(57)【要約】【課題】小型で測定誤差が小さく、安価に製造することが可能な粒子状物質検出装置を提供する。【解決手段】導電部１２及び導電部１２を覆う誘電体１４を有する第一電極１０と、第一電極１０と０．３〜３．０ｍｍの間隔を空けて対向配置された金属からなる第二電極２０とを備え、第一電極１０と第二電極２０との相互間を通過する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、第一電極１０と第二電極２０との相互間に電圧を印加することにより生じる放電により荷電された、流体に含有される粒子状物質を、第一電極１０及び第二電極２０に電気的に吸着させることが可能であり、第一電極１０の電気的な特性の変化、又は第一電極１０及び第二電極２０の電気的な特性の変化を測定することにより、第一電極１０及び第二電極２０に吸着された粒子状物質を検出することが可能な粒子状物質検出装置１００。【選択図】図１
2010210533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電部及び前記導電部を覆う誘電体を有する一方向に長い第一電極と、前記第一電極と所定の間隔を空けて対向配置された金属又は合金からなる一方向に長い第二電極と、を備え、
前記第一電極と前記第二電極とは、相互間の間隔が０．３〜３．０ｍｍとなるように対向配置されてなり、
前記第一電極と前記第二電極との相互間を通過する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、前記第一電極と前記第二電極との相互間に電圧を印加することにより生じる放電により荷電された、前記第一電極と前記第二電極との相互間を通過する流体に含有される粒子状物質を、前記第一電極及び前記第二電極の少なくとも一方の電極に電気的に吸着させることが可能であり、前記第一電極の電気的な特性の変化、又は前記第一電極と前記第二電極の電気的な特性の変化を測定することにより、前記第一電極及び前記第二電極に吸着された粒子状物質を検出することが可能な粒子状物質検出装置。
【請求項２】
前記第一電極を構成する前記誘電体が、アルミナ、コージェライト、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、シリコン及びチタニアからなる群より選択される少なくとも一種である請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項３】
前記第二電極を構成する金属又は合金が、鉄、ニッケル、白金、銅、金、モリブデン、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものである請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項４】
前記第一電極の内部に配設された、加熱部を更に備えた請求項１〜３のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項５】
前記第一電極の一方の端部と他方の端部との間の位置に、前記第一電極の取り出し端子が配設された請求項１〜４のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項６】
前記第一電極と前記第二電極との少なくとも一方の電極の表面に吸着した粒子状物質を、前記第一電極と前記第二電極とに電圧を印加し放電を起こして酸化除去することが可能な請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項７】
前記第一電極と前記第二電極との相互間に生じる放電が、無声放電、ストリーマ放電、及びコロナ放電からなる群より選択される一種である請求項１〜６のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質検出装置に関する。さらに詳しくは、小型で測定誤差が小さく、安価に製造することが可能な粒子状物質検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
煙道排ガスやディーゼルエンジン排ガスには煤等の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）が含まれており、大気汚染の原因になっていた。これらを除去するために、セラミック等で作製されたフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ：ＤＰＦ）が広く用いられている。セラミック製のＤＰＦは、長期間の使用が可能であるが、熱劣化等によりクラックや溶損等の欠陥が発生することがあり、微量ではあるが粒子状物質が漏れる可能性がある。このような欠陥が発生した場合には、その欠陥の発生を即座に検知し、装置の異常を認識することが、大気汚染防止の観点から極めて重要である。
【０００３】
このような欠陥の発生を検知する方法として、ＤＰＦの下流側に粒子状物質検出装置を設ける方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１２３７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明は、コロナ放電によって粒子状物質を帯電させ、そのイオン電流を測定することにより、粒子状物質の量を測定するものである。このように、粒子状物質を帯電させてそのイオン電流を測定する方法では、粒子状物質に帯電するイオン電流が微弱であるため、その微弱なイオン電流を検出するために大掛かりな検出回路が必要になり、高価なものになるという問題があった。また、排ガスが高流量である場合には、粒子状物質を効果的に帯電させることができないため、粒子状物質の測定値が、実際に排ガスに含有されている粒子状物質の量より小さい値となり、その誤差が大きいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、小型で測定誤差が小さく、安価に製造することが可能な粒子状物質検出装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、以下の粒子状物質検出装置を提供するものである。
【０００８】
［１］  導電部及び前記導電部を覆う誘電体を有する一方向に長い第一電極と、前記第一電極と所定の間隔を空けて対向配置された金属又は合金からなる一方向に長い第二電極と、を備え、前記第一電極と前記第二電極とは、相互間の間隔が０．３〜３．０ｍｍとなるように対向配置されてなり、前記第一電極と前記第二電極との相互間を通過する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、前記第一電極と前記第二電極との相互間に電圧を印加することにより生じる放電により荷電された、前記第一電極と前記第二電極との相互間を通過する流体に含有される粒子状物質を、前記第一電極及び前記第二電極の少なくとも一方の電極に電気的に吸着させることが可能であり、前記第一電極の電気的な特性の変化、又は前記第一電極と前記第二電極の電気的な特性の変化を測定することにより、前記第一電極及び前記第二電極に吸着された粒子状物質を検出することが可能な粒子状物質検出装置。
【０００９】
［２］  前記第一電極を構成する前記誘電体が、アルミナ、コージェライト、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、シリコン及びチタニアからなる群より選択される少なくとも一種である前記［１］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１０】
［３］  前記第二電極を構成する金属又は合金が、鉄、ニッケル、白金、銅、金、モリブデン、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも一種を含有するものである前記［１］又は［２］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１１】
［４］  前記第一電極の内部に配設された、加熱部を更に備えた前記［１］〜［３］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
【００１２】
［５］  前記第一電極の一方の端部と他方の端部との間の位置に、前記第一電極の取り出し端子が配設された前記［１］〜［４］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
【００１３】
［６］  前記第一電極と前記第二電極との少なくとも一方の電極の表面に吸着した粒子状物質を、前記第一電極と前記第二電極とに電圧を印加し放電を起こして酸化除去することが可能な前記［１］〜［５］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
【００１４】
［７］  前記第一電極と前記第二電極との相互間に生じる放電が、無声放電、ストリーマ放電、及びコロナ放電からなる群より選択される一種である前記［１］〜［６］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の粒子状物質検出装置によれば、導電部及びこの導電部を覆う誘電体を有する電極（即ち、第一電極）と、第一電極に対向配置された金属又は合金からなる電極（即ち、第二電極）とに電圧を印加して、この電極相互間に放電を起こし、その放電により、電極相互間を通過する排ガス中の粒子状物質を荷電することができ、その荷電した粒子状物質を少なくとも一方の電極（例えば、第一電極）に電気的に吸着させることが可能である。これにより、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスのなかの、電極相互間を通過した排ガス中の粒子状物質の質量を測定することが可能となる。このように、本発明の粒子状物質検出装置は、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスに含有される全ての粒子状物質を直接測定するのではなく、電極相互間を通過した粒子状物質を測定し、この測定値に基づいて、排ガス全体の粒子状物質量を概算することができる。これにより、従来の検査方法では検知することが不可能であった、微量の粒子状物質の測定を行うことが可能となる。
【００１６】
また、本発明の粒子状物質検出装置は、上述したように排ガスの全量を測定するものではないため、装置を小型化することができ、狭いスペースに設置することが可能となる。更に、このような小型化に伴って、また、各電極が比較的簡潔な構成であるため、粒子状物質検出装置を安価に製造することができ、また、熱衝撃性及び機械的強度にも優れている。また、例えば、いずれか一方の電極が劣化又は破損した場合には、その一方の電極のみを個別に交換することが可能であり、補修やメンテナンスが容易である。また、測定する排ガスの状態に応じて、各電極相互間の間隔を自由に調節して測定を行うことができる。
【００１７】
また、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスの全流量が高流量の場合でも、その排ガス（具体的には、排ガスに含まれる粒子状物質）の一部だけを測定するため、粒子状物質を効果的に荷電することができ、誤差の少ない測定値を得ることができる。
【００１８】
また、粒子状物質検出装置を構成する各電極が、一方向に長く形成され、各電極における測定部位、例えば、各電極の先端部だけを高温の排ガスが流通する配管内に挿入し、他方の端部側を配管から外に出した状態にすることが可能となる。これにより、各電極の取り出し端子等の高温に曝さないことが望ましい部分を、配管の外に出した状態とすることが可能となり、精度が高く、且つ安定した測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態の第一電極側を模式的に示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。
【図５】本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態の断面を示す模式図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。
【図７】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態における、粒子状物質の測定方法を示す断面図である。
【図８】本発明の粒子状物質検出装置の更に他の実施形態を模式的に示す側面図である。
【図９Ａ】本発明の粒子状物質検出装置の更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａの粒子状物質検出装置をＸ１方向から見た側面図である。
【図９Ｃ】図９Ａの粒子状物質検出装置をＹ１方向から見た側面図である。
【図９Ｄ】図９Ａの粒子状物質検出装置をＺ１方向から見た正面図である。
【図１０】本発明の粒子状物質検出装置を、排ガスが通過する配管に設置した状態を示す斜視図である。
【図１１Ａ】本発明の粒子状物質検出装置の更に他の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの粒子状物質検出装置をＸ２方向から見た側面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａの粒子状物質検出装置をＹ２方向から見た側面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ａの粒子状物質検出装置をＺ２方向から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を具体的に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００２１】
〔１〕粒子状物質検出装置：
図１は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す側面図であり、図２は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態の第一電極側を模式的に示す平面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ’断面を示す模式図である。
【００２２】
図１〜図３に示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、導電部１２及び導電部１２を覆う誘電体１４を有する一方向に長い第一電極１０と、第一電極１０と所定の間隔を空けて対向配置された金属又は合金からなる一方向に長い第二電極２０と、を備えたものであり、第一電極１０と第二電極２０とは、相互間の間隔が０．３〜３．０ｍｍとなるように対向配置されている。
【００２３】
本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、排ガスの流路に設置されたＤＰＦ等のフィルタの下流側に配置されて用いられるものであり、粒子状物質検出装置１００を構成する第一電極１０及び第二電極２０（以下、単に「電極１０，２０」ということがある。）の一部又は全部をフィルタ下流側の流路に配置し、排気系を通過する排ガスのなかの粒子状物質を測定するものである。
【００２４】
そして、この粒子状物質検出装置１００は、上記したように、所定の間隔で対向配置された一対の電極１０，２０のうち、一方の電極、即ち、第一電極１０が、導電部１２及び導電部１２を覆う誘電体１４を有する一方向に長い板状の電極であり、且つ、他方の電極、即ち、第二電極２０が、金属又は合金からなる一方向に長い板状の電極となっているため、例えば、排ガスが通過する流路の内に、対向配置された電極１０，２０の先端部分を挿入し、第一電極１０と第二電極２０との相互間に電圧を印加することによって、第一電極１０と第二電極２０との相互間を通過する流体（即ち、排ガス）に含有される荷電された粒子状物質、又は、第一電極１０と第二電極２０との相互間に電圧を印加することにより生じる放電により荷電された、第一電極１０と第二電極２０との相互間を通過する流体に含有される粒子状物質を、第一電極１０及び第二電極２０の少なくとも一方の電極に電気的に吸着させることが可能であり、第一電極１０の電気的な特性の変化、又は第一電極１０と第二電極２０の電気的な特性の変化を測定することにより、第一電極１０及び第二電極２０に吸着された粒子状物質を検出することができる。これにより、従来の検査方法では検知することが不可能であった、微量の粒子状物質の測定を行うことが可能となる。
【００２５】
本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスのなかの、一対の電極１０，２０相互間を通過した排ガス中の粒子状物質の量（具体的には、質量）を測定することが可能となり、その一部の排ガス中の粒子状物質の量から、排ガス全体の粒子状物質の量を概算することができる。
【００２６】
例えば、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、事前に様々な流量条件下における粒子状物質の量と、少なくとも第一電極の電気的な特性の変化の関係を実験等によって求め、その実験結果を用いることによって、測定時における流量条件下での電気的な特性の変化（即ち、実際の測定値）から、その排ガス中の粒子状物質の量を算出することができる。より具体的には、例えば、粒子状物質の量と電気的な特性の変化の関係について、粒子状物質の吸着量に対する、電極の静電容量の変化を予め実験によって求め、その実験結果から検量線を作成し、得られた検量線を用いて排ガス中の粒子状物質の量を算出することができる。
【００２７】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、上述したように排ガスの全量を測定するものではないため、装置を小型化することができ、例えば、自動車の排気系のような狭いスペーに設置することが可能となる。更に、このような小型化に伴って、また、各電極１０，２０が比較的簡潔な構成（例えば、小型、薄型）であるため、粒子状物質検出装置１００を安価に製造することができ、また、熱衝撃性及び機械的強度にも優れている。また、例えば、各電極１０，２０のうち、いずれか一方の電極が劣化又は破損した場合には、その一方の電極のみを個別に交換することが可能であり、補修やメンテナンスが容易である。また、測定する排ガスの状態に応じて、各電極相互間の間隔を自由に調節して測定を行うことができる。
【００２８】
また、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスの全流量が高流量の場合でも、その排ガス（即ち、排ガスに含まれる粒子状物質）の一部だけを測定するため、粒子状物質を効果的に荷電することができ、誤差の少ない測定値を得ることができる。
【００２９】
また、各電極１０，２０が、一方向に長く形成され、各電極における測定部位、例えば、各電極１０，２０の先端部だけを高温の排ガスが流通する配管内に挿入し、他方の端部側を配管から外に出した状態にすることが可能となる。これにより、各電極１０，２０の取り出し端子等の高温に曝さないことが望ましい部分を、配管の外に出した状態とすることが可能となり、精度が高く、且つ安定した測定を行うことができる。
【００３０】
本実施形態の粒子状物質検出装置は、第一電極と第二電極の相互間を粒子状物質が、ディーゼルエンジンより排出される煤であるときに、特にその効果を発揮させることができる。
【００３１】
〔１−１〕第一電極：
第一電極は、粒子状物質の検出部となる一対の電極のうちの一方の電極であり、導電部、及びこの導電部を覆う誘電体を有する一方向に長い電極である。即ち、この第一電極は、誘電体の内部に導電部が配設（埋設）された電極であり、この第一電極と対向配置された第二電極との相互間に電圧を印加することにより放電を生じさせることができ、排ガス中に含まれる粒子状物質を荷電させ、粒子状物質を第一電極及び第二電極の少なくとも一方の電極に電気的に吸着させるものである。
【００３２】
第一電極は、一方向に長い板状の電極であれば、その形状及び大きさについては特に制限はなく、測定する排ガスの流量や、排ガスが排出される配管の内径等に応じて適宜決定することができるが、排ガス配管に挿入した時に排ガス中の粒子状物質を効率よくサンプリングできる長さであることが好ましい。例えば、自動車のエンジン（例えば、ディーゼルエンジン）の配管内に設置する場合は、第一電極の長手方向の長さは、６０〜１３０ｍｍであることが好ましく、その厚さは、０．７〜２．５ｍｍであることが好ましく、その幅は、１．０〜４．０ｍｍであることが好ましい。そして、第一電極の長手方向長さは、第一電極の厚さの２０〜１５０倍であることが好ましく、第一電極の幅の１５〜１３０倍であることが好ましい。
【００３３】
なお、「第一電極の長手方向の長さ」とは、図１における第一電極１０の一方の先端部分１０ｃから他方の先端部分１０ｄまでの距離Ｌのことをいい、また、「第一電極の厚さ」とは、第二電極２０と対向する表面から、その反対側の表面までの距離Ｔのことをいう。また、「第一電極の幅」とは、図２における第一電極１０の一方の側縁から他方の側縁までの距離Ｗのことをいう。なお、第一電極の厚さというときは、上記厚さ方向において最も厚い部分の厚さをいう。また、第一電極の幅が、その長手方向に一定でない場合には、第一電極の幅は、厚さ方向に導電部が埋設されている部位における最も幅の広い部分の幅のこととする。図２においては、第一電極１０の他方の端部１０ｂは、幅が狭くなっているが、他方の端部１０ｂの幅は、このように狭くなっていてもよいし、狭くなっていなくてもよい。
【００３４】
第一電極の形状は、図１及び図２に示すように、一方向に長い形状であれば、長手方向に直行する断面形状が長方形の板状であってもよいし、半円状等のその他の形状であってもよい。
【００３５】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、第一電極が、複数のテープ状セラミック（セラミックシート、又はグリーンシートともいう）が積層されてなるものであることが好ましい。これにより、複数のテープ状セラミックを、それぞれの間に導電部、配線等を挟みながら積層して第一電極を作製することができるため、本実施形態の粒子状物質検出装置を効率的に製造することが可能となる。
【００３６】
〔１−１ａ〕導電部：
上記した導電部は、第一電極の実質的な電極部位、即ち、実際に電圧が印加される部位である。この導電部は、誘電体の内部に埋設されており、第一電極と第二電極との相互間に放電を生じさせることができ、且つ、第一電極、より具体的には、第一電極を構成する誘電体の電気的特性を検知できるものであれば特に制限はない。例えば、図４に示すように、第一電極１０の一方の端部側に配置された、四角形等の導電部１２を挙げることができる。ここで、図４は、図３のＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。なお、複数の導電部を配設し、異なる導電部により、放電と電気的特性の検知とを別々に行ってもよい。
【００３７】
本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、例えば、各電極１０，２０の一方の端部１０ａ，２０ａにて粒子状物質の測定を行う場合には、各電極１０，２０の一方の端部１０ａ，２０ａを高温の排ガスが流通する配管内に挿入し、他方の端部１０ｂ，２０ｂ側を配管から外に出した状態にすることが可能となる。これにより、例えば、第一電極１０の取り出し端子１２ａを配管の外に出し、高温に曝されない状態とすることができ、精度の高い、安定した粒子状物質の検出を行うことが可能となる。なお、取り出し端子１２ａを高温にすると、粒子状物質の検出精度が低下し、安定した検出が行い難くなることがあったり、長期にわたって使用した場合に電気端子と外部に接続するためのハーネスとの接点不良が発生し測定不能になったりすることがある。
【００３８】
なお、第一電極の導電部は、図４に示すように、一方の端部１０ａ側に配置されたものに限定されることはなく、例えば、図５に示す粒子状物質検出装置２００のように、第一電極１０の一方の端部１０ａ側から他方の端部１０ｂ側にかけて比較的広い範囲（例えば、第一電極の全域）に導電部１２が配置され、この導電部１２が誘電体１４によって覆われたものであってもよい。ここで、図５は、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を示す模式図であり、図４に示す第一電極と同一の断面を示す。また、導電部の形状についても特に制限はなく、例えば、その形状としては、長方形、円形、長円形等を挙げることができる。
【００３９】
このように構成することによって、粒子状物質を吸着する範囲を広げることができ、粒子状物質の検知能力を向上させることができる。また、図４に示すような、第一電極１０の一方の端部１０ａに導電部１２が配置されたものの場合には、取り出し端子１２ａに接続される配線１２ｂの部分と、第二電極２０（図１参照）との間の静電容量が計測誤差として発生することがあるが、図５に示すように、比較的広い範囲に導電部１２を配設することによって、上述した計測誤差を取除くことができる。
【００４０】
導電部の厚さは特に制限はなく、一対の電極相互間に放電を起こすことが可能であればよい。例えば、導電部の厚さは５〜７０μｍであることが好ましい。また、導電部の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００４１】
〔１−１ｂ〕誘電体：
第一電極を構成する誘電体は、第一電極の導電部と、第二電極との間に電圧を印加した際に、電極相互間に、無声放電、ストリーマ放電、コロナ放電等の放電を生じさせるためのものである。本実施形態の粒子状物質検出装置の第一電極においては、その内部に上記導電部が埋設され、この導電部を覆うようにして配置された誘電体が、第一電極の外表面を構成している。
【００４２】
このような誘電体としては、例えば、アルミナ、コージェライト、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、シリコン及びチタニアからなる群より選択される少なくとも一種を好適に用いることができる。中でも、アルミナが更に好ましい。このような材質からなる誘電体を用いることによって、第一電極が、優れた耐熱性、耐絶縁破壊特性等を有するものとなる。ここで、本実施形態において、「誘電体」とは、導電性よりも誘電性が優位である物質で、直流電圧に対して絶縁体として振舞う物質のことをいう。
【００４３】
誘電体の厚さについては特に制限はないが、例えば、第二電極と対向する表面側における導電部を覆う部分の誘電体の厚さは、２０〜３００μｍであることが好ましい。このように構成することによって、第一電極と第二電極との相互間に良好に放電を生じさせることができる。
【００４４】
〔１−１ｃ〕配線：
本実施形態の粒子状物質検出装置において、導電部が第一電極中の一部、例えば、一方の端部側に埋設されている場合には、図１及び図４に示す粒子状物質検出装置１００のように、第一電極１０の導電部１２から、第一電極１０の他方の端部１０ｂに向かって延びる配線１２ｂを備えていてもよい。このように構成することによって、導電部１２に対して配線１２ｂを介して電圧を印加することができる。即ち、導電部１２から離れた箇所に導電部１２の取り出し端子１２ａを設けることが可能となる。例えば、図１及び図２においては、導電部１２の配線１２ｂが、その先端（導電部１２に接続されていない側の先端）部分で、取り出し端子１２ａに層間接続（ビア接続）されている例を示している。
【００４５】
配線１２ｂの幅は、特に限定されず、例えば、０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。また、配線１２ｂの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜７０μｍ程度が好ましい。また、配線１２ｂの材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００４６】
〔１−１ｄ〕取り出し端子：
本実施形態の粒子状物質検出装置においては、誘電体の内部に埋設された導電部の取り出し端子を有している。この取り出し端子は、第一電極の導電部に電気的に接続され、外部からその導電部に電圧を印加するための電源等からの配線を接続する部分である。
【００４７】
図１及び図２に示す本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、第一電極１０の取り出し端子１２ａを、第一電極１０の一方の端部１０ａと他方の端部１０ｂとの間の位置に配設した例を示している。
【００４８】
これにより、第一電極１０の取り出し端子１２ａと、金属からなる第二電極２０の電気的な接続部分（即ち、第二電極２０の他方の端部２０ｂ）とを、間隔を開けて配設することができる。このため、一対の電極１０，２０に電圧を印加するために取り出し端子１２ａに電圧を印加したときに、第一電極１０の表面に沿面放電が生じることを有効に防止することができる。
【００４９】
ここで、本実施形態において、「第一電極の一方の端部」というときは、第一電極１０の一方の先端部分１０ｃから、第一電極１０の全長の３０％の長さに相当する位置までの範囲をいう。また、「第一電極の他方の端部」というときは、第一電極１０の他方の先端部分１０ｄから、第一電極１０の全長の３０％の長さに相当する位置までの範囲をいう。従って、第一電極１０の一方の端部１０ａと他方の端部１０ｂとの間の位置とは、第一電極１０から、上記一方の端部１０ａと他方の端部１０ｂの範囲を除いた部分ということになる。
【００５０】
本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、第二電極２０の他方の端部２０ｂと、第一電極１０における導電部１２の取り出し端子１２ａとの間の距離が、５〜１００ｍｍであることが好ましく、１０〜７０ｍｍであることが更に好ましい。５ｍｍより短いと沿面放電による短絡がし易くなることがあり、１００ｍｍより長いと、第二電極２０の他方の端部２０ｂが配管の外に位置するように、粒子状物質検出装置１００の一部を配管等に装着したときに、各電極１０，２０の配管の外側に突き出る部分が長くなりすぎ、粒子状物質検出装置１００を狭い空間に取り付けることが難しくなることがある。
【００５１】
このような取り出し端子１２ａの形状及び大きさは、特に限定されるものではない。例えば、幅０．５〜３ｍｍ、長さ０．５〜３ｍｍの四角形等の多角形状であることが好ましいが、円形、楕円形、レーストラック形状、その他の形状等であってもよい。取り出し端子１２ａの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス、コバール等を挙げることができる。
【００５２】
〔１−１ｅ〕加熱部：
また、図１、図３及び図６に示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、第一電極１０の内部に配設された、加熱部１６を更に備えたものであることが好ましい。このような加熱部１６により、第一電極１０に吸着された粒子状物質を加熱酸化させることができ、また、粒子状物質の質量測定時等において、第一電極１０と第二電極２０との間の空間を所望の温度に調節し、各電極１０，２０の電気的な特性の変化を安定的に測定するための温調を行うことができる。ここで、図６は、図３のＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。
【００５３】
この加熱部１６は、幅広のフィルム状であってもよいが、図６に示すように、線状の金属材料を、波状に配置し、先端部分でＵ−ターンするように配置したものであることが好ましい。このような形状にすることにより、第一電極１０を均一に加熱することが可能となる。なお、この加熱部１６の配置及び数は、温度調節、捕集した粒子状物質の酸化除去等の目的を達成するために必要な配置及び数とすることができる。
【００５４】
加熱部１６の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。このような加熱部１６は、少なくとも、導電部１２が配設されている部位を加熱することができるように、少なくとも導電部１２が配設された領域の近傍に配置されていることが好ましいが、例えば、導電部１２が配設されている領域だけでなく、第一電極１０の全域、例えば、第一電極１０の他方の端部１０ｂ側に延びるように形成されていてもよい。これにより、第一電極１０の各部位における温度差を小さくすることができ、第一電極１０を急加熱した場合であっても、電極１０の破損が生じ難いという利点がある。なお、このような加熱部１６は、電極１０，２０相互間の空間の温度を、６５０℃以上に上昇させることができるものであることが好ましい。
【００５５】
このような加熱部１６は、第一電極１０の導電部１２に対して、第二電極２０が対向配置されている側とは反対側の位置に配置されていることが好ましい。このように構成することによって、第一電極１０の導電部１２と第二電極２０とによる放電の発生を、加熱部１６が妨害することなく、電極１０，２０相互間に良好に放電を生じさせることができる。また、加熱部１６の影響を受けることなく、各電極１０，２０の電気的な特性の変化を測定し易くすることができる。
【００５６】
また、この加熱部１６の取り出し端子１６ａ（図２参照）は、図２に示すように、第一電極１０の他方の端部１０ｂに配置されることも好ましい形態の一つである。本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、図６に示すように、加熱部１６は、配線１６ｂ，１６ｂに接続され、この配線１６ｂ，１６ｂは、それぞれ図２に示す取り出し端子１６ａ，１６ａに層間接続されている。このように、加熱部１６の取り出し端子１６ａを、第一電極１０の他方の端部１０ｂに配置することによって、第一電極１０の一方の端部１０ａ側が加熱されたときの熱の影響を回避することができる。なお、図２においては、加熱部１６の取り出し端子１６ａ，１６ａが、第一電極１０の他方の端部１０ｂにて、２本が並ぶように配置されているが、このような配置に限定されるものではない。
【００５７】
なお、図６に示すように、加熱部１６が線状である場合、その線の幅は、特に限定されず、例えば、０．０５〜１ｍｍ程度が好ましい。また、加熱部１６の厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。配線１６ｂの幅は、特に限定されず、例えば、０．７〜４ｍｍ程度が好ましい。また、配線１６ｂの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。加熱部１６に対応する取り出し端子１６ａの幅は、特に限定されず、例えば、０．１〜２ｍｍ程度が好ましい。また、取り出し端子１６ａの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜１０００μｍ程度が好ましい。配線１６ｂ及び取り出し端子１６ａの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス、コバール等を挙げることができる。
【００５８】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、加熱部１６の取り出し端子１６ａに接続された、加熱用電源を更に備えることが好ましい。加熱用電源としては、定電流電源等を挙げることができる。
【００５９】
なお、本実施形態の粒子状物質検出装置は、例えば、上記した加熱部を設けずに、各電極に電圧を印加して放電を起こすことによって、電極の表面に吸着された粒子状物質を酸化除去することができるものであってもよい。粒子状物質を酸化除去する場合の放電を生じさせる条件としては、電界強度が５〜２００ｋＶ／ｃｍであり、エネルギー投入量が、被処理物質に対して０．０５〜１０Ｊ／μｇであることが好ましい。
【００６０】
〔１−２〕第二電極：
第二電極は、粒子状物質の検出部となる一対の電極のうちの他方の電極であり、第一電極と所定の間隔を空けて対向配置された金属又は合金からなる一方向に長い電極である。
【００６１】
本実施形態の粒子状物質検出装置は、一対の電極間の所定の電気的特性を検知することにより、第一電極の電気的な特性の変化、又は第一電極と第二電極の電気的な特性の変化を測定し、第一電極及び第二電極に吸着した粒子状物質を検出するものである。そして、この第二電極は、例えば、第一電極と第二電極との所定の電気的特性を検知する際の接地電極として利用することができる。接地電極とは、接地されている電極である。
【００６２】
例えば、図７に示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、第一電極１０及び第二電極２０に、電極相互間の距離（ギャップ）や、排ガス温度によって変わるが、例えば、電圧を２０〜２００ｋＶ／ｃｍ、電圧を印加する時の電力を０．１〜１０Ｗとして放電を生じさせ、各電極１０，２０に排ガス中の粒子状物質２２を静電集塵させ、各電極１０，２０の集塵前と集塵後の静電容量等から計算されるインピーダンスの変化から、吸着された粒子状物質の質量を算出し、排ガス中の粒子状物質（質量）を検出することができる。静電容量の変化を測定する際には、例えば、計測電圧１〜１０ＶＡＣ、周波数１〜１００ｋＨｚの印加信号を発生させて測定することができる。
【００６３】
ここで、図７は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態における、粒子状物質の測定方法を示す断面図である。なお、図７において、図１〜図３に示す粒子状物質検出装置の各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６４】
第二電極は、第一電極との相互間に放電を生じさせることが可能な金属又は合金からなる板状部材を用いることができる。その材質としては、例えば、鉄、ニッケル、白金、銅、金、モリブデン、タングステンからなる群より選択される少なくとも一種を含有するもの等を挙げることができる。なお、合金としては、例えば、ステンレス、コバール等を挙げることができ、特に、耐腐食性に強く、熱伝導性が高く、安価な材料である、ステンレスを好適例として挙げることができる。
【００６５】
第二電極の形状は、対向配置される第一電極と同程度の大きさ（表面積）を有するものであることが好ましい。また、第二電極の厚さについては特に制限はなく、例えば、０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。
【００６６】
また、第二電極は、金属又は合金からなる電極であるため、例えば、第二電極に電圧を印加して発熱させることにより、第二電極に吸着された粒子状物質を加熱酸化させることができる。このように、第二電極は、電極の再生浄化用の加熱用電源と別途電気的に接続されたものであってもよい。
【００６７】
本実施形態の粒子状物質検出装置においては、第一電極と第二電極との相互間の距離が、０．３〜３．０ｍｍとなるように構成されているが、電極相互間の距離は、０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。このような範囲とすることにより、効果的に電極相互間に放電を生じさせることができる。
【００６８】
〔１−３〕その他の構成要素：
本実施形態の粒子状物質検出装置は、例えば、図１に示すように、各電極１０，２０を所定の間隔を空けて平行に保持し、また、各電源１０，２０と各電源との電気的接続を行うためのコネクタ部１８を更に有していてもよい。
【００６９】
このようなコネクタ部１８は、その材質としてアルミナ等の絶縁性を有するセラミックス材料であることが好ましく、形状としては、誘電体の端部を挟み込むことで誘電体を十分に保持することが可能な形状であることが好ましい。また、誘電体を挟み込むと同時に、誘電体の各電極取出し端子との接触を有することで配線とアセンブリできるような設計が好ましい。
【００７０】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、取り出し端子１２ａ等に接続された、放電用の電源を更に備えることが好ましい。このような放電用の電源としては、高電圧の交流電源、直流電源等が好ましい。また、放電させるために印加する電圧としては、パルス電圧、矩形波等の交流電圧、等の電圧が好ましい。また、印加する電圧の条件としては、電極相互間の距離（ギャップ）や、排ガス温度によって変わるが５０〜２００ｋＶ／ｃｍが好ましい。また、電圧を印加するときの、電力は、０．１〜１０Ｗが好ましい。
【００７１】
本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、これまでに説明したように、電極１０，２０相互間を通過する流体（即ち、排ガス）に含有される粒子状物質が荷電されていない場合には、電極１０，２０相互間に放電を起こすことにより、粒子状物質を荷電して、各電極の表面に荷電した粒子状物質を電気的に吸着させるものであるが、例えば、電極１０，２０相互間を通過した流体に含有される粒子状物質が既に荷電されている場合には、必ずしも放電により改めて荷電させる必要はなく、電極１０，２０相互間に放電を起こすことなく、各電極１０，２０の表面にその荷電されている粒子状物質を電気的に吸着させることができる。
【００７２】
上述したように、電極相互間に放電を起こして粒子状物質を荷電させる場合には、荷電した粒子状物質は、放電中に、その荷電した粒子状物質の極性に対して反対の極性を有する電極側に電気的に引き寄せられ、電極表面に吸着される。これに対し、粒子状物質が電極間を通過する前から荷電されている場合には、電極間に、所定の条件の電圧を印加し、荷電している粒子状物質の極性に対して反対の極性を有する電極側に電気的に引き寄せられるようにする。ここで、粒子状物質が既に荷電されている場合に、電極間に印加する電圧の条件は、４〜４０ｋＶ／ｃｍであることが好ましい。
【００７３】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、上述したように、集塵前と集塵後の静電容量等から計算されるインピーダンスの変化から、吸着された粒子状物質の質量を算出するものであるため、電極１０，２０間のインピーダンスを測定する測定部（図示せず）を更に備えることが好ましい。測定部としては、静電容量だけでなく、インピーダンス計測可能なＬＣＲメーターやインピーダンスアナライザ等を挙げることができる。
【００７４】
なお、図１においては、第二電極２０が、他方の端部２０ｂにて第一電極１０側に折れ曲がり、第一電極１０の他方の端部１０ｂと第二電極２０の他方の端部２０ｂとが接触し、第一電極１０と第二電極２０とのそれぞれの他方の端部１０ｂ，２０ｂがコネクタ部１８によって保持された場合の例を示しているが、例えば、図８に示すように、第一電極１０と第二電極２０とが平行平板型の電極であり、一方の端部１０ａ，２０ａから他方の端部１０ｂ，２０ｂにかけて所定の間隔を空けて平行に配置され、コネクタ部１８によって他方の端部１０ｂ，２０ｂにて保持されたものであってもよい。ここで、図８は、本発明の粒子状物質検出装置の更に他の実施形態を模式的に示す側面図である。なお、図８において、図１に示す粒子状物質検出装置の各要素と同様に構成されているものについては、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７５】
〔１−４〕排気系への設置方法：
本発明の粒子状物質検出装置は、例えば、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ及び図９Ｄに示すように、第二電極２０を、円筒状の粒子状物質検出装置の外筒３０に接合して保持するとともに、第一電極１０を、絶縁性を有する保持部材１９によって、上記外筒３０と電気的に絶縁状態で（即ち、外筒３０とは非接触の状態で）保持することによって、粒子状物質検出装置４００を構成する第一電極１０及び第二電極２０を、所定の間隔を空けた配置することができる。
【００７６】
ここで、図９Ａは、本発明の粒子状物質検出装置の更に他の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図９Ｂは、図９Ａの粒子状物質検出装置をＸ１方向から見た側面図であり、図９Ｃは、図９Ａの粒子状物質検出装置をＹ１方向から見た側面図であり、図９Ｄは、図９Ａの粒子状物質検出装置をＺ１方向から見た正面図である。
【００７７】
図９Ａ〜図９Ｄに示す粒子状物質検出装置４００においては、第二電極２０と外筒３０とは、例えば、溶接接合によって接合することができる。また、保持部材１９としては、絶縁性を有し、且つ外筒３０の内径に対応する外径を有する筒状体（即ち、外筒３０に挿嵌可能な外径を有する筒状体）からなり、第一電極１０をその内部に挿入して保持することが可能なものを用いることができる。なお、上述した保持部材１９は、例えば、アルミナ等の絶縁性を有するセラミックス材料から形成することができる。
【００７８】
粒子状物質検出装置４００は、例えば、図１０に示すように、煙道排ガスやディーゼルエンジン排ガスが通過する配管３２に、粒子状物質検出装置４００の外筒３０の直径と同程度のネジ穴を開け、そのネジ穴に、外筒３０に保持された第一電極１０及び第二電極２０（図９Ａ参照）を先端から挿入する。例えば、第一電極１０及び第二電極２０（図９Ａ参照）を挿入し、配管３２内に設置する際には、例えば、その挿入長さ方向に関して、第一電極の導電部１２（図４及び図５参照）の中心位置と、排ガスが通過する配管３２の中心位置（流通方向に垂直な断面における中心位置）とが一致するような位置で保持されるように、配管３２と外筒３０とをネジ止めする方法を挙げることができる。なお、図１０において、符号３４はエンジンを示し、符号３６は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等のフィルタを示す。
【００７９】
なお、本発明の粒子状物質検出装置は、図９Ａに示したように、第二電極２０を外筒３０に接合するのではなく、例えば、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ及び図１１Ｄに示すように、第一電極１０と第二電極２０とを、電極相互間に所定の間隔を空けた状態で、絶縁性を有する筒状の保持部材１９によって保持し、この保持部材１９を、外筒３０の内部に挿嵌して、粒子状物質検出装置５００を設置することもできる。
【００８０】
ここで、図１１Ａは、本発明の粒子状物質検出装置の更に他の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図１１Ｂは、図１１Ａの粒子状物質検出装置をＸ２方向から見た側面図であり、図１１Ｃは、図１１Ａの粒子状物質検出装置をＹ２方向から見た側面図であり、図１１Ｄは、図１１Ａの粒子状物質検出装置をＺ２方向から見た正面図である。
【００８１】
図１１Ａ〜図１１Ｄに示す粒子状物質検出装置５００においては、第一電極１０及び第二電極２０は、外筒３０とそれぞれ非接触の状態（即ち、電気的に絶縁された状態）で、保持部材１９によって保持されている。
【００８２】
なお、本実施形態の粒子状物質検出装置を排気系（配管）に設置する方法については、上述した方法に限定されることはなく、対向配置された第一電極及び第二電極の少なくとも一部が、排ガスが通過する流路内（即ち、配管内）に設置され、電極相互間に排ガスの少なくとも一部が通過するように構成されていれば、電極相互間を通過した排ガス中の粒子状物質の量を検出することができ、排ガス全体の粒子状物質量を算出することが可能となる。
【００８３】
〔２〕粒子状物質検出装置の製造方法：
次に、本実施形態の粒子状物質検出装置を製造する方法について説明する。
【００８４】
本実施形態の粒子状物質検出装置を製造する方法としては、まず、誘電体となる誘電体原料と、成形原料として使用する他の成分とを混合し、スラリー状の成形原料を調製し、得られたスラリー状の成形原料を用いてグリーンシートを作製し、得られたグリーンシートのうちの一枚のグリーンシートの表面に、導電性材料を用いて、導電部、及び必要に応じて配線を配設して、導電部配設グリーンシートを得、得られた導電部配設グリーンシートに、別のグリーンシートを積層してグリーンシート積層体を得、得られたグリーンシート積層体を焼成することによって、誘電体の内部に導電部が配設（埋設）された第一電極を製造する。
【００８５】
なお、第一電極の内部に加熱部を配設する場合には、更に別のグリーンシートの表面に、導電性材料を用いて、加熱部、及び必要に応じて加熱部用の配線や取り出し端子等を配設して、加熱部配設グリーンシートを得、上記した導電部配設グリーンシートと、得られた加熱部配設グリーンシートと、別のグリーンシートとの三枚のグリーンシートを積層したグリーンシート積層体を得、得られたグリーンシート積層体を焼成する。このように構成することによって、第一電極の内部に導電部及び加熱部が埋設された第一電極を製造することができる。
【００８６】
そして、このようにして得られた第一電極と、金属又は合金からなる第二電極とを所定の間隔を空けて対向配置することによって、本実施形態の粒子状物質検出装置を製造することができる。以下、上記した第一電極を製造する方法として、図１に示す本実施の形態の粒子状物質検出装置１００の第一電極１０を製造する場合の例について更に具体的に説明する。
【００８７】
〔２−１〕成形原料の調製：
アルミナ、コージェライト化原料、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、シリコン及びチタニアからなる群より選択される少なくとも一種のセラミック原料（誘電体原料）と、成形原料として使用する他の成分とを混合し、スラリー状の成形原料を調製する。セラミック原料（誘電体原料）としては、上記原料が好ましいが、これに限定されるものではない。他の原料としては、バインダー、可塑剤、分散剤、分散媒等を使用することが好ましい。
【００８８】
バインダーとしては、特に限定されるものではないが、水系バインダー、非水系バインダーのどちらでもよい。例えば、水系バインダーとしてはメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド等を好適に使用でき、非水系バインダーとしてはポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等を好適に使用することができる。アクリル系樹脂としては、（メタ）アクリル樹脂、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等を好適例として挙げることができる。
【００８９】
バインダーの添加量は、誘電体原料１００質量部に対して、３〜２０質量部であることが好ましく、６〜１７質量部であることが更に好ましい。このようなバインダー含有量とすることにより、スラリー状の成形原料を成形してグリーンシートを成形したとき、及び、乾燥、焼成したときに、クラック等の発生を防止することが可能となる。
【００９０】
可塑剤としては、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレート、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル等を使用することができる。
【００９１】
可塑剤の添加量は、バインダー添加量１００質量部に対して、３０〜７０質量部であることが好ましく、４５〜５５質量部であることが更に好ましい。７０質量部より多いと、グリーンシートが柔らかくなりすぎ、シートを加工する工程において変形し易くなることがあり、３０質量部より少ないと、グリーンシートが硬くなりすぎ、曲げただけでクラックが入るなどハンドリング性が悪くなることがある。
【００９２】
分散剤としては、水系の分散剤としては、アニオン系界面活性剤、ワックスエマルジョン、ピリジン等を使用することができ、非水系の分散剤としては、脂肪酸、リン酸エステル、合成界面活性剤等を使用することができる。
【００９３】
分散剤は、誘電体原料１００質量部に対して、０．５〜３質量部であることが好ましく、１〜２質量部であることが更に好ましい。０．５質量部より少ないと、誘電体原料の分散性が低下することがあり、グリーンシートにクラック等が生じることがある。３質量部より多いと、誘電体原料の分散性は変わらずに焼成時の不純物を増やすことになる。
【００９４】
分散媒としては、水等を使用することができる。分散媒は、誘電体原料１００質量部に対して、５０〜２００質量部であることが好ましく、７５〜１５０質量部であることが更に好ましい。
【００９５】
上記各原料をアルミナ製ポット及びアルミナ玉石を用いて十分に混合してグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製する。また、これらの材料を、モノボールによりボールミル混合して作製してもよい。
【００９６】
次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、さらに所定の粘度となるように調製する。成形原料の調製において得られるスラリー状の成形原料の粘度は、２．０〜６．０Ｐａ・ｓであることが好ましく、３．０〜５．０Ｐａ・ｓであることが更に好ましく、３．５〜４．５Ｐａ・ｓであることが特に好ましい。粘度範囲をこのように調整すると、スラリーをシート状に成形し易くなるため好ましい。スラリー粘度は、高過ぎても低過ぎても成形し難くなることがある。なお、スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した値である。
【００９７】
〔２−２〕成形加工：
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をテープ状に成形加工して、一方向に長いグリーンシートを作製する。成形加工方法は、成形原料をシート状に成形してグリーンシートを形成することができれば特に限定されず、ドクターブレード法、プレス成形法、圧延法、カレンダーロール法等の公知の方法を使用することができる。作製するグリーンシートの厚さは、５０〜８００μｍであることが好ましい。
【００９８】
〔２−３〕グリーンシート積層体の形成：
次に、得られたグリーンシートの表面に導電部、配線、加熱部、及び取り出し端子を配設する。例えば、まず、配設する導電部、配線、加熱部、及び取り出し端子を形成するための導体ペーストを調製し、得られた導体ペーストを、図４、図６に示すように、各グリーンシートの対応する位置に印刷して、導電部、配線、加熱部、及び取り出し端子を形成する。
【００９９】
上述した導体ペーストは、導電部や配線等のそれぞれの形成に必要なそれぞれの材質に合わせて、金、銀、白金、ニッケル、モリブデン、及びタングステンからなる群より選択される少なくとも一種を含有する粉末に、バインダー及びテルピネオール等の溶剤を加え、トリロールミル等を用いて十分に混錬して調製することができる。導体ペーストの印刷方法については特に制限はないが、例えば、スクリーン印刷等を用いることができる。
【０１００】
導電部、配線、加熱部等のより具体的な形成方法としては、まず、複数のグリーンシートのなかの１つのグリーンシートについて、一方の面の一方の端部側に導電部を配設し、その導電部から他方の端部に向かって延びる配線を配設して、導電部配設グリーンシートを形成する。更に、他の１つのグリーンシートについて、導電部配設グリーンシートと重ねたときに、少なくとも導電部と重なる位置に加熱部を形成し、加熱部から他方の端部に向かって延びる配線を配設して加熱部配設グリーンシートを形成する。
【０１０１】
次に、このようにして得られた複数のグリーンシートを、第一電極の構成に合わせて積層して、グリーンシート積層体を得る。
【０１０２】
〔２−４〕焼成：
次に、得られたグリーンシート積層体を乾燥、焼成して、第一電極を得る。更に具体的には、得られた、グリーンシート積層体を６０〜１５０℃で乾燥し、１２００〜１６００℃で焼成して第一電極を作製する。グリーンシートが有機バインダーを含有する場合には、焼成の前に、４００〜８００℃で脱脂することが好ましい。
【０１０３】
このような製造方法によれば、効率的に第一電極を製造することができる。なお、本実施の形態の粒子状物質検出装置を製造する方法については、これまでに説明した製造方法に限定されることはない。なお、第二電極は、例えば、導電性を有する金属板を、製造する第二電極の形状に合わせて切断することによって簡便に製造することができる。
【実施例】
【０１０４】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１０５】
（実施例１）
（成形原料の調製）
アルミナを誘電体原料として使用し、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエートを使用し、分散媒として有機溶剤（キシレン：ブタノール＝６：４（質量比））を使用し、これらをアルミナ製ポットに入れて混合し、グリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、アルミナ１００質量部に対して、バインダー７質量部、可塑剤３．５質量部、分散剤１．５質量部、有機溶剤１００質量部とした。
【０１０６】
次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、粘度４Ｐａ・ｓとなるように調製した。スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した。
【０１０７】
（成形加工）
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をドクターブレード法を用いてシート状に成形加工した。グリーンシートの厚さは、２５０μｍとした。また、各グリーンシートは、打ち抜き法によって所定の形状の外形を有するものとした。
【０１０８】
得られたグリーンシートの表面に、図１、図２、図４及び図６に示されるような導電部、加熱部、各配線、及び各取り出し端子を形成した。配設する導電部、加熱部、配線、及び取り付け端子を形成するための導体ペーストは、タングステン粉末に、溶剤として２−エチルヘキサノール、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエート、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、らいかい機及びトリロールミルを用いて十分に混錬して調製した。なお、上記した各原料は、質量比で、タングステン：アルミナ：ガラスフリット：２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレエート＝７５．５：１５：５：５０：７：３．５：１となるような配合とした。
【０１０９】
所定の形状の導電部、各配線、各取り出し端子、加熱部の形成は、上記の方法によって得られた各ペーストを用いて、スクリーン印刷により行った。
【０１１０】
より具体的には、まず、複数のグリーンシートの１つのグリーンシートについて、一方の面の一方の端部側に導電部を配設し、その導電部から他方の端部に向かって延びる配線を配設して、導電部配設グリーンシートを形成した。他の１つのグリーンシートについて、導電部配設グリーンシートと重ねたときに、少なくとも導電部と重なる位置に加熱部を形成し、加熱部から他方の端部に向かって延びる配線を配設して加熱部配設グリーンシートを形成した。なお、導電部の大きさは、５×２．５ｍｍの正方形とした。
【０１１１】
そして、導電部配設グリーンシートの導電部を配設した面に、加熱部配設グリーンシートを、加熱部が配設された面とは反対側の面を重ね合わせて積層し、次に、加熱部配設グリーンシートの加熱部を配設した面に、更に別のグリーンシート（導電部及び加熱部が配設されていない単なるグリーンシート）を積層して、グリーンシート積層体を形成した。各配線と、各配線に対応する取り出し端子とは、導体ペーストの埋め込み方法により、層間接続（ビア接続）した。なお、グリーンシートの積層は、グリーンシートを加熱可能な一軸プレス機を用いて加圧積層した。
【０１１２】
（焼成）
得られた、グリーンシート積層体を１２０℃で乾燥し、１５００℃で焼成して第一電極を作製した。得られた第一電極は、長さ１１６ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ１ｍｍの直方体形状であった。
【０１１３】
（第二電極の製造）
第二電極としては、ステンレスからなり、長さ１１６ｍｍ、幅３ｍｍ、厚さ１ｍｍの金属板を用いた。なお、この第二電極は、図８に示すように、他方の端部２０ｂ側が折れ曲がっておらず、平板状の電極とした。
【０１１４】
（粒子状物質検出装置の製造）
上述した第一電極と第二電極とを、電極相互間の間隔が０．７５ｍｍとなるように平行配置し、各電極の取り出し端子をコネクタ部に接続して粒子状物質検出装置を製造した。コネクタ部は、アルミナによって作製し、第一電極及び第二電極の端部を挟み込むことで誘電体を保持することが可能な形状とした。コネクタ部の大きさは１０ｍｍ×８．０ｍｍ×１０ｍｍであった。また、コネクタ部によって、第一電極及び第二電極の各電極取出し端子と、下記の測定機器との接続に用いる配線との電気的な接触を確保した。また、第二電極は接地電極とした。
【０１１５】
（放電用電源）
放電用の電源としては、パルス電源とＤＣ電源を用いた。
【０１１６】
（測定部）
電極間のインピーダンスを測定するための測定部としては、アジレントテクノロジー社製のインピーダンスアナライザを用い、第一電極の取り出し端子に接続した。また、接地電極の取り出し端子は接地させた。
【０１１７】
（粒子状物質測定方法）
得られた粒子状物質検出装置を、ディーゼルエンジンの配管に配設されたフィルタの後段（下流側）に設置した。ディーゼルエンジンとしては、排気量２０００ｃｃの直噴−ディーゼルエンジンを使用し、回転数１５００ｒｐｍ、トルク２４Ｎ・ｍ、ＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ  ｇａｓ  ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）開度５０％、排ガス温度２００℃、吸入空気１．３ｍ３（室温換算）／分の運転条件下で排ガスを発生させた。
【０１１８】
粒子状物質を荷電集塵する際には、第一電極に、電圧ＤＣ２．０ｋＶ、電流０．１ｍＡを印加して、第一電極と第二電極との相互間に放電を生じさせ、各電極に粒子状物質を荷電集塵させた。粒子状物質を荷電集塵する前に、一対の電極間の初期の静電容量（ｐＦ）を、１分間に亘って６回測定し、その後、上記条件にて粒子状物質を１分間に亘って荷電集塵し、その後、荷電集塵操作を停止して、再度、静電容量（一対の電極間の１分間集塵後の静電容量）（ｐＦ）を、１分間に亘って６回測定した。初期の静電容量及び１分間集塵後の静電容量は、いずれも６回の測定の平均値を求めた。そして、初期の静電容量と１分間集塵後の静電容量との差から、集塵された粒子状物質の質量を算出した。粒子状物質の質量の算出は、粒子状物質の吸着量に対する静電容量の変化について、予め検量線を作成しておき、その検量線を用いて行った。電極間の静電容量測定時には、測定部から印加電圧をＡＣ２Ｖ、周波数を１０ｋＨｚとした。結果を表１に示す。
【０１１９】
【表１】
2010210533.tif 000003
【０１２０】
上記測定が終了した後、第一電極と第二電極に集塵（吸着）された粒子状物質を加熱酸化するクリーニングを行った。クリーニング方法としては、第一電極の加熱部、及び第二電極に、それぞれ電圧２７Ｖ、電流４Ａ以上の電流を印加し、各電極を７００℃まで昇温させて粒子状物質を加熱酸化させた。なお、このクリーニングは、１５分間隔で行った。これにより、本発明の粒子状物質検出装置の各電極を再生浄化することができ、長期間、継続的に正確且つ安定した測定を行うことが可能であった。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明の粒子状物質検出装置は、ＤＰＦの欠陥の発生を即座に検知し、装置の異常を認識するために好適に利用することができ、これにより大気汚染の防止に貢献することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１０：電極（第一電極）、１０ａ，２０ａ：一方の端部、１０ｂ，２０ｂ：他方の端部、１０ｃ：一方の先端部分、１０ｄ：他方の先端部分、１２：導電部、１２ａ，１６ａ：取り出し端子、１２ｂ：配線、１４：誘電体、１６：加熱部、１８：コネクタ部、１９：保持部材、２０：電極（第二電極）、２２：粒子状物質、３０：外筒（粒子状物質検出装置の外筒）、３２：配管、３４：エンジン、３６：フィルタ、１００，２００，３００，４００，５００：粒子状物質検出装置。
【図１】
2010210533.tif 000004
【図２】
2010210533.tif 000005
【図３】
2010210533.tif 000006
【図４】
2010210533.tif 000007
【図５】
2010210533.tif 000008
【図６】
2010210533.tif 000009
【図７】
2010210533.tif 000010
【図８】
2010210533.tif 000011
【図９Ａ】
2010210533.tif 000012
【図９Ｂ】
2010210533.tif 000013
【図９Ｃ】
2010210533.tif 000014
【図９Ｄ】
2010210533.tif 000015
【図１０】
2010210533.tif 000016
【図１１Ａ】
2010210533.tif 000017
【図１１Ｂ】
2010210533.tif 000018
【図１１Ｃ】
2010210533.tif 000019
【図１１Ｄ】
2010210533.tif 000020