路を被測定ガスＧが移動する。図２は、ガスセンサ１の内部構造を断面図の体裁で模式的に表した説明図である。
なお、実際のガスセンサ１においては、図１に示すように、センサユニット３における導入部３Ｄおよび排出部３Ｅの形成位置は、センサユニット３のうち幅方向における同一位置ではない。このため、本来であれば、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅは、図２には同時には現れない。しかし、図２では、被測定ガスＧの流れを表すために、便宜上、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅを表している。

［１−２．触媒ユニット］
図１および図２に示すように、触媒ユニット２は、被測定ガスＧが含む成分を化学変化させる触媒部２Ａと、触媒部２Ａを格納する第１ケーシング２Ｂと、を有する。

触媒部２Ａ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２Ａは、ガスセンサ１が濃度を測定する成分をセンサユニット３（詳細には、後述するセンサ素子３Ａ）で検知可能な成分に変換する。また、触媒部２Ａは、ガスセンサ１が濃度を測定しない成分を燃焼する。例えば、喘息診断の場合では、触媒部２Ａは、測定対象であるＮＯをＮＯ_２に変換すると共に、ＣＯ、Ｈ_２、ＶＯＣ等の被測定ガスＧ（呼気）中に含まれる微量の雑ガス成分を燃焼させる。

触媒部２Ａは、被測定ガスＧが含む成分を化学変化させるための触媒１３ａと、触媒１３ａを担持する基体部１３ｂと、を有する。基体部１３ｂの内部には、被測定ガスＧの流路１３ｃが形成されている。触媒１３ａは、基体部１３ｂのうち少なくともガスの流路１３ｃの内面に配置されている。

触媒部２Ａの基体部１３ｂは、例えばアルミナ等のセラミックを主成分とする。触媒部２Ａの触媒１３ａは、用途や温度に応じて適宜選択される。触媒１３ａとしては、例えば白金、ロジウム、金等の貴金属、それら貴金属の粒子を例えばγアルミナやゼオライトに担持させた担持体、又は、例えば酸化マンガン、酸化コバルト、酸化錫等の金属酸化物が使用される。

第１ケーシング２Ｂは、センサユニット３と対向する面に、開口した開口面２Ｆを備えている。開口面２Ｆは、配線基板６によって塞がれている。触媒部２Ａは、第１ケーシング２Ｂと配線基板６とによって画定される内部空間Ｃ１に配置されている。具体的には、触媒部２Ａは、配線基板６と、第１ケーシング２Ｂの内面のうち配線基板６と対向する面と、の間に固定されている。

第１ケーシング２Ｂは、フランジ２Ｃを有する。フランジ２Ｃは、シール材７を介して配線基板６と対向するように構成されている。また、第１ケーシング２Ｂには、導入部２Ｄおよび排出部２Ｅが設けられている。導入部２Ｄおよび排出部２Ｅは、それぞれ、筒状に形成されるとともに、第１ケーシング２Ｂの内部空間Ｃ１と外部とをそれぞれ連通するように構成されている。排出部２Ｅには、後述する流通路４が接続されている。第１ケーシング２Ｂは、例えば、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属で形成される。

導入部２Ｄから第１ケーシング２Ｂの内部空間Ｃ１に導入された被測定ガスＧは、触媒部２Ａの触媒１３ａに接触した後、排出部２Ｅから第１ケーシング２Ｂの外（具体的には流通路４）に排出される。触媒ユニット２を通過した被測定ガスＧは、流通路４を介して第２ケーシング３Ｂに移動する。

［１−３．センサユニット］
センサユニット３は、センサ素子３Ａと、第２ケーシング３Ｂと、を有する。センサ素子３Ａは、触媒ユニット２を通過した被測定ガスＧ中の特定成分を検知するように構成されている。第２ケーシング３Ｂは、センサ素子３Ａを格納するように構成されている。

センサ素子３Ａは、被測定ガスＧに晒される四角形の検知面３３を有する。センサ素子３Ａは、混成電位式の検知体（図示省略）を有する。検知体は、セラミックを用いて構成されたベース基板に搭載されている。センサ素子３Ａは、さらに測温用抵抗体を有してもよい。混成電位式の検知体は、公知であるため詳述はしないが、例えば、ジルコニアからなる固体電解質体と、それぞれ異なる材料からなる電極とを有し、これら電極間の電位差をセンサ信号として出力する構成を有する。なお、センサ素子３Ａの検知体としては、これに限定されず、検知対象のガス成分の存在により自身の抵抗が変化する金属酸化物半導体からなる検知体や、容量変化型の検知体を使用してもよい。検知体及び測温用抵抗体は、配線基板６に形成された配線に電気的に接続され、外部から電力が供給される。

第２ケーシング３Ｂは、触媒ユニット２と対向する面が開口しており、この開口面が配線基板６によって塞がれている。センサ素子３Ａは、第２ケーシング３Ｂと配線基板６とによって画定される内部空間Ｃ２に配置されている。具体的には、センサ素子３Ａは、図示しないガラスや無機系接着剤などを用いて配線基板６の凹部６Ｃに固定されている。

第２ケーシング３Ｂは、フランジ３Ｃを有する。フランジ３Ｃは、シール材７を介して配線基板６と対向するように構成されている。また、第２ケーシング３Ｂには、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅが設けられている。導入部３Ｄおよび排出部３Ｅは、それぞれ、筒状に形成されるとともに、第２ケーシング３Ｂの内部空間Ｃ２と外部とをそれぞれ連通するように構成されている。

導入部３Ｄは、第２ケーシング３Ｂの内部空間Ｃ２に被測定ガスＧを導入する。また、導入部３Ｄには、流通路４が接続されている。排出部３Ｅは、第２ケーシング３Ｂの内部空間Ｃ２に存在する被測定ガスＧを外部に排出する。第２ケーシング３Ｂは、例えば、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属で形成される。

［１−４．流通路］
流通路４は、第１ケーシング２Ｂを通過した被測定ガスＧを、第２ケーシング３Ｂに供給する。流通路４は、第１ケーシング２Ｂの排出部２Ｅと、第２ケーシング３Ｂの導入部３Ｄとを連結する配管である。

［１−５．ヒータ］
ヒータ５は、触媒ユニット２とセンサユニット３とを同時に加熱する。本実施形態では、ヒータ５は、センサ素子３Ａの内部に配置されている。ヒータ５をセンサ素子３Ａの内部に配置することで、触媒ユニット２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、測温用抵抗体からの出力を用いてヒータ５の通電制御を行うことで、センサ素子３Ａの温度制御を精度の高いものにすることも可能である。

本実施形態では、１つのヒータ５で触媒ユニット２とセンサユニット３とを同時に加熱できるため、ガスセンサ１の消費電力を低減できる。また、ガスセンサ１の構造を簡素化することができる。

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、配線基板６に形成された配線に電気的に接続され、外部から電力が供給されることで発熱する。

［１−６．配線基板およびシール材］
配線基板６は、図１に示すように、本体部６Ａと狭幅部６Ｂとを備える。
本体部６Ａは、その外周の形状がフランジ２Ｃの外周の形状およびシール材７の外周の形状と略一致するように矩形板状に形成されている。本体部６Ａのうちセンサユニット３に対向する面には、センサ素子３Ａを設置するための凹部６Ｃが形成されている。

狭幅部６Ｂは、本体部６Ａを構成する４つの辺のうちの１つの辺から外側へ向かって延びており、長尺状の矩形板状に形成されている。狭幅部６Ｂの表面および裏面には、センサ素子３Ａに電気的に接続される配線や、ヒータ５に電気的に接続される配線が形成されている。

配線基板６の本体部６Ａは、第１ケーシング２Ｂと第２ケーシング３Ｂとに挟持され、触媒部２Ａが配置される内部空間Ｃ１と、センサ素子３Ａが配置される内部空間Ｃ２とを仕切るように配置されている。具体的には、配線基板６の本体部６Ａは、第１ケーシング２Ｂのフランジ２Ｃと、第２ケーシング３Ｂのフランジ３Ｃとの間に配置されている。また、配線基板６と２つのフランジ２Ｃ，３Ｃとの間には、それぞれリング状のシール材７が配置され、気密が確保されている。

つまり、配線基板６は、２つのシール材７を介して、第１ケーシング２Ｂのフランジ２Ｃと、第２ケーシング３Ｂのフランジ３Ｃとによって厚み方向に挟持されている。第１ケーシング２Ｂのフランジ２Ｃと、第２ケーシング３Ｂのフランジ３Ｃとは、例えば、厚み方向の締結によって固定されている。シール材７としては、例えばポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂を主成分とする材質が使用される。

配線基板６の狭幅部６Ｂは、フランジ２Ｃ，３Ｃの外側まで延伸している。配線基板６は、その表面又は内部に配置された配線を有する。この配線は、センサ素子３Ａおよびヒータ５と外部回路とを接続するためのものであり、電極パッドを有する。電極パッドには、センサ素子３Ａおよびヒータ５が、抵抗溶接、ボンディング等によって電気的に接続されている。

配線基板６の材質は特に限定されないが、配線基板６は例えばセラミックを主成分とする。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。また、配線基板６に用いるセラミックは、例えば、絶縁性セラミック（例えば、アルミナ）でもよい。

配線基板６は、触媒部２Ａおよびセンサ素子３Ａが配置された凹部６Ｃの厚みが他の部分の厚みよりも小さい。換言すれば、触媒部２Ａおよびセンサ素子３Ａは、配線基板６において他の部分よりも薄肉化された凹部６Ｃに固定されている。

［１−７．センサユニットにおける導入部および排出部の形成位置］
ガスセンサ１のセンサユニット３における導入部３Ｄおよび排出部３Ｅの形成位置について説明する。

センサ素子３Ａの検知面３３に垂直な方向から内部空間Ｃ２を見た場合における、センサ素子３Ａ、導入部３Ｄ、排出部３Ｅのそれぞれの位置関係を、図３Ａに示す。なお、図３Ａでは、検知面３３の中心を原点Ｐ１とし、検知面３３の四角形の一辺に対してＸ軸が平行となるＸ−Ｙ座標平面（仮想座標平面）を表している。

この仮想座標平面は、Ｘ軸およびＹ軸によって区切られた４個の領域（第１象限Ｑ１，第２象限Ｑ２，第３象限Ｑ３，第４象限Ｑ４）を備えている。仮想座標平面における４個の象限Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のうち、導入部３Ｄの存在領域を第１象限Ｑ１とした場合に、排出部３Ｅは第３象限Ｑ３に含まれる位置に形成されている。なお、詳細には、導入部３Ｄの中心点Ｐｉｎが第１象限Ｑ１に存在し、排出部３Ｅの中心点Ｐｏｕｔが第３象限Ｑ３に存在している。また、仮想座標平面において、導入部３Ｄ（詳細には、中心点Ｐｉｎ）と排出部３Ｅ（詳細には、中心点Ｐｏｕｔ）との中点Ｐｍｉｄは、検知面３３に含まれる位置となる。

導入部３Ｄおよび排出部３Ｅの形成位置がこのように規定されるガスセンサ１においては、導入部３Ｄと排出部３Ｅとを結ぶ線をガス移動最短経路Ｌ１とした場合、ガス移動最短経路Ｌ１と検知面３３との重複部分が必ず存在する。このため、ガスセンサ１では、内部空間Ｃ２に導入された被測定ガスＧが導入部３Ｄから排出部３Ｅにかけて移動する際に、被測定ガスＧと検知面３３とを確実に接触させることができる。

ここで、図３Ｂに示すように、仮想座標平面において、検知面３３の四角形の四辺を延長した４本の仮想線を仮想延長線Ｌ２とする。仮想座標平面における内部空間Ｃ２のうち、４本の仮想延長線Ｌ２により分割された９個の領域は、検知面３３が中央に配置される９個の領域である。検知面３３が中央に配置される９個の領域のうち、検知面３３の四角形の四辺には接することなく四角形の角にのみ接する４つの領域をそれぞれ外側領域Ｄ１とする。

ガスセンサ１において、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅは、仮想座標平面において外側領域Ｄ１に含まれている。このガスセンサ１によれば、導入部３Ｄと排出部３Ｅとの距離をより長く確保することができ、被測定ガスＧと検知面３３との接触面積をより大きく確保できる。これにより、検知面３３に供給される被測定ガスＧが多くなり、ガス検知精度の低下を抑制できる。

［１−８．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）ガスセンサ１においては、仮想座標平面において、導入部３Ｄと排出部３Ｅとを結ぶガス移動最短経路Ｌ１は、検知面３３との重複部分が必ず存在する。このため、ガスセンサ１では、内部空間Ｃ２に導入された被測定ガスＧが導入部３Ｄから排出部３Ｅにかけて移動する際に、被測定ガスＧと検知面３３とを確実に接触させることができる。

また、ガスセンサ１は、仮想座標平面において、導入部３Ｄが第１象限Ｑ１に存在するとともに排出部３Ｅが第３象限Ｑ３に存在する構成である。このため、ガスセンサ１は、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅが同一象限に存在する構成や、導入部３Ｄが存在する象限と排出部３Ｅが存在する象限が隣接する構成に比べて、被測定ガスＧと検知面３３との接触面積を大きく確保できる。

よって、ガスセンサ１は、検知面３３に対して被測定ガスＧを十分に供給することができ、ガス検知精度の低下を抑制できる。
（１ｂ）ガスセンサ１は、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅがそれぞれ仮想座標平面において外側領域Ｄ１に含まれる構成であるため、導入部３Ｄと排出部３Ｅとの距離をより長く確保することができ、被測定ガスＧと検知面３３との接触面積をより大きく確保できる。これにより、検知面３３に供給される被測定ガスＧが多くなり、ガス検知精度の低下を抑制できる。

［１−９．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、センサ素子３Ａがセンサ素子の一例に相当し、第２ケーシング３Ｂ，配線基板６，第２ケーシング３Ｂと配線基板６との間に配置されるシール材７がケーシングの一例に相当し、内部空間Ｃ２が内部空間の一例に相当し、検知面３３が検知面の一例に相当する。導入部３Ｄがガス入口部の一例に相当し、排出部３Ｅがガス出口部の一例に相当し、仮想延長線Ｌ２が仮想延長線の一例に相当し、外側領域Ｄ１が外側領域の一例に相当する。

［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。

（２ａ）上記実施形態のガスセンサ１において、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅの形成位置を上記実施形態とは異なる位置に変更してもよい。
例えば、図４Ａに示すように、導入部３Ｄが外側領域Ｄ１に配置され、排出部３Ｅが外側領域Ｄ１ではない領域に配置される構成であってもよい。また、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅがいずれも外側領域Ｄ１ではない領域に配置される構成であってもよい。なお、図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃはいずれも、導入部３Ｄ（中心点Ｐｉｎ）と排出部３Ｅ（中心点Ｐｏｕｔ）との中点Ｐｍｉｄが検知面３３に含まれるように、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅが配置されている。また、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅは、検知面３３とは異なる領域に配置されている。

また、図５Ａに示すように、導入部３Ｄおよび排出部３Ｅが検知面３３と同じ領域に配置される構成であってもよい。さらに、図５Ｂに示すように、導入部３Ｄが外側領域Ｄ１に配置され、排出部３Ｅが検知面３３と同じ領域に配置される構成であってもよい。図５Ｃに示すように、導入部３Ｄが検知面３３と同じ領域に配置され、排出部３Ｅが外側領域Ｄ１に配置される構成であってもよい。

ガスセンサは、図４Ａ、図５Ｂ、図５Ｃのように、仮想座標平面において、導入部３Ｄ（ガス入口部）および排出部３Ｅ（ガス出口部）のうち少なくとも一方が、検知面３３ではない領域に含まれる構成であってもよい。このガスセンサによれば、導入部３Ｄと排出部３Ｅとの距離を一定値以上に確保することができ、被測定ガスＧと検知面３３との接触面積が小さくなるのを抑制できる。これにより、検知面３３に供給される被測定ガスＧが少なくなるのを抑制でき、ガス検知精度の低下を抑制できる。

（２ｂ）上記実施形態のガスセンサ１において、内部空間Ｃ２における導入部３Ｄ（ガス入口部）および排出部３Ｅ（ガス出口部）の形成位置は、第２ケーシング３Ｂにおいて内部空間Ｃ２を構成する複数の内面のうち、上側内面）とは異なる内面に変更してもよい。なお、上側内面は、内部空間Ｃ２を構成する複数の内面のうち、センサ素子３Ａが設けられる内面（センサ配置内面）に対向する内面である。

例えば、図６Ａ、図６Ｂに示すように、導入部３Ｄを、上側内面Ｓ１に形成する一方、排出部３Ｅを、内部空間Ｃ２を構成する複数の内面のうち側壁内面Ｓ３に形成する構成のガスセンサ１であってもよい。側壁内面Ｓ３は、内部空間Ｃ２を構成する複数の内面のうち、上側内面Ｓ１とセンサ配置内面Ｓ２（センサ素子３Ａが設けられる内面）とを繋ぐ４つの内面である。図６Ｂに示すように、仮想座標平面において、導入部３Ｄは、第１象限Ｑ１における上側内面Ｓ１に形成され、排出部３Ｅは、４つの側壁内面Ｓ３のうち第３象限Ｑ３における側壁内面Ｓ３に形成される。これにより、仮想座標平面において、導入部３Ｄ（詳細には、中心点Ｐｉｎ）と排出部３Ｅ（詳細には、中心点Ｐｏｕｔ）との中点Ｐｍｉｄは、検知面３３に含まれる位置となる。

（２ｃ）上記実施形態のガスセンサ１において、第１ケーシング２Ｂと第２ケーシング３Ｂとを配管としての流通路４で接続する構成に代えて、配線基板６に設けた貫通孔を介して第１ケーシング２Ｂと第２ケーシング３Ｂとを接続してもよい。

具体的には、図７に示すように、配線基板６に設けた貫通孔にあたる導入部６Ｄ（ガス入口部）を、内部空間Ｃ２を構成する複数の内面のうちセンサ配置内面Ｓ２に形成する一方、第２ケーシング３Ｂに設けた排出部３Ｅ（ガス出口部）を、内部空間Ｃ２を構成する複数の内面のうち上側内面Ｓ１に形成する構成のガスセンサ１であってもよい。このガスセンサ１によれば、内部空間Ｃ２において、導入部６Ｄおよび排出部３Ｅがそれぞれ異なる内面に形成されるとともに、導入部６Ｄがセンサ配置内面Ｓ２に形成されるため、被測定ガスＧは、確実にセンサ素子３Ａ（検知面３３）の近傍を移動することになる。これにより、このガスセンサ１は、検知面３３に対して確実に被測定ガスＧを供給することができ、ガス検知精度の低下を抑制できる。図７において、第２ケーシング３Ｂ，導入部６Ｄが設けられた配線基板６、および、排出部３Ｅが設けられた第２ケーシング３Ｂが、ケーシングの一例に相当する。

なお、導入部（ガス入口部）が、内部空間を構成する複数の内面のうちセンサ配置内面とは異なる内面（上側内面Ｓ１，側壁内面Ｓ３）に形成され、排出部（ガス出口部）が、内部空間Ｃ２を構成する複数の内面のうちセンサ配置内面Ｓ２に形成される構成であってもよい。

（２ｄ）また、ガスセンサ１は、第１ケーシング２Ｂが触媒部２Ａを格納する閉空間としての内部空間Ｃ１を備え、第２ケーシング３Ｂがセンサ素子３Ａを格納する閉空間としての内部空間Ｃ２を備える場合には、必ずしも配線基板６およびシール材７を備えなくてもよい。このような構成の第１ケーシング２Ｂと第２ケーシング３Ｂとは、離間して配置されてもよいし、配線基板６を介さずに接合されていてもよい。

（２ｅ）上記実施形態のガスセンサ１において、ヒータ５は、センサ素子３Ａと配線基板６との間、触媒部２Ａの内部、又は触媒部２Ａと配線基板６との間に配置されてもよい。また、ガスセンサ１は、触媒部２Ａを加熱する第１ヒータと、センサ素子３Ａを加熱する第２ヒータとを備えてもよい。

（２ｆ）上記実施形態のガスセンサ１において、第１ケーシング２Ｂおよび第２ケーシング３Ｂは、それぞれ配管によって構成されてもよい。つまり、触媒部２Ａおよびセンサ素子３Ａは、それぞれ配管の内部に配置されてもよい。

（２ｇ）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。

１…ガスセンサ、２…触媒ユニット、２Ａ…触媒部、２Ｂ…第１ケーシング、２Ｄ…導入部、２Ｅ…排出部、２Ｆ…開口面、３…センサユニット、３Ａ…センサ素子、３Ｂ…第２ケーシング、３Ｄ…導入部、３Ｅ…排出部、４…流通路、５…ヒータ、６…配線基板、６Ｄ…導入部、１３ａ…触媒、１３ｂ…基体部、１３ｃ…流路、３３…検知面、Ｃ１…内部空間、Ｃ２…内部空間、Ｄ１…外側領域、Ｇ…被測定ガス、Ｌ１…ガス移動最短経路、Ｌ２…仮想延長線、Ｓ１…上側内面、Ｓ２…センサ配置内面、Ｓ３…側壁内面。

Claims (5)

1. 被測定ガスに含まれる成分の濃度を測定するためのガスセンサであって、
   前記被測定ガス中の特定成分を検知するように構成されたセンサ素子と、
   前記センサ素子を格納する内部空間を有するケーシングと、
   を備え、
   前記センサ素子は、前記被測定ガスに晒される四角形の検知面を有し、
   前記ケーシングは、外部から前記内部空間に前記被測定ガスを導入するためのガス入口部と、前記内部空間から外部に前記被測定ガスを排出するためのガス出口部と、を備え、
   前記検知面に垂直な方向から前記内部空間を見た場合において、前記検知面の中心を原点とし、前記検知面の前記四角形の一辺に対してＸ軸が平行となるＸ−Ｙ座標平面を仮想座標平面とした場合に、
   前記仮想座標平面における４個の象限のうち前記ガス入口部の存在領域を第１象限とした場合に、前記ガス出口部は前記仮想座標平面の第３象限に含まれ、前記ガス入口部と前記ガス出口部との中点は前記検知面に含まれる、
   ガスセンサ。
2. 前記仮想座標平面において、前記ガス入口部および前記ガス出口部のうち少なくとも一方は、前記検知面ではない領域に含まれる、
   請求項１に記載のガスセンサ。
3. 前記仮想座標平面において、前記検知面の前記四角形の四辺を延長した４本の仮想延長線により前記内部空間を９個の領域に分割し、前記検知面が中央に配置される前記９個の領域のうち、前記検知面の前記四角形の四辺には接することなく前記四角形の角にのみ接する４つの領域を外側領域とした場合に、
   前記ガス入口部および前記ガス出口部は、前記外側領域に含まれる、
   請求項１または請求項２に記載のガスセンサ。
4. 前記ケーシングにおいて前記内部空間を構成する複数の内面のうち、前記センサ素子が設けられる前記内面をセンサ配置内面とした場合に、
   前記ガス入口部および前記ガス出口部のうち一方は、前記センサ配置内面に形成され、
   前記ガス入口部および前記ガス出口部のうち他方は、前記センサ配置内面ではない前記内面に形成される、
   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。
5. 前記被測定ガスが呼気であり、前記特定成分がＮＯｘである、
   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。

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