JP6321767B1 - 呼気センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】熱の有効利用を図って、少ない消費電力で作動することができる呼気センサを提供する。【解決手段】呼気センサ１は、センサ本体部３７側の表面に表面層４を備えており、この表面層４の輻射熱を反射する性能は、ハウジング３の輻射熱を反射する性能よりも高い。即ち、表面層４の輻射熱の反射率は、ハウジング３の輻射熱の反射率より高い。従って、センサ本体部３７側から放射される輻射熱を、ハウジング３の場合と比べて、効率良く反射することができる。これにより、センサ本体部３７側から放射される輻射熱は、ハウジング３の外側に逃げにくいので、センサ本体部３７のヒータにて発熱した熱を、ハウジング３内に効率良く留めることができる。よって、変換部２１や検知部を作動温度にするためのヒータの消費電力を抑制することができる。【選択図】図２
Description
本開示は、呼気に含まれる特定ガス成分の濃度を検知する呼気センサに関する。
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を測定するセンサが知られている（特許文献１参照）。
このセンサは、呼気中のＮＯをＮＯ２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、ＮＯ２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。
このセンサは、呼気中のＮＯをＮＯ２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、ＮＯ２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。
また、このセンサでは、触媒とセンサ素子とでは最適に動作する温度が異なるので、変換部には触媒を加熱するヒータを設けるとともに、検知部にはセンサ素子を加熱するヒータを設け、これらのヒータを別々に異なる温度に制御している。
しかしながら、上述した従来技術では、呼気センサを例えば携帯可能なようにコンパクトにする場合には、バッテリもコンパクトにすることが望まれるので、呼吸センサの駆動時間等が制限されるなどの問題があった。
つまり、ヒータに電力を供給するバッテリをコンパクトにする場合には、通常、バッテリの容量も小さくなるので、ヒータによる加熱状態（例えば加熱時間）も制限されるという問題があった。そのため、ヒータ等による消費電力をできる限り少なくすることが望まれている。
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、熱の有効利用を図って、少ない消費電力で作動することができる呼気センサを提供することである。
（１）本開示の第１局面の呼気センサは、自身の内部に呼気を導入するためのチャンバが設けられるとともに、チャンバ内の特定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備えるセンサユニットと、検知部を加熱するヒータと、を有するセンサ本体部を備えており、更に、センサ本体部の外周を囲むように配置されたハウジングを備えている。
このハウジングは、センサ本体部側の表面に表面層を備えており、表面層は、ハウジングよりもセンサ本体部側から放射される輻射熱を反射する性能が高いという特徴がある。
このように、本第１局面の呼気センサでは、センサ本体部側の表面層にて輻射熱を反射する性能は、ハウジングにて輻射熱を反射する性能よりも高い。即ち、表面層の輻射熱の反射率は、ハウジングの輻射熱の反射率より高い。よって、表面層では、センサ本体部側から放射される輻射熱を、ハウジングの場合と比べて、効率良く反射することができる。
このように、本第１局面の呼気センサでは、センサ本体部側の表面層にて輻射熱を反射する性能は、ハウジングにて輻射熱を反射する性能よりも高い。即ち、表面層の輻射熱の反射率は、ハウジングの輻射熱の反射率より高い。よって、表面層では、センサ本体部側から放射される輻射熱を、ハウジングの場合と比べて、効率良く反射することができる。
そのため、センサ本体部側から放射される輻射熱は、ハウジングの外側に逃げにくいので、ヒータにて発熱した熱を、ハウジング内に効率良く留めることができる。
つまり、ヒータにて発熱した熱がハウジング外に逃げにくい場合には、ハウジング内の温度が低下しにくいので、検知部を作動温度に加熱するために使用されるヒータの消費電力を抑制することができる。
つまり、ヒータにて発熱した熱がハウジング外に逃げにくい場合には、ハウジング内の温度が低下しにくいので、検知部を作動温度に加熱するために使用されるヒータの消費電力を抑制することができる。
このように、本第１局面では、熱の有効利用ができるので、消費電力を低減できるという顕著な効果を奏する。
特に、呼気センサが携帯可能なコンパクトな場合には、バッテリの容量も小さいので、ヒータの消費電力を低減することにより、バッテリの蓄積エネルギー（即ち電力）の消耗を抑制することができる。つまり、バッテリの駆動時間（いわゆる寿命）を長くできるので、その効果は大きなものである。
特に、呼気センサが携帯可能なコンパクトな場合には、バッテリの容量も小さいので、ヒータの消費電力を低減することにより、バッテリの蓄積エネルギー（即ち電力）の消耗を抑制することができる。つまり、バッテリの駆動時間（いわゆる寿命）を長くできるので、その効果は大きなものである。
また、本第１局面では、呼気センサの電源を入れてからの作動開始時間を短縮でき、詳しくはヒータに通電してから規定温度（即ち作動温度）に達するための時間を短縮でき、起動性が向上するという利点もある。
ここで、輻射熱の反射率（reflectivity）とは、輻射による熱放射の全エネルギーをＥとし、そのうち反射面にて反射されるエネルギーをＥｒとした場合の割合（＝Ｅｒ／Ｅ）である。
（２）本開示の第２局面では、自身の内部に呼気を導入するためのチャンバが設けられるとともに、チャンバに導入された呼気に含まれる第１ガス成分を第２ガス成分に変換する変換部を備える調整ユニットと、変換部を加熱するヒータと、を備えていてもよい。さらに、センサユニットのチャンバは、調整ユニットのチャンバを通過した呼気を導入するように構成されていてもよく、センサユニットの検知部は、調整ユニットのチャンバから導入された呼気中の第２ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化するようにしてもよい。
本発明の第２局面では、調整ユニットの変換部にて、チャンバ（例えば第１チャンバ）に導入された呼気に含まれる第１ガス成分を第２ガス成分に変換することができる。また、センサユニットのチャンバ（例えば第２チャンバ）では、調整ユニットのチャンバを通過した呼気を導入することができ、検知部では、その導入された呼気中の第２ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化する。
このように、本第２局面では、変換部にて、呼気に含まれる第１ガス成分を第２ガス成分に変換し、検知部にて、第２ガス成分の濃度に応じて電気的特性を変化させるので、この第２ガス成分の濃度に応じて変化した電気的特性に基づいて、特定ガス成分の濃度を検出することができる。
（３）本開示の第３局面では、変換部及び検知部を加熱するヒータとして、単一のヒータを用いてもよい。
本第３局面のように、単一のヒータを用いる場合には、装置構成を簡易化できるとともに、バッテリをコンパクトにできる。
本第３局面のように、単一のヒータを用いる場合には、装置構成を簡易化できるとともに、バッテリをコンパクトにできる。
特に、単一のヒータを用いる場合には、複数のヒータをそれぞれ加熱する場合に比べて、バッテリの電力の消耗を抑制できるので、バッテリの容量が小さいでも、呼気センサの駆動時間等の制限を緩和することができる。
（４）本開示の第４局面では、ハウジングが、樹脂製であってもよい。
ハウジングが樹脂製の場合には、例えば金属製の場合に比べて、軽量であり、断熱性が高いという利点がある。特に断熱性が高い場合には、ハウジング内の温度は低下しにくいので、ヒータの消費電力を一層低減できる。
ハウジングが樹脂製の場合には、例えば金属製の場合に比べて、軽量であり、断熱性が高いという利点がある。特に断熱性が高い場合には、ハウジング内の温度は低下しにくいので、ヒータの消費電力を一層低減できる。
（５）本開示の第５局面では、表面層は、金属層であってもよい。
表面層が金属層である場合には、通常、輻射熱の反射率は、０．５〜０．９程度であり、樹脂の場合（例えば０．１〜０．３）より高いので、輻射熱を外部に逃がしにくいという利点がある。これにより、ヒータの消費電力を一層低減することができる。
表面層が金属層である場合には、通常、輻射熱の反射率は、０．５〜０．９程度であり、樹脂の場合（例えば０．１〜０．３）より高いので、輻射熱を外部に逃がしにくいという利点がある。これにより、ヒータの消費電力を一層低減することができる。
（６）本開示の第６局面では、表面層は、メッキ層であってもよい。
金属からなるメッキ層によって、輻射熱を効率良く反射することができる。これにより、ヒータの消費電力を一層低減できる。
金属からなるメッキ層によって、輻射熱を効率良く反射することができる。これにより、ヒータの消費電力を一層低減できる。
（７）本開示の第７局面では、表面層は、金属フィルムからなるフィルム層であってもよい。
金属フィルムからなるフィルム層によって、輻射熱を効率良く反射することができる。これにより、ヒータの消費電力を一層低減できる。
金属フィルムからなるフィルム層によって、輻射熱を効率良く反射することができる。これにより、ヒータの消費電力を一層低減できる。
（８）本開示の第８局面では、表面層の熱輻射の反射率が、０．５以上であってもよい。
表面層の熱輻射の反射率が、０．５以上である場合には、熱輻射を効率良く反射率することができる。これにより、ヒータの消費電力を一層低減できる。
表面層の熱輻射の反射率が、０．５以上である場合には、熱輻射を効率良く反射率することができる。これにより、ヒータの消費電力を一層低減できる。
以下、本開示が適用された呼気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］
［１−１．呼気センサの全体構成］
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、調整ユニット５と、センサユニット７と、セラミック配線基板９と、第１コネクタ部１１とが収容されている。また、この呼気センサ１には、調整ユニット５とセンサユニット７とを接続するガス流通管１３と、第１コネクタ部１１に接続される第２コネクタ部１５とを備えている。
［１．第１実施形態］
［１−１．呼気センサの全体構成］
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、調整ユニット５と、センサユニット７と、セラミック配線基板９と、第１コネクタ部１１とが収容されている。また、この呼気センサ１には、調整ユニット５とセンサユニット７とを接続するガス流通管１３と、第１コネクタ部１１に接続される第２コネクタ部１５とを備えている。
なお、この呼気センサ１は、例えばバッテリ（図示せず）から供給される電力によって駆動されるものであるが、それに限定される訳ではない。以下、詳細に説明する。
図１に示すように、ハウジング３は、略直方体形状の筐体であり、例えばＰＰＳ樹脂等の樹脂から構成されている。
図１に示すように、ハウジング３は、略直方体形状の筐体であり、例えばＰＰＳ樹脂等の樹脂から構成されている。
このハウジング３は、図２に示すように、略矩形箱状で一方に開口を有する一対の箱３ａ、３ｂが、開口側を向き合わせるようにして、図２の上下方向から組み合わされた構造となっている。
また、後に詳述するように、ハウジング３の内周面には、金属からなる表面層４が形成されている。
調整ユニット５は、略矩形箱状でフランジを有し上面（図２の上方）が開口する金属製のケース１７と、ケース１７のフランジに当接する矩形枠状のマイカからなるシール材（パッキン）１９と、ケース１７内に収容される変換部２１と、セラミック配線基板９とを有している。
調整ユニット５は、略矩形箱状でフランジを有し上面（図２の上方）が開口する金属製のケース１７と、ケース１７のフランジに当接する矩形枠状のマイカからなるシール材（パッキン）１９と、ケース１７内に収容される変換部２１と、セラミック配線基板９とを有している。
そして、シール材１９の下面にケース１７のフランジが当接し、シール材１９の上面にセラミック配線基板９の下面の外周部分が当接することで、ケース１７の開口がセラミック配線基板９によって閉塞される。この閉塞されたケース１７の内部空間によって、第１チャンバＣ１が構成されている。
ケース１７の下面には、配管の接続口となるパイプ状のインレット（即ち呼気導入管）２２及びアウトレット２３がそれぞれ離間して突出しており、インレット２２及びアウトレット２３は第１チャンバＣ１に連通している。
第１チャンバＣ１におけるインレット２２とアウトレット２３との間に、多孔質状でガスを透過可能な変換部２１が配置されている。なお、この変換部２１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ＮＯ２）に変換するように機能する構造体である。
この調整ユニット５では、インレット２２から第１チャンバＣ１に導入された呼気（Ｇ）は、変換部２１に接触してガス成分が変換された後、アウトレット２３からガス流通管１３に排出される。
センサユニット７は、略矩形箱状でフランジを有し下面が開口する金属製のケース２５と、ケース２５のフランジに接着される矩形枠状のマイカからなるシール材２７と、ケース２５内に収容されるセンサ素子部２９と、金属繊維を除く無機繊維（例えば、アルミナ繊維）の不織物からなる断熱シート３１と、セラミック配線基板９とを有している。
そして、シール材２７の上面にケース２５のフランジが接着され、シール材２７の下面にセラミック配線基板９の上面の外周部分が接着されることで、ケース２５の開口がセラミック配線基板９によって閉塞される。この閉塞されたケース２５の内部空間によって、第２チャンバＣ２が構成されている。
図３に示すように、センサ素子部２９は、略矩形板状であり、ベース部２９ｂの上面（図３の上方）に検知部２９ａが配置され、ベース部２９ｂの下面にヒータ２９ｃが配置されている。つまり、センサ素子部２９は、検知部２９ａとベース部２９ｂとヒータ２９ｃとが一体に積層された積層構造を有している。
このうち、検知部２９ａ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２９ｂ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。ヒータ２９ｃは、バッテリ（図示せず）からの通電による加熱によって、検知部２９ａを動作温度に加熱するものであり、例えばセラミック基板の表面に形成された例えば白金等の発熱抵抗体からなる。
なお、セラミック配線基板９の上面の中央に凹部９ａが形成されており、この凹部９ａに断熱シート３１が配置され、断熱シート３１の上に、ヒータ２９ｃ側が接するようにしてセンサ素子部２９が配置されている。
また、ケース２５の上面には、パイプ状のインレット３３及びアウトレット（即ち呼気排出管）３５がそれぞれ離間して突出しており、インレット３３及びアウトレット３５は第２チャンバＣ２に連通している。
なお、センサ素子部２９は、第２チャンバＣ２におけるインレット３３とアウトレット３５との間にて、凹部９ａ上に配置されている。
ガス流通管１３は、樹脂製又は金属製のパイプである。前記図２に示すように、ガス流通管１３の一端は、第１チャンバＣ１のアウトレット２３に接続され、ガス流通管１３の他端は、第２チャンバＣ２のインレット３３に接続されている。つまり、ガス流通管１３により、呼気の流通が可能なように、第１チャンバＣ１と第２チャンバＣ２とが連通している。
ガス流通管１３は、樹脂製又は金属製のパイプである。前記図２に示すように、ガス流通管１３の一端は、第１チャンバＣ１のアウトレット２３に接続され、ガス流通管１３の他端は、第２チャンバＣ２のインレット３３に接続されている。つまり、ガス流通管１３により、呼気の流通が可能なように、第１チャンバＣ１と第２チャンバＣ２とが連通している。
このガス流通管１３の一端側及び他端側は、ハウジング３内に配置されているが、その他の部分は、ハウジング３の外周面に沿うようにして、ハウジング３外に配置されている。
なお、セラミック配線基板９の端部（図２の左側）には、図示しないが、検知部２９ａに接続された配線パターンやヒータ２９ｃに接続された配線パターンが設けられている。また、これらの配線パターンは、第１コネクタ部１１に設けられた図示しない端子金具に接続され、端子金具は、第２コネクタ部１５に配置された図示しないリード線に接続される。
ここで、図３に示すように、センサユニット７とヒータ２９ｃとは、ヒータ２９ｃがセンサユニット７内の検知部２９ａとベース部２９ｂとを介して積層されていることにより、矢印Ｈ１のように熱結合している。
同様に、調整ユニット５とヒータ２９ｃとは、ヒータ２９ｃが調整ユニット５内の変換部２１と、セラミック配線基板９の一部と断熱シート３１とを介して積層されていることにより、矢印Ｈ２のように熱結合している。
そして、調整ユニット５とセンサユニット７とヒータ２９ｃが一体化されて、センサ本体部３７が構成されている。なお、このセンサ本体部３７は、ハウジング３内にて突出するように設けられた複数の係止部３ｃ（図４参照）によって、ハウジング３内に固定されている。
つまり、センサ本体部３７において、上述のように熱結合していることにより、単一のヒータ２９ｃで、調整ユニット５の変換部２１とセンサユニット７の検知部２９ａとを加熱できるようになっている。
なお、「センサユニット７とヒータ２９ｃとが熱結合している」とは、センサユニット７を構成する何らかの部材とヒータ２９ｃとが、空気を挟まずに直接に結合していることをいう。「調整ユニット５とヒータ２９ｃとが熱結合している」の意味も同様である。
［１−２．表面層］
図５及び前記図２等に示すように、ハウジング３の内周面には、全体にわたって、例えばＮｉ、Ｃｒなどの金属からなる表面層４が形成されている。
図５及び前記図２等に示すように、ハウジング３の内周面には、全体にわたって、例えばＮｉ、Ｃｒなどの金属からなる表面層４が形成されている。
なお、表面層４は、ハウジング３の内周面の全体にわたって形成されていることが好ましいが、一部に形成されていてもよい。例えばヒータ２９ｃの発熱によって温度が高くなるセンサ本体部３７の周囲に主として形成されていてもよい。
この表面層４は、ハウジング３よりもセンサ本体部３７側から放射される輻射熱を反射する性能が高いものである。具体的には、表面層４の反射率は、例えば０．５〜０．９の範囲であり、樹脂製のハウジング３の反射率（例えば０．１〜０．３）より高い。
この表面層４は、例えば周知の無電解メッキや、スパッタリング、蒸着など各種の方法で形成することができる。また、ハウジング３の内周面に金属フィルム（例えば金属テープ）を貼り付けることにより形成することもできる。
［１−３．呼気の流路］
次に、呼気センサ１における呼気の流路について説明する。
図２等の矢印に示すように、人から排出された呼気（Ｇ）は、インレット２２から第１チャンバＣ１内に導入され、変換部２１を通ってから、第１チャンバＣ１から、アウトレット２３を介してガス流通管１３に排出される。
次に、呼気センサ１における呼気の流路について説明する。
図２等の矢印に示すように、人から排出された呼気（Ｇ）は、インレット２２から第１チャンバＣ１内に導入され、変換部２１を通ってから、第１チャンバＣ１から、アウトレット２３を介してガス流通管１３に排出される。
次に、呼気は、ガス流通管１３からインレット３３を介して第２チャンバＣ２内に導入される。第２チャンバＣ２内では、検知部２９ａに沿って移動して、アウトレット３５を介して第２チャンバＣ２外に排出される（即ちハウジング３外に排出される）。
［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。
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。
前記変換部２１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、多孔質状となっている。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（即ち所定のＮＯ／ＮＯ２の分圧比）で、第２ガス成分（例えばＮＯ２）に変換するものである。
また、前記検知部２９ａ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混成電位型のＮＯｘセンサ（窒素酸化物）として構成されている。
例えば、検知部２９ａとしては、ＹＳＺからなる固体電解質体上に、Ｐｔからなる基準電極とＷＯ３からなるセンサ電極を配置した素子などを採用できる。
例えば、検知部２９ａとしては、ＹＳＺからなる固体電解質体上に、Ｐｔからなる基準電極とＷＯ３からなるセンサ電極を配置した素子などを採用できる。
この検知部２９ａ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ＮＯｘ（即ちＮＯ２）の濃度に応じて、電気的特性（起電力）が変化するものである。
また、前記ヒータ２９ｃは、検知部２９ａに近接して配置されているので、検知部２９ａの温度を上述した高温に加熱することができる。一方、ヒータ２９ｃは、断熱シート３１及びセラミック配線基板９を介して変換部２１に熱結合されているので、変換部２１の温度を検知部２９ａとは異なる温度とすることができる。
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の濃度を検出することができる。
図２に示すように、呼気は、まず、インレット２２から第１チャンバＣ１内に導入される。変換部２１は、ヒータ２９ｃ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は所定の分圧比によりＮＯ２に変換される。
図２に示すように、呼気は、まず、インレット２２から第１チャンバＣ１内に導入される。変換部２１は、ヒータ２９ｃ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は所定の分圧比によりＮＯ２に変換される。
この変換後の呼気は、第１チャンバＣ１からアウトレット２３を介してガス流通管１３に排出され、インレット３３を介して第２チャンバＣ２内に導入される。
次に、呼気は、第２チャンバＣ２内にて検知部２９ａに接触することによって、ＮＯ２の濃度に応じて、一対の電極間に電位差（起電力）が発生するので、この電位差に応じて、ＮＯ２の濃度を検出することができる。また、このＮＯ２は、変換部２１にて所定の分圧比でＮＯから変換されたものであるので、この分圧比からＮＯの濃度を求めることができる。
次に、呼気は、第２チャンバＣ２内にて検知部２９ａに接触することによって、ＮＯ２の濃度に応じて、一対の電極間に電位差（起電力）が発生するので、この電位差に応じて、ＮＯ２の濃度を検出することができる。また、このＮＯ２は、変換部２１にて所定の分圧比でＮＯから変換されたものであるので、この分圧比からＮＯの濃度を求めることができる。
［１−５．効果］
本第１実施形態の呼気センサ１は、センサ本体部３７側の表面に表面層４を備えており、この表面層４の輻射熱を反射する性能は、ハウジング３の輻射熱を反射する性能よりも高い。即ち、表面層４の輻射熱の反射率は、ハウジング３の輻射熱の反射率より高い。従って、センサ本体部３７側から放射される輻射熱を、ハウジング３の場合と比べて、効率良く反射することができる。
本第１実施形態の呼気センサ１は、センサ本体部３７側の表面に表面層４を備えており、この表面層４の輻射熱を反射する性能は、ハウジング３の輻射熱を反射する性能よりも高い。即ち、表面層４の輻射熱の反射率は、ハウジング３の輻射熱の反射率より高い。従って、センサ本体部３７側から放射される輻射熱を、ハウジング３の場合と比べて、効率良く反射することができる。
これにより、センサ本体部３７側から放射される輻射熱は、ハウジング３の外側に逃げにくいので、センサ本体部３７のヒータ２９ｃにて発熱した熱を、ハウジング３内に効率良く留めることができる。
つまり、ヒータ２９ｃは、変換部２１や検知部２９ａを作動温度に加熱するために用いられるが、ヒータ２９ｃにて発熱した熱がハウジング３外に逃げにくい場合には、ハウジング３内の温度が低下しにくい。よって、変換部２１や検知部２９ａを作動温度にするためのヒータ２９ｃの消費電力を抑制することができる。
このように、本第１実施形態では、熱の有効利用ができるので、ヒータ２９ｃの消費電力を低減できるという顕著な効果を奏する。
特に、呼気センサ１が携帯可能なコンパクトな場合には、通常、バッテリもコンパクトなもの（従って容量が小さいもの）が用いられるが、本第１実施形態では、ヒータ２９ｃの消費電力を抑制できるので、バッテリの消耗も抑制でき、よって、呼気センサ１の駆動時間を長くできるという大きな効果が得られる。
特に、呼気センサ１が携帯可能なコンパクトな場合には、通常、バッテリもコンパクトなもの（従って容量が小さいもの）が用いられるが、本第１実施形態では、ヒータ２９ｃの消費電力を抑制できるので、バッテリの消耗も抑制でき、よって、呼気センサ１の駆動時間を長くできるという大きな効果が得られる。
また、本第１実施形態では、呼気センサ１の電源を入れてからの作動開始時間、詳しくはヒータ２９ｃに通電してから作動温度に達するための時間を短縮できるので、起動性が向上するという利点もある。
さらに、本第１実施形態では、ハウジング３は、樹脂製であるので、例えば金属製の場合に比べて、軽量であり、断熱性が高いという利点がある。特に高い断熱性により、ハウジング３内の温度は低下しにくいので、ヒータ２９ｃの消費電力を一層低減することができる。
その上、本第１実施形態では、表面層４は金属層であるので、樹脂に比べて輻射熱の反射率が高い（例えば０．５以上である）。そのため、輻射熱をハウジング３外に逃がしにくいので、ヒータ２９ｃの消費電力を一層低減することができる。
［１−６．文言の対応関係］
ここで、本開示と第１実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
第１実施形態の、第２チャンバＣ２、検知部２９ａ、センサユニット７、ヒータ２９ｃ、センサ本体部３７、ハウジング３、表面層４が、それぞれ、本開示の、センサユニットのチャンバ、検知部、センサユニット、ヒータ、センサ本体部、ハウジング、表面層の一例に該当する。
ここで、本開示と第１実施形態とにおける文言の対応関係について説明する。
第１実施形態の、第２チャンバＣ２、検知部２９ａ、センサユニット７、ヒータ２９ｃ、センサ本体部３７、ハウジング３、表面層４が、それぞれ、本開示の、センサユニットのチャンバ、検知部、センサユニット、ヒータ、センサ本体部、ハウジング、表面層の一例に該当する。
［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については、その説明は省略する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同様な記号を用いる。
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については、その説明は省略する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同様な記号を用いる。
図６に示すように、本第２実施形態の呼気センサ１０１は、前記第１実施形態と同様に、ハウジング３内に、調整ユニット５とセンサユニット７とヒータ２９ｃとを備えたセンサ本体部３７などが配置されている。
また、ハウジング３の内周面には、ハウジング３の材料よりも反射率の高い金属からなる表面層４が形成されている。
特に、本第２実施形態では、第１チャンバＣ１と第２チャンバＣ２とを接続するガス流通管１０３を、ハウジング３の内部に配置している。
特に、本第２実施形態では、第１チャンバＣ１と第２チャンバＣ２とを接続するガス流通管１０３を、ハウジング３の内部に配置している。
本第２実施形態においても、第１実施形態と同様な効果を奏する。
［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については、その説明は省略する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同様な記号を用いる。
［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については、その説明は省略する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同様な記号を用いる。
図７に示すように、本第３実施形態の呼気センサ２０１は、前記第１実施形態と同様に、ハウジング３内に、調整ユニット５とセンサユニット７とを備えているが、調整ユニット５とセンサユニット７とは断熱材２０３を介して配置され、それぞれ別のヒータ２９ｃ、２０５によって加熱されるように構成されている。
つまり、検知部２９ａはヒータ２９ｃによって加熱され、変換部２１はヒータ２０５によって加熱されるようになっている。
また、ハウジング３の内周面には、ハウジング３の材料よりも反射率の高い金属からなる表面層４が形成されている。
また、ハウジング３の内周面には、ハウジング３の材料よりも反射率の高い金属からなる表面層４が形成されている。
なお、第１チャンバＣ１と第２チャンバＣ２とを接続するガス流通管１０３は、主としてハウジング３外に配置されている。
本第３実施形態においても、第１実施形態と同様な効果を奏する。
本第３実施形態においても、第１実施形態と同様な効果を奏する。
［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。
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。
（１）例えば、センサ本体部としては、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）が変化する検知部を備えるセンサユニットと、検知部を作動温度、即ち前記電気的特性の変化を検知可能な温度に加熱するヒータとを備えたものであれば、特に限定はない。
（２）また、変換部や検知部については、前記第１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。
（３）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発明の実施形態である。
（３）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発明の実施形態である。
１、１０１、２０１…呼気センサ
３…ハウジング
４…表面層
５…調整ユニット
７…センサユニット
１３、１０３…ガス流通管
２１…変換部
２２、３３…インレット
２３、３５…アウトレット
２９ａ…検知部
２９ｃ、２０５…ヒータ
３７…センサ本体部
Ｃ１…第１チャンバ
Ｃ２…第２チャンバ
３…ハウジング
４…表面層
５…調整ユニット
７…センサユニット
１３、１０３…ガス流通管
２１…変換部
２２、３３…インレット
２３、３５…アウトレット
２９ａ…検知部
２９ｃ、２０５…ヒータ
３７…センサ本体部
Ｃ１…第１チャンバ
Ｃ２…第２チャンバ
Claims (8)
- 自身の内部に呼気を導入するためのチャンバが設けられるとともに、前記チャンバ内の特定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備えるセンサユニットと、
前記検知部を加熱するヒータと、
を有するセンサ本体部を備えるとともに、
前記センサ本体部の外周を囲むように配置されたハウジングを備え、
前記ハウジングは、前記センサ本体部側の表面に表面層を備えるととともに、前記表面層は、前記ハウジングよりも前記センサ本体部側から放射される輻射熱を反射する性能が高い、呼気センサ。 - 自身の内部に呼気を導入するためのチャンバが設けられるとともに、前記チャンバに導入された前記呼気に含まれる第１ガス成分を第２ガス成分に変換する変換部を備える調整ユニットと、
前記変換部を加熱するヒータと、
を備え、
前記センサユニットの前記チャンバは、前記調整ユニットの前記チャンバを通過した前記呼気を導入するように構成されており、
前記センサユニットの前記検知部は、前記調整ユニットの前記チャンバから導入された前記呼気中の前記第２ガス成分の濃度に応じて電気的特性が変化する、
請求項１に記載の呼気センサ。 - 前記変換部及び前記検知部を加熱する前記ヒータとして、単一のヒータを用いる、
請求項２に記載の呼気センサ。 - 前記ハウジングが、樹脂製である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の呼気センサ。 - 前記表面層は、金属層である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の呼気センサ。 - 前記表面層は、メッキ層である、
請求項５に記載の呼気センサ。 - 前記表面層は、金属フィルムからなるフィルム層である、
請求項５に記載の呼気センサ。 - 前記表面層の熱輻射の反射率が、０．５以上である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の呼気センサ。
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