(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】一方の端部に貫通孔２が形成された一方向に長い検出装置本体１と、貫通孔２を形成する壁の内部に埋設された高電圧電極１１及び低電圧電極１２と、検出装置本体１の表面に配置された高電圧取り出し端子１１ａと、少なくとも高電圧取り出し端子１１ａが配置された部位を覆うように配置された筒状の高電圧取り出し端子絶縁部材２０と、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の更に外側を覆うように配置された金属材料からなる検出装置外筒３０と、備え、貫通孔２内に流入する流体に含有される粒子状物質を、貫通孔２の壁面に電気的に吸着させることが可能であり、貫通孔２を形成する壁の電気的な特性の変化を測定することにより貫通孔２の壁面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１Ｃ
2010210536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体と、
前記貫通孔を形成する壁の内部に埋設され、誘電体で覆われた低電圧電極及び高電圧電極を有する少なくとも一対の電極と、
前記低電圧電極に電気的に接続され、前記検出装置本体の他方の端部に配設された低電圧取り出し端子と、
前記高電圧電極に電気的に接続され、前記検出装置本体の表面における、前記一方の端部と前記他方の端部との間の位置に配置された高電圧取り出し端子と、
電気絶縁性を有するセラミックスからなり、その一方の端面から他方の端面に貫通する貫通部が形成され、前記貫通部の内部を前記検出装置本体が貫通して、少なくとも前記検出装置本体の前記高電圧取り出し端子が配設された部位を覆うように配置された、筒状の高電圧取り出し端子絶縁部材と、
金属材料からなり、前記高電圧取り出し端子絶縁部材を少なくとも覆い、且つ、前記検出装置本体の前記一方の端部における前記貫通孔が形成された部位を外部に露出させるように配置された、筒状の検出装置外筒と、を備え、
前記検出装置本体の前記一方の端部に形成された前記貫通孔内に流入する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、前記一対の電極に電圧を印加することにより前記貫通孔内に生じる放電により荷電された、前記貫通孔内に流入する流体に含有される粒子状物質を、前記貫通孔の壁面に電気的に吸着させることが可能であり、貫通孔を形成する壁の電気的な特性の変化を測定することにより前記貫通孔の壁面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】
前記高電圧取り出し端子絶縁部材に形成された前記貫通部は、前記高電圧取り出し端子絶縁部材の前記一方の端面から所定の長さの範囲における貫通方向に垂直な断面の大きさが、前記検出装置本体の長手方向に垂直な断面の大きさと略同一に形成された第一貫通部と、
前記第一貫通部から前記高電圧取り出し端子絶縁部材の前記他方の端面まで貫通し、その貫通方向に垂直な断面の大きさが、前記検出装置本体の前記高電圧取り出し端子が配置された側において、前記第一貫通部よりも大きくなるように形成された第二貫通部と、から構成されている請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項３】
前記貫通部の前記第二貫通部における、前記検出装置本体と前記高電圧取り出し端子絶縁部材との隙間に、電気絶縁性を有する無機粉末が充填されている請求項２に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項４】
前記検出装置外筒の内部に、前記高電圧取り出し端子絶縁部材の前記一方の端面に接するよう配置された第一蓋栓部材と、
前記検出装置外筒の内部に、前記高電圧取り出し端子絶縁部材の前記他方の端面に接するよう配置された第二蓋栓部材と、を更に備えた請求項２又は３に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項５】
前記高電圧取り出し端子絶縁部材が、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、チタニア及びシリコン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スからなる請求項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】
前記検出装置本体の前記高電圧取り出し端子に配線が電気的に接続され、前記高電圧取り出し端子と前記配線とが、電気絶縁性を有する接着剤によって被覆されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の粒子状物質検出装置。
【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。更に詳しくは、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］  一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体と、前記貫通孔を形成する壁の内部に埋設され、誘電体で覆われた低電圧電極及び高電圧電極を有する少なくとも一対の電極と、前記低電圧電極に電気的に接続され、前記検出装置本体の他方の端部に配設された低電圧取り出し端子と、前記高電圧電極に電気的に接続され、前記検出装置本体の表面における、前記一方の端部と前記他方の端部との間の位置に配置された高電圧取り出し端子と、電気絶縁性を有するセラミックスからなり、その一方の端面から他方の端面に貫通する貫通部が形成され、前記貫通部の内部を前記検出装置本体が貫通して、少なくとも前記検出装置本体の前記高電圧取り出し端子が配設された部位を覆うように配置された、筒状の高電圧取り出し端子絶縁部材と、金属材料からなり、前記高電圧取り出し端子絶縁部材を少なくとも覆い、且つ、前記検出装置本体の前記一方の端部における前記貫通孔が形成された部位を外部に露出させるように配置された、筒状の検出装置外筒と、を備え、前記検出装置本体の前記一方の端部に形成された前記貫通孔内に流入する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、前記一対の電極に電圧を印加することにより前記貫通孔内に生じる放電により荷電された、前記貫通孔内に流入する流体に含有される粒子状物質を、前記貫通孔の壁面に電気的に吸着させることが可能であり、貫通孔を形成する壁の電気的な特性の変化を測定することにより前記貫通孔の壁面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］  前記高電圧取り出し端子絶縁部材に形成された前記貫通部は、前記高電圧取り出し端子絶縁部材の前記一方の端面から所定の長さの範囲における貫通方向に垂直な断面の大きさが、前記検出装置本体の長手方向に垂直な断面の大きさと略同一に形成された第一貫通部と、前記第一貫通部から前記高電圧取り出し端子絶縁部材の前記他方の端面まで貫通し、その貫通方向に垂直な断面の大きさが、前記検出装置本体の前記高電圧取り出し端子が配置された側において、前記第一貫通部よりも大きくなるように形成された第二貫通部と、から構成されている前記［１］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１０】
［３］  前記貫通部の前記第二貫通部における、前記検出装置本体と前記高電圧取り出し端子絶縁部材との隙間に、電気絶縁性を有する無機粉末が充填されている前記［２］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１１】
［４］  前記検出装置外筒の内部に、前記高電圧取り出し端子絶縁部材の前記一方の端面に接するよう配置された第一蓋栓部材と、前記検出装置外筒の内部に、前記高電圧取り出し端子絶縁部材の前記他方の端面に接するよう配置された第二蓋栓部材と、を更に備えた前記［２］又は［３］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１２】
［５］  前記高電圧取り出し端子絶縁部材が、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、チタニア及びシリコン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スからなる前記［１］〜［４］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
【００１３】
［６］  前記検出装置本体の前記高電圧取り出し端子に配線が電気的に接続され、前記高電圧取り出し端子と前記配線とが、電気絶縁性を有する接着剤によって被覆されている前記［１］〜［５］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の粒子状物質検出装置によれば、貫通孔を形成する検出装置本体の壁の内部に少なくとも一対の電極が埋設され、その一対の電極に電圧を印加して貫通孔内に放電を起こし、その放電により貫通孔内に存在する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電極（具体的には、貫通孔の壁面）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貫通孔内に流入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、貫通孔内に流入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。
【００１５】
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、粒子状物質検出装置を安価に製造することができる。
【００１６】
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）の一部だけを貫通孔内に導入するため、貫通孔内の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。
【００１７】
また、検出装置本体が一方向に長く形成され、その一方の端部に、貫通孔が形成されるとともに、少なくとも一対の電極が配設（埋設）されるため、貫通孔及び一対の電極の部分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、一対の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。
【００１８】
更に、上述したように、検出装置本体に形成された貫通孔の内部に放電を起こすためには、検出装置本体の取り出し端子に高電圧を印加する必要があるため、単に装置を小型化した場合には、高電圧の取り出し端子（高電圧取り出し端子）と、検出装置本体を覆うように配置された金属性の検出装置外筒との距離が短くなってしまう。このため、上記した高電圧取り出し端子と検出装置外筒との間で本来必要の無い放電が起こり、絶縁破壊が生じることが予想されるが、本発明の粒子状物質検出装置においては、高電圧取り出し端子が、所定の形状に形成された高電圧取り出し端子絶縁部材によって覆われているため、検出装置外筒との電気的な絶縁性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】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正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す粒子状物質検出装置の側面図である。
【図１Ｃ】図１ＢのＡ−Ａ’断面を示す模式図である。
【図２Ａ】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態に用いられる検出装置本体の構成を模式的に示す正面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示す検出装置本体の側面図である。
【図２Ｃ】図２ＢのＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。
【図３】図２ＣのＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。
【図４】図２ＣのＤ−Ｄ’断面を示す模式図である。
【図５】図２ＣのＥ−Ｅ’断面を示す模式図である。
【図６】図２ＣのＦ−Ｆ’断面を示す模式図である。
【図７】図２ＣのＧ−Ｇ’断面を示す模式図である。
【図８】本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を示し、図５に示す本発明の粒子状物質検出装置の一実施形態の断面を示す模式図に相当する、模式図である。
【図９Ａ】本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を示す、中心軸に直交し、貫通孔を含む断面を示す模式図である。
【図９Ｂ】本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を示す、中心軸に直交し、貫通孔を含まない断面を示す模式図である。
【図１０Ａ】実施例１の粒子状物質検出装置の高電圧取り出し端子絶縁部材の一方の端面側を示す平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの高電圧取り出し端子絶縁部材の他方の端面側を示す断面図である。
【図１０Ｃ】図１０ＡのＨ−Ｈ’断面を示す断面図である。
【図１０Ｄ】図１０ＡのＩ−Ｉ’断面を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施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１Ａ〜図１Ｃ、及び図２Ａ〜図２Ｃに示すように、本発明の一の実施形態の粒子状物質検出装置１００は、一方の端部に少なくとも一の貫通孔２が形成された一方向に長い検出装置本体１、貫通孔２を形成する壁の内部に配設（埋設）された少なくとも一対の電極１１，１２、及びこの電極１１，１２に電気的に接続された取り出し端子１１ａ，１２ｂ等によって構成される、粒子状物質を検出するためのセンサーとなる部位（以下、これらからなる部位を「センサー部４０」ということがある）と、この検出装置本体１の一部を覆うように配置された筒状の高電圧取り出し端子絶縁部材２０と、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の更に外側を覆うように配置された金属材料からなる検出装置外筒３０と、備えた粒子状物質検出装置１００である。
【００２２】
ここで、図１Ａ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正面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す粒子状物質検出装置の側面図であり、図１Ｃは、図１ＢのＡ−Ａ’断面を示す模式図である。また、図２Ａは、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態に用いられる検出装置本体（具体的には、上記センサー部）の構成を模式的に示す正面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示す検出装置本体の側面図であり、図２Ｃは、図２ＢのＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。なお、図１Ａ、図２Ａ、及び図２Ｃにおいては、一部の取り出し端子（取り出し端子１２ａ等）を捨象した形で作図を行った。
【００２３】
また、図３は、図２ＣのＣ−Ｃ’断面を示す模式図であり、図４は、図２ＣのＤ−Ｄ’断面を示す模式図であり、図５は、図２ＣのＥ−Ｅ’断面を示す模式図であり、図６は、図２ＣのＦ−Ｆ’断面を示す模式図であり、図７は、図２ＣのＧ−Ｇ’断面を示す模式図である。
【００２４】
上述したセンサー部４０は、図２Ａ〜図２Ｃ、及び図３〜図７に示すように、一方の端部１ａに少なくとも一の貫通孔２が形成された一方向に長い検出装置本体１と、貫通孔２を形成する壁の内部に配設（埋設）され、誘電体で覆われた低電圧電極１２及び高電圧電極１１を有する少なくとも一対の電極１１，１２と、低電圧電極１２に電気的に接続され、検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設された低電圧取り出し端子１２ａと、高電圧電極１１に電気的に接続され、検出装置本体１の表面における、一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配置された高電圧取り出し端子１１ａと、を備えている。
【００２５】
ここで、上記貫通孔２は少なくとも一つ形成されている必要があり、二つ以上であってもよい。また、一対の電極１１，１２は少なくとも一対備えることが必要であり、二対以上であってもよい。
【００２６】
図１Ａ〜図１Ｃ、及び図２Ａ〜図２Ｃに示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、一対の電極１１，１２が検出装置本体１の内部に埋設されており、検出装置本体１が誘電体から形成されることにより、一対の電極１１，１２がそれぞれ誘電体で覆われた状態となっている。そして、貫通孔２内に流入する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、一対の電極１１，１２に電圧を印加することにより貫通孔２内に生じる放電により荷電された、貫通孔２内に流入する流体に含有される粒子状物質を、貫通孔２の壁面に電気的に吸着させることが可能である。更に、貫通孔２を形成する壁の電気的な特性の変化を測定することにより、貫通孔２の壁面に吸着された粒子状物質の質量を検出することが可能である。これにより、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、貫通孔２内に排ガス等を通過させて、排ガス中に含有される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。
【００２７】
このように、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貫通孔２内に流入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り、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、貫通孔２内に流入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。
【００２８】
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、粒子状物質検出装置１００を安価に製造することができる。
【００２９】
また、例えば、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）の一部を貫通孔２内に導入するため、貫通孔２内の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。
【００３０】
また、検出装置本体１が一方向に長く形成され、その一方の端部１ａに、貫通孔２が形成されるとともに、少なくとも一対の電極１１，１２が配設（埋設）されるため、貫通孔２及び一対の電極１１，１２が配設される部分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１ｂ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、一対の電極１１，１２の取り出し端子１１ａ，１２ａ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。
【００３１】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、低電圧取り出し端子１２ａが検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設され、且つ、高電圧取り出し端子１１ａが検出装置本体１の表面における、一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配置されており、高電圧取り出し端子１１ａと低電圧取り出し端子１２ａ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１１，１２間に電圧を印加するために、高電圧取り出し端子１１ａと低電圧取り出し端子１２ａとの間に電圧を印加したときに、検出装置本体１の表面に沿面放電が生じることを防止することができる。
【００３２】
ここで、本実施形態において、「検出装置本体の一方の端部」というときは、検出装置本体の一方の先端部分１ｃから、検出装置本体１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、「検出装置本体の他方の端部」というときは、検出装置本体の他方の先端部分１ｄから、検出装置本体１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、検出装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置とは、検出装置本体１から、上記一方の端部１ａと他方の端部１ｂの範囲を除いた部分ということになる。
【００３３】
なお、本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、高電圧取り出し端子１１ａと低電圧取り出し端子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る。一方、１００ｍｍより長いと、高電圧取り出し端子１１ａが配管の外に位置するように、粒子状物質検出装置１００の検出装置本体１を配管等に装着したときに、検出装置本体１の配管の外側に突き出る部分が長くなりすぎ、検出装置本体１を狭い空間に取り付けることが難しくなることがある。
【００３４】
なお、一対の電極１１，１２と各取り出し端子１１ａ，１２ａとは、一対の電極１１，１２からそれぞれ検出装置本体１の他方の端部１ｂに向かって延びる配線１１ｂ，１２ｂによって電気的に接続されている。
【００３５】
そして、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、筒状の高電圧取り出し端子絶縁部材２０と、筒状の検出装置外筒３０と、を更に備えている。高電圧取り出し端子絶縁部材２０は、電気絶縁性を有するセラミックスからなり、その一方の端面２０ａから他方の端面２０ｂに貫通する貫通部２２が形成され、この貫通部２２の内部を検出装置本体１が貫通して、少なくとも検出装置本体１の高電圧取り出し端子１１ａが配設された部位を覆うように配置されたものであり、また、検出装置外筒３０は、金属材料からなり、高電圧取り出し端子絶縁部材２０を少なくとも覆い、且つ、検出装置本体１の一方の端部１ａにおける貫通孔２が形成された部位を外部に露出させるように配置ものである。
【００３６】
上述したように、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、検出装置本体１に形成された貫通孔２の内部に放電を起こすために、取り出し端子１１ａ，１２ａ相互間に高電圧を印加する必要があるが、例えば、単に粒子状物質検出装置１００を小型化した場合には、高電圧取り出し端子１１ａと、金属材料からなる検出装置外筒３０との距離が短くなってしまうため、高電圧取り出し端子１１ａと検出装置外筒３０との間で本来必要の無い放電が起こり、絶縁破壊が生じる可能性がある。本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、高電圧取り出し端子１１ａが、所定の形状に形成された高電圧取り出し端子絶縁部材２０によって覆われているため、検出装置外筒３０との電気的な絶縁性を確保することができる。これにより、装置内における絶縁破壊の発生を有効に防止することができる。
【００３７】
〔１−１〕粒子状物質検出装置の構成要素：
次に、本実施形態の粒子状物質検出装置を構成する各構成要素について更に具体的に説明する。
【００３８】
〔１−１ａ〕検出装置本体：
検出装置本体は、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長く構成された、粒子状物質検出装置の基体となる部位である。検出装置本体は誘電体から構成されており、この貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部には少なくとも一対の電極が配置されており、一対の電極に電圧を印加することにより貫通孔内に放電を生じさせることができる。なお、検出装置本体の一方の端部における貫通孔が形成された部位は、排ガスが流通する配管内に挿入して、排ガス中の粒子状物質の測定を行うため、高電圧取り出し端子絶縁部材及び検出装置外筒によって覆われておらず、外部に露出するように構成されている。
【００３９】
検出装置本体を構成する誘電体は、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、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ことが好ましい。中でも、アルミナを好適に用いることができる。このような誘電体からなる検出装置本体の内部に電極（高電圧電極及び低電圧電極）を埋設することにより、誘電体に覆われた電極を形成することが可能となる。そして、粒子状物質検出装置が、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。
【００４０】
図２Ａ〜図２Ｃに示すように、検出装置本体１は、一方向に長く形成され、その長手方向の長さは、特に限定されないが、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。
【００４１】
また、検出装置本体１の厚さ（「検出装置本体の長手方向」及び「ガスの流通方向」の両方に垂直な方向（厚さ方向）における長さ）は、特に限定されないが、例えば、０．５〜３ｍｍ程度が好ましい。ここで、「検出装置本体１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、検出装置本体１の、貫通孔２にガスが流通するときの流通方向における長さ（ガス流通方向の長さ）は、特に限定されないが、例えば、２〜２０ｍｍ程度が好ましい。そして、検出装置本体１の長手方向長さは、検出装置本体１の厚さの１０〜１００倍であることが好ましく、検出装置本体１のガス流通方向の長さの３〜１００倍であることが好ましい。
【００４２】
検出装置本体１の形状は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、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、当該断面形状が円形、楕円形等の棒状であってもよいし、一方向に長い形状であれば、その他の形状であってもよい。
【００４３】
貫通孔２の形状、及び大きさは特に限定されず、排ガスを通過させ、粒子状物質の量を測定できるものであればよい。例えば、貫通孔２の、検出装置本体１の長手方向における長さは、２〜２０ｍｍ程度が好ましく、貫通孔２の、一対の電極１１，１２で挟まれる部分の幅（検出装置本体の長手方向、及びガスの流通方向の両方に垂直な方向における長さ）は、３〜３０ｍｍ程度が好ましい。
【００４４】
貫通孔２の大きさを上記範囲とすることにより、粒子状物質を含む排ガスを貫通孔２内に十分に流通させることができ、更に、貫通孔２内に粒子状物質を荷電するために効果的な放電を起こすことが可能となる。
【００４５】
また、貫通孔２の形状としては、貫通孔２の、流体が流入する入口部分及び流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されていることが好ましい。貫通孔２の、流体が流入する入口部分及び流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されていることにより、より効率的に配管内を流通する排ガス等を粒子状物質検出装置の貫通孔内に流入（入口部分が拡開された場合）させることや、流出（出口部分が拡開された場合）させることが可能となる。
【００４６】
図８に示す本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態（粒子状物質検出装置２００）においては、貫通孔２の、流体が流入する入口部分２ａのみが拡開され、拡開部分２ｂが形成されている。また、図８に示す粒子状物質検出装置２００においては、貫通孔２は、検出装置本体１の長手方向に広がるように拡開されているが、検出装置本体１の厚さ方向に広がるように拡開されてもよい。図８は、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を示し、図５に示す本発明の粒子状物質検出装置の一実施形態（粒子状物質検出装置１００）の断面を示す模式図に相当する、模式図である。
【００４７】
拡開部分２ｂの拡開された幅（貫通孔２のガス流通方向における最先端部分の幅）Ｗ１は、貫通孔２の拡開されていない部分の幅Ｗ２に対して２〜２００％が好ましい。また、拡開部分２ｂの、貫通孔２のガス流通方向における奥行き（拡開部分の奥行き）Ｌ１は、検出装置本体１の、貫通孔２のガス流通方向における長さＬ２の５〜３０％が好ましい。
【００４８】
図９Ａ、及び図９Ｂに示すように、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態（粒子状物質検出装置３００）は、検出装置本体１の中心軸に直交する断面形状が、貫通孔２の貫通方向において、一方の端部側から中央部に向かって漸次太くなり、中央部分で最も太く、更に他方の端部側に向かって漸次細くなる形状であることが好ましい。検出装置本体の形状をこのようにすることにより、貫通孔のガスの流通方向を、配管内の排気ガスの流通方向に合わせた（平行にした）ときに、配管内の排気ガスの流れを良好にすることができる。
【００４９】
粒子状物質検出装置（検出装置本体）の、貫通孔の貫通方向における「中央部分」とは、粒子状物質検出装置の、貫通孔の貫通方向における長さを３等分したときの、中央に位置する「３分の１の範囲」を意味する。従って、「粒子状物質検出装置の、貫通孔の貫通方向において、中央部分で最も太く」というときは、上記「中央部分に位置する３分の１の範囲」に最も太い部分が位置することを意味する。ここで、図９Ａは、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を示す、中心軸に直交し、貫通孔を含む断面を示す模式図であり、図９Ｂは、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を示す、中心軸に直交し、貫通孔を含まない断面を示す模式図である。
【００５０】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置は、検出装置本体１が、複数のテープ状セラミック（セラミックシート）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、それぞれの間に各電極（例えば、高電圧電極１１や低電圧電極１２）、及び配線等を挟みながら積層してセンサー部４０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。
【００５１】
〔１−１ｂ〕電極（高電圧電極，低電圧電極）：
本実施形態の粒子状物質検出装置は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、貫通孔２を形成する壁の内部に埋設された一対の電極（高電圧電極１１及び低電圧電極１２）を備えている。この一対の電極１１，１２は、貫通孔２を挟むようにして誘電体で覆われており、この一対の電極１１，１２間に所定の電圧を印加することにより、貫通孔２内に放電を起こすことが可能に構成されている。
【００５２】
一対の電極１１，１２は、貫通孔２を形成する壁の内部に埋設されていればよく、例えば、図２Ｃに示すように貫通孔２を挟むように配設されていることが好ましいが、壁の電気的特性を検知でき、貫通孔２内に放電を起こせれば、貫通孔２を取り囲む壁のどの位置に一対の電極が配設されていてもよい。また、複数対の電極を配設し、異なる対の電極により、放電と電気的特性の検知とを別々に行ってもよい。このような場合には、放電を行うための一対の電極として高電圧電極と低電圧電極とを有することとなる。
【００５３】
放電の種類としては、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ことが好ましい。このような放電を生じさせるため、本実施形態の粒子状物質検出装置は、高電圧取り出し端子１１ａ及び低電圧取り出し端子１２ａに接続された、放電用の電源（図示せず）を更に備えることが好ましい。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。なお、例えば、このような放電用の電源は、高電圧取り出し端子１１ａ及び低電圧取り出し端子１２ａにそれぞれ電気的に接続された配線１９によって接続することができる。
【００５４】
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、ギャップ（一対の電極相互間の距離）、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。
【００５５】
図１Ａ〜図１Ｃ、及び図２Ａ〜図２Ｃに示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、貫通孔２内に流入する流体（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、貫通孔２内に放電を起こすことにより、粒子状物質を荷電して、貫通孔２の壁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。そして、貫通孔２内に流入する流体に含有される粒子状物質が、貫通孔２内に流入する前から既に荷電されている場合には、貫通孔２内の放電により改めて荷電させる必要がないため、貫通孔２内に放電を起こすことなく、貫通孔２の壁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ものである。
【００５６】
上述したように、貫通孔２内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、壁面に吸着される。これに対し、粒子状物質が貫通孔２内に流入する前から荷電されている場合には、一対の電極１１，１２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、粒子状物質が貫通孔２内に流入する前から荷電されている場合に、一対の電極１１，１２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。
【００５７】
電極１１，１２の形状及び大きさは、特に限定されるものではなく、貫通孔２内に放電を起こすことが可能であればよい。例えば、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。また、電極１１，１２の大きさは、例えば、貫通孔２の、側面から見たときの面積の７０％以上であることが好ましい。
【００５８】
電極１１，１２の厚さは特に限定されず、貫通孔２内に放電を起こすことが可能であればよい。例えば、５〜３０μｍであることが好ましい。電極１１，１２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。
【００５９】
一対の電極のなかの一方の電極（例えば、高電圧電極１１）と貫通孔２との間の距離、及び他方の電極（例えば、低電圧電極１２）と貫通孔２との間の距離は、５０〜５００μｍであることが好ましく、１００〜３００μｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、効果的に貫通孔内に放電を生じさせることができる。高電圧電極１１及び低電圧電極１２と、貫通孔２との間の距離は、高電圧電極１１を覆う誘電体及び低電圧電極１２を覆う誘電体の、貫通孔２に面する部分の厚さということになる。
【００６０】
〔１−１ｃ〕取り出し端子（高電圧取り出し端子，低電圧取り出し端子）：
一対の電極を構成する高電圧電極１１及び低電圧電極１２は、それぞれの電極１１，１２から検出装置本体１の他方の端部１ｂ側に向かって配線１１ｂ，１２ｂが延出され、それぞれの取り出し端子（高電圧取り出し端子１１ａ，低電圧取り出し端子１２ａ）と電気的に接続されている。この取り出し端子は、一対の電極に電圧を印加するための電源等からの配線（例えば、配線１９）を接続する部分である。
【００６１】
低電圧電極１２の取り出し端子（低電圧取り出し端子１２ａ）は、検出装置本体１の他方の端部１ｂに配置されており、貫通孔２及び一対の電極が配設される部分（即ち、一方の端部１ａ）と低電圧取り出し端子１２ａとの間隔を大きくとることができる。このため、貫通孔２等が配設される一方の端部１ａだけを高温の排ガスが流通する配管内に挿入し、低電圧取り出し端子１２ａが配設されている他方の端部１ｂ側を配管から外に出した状態にすることが可能となる。低電圧取り出し端子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ため、低電圧取り出し端子１２ａを配管の外に出し、高温に曝されない状態とすることにより、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。
【００６２】
低電圧取り出し端子１２ａは、図２Ｂに示すように、検出装置本体１の他方の端部１ｂの側面に、長手方向に延びるように配置されていることが好ましい。また、低電圧取り出し端子１２ａは、検出装置本体１の他方の端部１ｂにおける側面の、幅方向における一方の端部に配置されていることが好ましい。また、図２Ｂにおいては、検出装置本体１の他方の端部１ｂは、幅が狭くなっているが、他方の端部１ｂ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。低電圧取り出し端子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０．１〜２．０ｍｍ、長さ０．５〜２０ｍｍの帯状であることが好ましい。また、低電圧取り出し端子１２ａの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜１０００μｍ程度が好ましい。低電圧取り出し端子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）等を挙げることができる。
【００６３】
また、高電圧電極１１と電気的に接続された高電圧取り出し端子１１ａは、検出装置本体１の表面における、検出装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配置されている。これにより、高電圧取り出し端子１１ａと低電圧取り出し端子１２ａ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１１，１２間に電圧を印加するために、取り出し端子１１ａと取り出し端子１２ａとの間に電圧を印加したときに、検出装置本体１の表面に沿面放電が生じることを防止することができる。
【００６４】
本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、高電圧取り出し端子１１ａと低電圧取り出し端子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る。一方、１００ｍｍより長いと、高電圧取り出し端子１１ａが配管の外に位置するように、粒子状物質検出装置１００の検出装置本体１を配管等に装着したときに、検出装置本体１の配管の外側に突き出る部分が長くなりすぎ、検出装置本体１を狭い空間に取り付けることが難しくなることがある。
【００６５】
また、高電圧取り出し端子１１ａと、貫通孔２との間の距離は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることが更に好ましい。１０ｍｍより短いと、粒子状物質検出装置１００を、貫通孔２の部分が配管内に挿入されるように、配管に装着したときに、配管内を流通する高温の排ガスの熱が、高電圧取り出し端子１１ａに影響を及ぼし易くなることがある。
【００６６】
高電圧取り出し端子１１ａ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０．５〜４ｍｍ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。また、高電圧取り出し端子１１ａの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜１０００μｍ程度が好ましい。高電圧取り出し端子１１ａ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。
【００６７】
また、各電極１１，１２と各取り出し端子１１ａ，１２ａとを電気的に接続する配線１１ｂ，１２ｂ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１１ｂ，１２ｂ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１１ｂ，１２ｂの材質としては、各取り出し端子と同様の材質を挙げることができる。
【００６８】
なお、本実施形態の粒子状物質検出装置における粒子状物質の質量を検出する方法としては、荷電した粒子状物質が、貫通孔の壁面に吸着されることによる、一対の電極１１，１２の電気的な特性変化を測定する方法を挙げることができる。具体的には、例えば、一対の電極１１，１２間の静電容量等から計算されるインピーダンスを測定し、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）を検出する方法を挙げることができる。従って、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、取り出し端子１１ａ，１２ａに接続された、電極１１，１２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。
【００６９】
〔１−１ｄ〕加熱部：
図２Ｃ、図３、及び図７に示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置は、貫通孔２の壁面（検出装置本体１の側面に並行する壁面）に沿うようにして検出装置本体１の内部に配設（埋設）された加熱部１３を更に備えることが好ましい。加熱部１３により、貫通孔２を形成する壁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、貫通孔２の内部空間を所望の温度に調節し、貫通孔２を形成する壁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。
【００７０】
加熱部１３は、幅広のフィルム状であってもよいが、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、貫通孔内部を均一に過熱することが可能となる。加熱部１３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。加熱部１３は、貫通孔２の壁面に沿うようにして検出装置本体１の内部に埋設されることが好ましいが、貫通孔２が配置されている位置だけでなく、更に検出装置本体１の他方の端部１ｂ側に延びるように形成されていてもよい。これにより、貫通孔内部と貫通孔付近との温度差を小さくでき、急加熱しても素子（検出装置本体）の破損が起きにくいという利点がある。なお、このような加熱部により、貫通孔の内部空間の温度を６５０℃まで上昇できることが好ましい。
【００７１】
本実施形態の粒子状物質検出装置においては、一対の電極１１，１２のなかの少なくとも一方の電極の、貫通孔が形成されている側に対して反対側の位置に、少なくとも一の加熱部１３が配設されていることが好ましい。このように、加熱部１３が、一対の電極１１，１２の貫通孔が形成されている側に対して反対側の位置に配設されていることにより、加熱部１３の影響を受けることなく、一対の電極１１，１２により、貫通孔２を形成する壁の電気的な特性の変化を測定し易くなる。図２Ｃにおいては、一対の電極のうちのそれぞれの電極（即ち、高電圧電極１１及び低電圧電極１２）の貫通孔２が形成されている側に対して反対側の位置に、それぞれ一つずつ加熱部１３が配設された場合の例を示している。
【００７２】
なお、加熱部１３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。例えば、図２Ｃにおいては、それぞれの電極１１，１２が埋設された壁の内部に、それぞれ一つずつ加熱部１３が配設されているが、各電極１１，１２の貫通孔２が配設されている側に対して反対側の位置に複数の加熱部が配設されてもよい。また、例えば、一対の電極１１，１２のうちのいずれか一方の電極が埋設された壁の内部に加熱部を配置する場合には、低電圧電極１２が配設された壁の内部に加熱部を配設することが好ましい。
【００７３】
また、図３及び図７に示す加熱部１３は、配線１３ｂに接続され、それぞれの配線１３ｂは、図２Ｂに示すように、各取り出し端子１３ａに層間接続されている。加熱部１３の取り出し端子１３ａも、低電圧電極１２の低電圧取り出し端子１２ａの場合と同様に、検出装置本体１の一方の端部１ａ側が加熱されたときの熱の影響を回避するために、検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設されることが好ましい。図２Ｂにおいては、取り出し端子１２ａが、検出装置本体１の側面においてその幅方向における一方の端縁に配置され、取り出し端子１３ａ，１３ａが、取り出し端子１２ａの横に、２本が並ぶように配置されているが、取り出し端子１２ａ及び取り出し端子１３ａ，１３ａの配置は、このような配置に限定されるものではない。
【００７４】
加熱部１３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１３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１３ｂ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１３ｂ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１３に対応する取り出し端子１３ａ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１３ａ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１３ｂ及び取り出し端子１３ａ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。
【００７５】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置は、貫通孔を形成する壁又は一対の電極に吸着された粒子状物質を、一対の電極に電圧を印加して貫通孔内に放電（即ち、粒子状物質の荷電とは別の条件の放電）を起こして、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１０〜２００ｋＶ／ｃｍであり、エネルギー投入量が、被処理物質（粒子状物質）に対して０．０５〜１０Ｊ／μｇであることが好ましい。
【００７６】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置は、加熱部の取り出し端子に接続された、加熱用の電源（図示せず）を更に備えることが好ましい。加熱用の電源としては、定電流電源等を挙げることができる。
【００７７】
〔１−１ｅ〕接地電極：
更に、本実施形態の粒子状物質検出装置は、図２Ｃ、及び図５に示すように、一対の電極１１，１２のそれぞれから検出装置本体１の他方の端部１ｂに向かって延びる配線１１ｂ，１２ｂの間に挟まれる位置に、帯状の接地電極１４が配設されていてもよい。接地電極１４とは、接地されている電極である。
【００７８】
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、貫通孔を形成する壁の電気的特性の変化を測定し、貫通孔の壁面に吸着した粒子状物質を検出するものであるが、一対の電極間の所定の電気的特性を検知するときには、一対の電極に接続されるとともに誘電体に埋設された２本の配線間の当該所定の電気的特性も合わせて検知することができる。
【００７９】
このため、例えば、得られる測定値としては、一対の電極と２本の配線との両方により検知された値となる。このような２本の配線間の当該所定の電気的特性の影響が大きい場合には、貫通孔を形成する壁の電気的特性が変化し、その変化が一対の電極により検知されたとしても、同時に一対の電極に接続された当該２本の配線間の電気的特性も測定していることになるため、貫通孔を形成する壁の電気的特性の変化を正確に測定することが困難になることがあるが、接地電極が配設された粒子状物質検出装置は、上記一対の電極のそれぞれから延びる配線の影響を接地電極により抑制しながら、上記一対の電極間の電気的特性を検知することができるため、上記配線の影響による測定誤差を小さくすることができる。これにより、貫通孔を形成する壁の電気的な特性の変化を更に精度よく測定することが可能となる。
【００８０】
接地電極を有さない場合には、一対の電極に電圧を印加したときに、例えば、高電圧電極に接続された配線（一方の配線）から、低電圧電極に接続された配線（他方の配線）へと、２本の配線の間に挟まれた誘電体を通じて電流が流れることにより、２本の配線間の電気的特性が検知される。これに対し、接地電極を有する場合には、２本の配線間に接地電極が配設されているため、一方の配線から接地電極に電流が流れ、一方の配線から他方の配線への電流の流れは生じない。そのため、一方の配線と他方の配線との間の電気的特性は検知されず、一対の電極に電圧を印加したときには、一対の電極間に位置する貫通孔を形成する壁の電気的特性のみを検知することができる。
【００８１】
図２Ａ〜図２Ｃ、及び図５に示すように、一対の電極１１，１２から延びるそれぞれの配線１１ｂ、１２ｂの間に挟まれる位置に、帯状の接地電極１４が配設されている場合には、接地電極１４が配設される範囲は、一方の配線（例えば、配線１１ｂ）から他方の配線（例えば、配線１２ｂ）へと流れる電流を妨げることができる範囲であることが好ましく、少なくとも一方の配線を、接地電極１４に対して垂直方向に移動させて接地電極１４に重ね合わせたときに、当該配線の長さの９５％以上が接地電極１４と重なることが好ましい。更に、接地電極１４が、検出装置本体１の長手方向及び幅方向の両方に平行な平面内に配置されていることが好ましい。
【００８２】
また、この接地電極１４は、その幅が、検出装置本体１の幅の７０〜９５％であり、接地電極１４の長さが、検出装置本体１の長さの５０〜９５％であることが好ましく、接地電極１４の幅が、検出装置本体１の幅の８０〜９０％であり、接地電極１４の長さが、検出装置本体１の長さの７０〜９０％であることが更に好ましい。これにより、更に効果的に、一方の配線から他方の配線へと流れる電流を妨げることができる。ここで、「接地電極１４の幅」というときは、貫通孔２の貫通方向（流体の流通方向）における、接地電極１４の長さをいい、「検出装置本体１の幅」というときは、貫通孔２の貫通方向（流体の流通方向）における、検出装置本体１の長さをいう。
【００８３】
接地電極１４の形状は、特に限定されず、長方形、長円形等を挙げることができる。また、接地電極１４の厚さは特に限定されず、一対の電極１１，１２から延出された一方の配線１１ｂから他方の配線１２ｂへと流れる電流を妨げることが可能であればよい。例えば、１０〜２００μｍであることが好ましい。接地電極の材質としては、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。
【００８４】
接地電極１４と配線１１ｂとの間の距離、及び接地電極１４と配線１２ｂとの間の距離は、それぞれ１００〜５００μｍであることが好ましく、１５０〜２５０μｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、効果的に一方の配線から他方の配線へと流れる電流を妨げることができる。
【００８５】
また、このような接地電極１４には、検出装置本体１の長手方向に延びる配線１４ｂが接続されており、配線１４ｂが、その先端（接地電極１４に接続されていない側の先端）部分で、図２Ｂに示す取り出し端子１４ａに層間接続（ビア接続）されている。
【００８６】
配線１４ｂ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１４ｂの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。また、配線１４ｂ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。
【００８７】
〔１−１ｆ〕高電圧取り出し端子絶縁部材：
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、電気絶縁性を有するセラミックスからなり、その一方の端面２０ａから他方の端面２０ｂに貫通する貫通部２２が形成され、貫通部２２の内部を検出装置本体１が貫通して、少なくとも検出装置本体１の高電圧取り出し端子１１ａが配設された部位を覆うように配置された、筒状の高電圧取り出し端子絶縁部材２０を備えている。なお、この高電圧取り出し端子絶縁部材２０は、粒子状物質検出装置１００の外筒となる検出装置外筒３０に更に挿嵌された状態で保持されている。
【００８８】
この高電圧取り出し端子絶縁部材２０によって、高電圧電極１１（図２Ｃ参照）に電気的に接続された高電圧取り出し端子１１ａと、検出装置本体１の一部を覆うように配置された金属性の検出装置外筒３０との間に絶縁破壊が生じることを有効に防止することができ、粒子状物質検出装置１００の小型化を良好に実現することができる。
【００８９】
この高電圧取り出し端子絶縁部材２０は、検出装置外筒３０と検出装置本体１との間に配置され、その一方の端面２０ａから他方の端面２０ｂに貫通する貫通部２２に検出装置本体１を貫通させ、検出装置外筒３０の一方の端面３０ａ側から、検出装置本体１の貫通孔２が形成された部位を露出させることができるような大きさに構成されたものであれば、その形状については特に制限はない。例えば、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、検出装置外筒３０の内部に挿入されるような円柱状の外周形状を有し、その内部に、検出装置本体１を貫通させ得る貫通部２２が形成されたものであればよい。
【００９０】
上述した高電圧取り出し端子絶縁部材２０に形成された貫通部２２は、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の一方の端面２０ａから所定の長さの範囲における貫通方向に垂直な断面の大きさが、検出装置本体１の長手方向に垂直な断面の大きさと略同一に形成された第一貫通部２２ａと、この第一貫通部２２ａから高電圧取り出し端子絶縁部材２０の他方の端面２０ｂまで貫通し、その貫通方向に垂直な断面の大きさが、検出装置本体１の高電圧取り出し端子１１ａが配置された側において、第一貫通部２２ａよりも大きくなるように形成された第二貫通部２２ｂと、から構成されていることが好ましい。
【００９１】
このように構成することによって、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の他方の端面２０ｂ側から検出装置本体１を挿入した場合に、高電圧取り出し端子絶縁部材２０を貫通させて検出装置本体１の一方の端部１ａを露出させることができるとともに、第二貫通部２２ｂ内に、検出装置本体１の表面に配置された高電圧取り出し端子１１ａに接続された配線１９を取り回すことができる。
【００９２】
この高電圧取り出し端子絶縁部材２０を構成する電気絶縁性を有するセラミックスとしては、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、チタニア及びシリコン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スであることが好ましい。より具体的には、アルミナ、コージェライト、ジルコニアを好適例として挙げることができる。
【００９３】
高電圧取り出し端子絶縁部材２０は、検出装置本体１の表面に配置された高電圧取り出し端子１１ａを少なくとも覆い、且つ、検出装置本体１の一方の端部側の貫通孔２が形成された部位を外部に露出させることができるように構成されていれば、その長さ（即ち、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の一方の端面２０ａから他方の端面２０ｂまでの長さ）については特に制限はないが、検出装置本体１の長手方向の長さに対して、５〜３５％に相当する長さであることが好ましく、１０〜３０％に相当する長さであることが更に好ましい。このように構成することによって、高電圧取り出し端子１１ａからの絶縁破壊を有効に防止することができる。
【００９４】
また、高電圧取り出し端子絶縁部材２０は、粒子状物質検出装置１００の外筒となる検出装置外筒３０に更に挿嵌された状態で保持されるため、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の長手方向に垂直な断面の外周形状は、例えば、検出装置外筒３０の内部に隙間なく挿嵌され得る形状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、高電圧取り出し端子絶縁部材２０及び検出装置本体１を安定した状態で保持することが可能となる。
【００９５】
また、高電圧取り出し端子絶縁部材２０は、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の第二貫通部２２ｂが形成された部位の厚さ（肉厚）が２．０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００９６】
また、このような高電圧取り出し端子絶縁部材２０の貫通部２２に、検出装置本体１を配置（挿嵌）する際には、検出装置本体１の高電圧取り出し端子１１ａと、この取り出し端子１１ａに接続された配線１９とを、例えば、電気絶縁性を有する接着剤等によって被覆しておくことが好ましい。このように構成することによって、高電圧取り出し端子１１ａからの絶縁破壊をより有効に防止することができる。なお、このような接着剤としては、例えば、アルミナを主成分とし、溶媒としてアルコール系溶剤を用いた接着剤を挙げることができる。
【００９７】
更に、例えば、第二貫通部２２ｂ内における検出装置本体との隙間２６に、電気絶縁性を有する無機粉末が充填されていてもよい。このように構成することによって、高電圧取り出し端子１１ａと検出装置外筒３０との絶縁破壊をより有効に防止することができるとともに、高電圧取り出し端子１１ａと低電圧取り出し端子１２ａ等の他の取り出し端子との沿面放電も有効に防止することが可能となる。上述した無機粉末としては、例えば、タルク粉末、炭酸カルシウム粉末、ドロマイト粉末、及びマイカ粉末からなる群より選択される少なくとも一種の電気絶縁性を有する無機粉末を挙げることができる。
【００９８】
なお、第二貫通部２２ｂ内における検出装置本体１との隙間２６に、無機粉末を充填する際には、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の他方の端面２０ｂ側から圧力をかけて、第二貫通部２２ｂ内の隙間２６に充填した無機粉末を押し固めることが好ましい。
【００９９】
また、第二貫通部２２ｂ内における検出装置本体１との隙間２６には、例えば、電気絶縁性を有する接着剤を充填してもよい。このように構成することによって、無機粉末を充填した場合と同様の効果を得ることができる。
【０１００】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、検出装置外筒３０の内部に、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の一方の端面２０ａに接するよう配置された第一蓋栓部材２３と、検出装置外筒３０の内部に、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の他方の端面２０ｂに接するよう配置された第二蓋栓部材２４と、を更に備えたものであってもよい。
【０１０１】
上記した第一蓋栓部材２３及び第二蓋栓部材２４は、検出装置外筒３０の内部に、高電圧取り出し端子絶縁部材２０及び検出装置本体１を良好に保持するための蓋栓部材であり、例えば、図１Ｃにおいては、第一蓋栓部材２３が、セラミックスによって形成された蓋栓部材２３ａと、タルク粉末を押し固めて形成した蓋栓部材２３ｂとの二つ蓋栓部材によって構成され、一方、第二蓋栓部材２４が、セラミックスによって形成された蓋栓部材２４ａと、タルク粉末を押し固めて形成した蓋栓部材２４ｂと、更にその外側に配置されたセラミックスによって形成された蓋栓部材２４ｃとの三つ蓋栓部材によって構成された場合の例を示している。
【０１０２】
このような蓋栓部材（第一蓋栓部材２３及び第二蓋栓部材２４）を配置することによって、押し固めたタルク粉末の洩れを防止することができる。また、タルクを押し固めるために圧力をかける際、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の内部に侵入してきたタルク粉末によって高電圧線接続部の接続が切断されることを防ぐことも可能となる。
【０１０３】
〔１−１ｇ〕検出装置外筒：
検出装置外筒３０は、金属材料からなり、高電圧取り出し端子絶縁部材２０を少なくとも覆い、且つ、この高電圧取り出し端子絶縁部材２０を貫通するように配置（挿嵌）された検出装置本体１の一方の端部１ａにおける貫通孔２が形成された部位を外部に露出させるように配置された、筒状の外筒である。
【０１０４】
このような検出装置外筒３０を備えることにより、排ガスが流通する配管内に、検出装置本体１の貫通孔２が形成された部位を挿入した状態で、粒子状物質検出装置１００を良好に設置することができる。例えば、図示は省略するが、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に、検出装置外筒の直径と同程度のネジ穴を開け、そのネジ穴に、検出装置本体の一方の端部における貫通孔が形成された部位を挿入し、上記ネジ穴と検出装置外筒と固定し、粒子状物質検出装置を設置することができる。
【０１０５】
検出装置外筒は、例えば、鉄、ニッケル、白金、銅、金、モリブデン、タングステン等の金属材料によって構成することができ、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る。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。
【０１０６】
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、この検出装置外筒３０は、例えば、検出装置外筒３０の内部における第二蓋栓部材２４よりも更に外側に、所定形状の座金２５（ワッシャー）を配置し、第一蓋栓部材２３、高電圧取り出し端子絶縁部材２０、及び第二蓋栓部材２４を強固に密着させるように、検出装置外筒３０の後方の部位（即ち、検出装置外筒３０の他方の端面３０ｂ側の端部）がかしめられたものであってもよい。これにより、蓋栓部材２３ｂ，２４ｂを構成するタルク粉末や、第二貫通部２２ｂ内に充填された無機粉末がより強固に押し固められて、絶縁破壊や不要な沿面放電を更に有効に防止することが可能となる。
【０１０７】
検出装置外筒３０の形状は、その内部に高電圧取り出し端子絶縁部材を配置（挿嵌）することができるような筒状のものであれば、例えば、円筒状以外の、その断面の形状が多角形の角柱状等であってもよい。検出装置外筒３０の長さ（即ち、検出装置外筒３０の一方の端面３０ａから他方の端面３０ｂまでの長さ）については特に制限はないが、検出装置本体１の長手方向の長さに対して、５０〜１００％に相当する長さであることが好ましく、８０〜９０％に相当する長さであることが好ましい。
【０１０８】
〔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、図１Ａ〜図１Ｃに示す本実施形態の粒子状物質検出装置１００を製造する場合の例を説明する。
【０１０９】
〔２−１〕成形原料の調製：
まず、検出装置本体１を含むセンサー部４０を、複数のテープ状セラミック（セラミックシート）を用いて作製する。具体的には、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、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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
〔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。このとき、グリーンシートを積層したときに貫通孔が形成されるように、貫通孔形成用のグリーンシートを作製する。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。
【０１２０】
〔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各電極（高電圧電極、低電圧電極、接地電極）、配線、加熱部、及び取り出し端子を配設する。例えば、まず、配設する各電極、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３〜図７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、各電極（高電圧電極１１、低電圧電極１２、接地電極１４）、配線（配線１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ）、加熱部１３、及び取り出し端子（取り出し端子１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ）を形成する。
【０１２１】
上述した導体ペーストは、各電極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。
【０１２２】
各電極、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低電圧電極を配設し、低電圧電極から他方の端部に向かって延びる配線を配設して、低電圧電極配設グリーンシートを形成する。また、他の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高電圧電極を配設し、高電圧圧電極から、このグリーンシートの一方の端部と他方の端部との間の位置（例えば、中間部分）まで配線を配設して、高電圧電極配設グリーンシートを形成する。なお、この高電圧電極の配線は、後に形成する加熱部配設グリーンシートを経由して、検出装置本体の表面に配設された取り出し端子に層間接続される。
【０１２３】
更に、他の１つのグリーンシートについて、高電圧電極配設グリーンシートと重ねたときに電極と重なる位置に貫通孔となる切断部を形成して切断部形成グリーンシートを形成する。なお、この切断部形成グリーンシートには、高電圧電極配設グリーンシート及び低電圧電極配設グリーンシートと重ねたときに、各配線と重なる位置に接地電極を配設してもよい。なお、貫通孔となる切断部を形成するグリーンシートと、接地電極を配設するグリーンシートとを、別々のグリーンシートを用いてもよい。
【０１２４】
更に、他の２つのグリーンシートについて、切断部形成グリーンシートと重ねたときに貫通孔となる切断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２つ形成する。
【０１２５】
次に、このようにして得られた複数のグリーンシートを、図２Ｃに示すようなセンサー部４０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。
【０１２６】
〔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、検出装置本体を含むセンサー部を得る。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℃で焼成してセンサー部を作製する。なお、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。
【０１２７】
〔２−５〕高電圧取り出し端子絶縁部材、及び検出装置外筒の作製：
また、上記センサー部とは別に、高電圧取り出し端子絶縁部材、及び検出装置外筒を作製する。高電圧取り出し端子絶縁部材は、所定の粉末を円柱形の金型に封入し、加圧成型後、高温で焼成することで絶縁性セラミックスを作製し、得られた絶縁性セラミックスを所定の形状に切り出し加工することで作製する。
【０１２８】
また、検出装置外筒は、円筒形の金属あるいは合金管を所定の形状に切り出し加工することで作製する。
【０１２９】
〔２−６〕粒子状物質検出装置の組み立て：
まず、上述したグリーンシートによって製造した検出装置本体（センサー部）の各取り出し端子に、電源及び測定部に電気的に接続するための配線を接続する。なお、高電圧取り出し端子に配線を接続する際には、高電圧取り出し端子と接続された配線とを、電気絶縁性を有する接着剤によって被覆することが好ましい。
【０１３０】
次に、この検出装置本体（センサー部）を、高電圧取り出し端子絶縁部材の他方の端面側から貫通部に挿入する。検出装置本体は、高電圧取り出し端子絶縁部材の一方の端面側から、検出装置本体の貫通孔が形成された部位が露出するように貫通させ、且つ、高電圧取り出し端子絶縁部材によって検出装置本体の高電圧取り出し端子が覆われる挿嵌状態とする。
【０１３１】
その後、必要に応じて、高電圧取り出し端子絶縁部材の第二貫通部内における検出装置本体との隙間に、電気絶縁性を有する無機粉末（例えば、タルク粉末）を充填する。
【０１３２】
次に、高電圧取り出し端子絶縁部材の貫通部に検出装置本体が挿嵌された状態で、検出装置外筒の内部に高電圧取り出し端子絶縁部材を配置して、粒子状物質検出装置を製造する。この際、高電圧取り出し端子絶縁部材の両端に蓋栓部材を配置することが好ましい。
【０１３３】
例えば、セラミックス製の蓋栓部材、及びタルク粒子を押し固めた蓋栓部材がこの順番で配置された第一蓋栓部材を検出装置外筒の内部に配置し、その後、検出装置本体が挿嵌された高電圧取り出し端子絶縁部材を配置し、次に、セラミックス製の蓋栓部材、タルク粒子を押し固めた蓋栓部材、及びセラミックス製の蓋栓部材がこの順番で配置された第二蓋栓部材を配置し、最後に、座金（ワッシャー）を配置し、第一蓋栓部材、高電圧取り出し端子絶縁部材、及び第二蓋栓部材を強固に密着させるように、検出装置外筒の後方の部位（即ち、検出装置外筒の他方の端面側の端部）をかしめることによって粒子状物質検出装置を製造することができる。
【０１３４】
このような製造方法によれば、効率的に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。なお、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。
【実施例】
【０１３５】
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。
【０１３６】
（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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
（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。この際、グリーンシートを積層したときに貫通孔が形成されるように、切断部形成グリーンシートも作製した。グリーンシートの厚さは、２５０μｍとした。
【０１３９】
得られたグリーンシートの表面に、図２Ｂ、及び図３〜図７に示されるような各電極、接地電極、加熱部、各配線、及び各取り出し端子を形成した。配設する各電極、接地電極、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、白金粉末に、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（質量比で、白金：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＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）。
【０１４０】
また、加熱部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（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）。
【０１４１】
所定の形状の各電極、接地電極、各配線、各取り出し端子、及び加熱部の形成は、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。
【０１４２】
より具体的には、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低電圧電極を配設し、この低電圧電極から他方の端部に向かって延びる配線を配設して、低電圧電極配設グリーンシートを形成した。また、他の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高電圧電極を配設し、この高電圧電極から、このグリーンシートの一方の端部と他方の端部との間の位置（他方の端部から４７ｍｍの位置）まで配線を配設して、高電圧電極配設グリーンシートを形成した。
【０１４３】
他の１つのグリーンシートについて、高電圧電極配設グリーンシートと重ねたときに電極と重なる位置に貫通孔となる切断部を形成し、更に、各配線と重なる位置に接地電極を配設して、切断部形成グリーンシートを形成した。更に、他の２つのグリーンシートについて、切断部形成グリーンシートと重ねたときに貫通孔となる切断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２つ形成した。
【０１４４】
そして、高電圧電極配設グリーンシート及び低電圧電極配設グリーンシートのそれぞれに、他の電極等が配設されていないグリーンシートを重ねて、各電極及び配線をグリーンシートで覆った状態として、電極埋設グリーンシートとするとともに、２つの電極埋設グリーンシートで切断部形成グリーンシートを挟むように積層し、更に、加熱部配設グリーンシートを電極埋設グリーンシートの外側に位置するように積層し、２つの電極（高電圧電極及び低電圧電極）で切断部を挟み且つ２つの配線で接地電極を挟んだ状態の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、高電圧電極の高電圧取り出し端子は、グリーンシート積層体の一の表面における、他方の端部から４７ｍｍの位置に、２ｍｍ×３ｍｍの大きさで形成した。
【０１４５】
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、グリーンシート積層体からなる粒子状物質検出装置のセンサー部の未焼成体を得た。
【０１４６】
（焼成）
得られた、グリーンシート積層体（センサー部の未焼成体）を１２０℃で乾燥し、１５００℃で焼成して粒子状物質検出装置のセンサー部を作製した。得られたセンサー部は、０．７ｃｍ×０．２ｃｍ×１２ｃｍの直方体において、他方の端部が、図１Ｂに示すように細くなった形状であった。細くなった他方の端部は、幅４．２５ｃｍ、長さ１．２ｃｍであった。貫通孔は、排ガスの流通方向に垂直な断面形状が１０ｃｍ×０．５ｃｍの長方形であった。
【０１４７】
（高電圧取り出し端子絶縁部材の作製）
高電圧取り出し端子絶縁部材は、アルミナ粉末を円柱形の金型に封入し、加圧成型後、高温で焼成することでアルミナセラミックスを作製し、得られたアルミナセラミックスを所定の形状に切り出し加工することで作製した。
【０１４８】
得られた高電圧取り出し端子絶縁部材は、図１０Ａ〜図１０Ｄに示すように、外径１２．８ｍｍ、長さ３０ｍｍの円柱状であり、その内部に、検出装置本体を挿嵌するための貫通部２２が形成されている。貫通部２２は、高電圧取り出し端子絶縁部材２０の一方の端面２０ａから７．０ｍｍの範囲において、貫通方向に垂直な断面が、検出装置本体の長手方向に垂直な断面の大きさと略同一の大きさ（７．３５ｍｍ×２．４５ｍｍの長方形）に形成された第一貫通部２２ａと、第一貫通部２２ａから高電圧取り出し端子絶縁部材の他方の端面２０ｂまで貫通し、その貫通方向に垂直な断面が、検出装置本体の高電圧取り出し端子が配置される側において、第一貫通部２２ａよりも大きくなるように構成された第二貫通部２２ｂとから構成されている。なお、第二貫通部２２ｂの貫通方向に垂直な断面の形状は、第一貫通部２２ａと同じ大きさの貫通部における高電圧取り出し端子が配置される側が、半径３．６８ｍｍの半円状に更に刳り貫かれた形状である。
【０１４９】
ここで、図１０Ａは、実施例１の粒子状物質検出装置の高電圧取り出し端子絶縁部材の一方の端面側を示す平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの高電圧取り出し端子絶縁部材の他方の端面側を示す断面図である。また、図１０Ｃは、図１０ＡのＨ−Ｈ’断面を示す断面図であり、図１０Ｄは、図１０ＡのＩ−Ｉ’断面を示す断面図である。
【０１５０】
（検出装置外筒の作製）
また、検出装置外筒は、円筒形のステンレス管を外径１４ｍｍ（内径１３ｍｍ）×７０ｍｍの円筒状に切り出し加工することで作製した。
【０１５１】
（粒子状物質検出装置の組み立て）
検出装置本体（センサー部）の各取り出し端子に、電源及び測定部に電気的に接続するための配線を接続し、高電圧取り出し端子絶縁部材の貫通部に、他方の端面側（第二貫通部側）から検出装置本体を挿入し、高電圧取り出し端子絶縁部材の一方の端部側から、検出装置本体の一方の端部が５１ｍｍ出現する状態とした。なお、高電圧取り出し端子に配線を接続する際には、高電圧取り出し端子及び接続された配線とを、電気絶縁性を有する接着剤（アルミナを主成分とし、溶媒としてアルコール系溶剤を用いた接着剤）によって被覆した。
【０１５２】
次に、高電圧取り出し端子絶縁部材の貫通部に検出装置本体が挿嵌された状態で、検出装置外筒の内部に高電圧取り出し端子絶縁部材を配置して、粒子状物質検出装置を製造した。なお、本実施例（実施例１）においては、高電圧取り出し端子絶縁部材の第二貫通部内における検出装置本体との隙間に、タルク粉末を充填した。
【０１５３】
（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、電極の取り出し端子に接続した。
【０１５４】
（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、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。
【０１５５】
（粒子状物質測定試験）
得られた粒子状物質検出装置を、ディーゼルエンジンの排気管に設置した。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。
【０１５６】
スモークメータ（ＡＶＬ社製、商品名：型式４１５８）による排ガス中の粒子状物質量は、２．０ｍｇ／ｍ３であった。粒子状物質の検出は、以下のように行った。ディーゼルエンジンから排ガスを発生させながら、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、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。
【０１５７】
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。なお、本測定においては、加熱部（ヒーター）による粒子状物質の燃焼は行わないこととした。粒子状物質を荷電集塵する際には、高電圧電源による印加電圧をＤＣ２．０ｋＶとし、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。
【０１５８】
（耐高電圧試験）
粒子状物質検出装置の検出装置外筒の外側に、加熱用のヒーター線を捲回し、粒子状物質検出装置を外側から加熱する。その後、下記の温度条件において、高電圧取り出し端子と検出装置外筒との間に、交流５ｋＶを１分間印加し、高電圧取り出し端子−検出装置外筒間における、絶縁抵抗値値（ＭΩ）を計測した。測定結果を表１に示す。
【０１５９】
（耐高電圧試験条件）
測定機器：ＨＩＯＫＩ社製、商品名「３１５８  ＡＣ  ＷＩＴＨＳＴＡＮＤＩＮＧ  ＶＯＬＴＡＧＥ  Ｈｉ  ＴＥＳＴＥＲ」、
印加電圧：ＡＣ５ｋＶ、
測定雰囲気：大気中、
温度条件（測定温度）：室温、２００℃、３００℃、及び４００℃の４点。
【０１６０】
【表１】
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【０１６１】
（実施例２）
高電圧取り出し端子絶縁部材の大きさを、外径１２．８ｍｍ、長さ１４ｍｍの円柱状とし、且つ、高電圧取り出し端子絶縁部材の第二貫通部内における検出装置本体との隙間に、電気絶縁性を有する接着剤を充填したこと以外は、実施例１と同様の方法によって粒子状物質検出装置を製造し、上述した耐高電圧試験を行った。結果を表１に示す。なお、第二貫通部内に充填した接着剤としては、検出装置本体の高電圧取り出し端子と配線とを被覆した接着剤と同様の接着剤を用いた。
【０１６２】
（比較例１）
高電圧取り出し端子絶縁部材を用いずに、検出装置本体の高電圧取り出し端子と配線とを電気絶縁性を有する接着剤によって被覆した後、検出装置本体を検出装置外筒に挿入し、検出装置外筒と検出装置本体との隙間にタルク粉末を充填して押し固め、検出装置外筒の両端に蓋栓部材を配置した以外は、実施例１と同様の方法によって粒子状物質検出装置を製造した。この比較例１の粒子状物質検出装置においても、上述した耐高電圧試験を行った。結果を表１に示す。
【０１６３】
（結果）
表１より、実施例１の粒子状物質検出装置は、粒子状物質測定試験における、初期測定時と集塵後の静電容量（インピーダンス）の差が明確に示された。これより、１分間のインピーダンス測定でも、排ガス中の粒子状物質量の増加を検出することが可能であることがわかる。なお、実施例２の粒子状物質検出装置においても、センサー部の構成が同様であるため、実施例１と同様の粒子状物質測定試験において、静電容量（インピーダンス）の差が明確に示され、粒子状物質の測定を良好に行うことができる。しかし、比較例１の粒子状物質検出装置においては、荷電集塵するための印加電圧を印加した際、高電圧取り出し端子周辺で絶縁破壊が生じたため、排ガス中の粒子状物質を集塵することができず、１分間でのインピーダンス測定で静電容量（インピーダンス）の値が変化しなかった。
【０１６４】
また、実施例１及び２の粒子状物質検出装置は、耐高電圧試験における各温度条件下において、高電圧取り出し端子と検出装置外筒との間に放電が起こらず、高電圧取り出し端子と検出装置外筒との間の電気的な絶縁性を確保することができた。高電圧取り出し端子絶縁部材の長さを実施例１よりも短くした実施例２の粒子状物質検出装置は、実施例１と比較して絶縁抵抗値は低下したものの、４００℃に加熱した条件下でも絶縁破壊は見られなかった。この結果より、高電圧取り出し端子絶縁部材の長さを短くした実施例２においても、実施例１と同等レベルの絶縁性を確保でき、また、高電圧取り出し端子絶縁部材の長さを短くすることにより、検出装置本体（センサー部）の長さを短縮化することが可能になることがわかる。
【０１６５】
一方、比較例１の粒子状物質検出装置は、耐高電圧試験における室温条件下において、高電圧取り出し端子と検出装置外筒との間に放電が生じ、絶縁破壊が確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
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】
【０１６７】
１：検出装置本体、１ａ：一方の端部、１ｂ：他方の端部、１ｃ：一方の先端部分、１ｄ：他方の先端部分、２：貫通孔、２ａ：入り口部分、２ｂ：拡開部分、１１：電極（高電圧電極）、１１ａ：取り出し端子（高電圧取り出し端子）、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１９：配線、１２：電極（低電圧電極）、１２ａ：取り出し端子（低電圧取り出し端子）、１３：加熱部、１３ａ，１４ａ：取り出し端子、１４：接地電極、１９：配線、２０：高電圧取り出し端子絶縁部材、２０ａ：高電圧取り出し端子絶縁部材の一方の端面（一方の端面）、２０ｂ：高電圧取り出し端子絶縁部材の他方の端面（他方の端面）、２２：貫通部、２２ａ：第一貫通部、２２ｂ：第二貫通部、２３，２３ａ，２３ｂ：第一蓋栓部材、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ：第二蓋栓部材、２５：座金、２６：隙間（第二貫通部内における検出装置本体との隙間）、３０：検出装置外筒、３０ａ：一方の端面（検出装置外筒の一方の端面）、３０ｂ：他方の端面（検出装置外筒の他方の端面）、４０：センサー部、１００，２００，３００：粒子状物質検出装置、Ｗ１：拡開された幅、Ｗ２：拡開されていない幅、Ｌ１：拡開部分の奥行き、Ｌ２：貫通孔のガス流通方向における長さ。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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