(57)【要約】  【課題】  センサ素子の感度を向上させる。  【解決手段】  気体中の粒子を検出するためのセンサ素子１０であって、絶縁性基板２と、複数の検出電極１１から成る粒子状物質検出部１と、絶縁性基板２の粒子状物質検出部１の近傍に埋設された第１電極３１および第２電極３２から成り、第１電極３１と第２電極３２との間に電圧が印加されて絶縁性基板２の上面で沿面放電を起こして、検出電極１１間から粒子状物質を除去するためのオゾンを発生させる沿面放電式オゾン発生部３とを有する。これにより、粒子状物質が堆積したときに、これを取り除くことができる。【選択図】  図５
2014010050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体中の粒子状物質を検出するためのセンサ素子であって、
絶縁性基板と、
該絶縁性基板の上面に設けられた、異なる極性を有する複数の検出電極が交互に配置されて成る、該検出電極の間に前記粒子状物質が付着することによる抵抗の変化を検出するための粒子状物質検出部と、
前記絶縁性基板の前記粒子状物質検出部の近傍に埋設された第１電極および第２電極から成り、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されて前記絶縁性基板の上面で沿面放電を起こして、前記検出電極間から前記粒子状物質を除去するためのオゾンを発生させる沿面放電式オゾン発生部とを有することを特徴とするセンサ素子。
【請求項２】
平面透視したときに前記第１電極および前記第２電極が複数の前記検出電極のうち隣り合うものの間に位置していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項３】
前記絶縁性基板は、一端が前記上面のうち前記隣り合う検出電極の間の領域に開口して、他端が異なる領域の表面に開口した、前記領域に空気を導入するための貫通孔を有していることを特徴とする請求項２に記載のセンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両用内燃機関の排気浄化システムに利用されるセンサ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気体中に含まれる粒子状物質を検出するための素子として、抵抗型のセンサ素子が知られている。この抵抗型のセンサ素子としては、例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載のセンサ素子は、絶縁性基板と、絶縁性基板の上面に設けられた複数の検出電極と、絶縁性基板の上面に設けられた、検出電極から引き出された引き出し電極とを備えている。センサ素子は、複数の検出電極間の抵抗を測定することによって、検出電極間に粒子状物質が堆積しているか否かを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００８−５０２８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のセンサ素子においては、粒子状物質検出部に粒子状物質が一定以上堆積すると、検出電極間の抵抗が変化しにくくなることがあった。この結果、センサ素子の感度が低下する可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態のセンサ素子は、気体中の粒子状物質を検出するためのセンサ素子であって、絶縁性基板と、該絶縁性基板の上面に設けられた、異なる極性を有する複数の検出電極が交互に配置されて成る、該検出電極の間に前記粒子状物質が付着することによる抵抗の変化を検出するための粒子状物質検出部と、前記絶縁性基板の前記粒子状物質検出部の近傍に埋設された第１電極および第２電極から成り、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されて前記絶縁性基板の上面で沿面放電を起こして、前記検出電極間から前記粒子状物質を除去するためのオゾンを発生させる沿面放電式オゾン発生部とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一実施形態のセンサ素子によれば、沿面放電式オゾン発生部を有することによって、粒子状物質が一定以上堆積したときに、オゾンによってこれを取り除くことができる。これにより、センサ素子の感度を回復できる。さらに、沿面放電が絶縁性基板の上面で発生することによって、検出電極の近くに集中的にオゾンを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態のセンサ素子を用いたセンサ全体を示す概略図である。
【図２】図１に示したセンサ素子の平面図である。
【図３】図１に示したセンサ素子のうち粒子状物質検出部の近傍を拡大した部分断面図である。
【図４】図３に示したセンサ素子に粒子状物質が堆積したときの様子を示す模式図である。
【図５】図３に示したセンサ素子において、沿面放電を起こしたときの様子を示す模式図である。
【図６】変形例のセンサ素子を示す部分断面図である。示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態のセンサ素子１０について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態のセンサ素子１０を用いたセンサ全体１００を示す概略図である。図１に示すように、センサ全体１００は、センサ素子１０と、センサ素子１０に電力を供給する電源部２０と、センサ素子１０の抵抗を測定するための抵抗測定部３０とを備えている。センサ素子１０の上部には粒子状物質検出部１が設けられている。センサ素子１０は、例えば、車両用内燃機関における排気ガスの配管内に粒子状物質検出部１が露出するように設けられる。粒子状物質検出部１に気体中の粒子状物質が堆積すると、センサ素子１０の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を抵抗測定部３０で検出することによって、検出電極１１間に粒子状物質が堆積しているか否かを検出することができる。
【０００９】
図２はセンサ素子１０の平面図である。図２に示すように、センサ素子１０は、絶縁性基板２と、絶縁性基板２の上面に設けられた粒子状物質検出部１とを備えている。さらに、図３に示すように、センサ素子１０は、絶縁性基板２に埋設された沿面放電式オゾン発生部３を備えている。
【００１０】
＜粒子状物質検出部１の構成＞
粒子状物質検出部１は、気体中に含まれる粒子状物質の量を測定するための部分である。粒子状物質検出部１は、異なる極性を有する複数の検出電極１１が交互に配置されて成る。粒子状物質検出部１は、さらに補助電極１２および引き出し電極１３を有している。補助電極１２は、同じ極性を有する検出電極１１のそれぞれを接続している。具体的には、図２に示すように、粒子状物質検出部１は、４つの検出電極１１と１つの補助電極１２とによって形成された２つの櫛型状の電極を有している。２つの櫛型状の電極が、互いの検出電極１１を挟み合うように配置されている。引き出し電極１３は、粒子状物質検出部１と電源部２０および抵抗測定部３０とを電気的に接続するための部材である。引き出し電極１３は、補助電極１２から絶縁性基板２の縁にかけて設けられている。引き出し電極１３は、電源部２０および抵抗測定部３０との接続に用いられる。
【００１１】
検出電極１１、補助電極１２および引き出し電極１３は、白金を主原料としている。これにより、耐環境性が向上されている。本実施形態においては、検出電極１１の厚みおよび補助電極１２の厚みは１０μｍに設定されている。極性の異なる検出電極１１間の間隔は５０μｍに設定されている。
【００１２】
粒子状物質検出部１は、以下の方法で粒子状物質の堆積を検出する。図４は、センサ素子１０に粒子状物質が付着した様子を示している。具体的には、２つの極性の異なる検出電極１１の間に粒子状物質が堆積している。粒子状物質は２つの検出電極１１の両方に接触している。これにより、２つの検出電極１１の間の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を図１に示した抵抗測定部３０で検出することによって、粒子状物質の堆積を検出することができる。
【００１３】
＜沿面放電式オゾン発生部３の構成＞
沿面放電式オゾン発生部３は、絶縁性基板２の上面にオゾンを発生させるための部分である。沿面放電式オゾン発生部３は、第１電極３１および第２電極３２から成る。第１電極３１および第２電極３２は、絶縁性基板２の上面と並行に配置されている。第１電極３１および第２電極３２は、接続電極３３を介して第１電極３１と第２電極３２との間に電圧が印加されて用いられる。第１電極３１および第２電極３２は、絶縁性基板２の上面付近に埋設されている。ここでいう、「上面付近に埋設」とは、第１電極３１と第２電極３２との間に電圧を印加したときに、絶縁性基板２の上面において沿面放電が生じる程度の近さで埋設されていることを意味している。沿面放電は、絶縁性基板２の上面のうち、第１電極３１の直上の領域と第２電極３２の直上の領域とに挟まれた領域Ａ（以下、放電領域Ａともいう）において生じる。沿面放電によるオゾン発生もこの放電領域Ａに生じた沿面放電に酸素が触れることによって生じる。本実施形態のセンサ素子１０においては、図２および図３に示すように、放電領域Ａが極性の異なる検出電極１１の間に位置している。
【００１４】
沿面放電式オゾン発生部３は、粒子状物質検出部１の近傍に埋設されている。つまり、第１電極３１および第２電極３２は、粒子状物質検出部１の近傍に埋設されている。ここでいう、「粒子状物質検出部１の近傍に埋設」とは、放電領域Ａにおいて生じたオゾンが粒子状物質検出部１まで到達する程度の位置に沿面放電式オゾン発生部３が埋設されていることを意味している。
【００１５】
図５は、第１電極３１と第２電極３２との間に電圧を印加した場合の模式図である。絶縁性基板２の上面の放電領域Ａに沿面放電が生じることによって、オゾンを生じさせることができる。オゾンが生じることによって、検出電極１１および絶縁性基板２の上面のうち隣り合う検出電極１１の間の領域に付着していた粒子状物質を除去することができる。これにより、センサ素子１０の感度を回復できる。さらに、沿面放電が絶縁性基板２の上面で発生することによって、センサ素子１０の外部から絶縁性基板２に向ってオゾンを供給する場合と比較して、検出電極１１の近くに集中的にオゾンを発生させることができる。これにより、粒子状物質を取り除きやすくすることができる。
【００１６】
さらに、第１電極３１および第２電極３２が複数の検出電極１１のうち隣り合うものの間に位置している。つまり、放電領域Ａが極性の異なる検出電極１１の間に位置していることによって、オゾンを検出電極１１の間に生じさせることができる。これにより、センサ素子１０の上部に付着している粒子状物質のうち、特にセンサ素子１０の感度に影響を及ぼすことになる、検出電極１１の間に位置する粒子状物質を取り除きやすくすることができる。
【００１７】
さらに、絶縁性基板２は、一端が上面のうち隣り合う検出電極１１の間の領域に開口して、他端が異なる領域の表面に開口した貫通孔４を有している。貫通孔４は、絶縁性基板２の上面付近に空気を導入するために設けられている。貫通孔４が設けられていることによって、センサ素子１０の上面が露出することになる気体中の酸素濃度が低い場合であっても、オゾンを発生させることができる。
【００１８】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態においては、引き出し電極１３が絶縁性基板２の上面に設けられていたが、これに限られない。具体的には、絶縁性基板２の内部に設けられて、絶縁性基板２の下面にまで引き出されていてもよい。
【００１９】
また、本実施形態においては、検出電極１１、補助電極１２および引き出し電極１３が白金で形成されていたが、これに限られない。具体的には、反応性の低い気体中で用いられる場合であれば、白金以外の金属を用いてもよい。また、反応性の高い気体中で用いられる場合であっても、引き出し電極１３が絶縁性基板２の内部に埋設されている場合であれば、白金以外の金属が用いることができる。
【００２０】
また、本実施形態においては、平面視したときに、隣り合う検出電極１１の間に放電領域Ａが位置するように、沿面放電式オゾン発生部３が設けられていたが、これに限られない。具体的には、粒子状物質検出部１の周囲に放電領域Ａが位置するように、沿面放電式オゾン発生部３が設けられていてもよい。
【００２１】
＜変形例＞
センサ素子１０の変形例について説明する。なお、本例の各構成について、上述のセンサ素子１０と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２２】
図１〜４に示すセンサ素子１０においては、第１電極３１および第２電極３２が、絶縁性基板２の上面に並行に配置されていたが、これに限られない。例えば、図６に示すように、第１電極３１と第２電極３２とが上下方向に配置されていてもよい。具体的には、第１電極３１が絶縁性基板２のうち上面の近傍に埋設されているとともに、第２電極３２が第１電極３１よりも下方に埋設されている。さらに、第２電極３２は第１電極３１よりも、絶縁性基板２の上面に並行な方向における幅が大きい。なお、図６には示されていないが、第２電極３２と同様に、第１電極３１も接続電極３３を介して絶縁性基板２の外部に接続されている。変形例のセンサ素子１０においては、図５に示すように、第２電極３２の直上であって、第１電極３１の直上ではない放電領域Ａにおいて沿面放電が生じる。
【符号の説明】
【００２３】
１００：センサ全体
１０：センサ素子
２０：電源部
３０：抵抗測定部
１：粒子状物質検出部
１１：検出電極
１２：補助電極
１３：引き出し電極
２：絶縁性基板
３：沿面放電式オゾン発生部
３１：第１電極
３２：第２電極
３３：接続電極
４：貫通孔
Ａ：放電領域
【図１】
2014010050.tif 000003
【図２】
2014010050.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014010050.tif 000006
【図５】
2014010050.tif 000007
【図６】
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