特開 2024-31297 検出器ユニットと検出器ユニットの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024031297

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】検出器ユニットと検出器ユニットの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20240229BHJP

   G01J 1/04 20060101ALN20240229BHJP

【ＦＩ】

G01J1/02 D

G01J1/04 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022134766

(22)【出願日】2022-08-26

(71)【出願人】

【識別番号】000219451

【氏名又は名称】東亜ディーケーケー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141173

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 啓一

(72)【発明者】

【氏名】加賀 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】小野 篤広

(72)【発明者】

【氏名】高野 航

【テーマコード（参考）】

2G065

【Ｆターム（参考）】

2G065AB11

2G065AB15

2G065AB19

2G065BA18

2G065CA19

2G065DA08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ペルチェ素子の交換と固定とが容易な検出器ユニットとその製造方法を提供する。
【解決手段】検出器ユニット１は、検出器１１と、検出器ケース１２と、検出器の温度を調節する温度調節ユニット２０と、吸放熱部材５０と、検出器ケースと吸放熱部材との間に配置されるスペーサ４１、４３と、を有してなる。温度調節ユニットは、板状のペルチェ素子２１と、圧縮可能であり第１面に配置される第１熱伝導部材２２と、圧縮可能であり第２面に配置される第２熱伝導部材２３と、を備える。第１熱伝導部材は検出器ケースの取付面１２ａに当接し、第２熱伝導部材は吸放熱部材に当接し、スペーサは取付面と吸放熱部材とに当接する。第１方向Ｚにおいて、スペーサの長さＬ１は、無負荷状態の温度調節ユニットの長さＬ２よりも小さくペルチェ素子の長さＬ３よりも大きい。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出器と、
前記検出器を収容する検出器ケースと、
前記検出器ケースを冷却または加熱することにより、前記検出器の温度を調節する温度調節ユニットと、
前記温度調節ユニットに対する放熱部材または吸熱部材として機能する吸放熱部材と、
前記温度調節ユニットの周囲において、前記検出器ケースと前記吸放熱部材との間に配置されるスペーサと、
を有してなり、
前記検出器ケースは、
前記温度調節ユニットが取り付けられる取付面、
を備え、
前記温度調節ユニットは、
放熱面または吸熱面として機能する第１面と第２面とを備える板状のペルチェ素子と、
圧縮可能であり、前記第１面に配置される第１熱伝導部材と、
圧縮可能であり、前記第２面に配置される第２熱伝導部材と、
を備え、
前記第１熱伝導部材は、前記取付面に当接し、
前記第２熱伝導部材は、前記吸放熱部材に当接し、
前記スペーサは、前記取付面と前記吸放熱部材とに当接し、
前記取付面に垂直な第１方向において、前記スペーサの長さは、無負荷状態の前記温度調節ユニットの長さよりも小さく、前記ペルチェ素子の長さよりも大きい、
ことを特徴とする検出器ユニット。

【請求項2】

前記スペーサを前記取付面に取り付ける取付ねじ、
を有してなり、
前記スペーサは、
前記取付ねじが挿通される挿通孔、
を備え、
前記挿通孔は、
前記取付ねじの雄ねじ部が挿通される第１孔部と、
前記取付ねじの頭部が配置される第２孔部と、
を備え、
前記第１方向において、前記第２孔部の長さは、前記頭部の長さよりも大きい、
請求項１に記載の検出器ユニット。

【請求項3】

前記吸放熱部材は、前記スペーサに取り付けられる、
請求項２に記載の検出器ユニット。

【請求項4】

前記検出器ケースと前記吸放熱部材との間に配置される断熱部材、
を有してなり、
前記第１方向視において、前記断熱部材は、前記温度調節ユニットの全周を囲み、前記取付面を覆う、
請求項１に記載の検出器ユニット。

【請求項5】

前記断熱部材は、加えられた圧縮力により可逆的または不可逆的に変形可能な材料製であり、
前記第１方向において、無負荷状態の前記断熱部材の長さは、前記スペーサの長さ以上である、
請求項４に記載の検出器ユニット。

【請求項6】

前記断熱部材は、
前記温度調節ユニットが収容されるユニット収容部と、
前記スペーサが収容されるスペーサ収容部と、
を備える、
請求項４に記載の検出器ユニット。

【請求項7】

前記第１熱伝導部材は、弾性を有するシート状の部材で構成され、
前記第２熱伝導部材は、弾性を有するシート状の部材で構成される、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の検出器ユニット。

【請求項8】

検出器と、
前記検出器を収容する検出器ケースと、
前記検出器ケースの取付面に取り付けられ、前記検出器ケースを冷却または加熱することにより前記検出器の温度を調節する温度調節ユニットと、
前記温度調節ユニットに対する放熱部材または吸熱部材として機能する吸放熱部材と、
前記検出器ケースと前記吸放熱部材との間に配置されるスペーサと、
を有してなる検出器ユニットの製造方法であって、
前記温度調節ユニットは、
放熱面または吸熱面として機能する第１面と第２面とを備える板状のペルチェ素子と、
圧縮可能であり、前記第１面に配置される第１熱伝導部材と、
圧縮可能であり、前記第２面に配置される第２熱伝導部材と、
を備え、
前記取付面に垂直な第１方向において、前記スペーサの長さは、無負荷状態の前記温度調節ユニットの長さよりも小さく、前記ペルチェ素子の長さよりも大きく、
前記スペーサが、前記取付面に取り付けられるステップと、
前記温度調節ユニットが、前記取付面に取り付けられるステップと、
前記第１方向において、前記吸放熱部材が前記スペーサに当接するまで、前記第１熱伝導部材と前記第２熱伝導部材とが、前記吸放熱部材により圧縮されるステップと、
を含む、
ことを特徴とする検出器ユニットの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出器ユニットと検出器ユニットの製造方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

検出器は、自然環境や人工的な環境において様々な質的・量的な情報を検出して、これらの情報を電気信号などの信号に変換する。このような検出器は、計測機器（例えば、ガス濃度測定装置など）に組み込まれた状態で用いられることがある。例えば、計測機器が温度の低い（または高い）計測環境下で用いられる場合、または、検出器が冷却されて用いられる場合、検出器の検出精度を維持するため、検出器の温度は、ペルチェ素子などの温度調節部材により調節される（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に開示された技術では、検出器（光電子増倍管）には冷却ブロックが取り付けられ、冷却ブロックにはペルチェ素子の吸熱面が取り付けられている。検出器と冷却ブロックとペルチェ素子とは、ボックスに収容されている。また、ペルチェ素子の放熱面には、放熱フィンを有する放熱板（いわゆるヒートシンク）が取り付けられている。この冷却構造では、検出器はペルチェ素子により室温以下に冷却され、ペルチェ素子からの熱は放熱板から放熱される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６－８８７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、同技術では、検出器と冷却ブロックとペルチェ素子などへの結露の発生を防ぐため、ボックス内の空間（隙間）には、断熱材として機能する発泡ウレタンが充填されている。したがって、同技術では、検出器やペルチェ素子を交換するためには、充填されている発泡ウレタンの除去が必要となる。その結果、同技術では、検出器とペルチェ素子とは、容易に交換することができない。

【0006】

また、放熱板と温調対象とによりペルチェ素子が挟み込まれる場合、ペルチェ素子の各面と、放熱板と温調対象と、の間の密着性が高いほど、熱が効率よく伝達される。したがって、ペルチェ素子は、放熱板と温調対象とにより押圧されるように挟み込まれる。しかしながら、過度および／または不均一な押圧力がペルチェ素子に加えられると、ペルチェ素子が破損し得る。そのため、ペルチェ素子に適度かつ均一な押圧力が加えられるように、押圧力を調節するねじの締め付けトルクの管理が必要となる。

【0007】

さらに、ペルチェ素子の各面と、放熱板と温調対象のペルチェ素子との接触面と、の間には、これらの面の面粗さに起因する隙間が生じる。通常、この隙間を埋めて各面間の密着性を高めるために、ペルチェ素子の各面には熱伝導グリスが塗布されている。この場合、熱伝導グリスを塗布する作業者の作業のばらつきにより、熱伝導グリスの厚さにムラが生じ易い。

【0008】

本発明は、ペルチェ素子の交換と固定とが容易な検出器ユニットと、検出器ユニットの製造方法とを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る検出器ユニットは、検出器と、検出器を収容する検出器ケースと、検出器ケースを冷却または加熱することにより、検出器の温度を調節する温度調節ユニットと、温度調節ユニットに対する放熱部材または吸熱部材として機能する吸放熱部材と、温度調節ユニットの周囲において、検出器ケースと吸放熱部材との間に配置されるスペーサと、を有してなり、検出器ケースは、温度調節ユニットが取り付けられる取付面、を備え、温度調節ユニットは、放熱面または吸熱面として機能する第１面と第２面とを備える板状のペルチェ素子と、圧縮可能であり、第１面に配置される第１熱伝導部材と、圧縮可能であり、第２面に配置される第２熱伝導部材と、を備え、第１熱伝導部材は、取付面に当接し、第２熱伝導部材は、吸放熱部材に当接し、スペーサは、取付面と吸放熱部材とに当接し、取付面に垂直な第１方向において、スペーサの長さは、無負荷状態の温度調節ユニットの長さよりも小さく、ペルチェ素子の長さよりも大きい、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ペルチェ素子の交換と固定とが容易な検出器ユニットと、検出器ユニットの製造方法とを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る検出器ユニットの実施の形態を示す分解斜視図である。

【図2】図１の検出器ユニットの背面図である。

【図3】（ａ）～（ｃ）は図１の検出器ユニットが備えるスペーサの模式断面図である。

【図4】図１の検出器ユニットの図２のＡＡ線における部分拡大断面図である。

【図5】本発明に係る検出器ユニットの製造方法の各段階を説明する模式拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る検出器ユニットと検出器ユニットの製造方法（以下「本製法」という。）との実施の形態について説明する。以下の説明において、同一の構造または機能を有する要素については同一の符号が付され、重複する説明は省略される。また、各要素の寸法比率は、各図面に図示されている比率に限定されない。

【0013】

また、各図において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は相互に直交する３軸であり、「＋Ｘ軸方向」は前方であり、「－Ｘ軸方向」は後方であり、「＋Ｙ軸方向」は左方向であり、「－Ｙ軸方向」は右方向であり、「＋Ｚ方向」は上方向であり、「－Ｚ軸方向」は下方向である。Ｘ軸方向は、本発明における第１方向の一例である。

【0014】

以下の説明において、本発明に係る検出器ユニットは、大気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度を測定するＮＯｘ濃度測定装置に組み込まれている光電子増倍管（ＰＭＴ：photomultiplier tube）ユニットを構成しているものとする。すなわち、以下の説明において、ＰＭＴは、本発明における検出器の例である。

【0015】

●検出器ユニット●
●検出器ユニットの構成
図１は、本発明に係る検出器ユニットの実施の形態を示す分解斜視図である。
図２は、検出器ユニット１の背面図である。
図２は、説明の便宜上、後述されるヒートシンク５０を二点鎖線で示している。

【0016】

検出器ユニット１は、本体ユニット１０と、温度調節ユニット２０と、断熱部材３０と、３つのスペーサ４１，４２，４３と、ヒートシンク５０と、３つのスペーサ取付ねじＢ１と、４つのヒートシンク取付ねじＢ２と、を備える。

【0017】

本体ユニット１０は、ＰＭＴ１１（図４参照。以下同じ。）と、ＰＭＴケース１２と、ＰＭＴソケット（不図示。以下同じ。）と、ソケットホルダ１３と、反応槽１４と、反応槽ホルダ１５と、を備える。

【0018】

ＰＭＴ１１は、一酸化窒素がオゾンと反応して二酸化窒素を生成する過程で生じる化学発光を検出する。ＰＭＴ１１は、ＰＭＴケース１２に収容されている。

【0019】

ＰＭＴケース１２は、ＰＭＴ１１を収容する。ＰＭＴケース１２は、例えば、上下左右前後方向に面を有する直方体状である。ＰＭＴケース１２は、本発明における検出器ケースの一例である。ＰＭＴケース１２は、本発明における取付面として機能する後面１２ａと、３つの雌ねじ孔１２ｄ，１２ｅ，１２ｆと、を備える。雌ねじ孔１２ｄは後面１２ａの左端部に配置され、雌ねじ孔１２ｅ，１２ｆは後面１２ａの右端部に配置されている。雌ねじ孔１２ｅは、雌ねじ孔１２ｆの上方に配置されている。

【0020】

ＰＭＴソケットは、ＰＭＴ１１が接続され、接続されたＰＭＴ１１からの電気信号の伝送を媒介する公知のＰＭＴ用ソケットである。ＰＭＴソケットは、ソケットホルダ１３に保持されている。

【0021】

ソケットホルダ１３は、ＰＭＴソケットを内部に保持する。ソケットホルダ１３は、ＰＭＴケース１２の右面１２ｂに取り付けられている。ソケットホルダ１３は、ＰＭＴケース１２の後面１２ａと面一となるように連続する後面１３ａを備える。

【0022】

反応槽１４は、測定対象（一酸化窒素）をオゾンと反応させて、ＰＭＴ１１に検出される化学発光を生じさせる。反応槽１４は、反応槽ホルダ１５に保持されている。

【0023】

反応槽ホルダ１５は、反応槽１４を保持する。反応槽ホルダ１５は、ＰＭＴケース１２の上面１２ｃに取り付けられている。反応槽ホルダ１５は、ＰＭＴケース１２の後面１２ａと面一となるように連続する後面１５ａを備える。

【0024】

温度調節ユニット２０は、ＰＭＴケース１２を冷却することにより、ＰＭＴケース１２を介して、ＰＭＴ１１の温度を調節する。温度調節ユニット２０は、ＰＭＴケース１２の後面１２ａに取り付けられている。温度調節ユニット２０は、ペルチェ素子２１と、２つの熱伝導シート２２，２３と、を備える。

【0025】

ペルチェ素子２１は、例えば、金属を介して直列に接続された複数のｐ型とｎ型の半導体が２つの絶縁板に挟み込まれている構造を有する、公知のペルチェ素子である。ペルチェ素子２１は、矩形（正方形）の板状で、前面２１ａと後面２１ｂと（共に図５参照。以下同じ。）を備える。前面２１ａは本発明における第１面の一例であり、後面２１ｂは本発明における第２面の一例である。本実施の形態において、ペルチェ素子２１は、ＰＭＴ１１の温度を下げるために用いられる。そのため、前面２１ａはＰＭＴ１１（ＰＭＴケース１２）の熱を吸収する吸熱面として機能し、後面２１ｂはペルチェ素子２１の熱を放出する放熱面として機能する。

【0026】

熱伝導シート２２，２３は、例えば、弾性を有するアクリル樹脂系の公知の熱伝導シートである。熱伝導シート２２，２３は、ペルチェ素子２１とほぼ同じ面積を有する矩形のシート状である。熱伝導シート２２は本発明における第１熱伝導部材の一例であり、熱伝導シート２３は本発明における第２熱伝導部材の一例である。熱伝導シート２２はペルチェ素子２１の前面２１ａに貼り付けられ、熱伝導シート２３はペルチェ素子２１の後面２１ｂに貼り付けられている。すなわち、熱伝導シート２２は前面２１ａに配置され、熱伝導シート２３は後面２１ｂに配置されている。

【0027】

断熱部材３０は、例えば、ポリエチレンフォームなどの弾性を有する多孔性材料製である。断熱部材３０は、ＰＭＴケース１２と反応槽ホルダ１５それぞれの後面１２ａ，１５ａの全面とソケットホルダ１３の後面１３ａの左端部とを被覆可能な面積を有する矩形の板状である。断熱部材３０は、本体ユニット１０とヒートシンク５０との間に配置されている。断熱部材３０は、ユニット収容部３０ａと、３つのスペーサ収容部３０ｂ，３０ｃ，３０ｄと、を備える。

【0028】

ユニット収容部３０ａは、温度調節ユニット２０を収容する矩形（正方形）の孔である。ユニット収容部３０ａは、断熱部材３０の略中央に配置されている。

【0029】

スペーサ収容部３０ｂ，３０ｃはスペーサ４１，４２を収容する矩形の孔であり、スペーサ収容部３０ｄはスペーサ４３を収容する矩形の切り欠きである。上下方向において、スペーサ収容部３０ｂの長さはユニット収容部３０ａの長さと同じであり、スペーサ収容部３０ｃ，３０ｄの長さはユニット収容部３０ａの長さの略半分である。スペーサ収容部３０ｂはユニット収容部３０ａの左方に配置され、スペーサ収容部３０ｃ，３０ｄはユニット収容部３０ａの右方に配置されている。スペーサ収容部３０ｄは、スペーサ収容部３０ｃの下方に並んで配置され、断熱部材３０の外縁と連続している。

【0030】

図３（ａ）はスペーサ４１の模式断面図であり、（ｂ）はスペーサ４２の模式断面図であり、（ｃ）はスペーサ４３の模式断面図である。
同図は、各スペーサ４１～４３が短手方向（本実施の形態では左右方向）の中央で切断された断面を示している。以下のスペーサ４１～４３の説明では、図１も適宜参照される。

【0031】

スペーサ４１～４３は、後述するヒートシンク５０による温度調節ユニット２０と断熱部材３０への負荷（圧縮力）を調整する。スペーサ４１～４３は、例えば、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂製である。スペーサ４１～４３は、上下方向に細長い矩形の板状である。

【0032】

スペーサ４１は、挿通孔４１ａと、２つの雌ねじ孔４１ｄ，４１ｅと、を備える。挿通孔４１ａは、第１孔部４１ｂと第２孔部４１ｃとを備える。挿通孔４１ａの前半部は、第１孔部４１ｂを構成している。挿通孔４１ａの後半部は、後方に向かうにつれて連続的に拡径して円錐台状の第２孔部４１ｃを構成している。挿通孔４１ａと雌ねじ孔４１ｄ，４１ｅそれぞれは、上下方向に並んで配置され、スペーサ４１を前後方向に貫通している。挿通孔４１ａは、雌ねじ孔４１ｄ，４１ｅの間に配置されている。

【0033】

スペーサ４２は、挿通孔４２ａと雌ねじ孔４２ｄとを備える。挿通孔４２ａは、第１孔部４２ｂと第２孔部４２ｃとを備える。挿通孔４２ａの前半部は、第１孔部４２ｂを構成している。挿通孔４２ａの後半部は、後方に向かうにつれて連続的に拡径して円錐台状の第２孔部４２ｃを構成している。挿通孔４２ａと雌ねじ孔４２ｄそれぞれは、上下方向に並んで配置され、スペーサ４２を前後方向に貫通している。挿通孔４２ａは、雌ねじ孔４２ｄの下方に配置されている。

【0034】

スペーサ４３は、挿通孔４３ａと雌ねじ孔４３ｄとを備える。挿通孔４３ａは、第１孔部４３ｂと第２孔部４３ｃとを備える。挿通孔４３ａの前半部は、第１孔部４３ｂを構成している。挿通孔４３ａの後半部は、後方に向かうにつれて連続的に拡径して円錐台状の第２孔部４３ｃを構成している。挿通孔４３ａと雌ねじ孔４３ｄそれぞれは、上下方向に並んで配置され、スペーサ４３を前後方向に貫通している。挿通孔４３ａは、雌ねじ孔４３ｄの上方に配置されている。

【0035】

図１と図２とに戻る。
ヒートシンク５０は、温度調節ユニット２０（ペルチェ素子２１）からの熱を放熱する公知のヒートシンクである。ヒートシンク５０は、矩形の板状のベース５１と、ベース５１から後方に向けて突出している複数のフィン５２と、により構成されている。ベース５１は、４つの挿通孔（不図示）を備える。本実施の形態において、ヒートシンク５０は、温度調節ユニット２０に対する放熱部材として機能している。ヒートシンク５０は、本発明における吸放熱部材の一例である。

【0036】

スペーサ取付ねじＢ１は、例えば、公知の皿ねじである。スペーサ取付ねじＢ１は、例えば、ステンレスなどの金属製である。スペーサ取付ねじＢ１は、逆円錐台状の頭部Ｂ１ａと、頭部Ｂ１ａの小径端から延出している雄ねじ部Ｂ１ｂと、を備える。スペーサ取付ねじＢ１は、本発明における取付ねじの一例である。

【0037】

ヒートシンク取付ねじＢ２は、例えば、公知の六角ボルトである。ヒートシンク取付ねじＢ２は、例えば、ステンレスなどの金属製である。

【0038】

●前後方向における各部材の長さの関係
次に、各部材の前後方向（第１方向）における長さ（厚さ）の関係が、以下に説明される。以下の説明において、図１も適宜参照される。

【0039】

図４は、検出器ユニット１の図２のＡＡ線における部分拡大断面図である。
同図は、検出器ユニット１の後面１２ａ部分を拡大して示している。また、同図は、説明の便宜上、ヒートシンク５０が取り外されている状態（後述する負荷（圧縮力）が各部材に加えられていない状態：無負荷状態）を示している。

【0040】

前後方向において、スペーサ４１～４３それぞれの長さ（厚さ）Ｌ１は、同じである。スペーサ４１～４３の長さＬ１は、温度調節ユニット２０の長さ（厚さ）Ｌ２と断熱部材３０の長さ（厚さ）Ｌ４とよりも小さく、ペルチェ素子２１の長さ（厚さ）Ｌ３よりも大きい。温度調節ユニット２０の長さＬ２は、断熱部材３０の長さＬ４と同じ、または同長さＬ４よりも僅かに小さい。スペーサ取付ねじＢ１の頭部Ｂ１ａの長さＬ５は、対応する第２孔部４１ｃ，４２ｃ，４３ｃの長さ（深さ）Ｌ６よりも小さい。以下の説明において、各部材の長さＬ１～Ｌ６に関する説明は、特に明記されない限り、前後方向における長さを意味するものとする。

【0041】

●検出器ユニットの製造方法
次に、本製法が、以下に説明される。以下の説明において、図１～図４は、適宜参照される。

【0042】

図５は、本製法の各段階を説明する模式拡大断面図である。
同図は、検出器ユニット１の図２のＡＡ線における断面を、スペーサ４１の周囲を中心に模式的に示している。

【0043】

先ず、各スペーサ４１～４３が、スペーサ取付ねじＢ１により、ＰＭＴケース１２の後面１２ａに取り付けられる。具体的には、スペーサ取付ねじＢ１それぞれは、対応する挿通孔４１ａ～４３ａに挿通され、対応する雌ねじ孔１２ｄ～１２ｆにねじ込まれる。その結果、各スペーサ４１～４３は、長手方向が上下方向に沿うように配置され、ＰＭＴケース１２の後面１２ａに当接している。

【0044】

前述のとおり、スペーサ取付ねじＢ１の頭部Ｂ１ａの長さＬ５は、対応する第２孔部４１ｃ～４３ｃの長さ（深さ）Ｌ６よりも小さい。そのため、頭部Ｂ１ａは、対応する第２孔部４１ｃ～４３ｃ内に収容（配置）されていて、スペーサ４１～４３の後面４１ｆ，４２ｅ，４３ｅよりも後方に突出していない。

【0045】

次いで、温度調節ユニット２０がＰＭＴケース１２の後面１２ａの所定位置に仮配置される。「所定位置」は、スペーサ４１とスペーサ４２，４３との間であって、後面１２ａにおいて最終的に温度調節ユニット２０が配置される位置の近傍である。このとき、熱伝導シート２２は、後面１２ａに当接している。

【0046】

次いで、断熱部材３０がＰＭＴケース１２の後面１２ａに取り付けられる。このとき、断熱部材３０は、スペーサ収容部３０ｂ～３０ｄそれぞれに、対応するスペーサ４１～４３が収容されることにより、後面１２ａに対して適切な位置に位置決めされる。また、温度調節ユニット２０の位置は適宜動かされ、温度調節ユニット２０はユニット収容部３０ａに収容されている。その結果、前後方向視において、断熱部材３０は、温度調節ユニット２０の全周を囲み、後面１２ａを覆っている。このように、温度調節ユニット２０は、断熱部材３０により容易に位置決めされる。

【0047】

断熱部材３０は、ＰＭＴケース１２と反応槽ホルダ１５それぞれの後面１２ａ，１５ａの全面と、ソケットホルダ１３の後面１３ａの左端部と、を覆い、それぞれに当接している。このとき、後方視において、スペーサ４１は温度調節ユニット２０の左辺の中央部の左方に対向して配置され、スペーサ４２は温度調節ユニット２０の右辺の上部の右方に対向して配置され、スペーサ４３は温度調節ユニット２０の右辺の下部の右方に対向して配置されている。その結果、後方視において、スペーサ４１～４３それぞれの一部は、温度調節ユニット２０の周囲において、温度調節ユニット２０の４つの角部の近傍に配置されている。

【0048】

「角部の近傍」は、例えば、後方視において、温度調節ユニット２０の辺のうち、中央部よりも角部に近い部分に対向する位置である。すなわち、例えば、後方視において、左上の角部の近傍は、温度調節ユニット２０の左辺のうち、同角部を含む上部１／４の部分に対向する位置であり、温度調節ユニット２０の上辺のうち、同角部を含む左部１／４の部分に対向する位置である。

【0049】

前述のとおり、スペーサ４１～４３の長さＬ１は断熱部材３０の長さＬ４よりも小さく、温度調節ユニット２０の長さＬ２は断熱部材３０の長さＬ４とほぼ同じである。そのため、温度調節ユニット２０と断熱部材３０とは、スペーサ４１～４３の後面４１ｆ，４２ｅ，４３ｅよりも後方に突出している。

【0050】

次いで、ヒートシンク５０が、ヒートシンク取付ねじＢ２により、スペーサ４１～４３の後面４１ｆ，４２ｅ，４３ｅに取り付けられる。具体的には、ヒートシンク取付ねじＢ２それぞれは、ベース５１の対応する挿通孔（不図示）に挿通され、ヒートシンク５０の前面５０ａがスペーサ４１～４３の後面４１ｆ，４２ｅ，４３ｅに当接するまで、対応する雌ねじ孔４１ｄ，４１ｅ，４２ｄ，４３ｄにねじ込まれる。その結果、温度調節ユニット２０と断熱部材３０とスペーサ４１～４３それぞれは、ＰＭＴケース１２（後面１２ａ）とヒートシンク５０とに当接し、これらの間に配置されている。このとき、前後方向において、温度調節ユニット２０と断熱部材３０とは、それぞれの長さＬ２，Ｌ４がスペーサ４１～４３の長さＬ１の長さになるまで、ヒートシンク５０により後面１２ａ，１３ａ，１５ａ側に圧縮（押圧）される。すなわち、温度調節ユニット２０と断熱部材３０それぞれには、それぞれの長さＬ２，Ｌ４とスペーサ４１～４３の長さＬ１との差分に基づいて定まる負荷（圧縮力）が加えられている。前述のとおり、スペーサ４１～４３は、温度調節ユニット２０の角部の近傍であって、後面１２ａの左右端部に配置されている。そのため、負荷は、温度調節ユニット２０と断熱部材３０それぞれの全面に均等に加えられている。

【0051】

前述のとおり、ペルチェ素子２１の長さＬ３は、スペーサ４１～４３の長さＬ１よりも小さい。また、熱伝導シート２２，２３は、弾性を有している。そのため、ヒートシンク５０がスペーサ４１～４３に取り付けられたとき、熱伝導シート２２は圧縮されて後面１２ａとペルチェ素子２１の前面２１ａとに密着（当接）し、熱伝導シート２３は圧縮されてペルチェ素子２１の後面２１ｂとヒートシンク５０の前面５０ａとに密着（当接）している。その結果、熱伝導シート２２を介したペルチェ素子２１と後面１２ａとの間の熱伝導効率と、熱伝導シート２３を介したペルチェ素子２１とヒートシンク５０との間の熱伝導効率とは、それぞれが密着してない状態の熱伝導効率よりも向上する。すなわち、熱伝導シート２２，２３は、有効に機能している（熱伝導シート２２，２３がその設計どおりの機能（熱伝導性）を発揮している）。また、ペルチェ素子２１が受ける負荷の一部は、熱伝導シート２２，２３が圧縮されることにより吸収される。そのため、ペルチェ素子２１には、ペルチェ素子２１が破損するような過剰な負荷は、加えられていない。このように、温度調節ユニット２０は、ペルチェ素子２１に過剰な負荷が加えられておらず、かつ、熱伝導シート２２，２３が有効に機能している状態で、本体ユニット１０（ＰＭＴケース１２）とヒートシンク５０との間に固定（配置）されている。

【0052】

また、熱伝導シート２２，２３の圧縮率は、スペーサ４１～４３の長さＬ１と温度調節ユニット２０の長さＬ２とにより、ペルチェ素子に過剰な負荷が加えられず、かつ、熱伝導シート２２，２３の設計に応じた圧縮率（例えば、２０％～６０％）となるように調整されている。そのため、ペルチェ素子は破損せず、熱伝導シート２２，２３はその設計どおりの機能を発揮できる（有効に機能する）。また、熱伝導シート２２，２３への負荷の分布は、スペーサ４１～４３の位置により、温度調節ユニット２０全体に均等に加えられるように調整されている。そのため、ヒートシンク取付ねじＢ２の取付トルクにばらつきが生じていても、熱伝導シート２２，２３は均等に圧縮され、ペルチェ素子２１には偏った負荷が加えられない。

【0053】

前述のとおり、断熱部材３０は、弾性を有する多孔性材料（ポリエチレンフォーム）製である。そのため、ヒートシンク５０がスペーサ４１～４３に取り付けられ、断熱部材３０の微細な内部空間（気泡部分）が圧縮されることにより、断熱部材３０は圧縮されている。したがって、本体ユニット１０（ＰＭＴケース１２、ソケットホルダ１３の左端部、反応槽ホルダ１５）とヒートシンク５０との間の空間には、ユニット収容部３０ａとスペーサ収容部３０ｂ～３０ｄを除き、圧縮された断熱部材３０が充填されることとなる。すなわち、後方視において、温度調節ユニット２０の全周は、圧縮された断熱部材３０により囲まれている。

【0054】

ここで、断熱部材３０が連続気泡構造体である場合、気泡の圧縮に伴い、圧縮前の断熱部材３０に内包されていた空気の一部は、断熱部材３０の外部に放出される。その結果、断熱部材３０の内包空気量は負荷に応じて減少し、一部の気泡同士の繋がりは断たれ、断熱部材３０の透湿性は低下する。したがって、ＰＭＴケース１２の後面１２ａが温度調節ユニット２０により冷却されているとき、断熱部材３０内および断熱部材３０に覆われている各後面１２ａ，１３ａ，１５ａにおける結露の発生は、圧縮前の断熱部材３０と比較して、抑制される。一方、断熱部材３０が独立気泡構造体である場合、断熱部材３０は透湿せず、断熱部材３０内および断熱部材３０に覆われている各後面１２ａ，１３ａ，１５ａにおける結露は、（殆ど）生じない。

【0055】

図５に戻る。
さらに、前述のとおり、スペーサ取付ねじＢ１の頭部Ｂ１ａは、スペーサ４１～４３の後面４１ｆ，４２ｅ，４３ｅよりも後方に突出していない。そして、頭部Ｂ１ａとヒートシンク５０の前面５０ａとの間には、「長さＬ６－長さＬ５」に相当する長さＬ７を有する隙間Ｓが形成されている。そのため、ＰＭＴケース１２の後面１２ａに取り付けられているスペーサ取付ねじＢ１は、ヒートシンク５０の前面５０ａに当接していない。すなわち、金属製のヒートシンク５０は金属製のスペーサ取付ねじＢ１に当接しておらず、ヒートシンク５０とスペーサ取付ねじＢ１との間には合成樹脂製のスペーサ４１～４３が介在している。一般的に、樹脂と空気それぞれの熱伝導率は、金属の熱伝導率よりも大幅に低い。そのため、ヒートシンク５０の熱は、スペーサ４１～４３と隙間Ｓとにより遮られ、スペーサ取付ねじＢ１を介して後面１２ａには殆ど伝わらず、外気に放出される。

【0056】

このように構成される検出器ユニット１において、温度調節ユニット２０と断熱部材３０それぞれは、ヒートシンク５０が取り外されるだけで、容易に取り外しできる。すなわち、検出器ユニット１において、ペルチェ素子２１は、容易に交換できる。また、ペルチェ素子２１に加えられる負荷（圧縮力）を調整するためのトルクの管理は、不要である。さらに、熱伝導シート２２，２３は、均等に圧縮される。そのため、熱伝導グリスが用いられる従来の検出器に生じ得る熱伝導グリスの厚さのムラなどの不具合は、生じない。さらにまた、断熱部材３０は弾性を有するため、ヒートシンク５０が取り外されると、圧縮前の状態に戻る。すなわち、断熱部材３０は負荷（圧縮力）により可逆的に変形可能である。そのため、断熱部材３０は、繰り返し利用可能である、

【0057】

●まとめ
以上説明した実施の形態によれば、検出器ユニット１は、ＰＭＴ１１と、ＰＭＴケース１２と、温度調節ユニット２０と、ヒートシンク５０と、スペーサ４１～４３と、を備える。ＰＭＴケース１２は、ＰＭＴ１１を収容し、温度調節ユニット２０が取り付けられる後面１２ａを備える。温度調節ユニット２０は、ＰＭＴケース１２を冷却することによりＰＭＴ１１の温度を調節し、ペルチェ素子２１と熱伝導シート２２，２３とを備える。熱伝導シート２２は、ペルチェ素子２１の前面２１ａに配置され、後面１２ａに当接している。熱伝導シート２３は、ペルチェ素子２１の後面２１ｂに配置され、ヒートシンク５０に当接している。スペーサ４１～４３は、温度調節ユニット２０の周囲において、ＰＭＴケース１２とヒートシンク５０との間に配置され、それぞれに当接している。前後方向において、スペーサ４１～４３の長さＬ１は、無負荷状態（圧縮されていない状態）の温度調節ユニット２０の長さＬ２よりも小さく、ペルチェ素子２１の長さＬ３よりも大きい。この構成によれば、ヒートシンク５０が取り付けられ、スペーサ４１～４３に当接しているとき、温度調節ユニット２０には、ヒートシンク５０による負荷（圧縮力）が加えられている。このとき、温度調節ユニット２０は、ペルチェ素子２１に過剰な負荷が加えられておらず、かつ、熱伝導シート２２，２３が有効に機能している状態で、本体ユニット１０（ＰＭＴケース１２、ソケットホルダ１３の左端部、反応槽ホルダ１５）とヒートシンク５０との間に配置（固定）されている。また、ヒートシンク５０が取り外されるだけで、温度調節ユニット２０（ペルチェ素子２１）は、容易に交換できる。このように、本発明では、ペルチェ素子２１の交換と固定とが容易となる。

【0058】

さらに、以上説明した実施の形態によれば、検出器ユニット１は、スペーサ４１～４３を後面１２ａに取り付ける金属製のスペーサ取付ねじＢ１を備える。スペーサ４１～４３は、スペーサ取付ねじＢ１が挿通される挿通孔４１ａ～４３ａを備える。挿通孔４１ａ～４３ａは、第１孔部４１ｂ～４３ｂと第２孔部４１ｃ～４３ｃとを備える。スペーサ取付ねじＢ１の頭部Ｂ１ａの長さＬ５は、対応する第２孔部４１ｃ，４２ｃ，４３ｃの長さ（深さ）Ｌ６よりも小さい。この構成によれば頭部Ｂ１ａとヒートシンク５０の前面５０ａとの間には、「長さＬ６－長さＬ５」に相当する長さＬ７を有する隙間Ｓが形成されている。そのため、ＰＭＴケース１２の後面１２ａに取り付けられているスペーサ取付ねじＢ１は、ヒートシンク５０の前面５０ａに当接していない。すなわち、金属製のヒートシンク５０は金属製のスペーサ取付ねじＢ１に当接しておらず、ヒートシンク５０とスペーサ取付ねじＢ１との間には合成樹脂製のスペーサ４１～４３が介在している。そのため、ヒートシンク５０の熱は、スペーサ４１～４３と隙間Ｓとにより遮られ、スペーサ取付ねじＢ１を介して後面１２ａには殆ど伝わらず、外気に放出される。その結果、温度調節ユニット２０によるＰＭＴ１１の温度調節は、安定する。

【0059】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、ヒートシンク５０は、スペーサ４１～４３に取り付けられる。この構成によれば、ヒートシンク５０は、ＰＭＴケース１２の後面１２ａに当接せず、ヒートシンク５０の熱はスペーサ４１～４３により遮られ、後面１２ａには殆ど伝わらない。その結果、温度調節ユニット２０によるＰＭＴ１１の温度調節は、安定する。

【0060】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、検出器ユニット１は、ＰＭＴケース１２とヒートシンク５０との間に配置される断熱部材３０を備える。後方視において、断熱部材３０は、温度調節ユニット２０の全周を囲み、ＰＭＴケース１２の後面１２ａと、反応槽ホルダ１５の後面１５ａと、ソケットホルダ１３の後面１３ａの左端部と、を覆っている。この構成によれば、各後面１２ａ，１３ａ，１５ａとヒートシンク５０との間の空間には、断熱部材３０が充填されている。その結果、ヒートシンク５０の熱は、断熱部材３０により遮断され、本体ユニット１０（ＰＭＴケース１２、ソケットホルダ１３の左端部、反応槽ホルダ１５）には殆ど伝達されない。

【0061】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、断熱部材３０は、弾性を有する多孔性材料（ポリエチレンフォーム）製である。前後方向において、無負荷状態の断熱部材３０の長さＬ４は、スペーサ４１～４３の長さＬ１よりも大きい。この構成によれば、ヒートシンク５０がスペーサ４１～４３に当接しているとき、断熱部材３０は、ヒートシンク５０により圧縮されている。このとき、断熱部材３０の微細な内部空間（気泡部分）が圧縮されることにより、断熱部材３０は圧縮されている。その結果、ＰＭＴケース１２の後面１２ａが温度調節ユニット２０により冷却されているとき、断熱部材３０内および断熱部材３０に覆われている各後面１２ａ，１３ａ，１５ａにおける結露の発生は、抑制される。

【0062】

さらにまた、以上説明した実施の形態によれば、断熱部材３０は、ユニット収容部３０ａとスペーサ収容部３０ｂ～３０ｄとを備える。ユニット収容部３０ａには温度調節ユニット２０が収容され、スペーサ収容部３０ｂ～３０ｄには対応するスペーサ４１～４３が収容されている。この構成によれば、断熱部材３０はスペーサ４１～４３により容易に位置決めでき、温度調節ユニット２０は断熱部材３０により容易に位置決めできる。

【0063】

●その他の実施形態
なお、本発明における検出器はＰＭＴに限定されない。また、本発明に係る検出器ユニットが組み込まれる測定機器は、ＮＯｘ濃度測定装置に限定されない。すなわち、例えば、測定機器は、アルシンガス検知装置でもよい。

【0064】

また、本発明において、温度調節ユニットは、検出器の動作温度によっては、検出器を加熱するために用いられていてもよい。この場合、ヒートシンクは、吸熱部材として機能する。

【0065】

さらに、本発明において、検出器ユニットは、複数の温度調節ユニットを備えていてもよい。この場合、断熱部材は、各温度調節ユニットに対応する複数のユニット収容部を備えていてもよい。

【0066】

さらにまた、本発明において、熱伝導シートは、ヒートシンクによる負荷により圧縮可能な構造と、熱伝導シートとして一般的な熱伝導率と、を有していればよく、アクリル樹脂系の熱伝導シートに限定されない。すなわち、例えば、熱伝導シートは、シリコン樹脂系の熱伝導シートでもよい。

【0067】

さらにまた、本発明において、第１熱伝導部材は、熱伝導シートと、熱伝導シートの前面または両面に塗布される熱伝導グリスと、により構成されていてもよい。また、第２熱伝導部材は、熱伝導シートと、熱伝導シートの後面または両面に塗布される熱伝導グリスと、により構成されていてもよい。この場合でも、前後方向において、スペーサの長さは、温度調節ユニットの長さよりも小さく設定される。好ましくは、前後方向において、スペーサの長さは、２つの熱伝導シートとペルチェ素子との合計長さよりも小さく設定されるとよい。これらの構成では、熱伝導グリスも圧縮される。そのため、仮に、熱伝導グリスの厚みにムラが生じていても、熱伝導グリスの厚みは、圧縮過程において、均される。また、仮に、熱伝導シート、ペルチェ素子、ヒートシンクのベースの前面、およびＰＭＴケースの後面に歪みや面荒れが生じていても、熱伝導グリスが介在することにより、これらの部材と第１熱伝導部材（第２熱伝導部材）との間の密着性は良好となり、第１熱伝導部材（第２熱伝導部材）による熱伝導効率は悪化しない。

【0068】

さらにまた、本発明において、第１熱伝導部材と第２熱伝導部材とは、熱伝導シートに代えて熱伝導グリスにより構成されていてもよい。この場合、熱伝導グリスは、前後方向において、温度調節ユニットの長さがスペーサの長さよりも大きくなるような厚みとなるように、ペルチェ素子の両面に塗布される。この構成では、熱伝導グリスも圧縮される。そのため、仮に熱伝導グリスの厚みにムラが生じていても、熱伝導グリスの厚みは、圧縮過程において、均される。

【0069】

さらにまた、本発明において、断熱部材の材料は、負荷（圧縮力）により可逆的（弾性的）または不可逆的（塑性的）に変形可能であり、ペルチェ素子からの熱により変質せず、透湿を無視し得る材料であればよく、ポリエチレンフォームに限定されない。すなわち、例えば、断熱部材は、発泡スチロール製でもよい。

【0070】

さらにまた、本発明において、前後方向における断熱部材の長さ（厚み）は、スペーサの長さと同じでもよい。この場合、断熱部材に内包されている空気量は減少しないが、本体ユニットとヒートシンクとの間の熱の伝達は、断熱部材により抑制される。

【0071】

さらにまた、本発明において、ユニット収容部の位置と形状とは、温度調節ユニットの位置と形状とに対応していればよく、本実施の形態に限定されない。

【0072】

さらにまた、本発明において、スペーサ収容部の位置と形状とは、スペーサの位置と形状とに対応していればよく、本実施の形態に限定されない。

【0073】

さらにまた、本発明において、スペーサの構成（数、形状）は、ヒートシンクによる温度調節ユニットへの負荷が均等に加えられる構成であればよく、本実施の形態に限定されない。すなわち、例えば、スペーサは、「Ｕ」字状や「Ｃ」字状の１つの部材で構成されていてもよい。また、スペーサは、「Ｌ」字状の２つ、または４つの部材で構成されていてもよい。さらに、スペーサは、「□」の枠状や「○」の枠状の１つの部材で構成されていてもよい。

【0074】

さらにまた、本発明において、スペーサの配置は、ヒートシンクによる温度調節ユニットへの負荷が均等に加えられる位置であればよく、本実施の形態に限定されない。すなわち、例えば、スペーサは、後方視において、温度調節ユニットの各辺に対向する位置に配置されていてもよい。

【0075】

さらにまた、本発明において、スペーサの挿通孔の第２孔部の形状は、スペーサ取付ねじの頭部の形状に対応していればよく、本実施の形態に限定されない。

【0076】

さらにまた、本発明において、スペーサの材料は、負荷（圧縮力）およびペルチェ素子からの熱により変形、破損、および変質しない樹脂または金属であればよく、ＡＢＳに限定されない。この場合、ＰＭＴの温度調節の観点では、樹脂製のスペーサが望ましい。一方、変形、破損および変質の観点では、金属製のスペーサが望ましい。

【0077】

さらにまた、本発明において、温度調節ユニットに対するスペーサの配置は、温度調節ユニットに負荷が均等に加えられる配置であればよく、本実施の形態に限定されない。すなわち、例えば、後方視において、スペーサは、温度調節ユニットの各辺に対向する位置に配置されていてもよい。

【0078】

さらにまた、本発明において、スペーサ取付ねじは、合成樹脂製であってもよい。この場合であっても、ヒートシンクの熱は、スペーサと隙間とにより遮られ、スペーサ取付ねじを介して後面には殆ど伝わらない。また、スペーサ取付ねじが相対的に熱伝導率が低い合成樹脂製の場合、頭部の長さは、第２孔部の長さと同じでもよい。

【符号の説明】

【0079】

１ 検出器ユニット
１１ ＰＭＴ（検出器）
１２ ＰＭＴケース（検出器ケース）
１２ａ 後面（取付面）
２０ 温度調節ユニット
２１ ペルチェ素子
２１ａ 前面（第１面）
２１ｂ 後面（第２面）
２２ 熱伝導シート（第１熱伝導部材）
２３ 熱伝導シート（第２熱伝導部材）
３０ 断熱部材
３０ａ ユニット収容部
３０ｂ スペーサ収容部
３０ｃ スペーサ収容部
３０ｄ スペーサ収容部
４１ スペーサ
４１ａ 挿通孔
４１ｂ 第１孔部
４１ｃ 第２孔部
４２ スペーサ
４２ａ 挿通孔
４２ｂ 第１孔部
４２ｃ 第２孔部
４３ スペーサ
４３ａ 挿通孔
４３ｂ 第１孔部
４３ｃ 第２孔部
５０ ヒートシンク（吸放熱部材）
Ｂ１ スペーサ取付ねじ（取付ねじ）
Ｂ１ａ 頭部
Ｂ１ｂ 雄ねじ部
Ｌ１ スペーサの長さ（厚さ）
Ｌ２ 温度調節ユニットの長さ（厚さ）
Ｌ３ ペルチェ素子２１の長さ（厚さ）
Ｌ４ 断熱部材の長さ（厚さ）
Ｌ５ 頭部の長さ
Ｌ６ 第２孔部の長さ（深さ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】