(57)【要約】【課題】不感質量が極めて少なく、高測定精度な構造の粒子状物質検出素子の製造方法を提供すると共に、その粒子状物質検出素子を用いた粒子状物質検出センサを提供する。【課題を解決する手段】一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢのそれぞれの一方の端部１０３Ａ、１０３Ｂ、他方の端部１０４Ａ、１０４Ｂ迄に枝分かれすることなく直列に接続された導通経路を形成し、それぞれの一部を略コ字形に屈曲せしめた検出電極折り返し部１０１Ａ、１０１Ｂを設けると共に、所定の膜厚の絶縁層１２０を介して、略平板状の検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂを互いに対向せしめて、一方の端部１０３Ａ、１０３Ｂから他方の端部１０４Ａ、１０４Ｂに至るまでの抵抗値の計測により、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢ内部の断線の有無を検出する断線検出回路部３０１Ａ、３０１Ｂを具備する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも所定の距離を隔てて対向する一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）を具備する検出部（１０、１０ｃ、１０ｄ）に捕集・堆積する粒子状物質の量に応じて変化する上記検出電極間の電気的特性を検出して被測定ガス中に含まれる粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出素子（２、２、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を備えた粒子状物質検出センサであって、
上記一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）を成す各検出電極は、
一方の端部（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ａｃ、１０３Ｂｃ、１０３Ａｄ、１０３Ｂｄ）から、他方の端部（１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ａｃ、１０４Ｂｃ、１０４Ａｄ、１０４Ｂｄ）に至る迄に直列に接続された導通経路を形成し、
一部を屈曲せしめた折り返し部（１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ａｄ、１０１Ｂｄ）と、
所定の検出電極対間距離を形成する絶縁層（１２０）を介して対向する検出電極対向部（１００Ａ、１００Ｂ）と、を備えてなり、
上記一方の端部（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ａｃ、１０３Ｂｃ、１０３Ａｄ、１０３Ｂｄ）から上記他方の端部（１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ａｃ、１０４Ｂｃ、１０４Ａｄ、１０４Ｂｄ）に至るまでの抵抗値の計測により、上記一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）の内部における断線の有無を検出する断線検出回路部（３０１Ａ、３０１Ａａ、３０１Ａｂ、３０１Ｂ、３０１Ｂａ、３０１Ｂｂ）を具備することを特徴とする粒子状物質検出センサ（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）。
【請求項２】
上記一方の端部間（１０３Ａ−１０３Ｂ、１０３Ａｃ−１０３Ｂｃ、１０３Ａｄ−１０３Ｂｄ）、又は、上記他方の端部間（１０４Ａ−１０４Ｂ、１０４Ａｃ−１０４Ｂｃ、１０４Ａｄ−１０４Ｂｄ）の抵抗値、静電容量、インピーダンスのいずれかの検出により、上記検出電極間に堆積する粒子状物質の堆積量を検出するＰＭ検出回路部（３１）を具備する請求項１に記載の粒子状物質検出センサ（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）。
【請求項３】
上記粒子状物質検出素子（２、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が、
上記検出部（１０、１０ｃ、１０ｄ）と、
これを実装する基板部（２０、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）とからなり、
上記検出部（１０、１０ｃ、１０ｄ）が、
１００μｍ以上、５００μｍ以下の膜厚で略平板状に形成した上記検出電極対向部（１００Ａ、１００Ｂ）と、
５μｍ以上、２０μｍ以下の膜厚で略平板状に形成した上記絶縁層（１２０）とを繰り返して積層せしめた積層構造体からなる請求項１又は２に記載の粒子状物質検出センサ（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）。
【請求項４】
上記粒子状物質検出素子（２、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が、
通電により発熱する抵抗発熱体（ＥＬＡ、ＥＬＢ／２２０）を具備する請求項１ないし３のいずれかに記載の粒子状物質検出センサ（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）。
【請求項５】
上記断線検出回路部（３０１Ａａ、３０１Ｂａ）が、
上記一方の端部（１０３Ａ、１０３Ｂ）から上記他方の端部（１０４Ａ、１０４Ｂ）までの直流抵抗を測定して断線の有無を検出すると共に、
検出された直流抵抗の値から上記発熱体（ＥＬＡ、ＥＬＢ／２２０）の発熱温度を算出し、上記抵抗発熱体（ＥＬＡ、ＥＬＢ／２２０）への通電を制御する発熱制御回路部としての機能を具備する請求項４に記載の粒子状物質検出センサ（１ａ、１ｂ）。
【請求項６】
上記基板部（２０）が、
略平板状の絶縁性基板（２００、２１０）とその内部に上記抵抗発熱体（２２０）を具備する請求項４に記載の粒子状物質検出センサ（１、１ａ、１ｃ、１ｄ）。
【請求項７】
上記断線検出回路部（３０１Ａｂ、３０１Ｂｂ）が、
上記一方の端部（１０３Ａ、１０３Ｂ）から上記他方の端部（１０４Ａ、１０４Ｂ）までの直流抵抗を測定して断線の有無を検出すると共に、
上記一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）のそれぞれを上記抵抗発熱体として利用して、
上記一方の端部（１０３Ａ、１０３Ｂ）と上記他方の端部（１０４Ａ、１０４Ｂ）との間への通電により、
上記一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）を発熱させる発熱制御回路部を具備する請求項４に記載の粒子状物質検出センサ（１ｂ）。
【請求項８】
上記一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）が、ＬＮＦ（ＬａＮｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ３）、ＬＳＮ（Ｌａ１．２Ｓｒ０．８ＮｉＯ４）、ＬＳＭ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＭｎＯ３−δ）、ＬＳＣ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３―δ）、ＬＣＣ（Ｌａ１−ＸＣａＸＣｒＯ３−δ）、ＬＳＣＮ（Ｌａ０．８５Ｓｒ０．１５Ｃｒ１−ＸＮｉＸＯ３−δ）（０．１≦Ｘ≦０．７）のいずれかから選択したペロブスカイト型の導電性酸化物材料からなり、導電率が１０−２Ｓ／ｃｍ以上の導電性酸化物である請求項１ないし７のいずれか記載の粒子状物質検出センサ（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）。
【請求項９】
上記絶縁層（１２０）が、８ＹＳＺ（（ＺｒＯ２）０．９２（Ｙ２Ｏ３）０．０８）を代表とする部分安定化ジルコニア、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかから選択した絶縁性酸化物材料からなり、導電率が１０−５Ｓ／ｃｍ以下の絶縁性酸化物である請求項１ないし７のいずれか記載の粒子状物質検出センサ（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）。
【請求項１０】
所定の間隙を隔てて対向せしめた一対の検出電極間に堆積する粒子状物質の堆積量に応じて変化する電気的特性により被測定ガス中の粒子状物質を検出する請求項１から９のいずれかに記載の粒子状物質検出センサ（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）に用いられる粒子状物質検出素子（２、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の製造方法であって、
少なくとも、
ＬＮＦ（ＬａＮｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ３）、ＬＳＮ（Ｌａ１．２Ｓｒ０．８ＮｉＯ４）、ＬＳＭ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＭｎＯ３−δ）、ＬＳＣ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３―δ）、ＬＣＣ（Ｌａ１−ＸＣａＸＣｒＯ３−δ）、ＬＳＣＮ（Ｌａ０．８５Ｓｒ０．１５Ｃｒ１−ＸＮｉＸＯ３−δ）（０．１≦Ｘ≦０．７）のいずれかから選択したペロブスカイト型の導電性酸化物材料を用いて、１００μｍ以上５００μｍ以下の膜厚を有する略平板状の上記検出電極対向部（１００Ａ、１００Ｂ）を構成するための導電性シート成形工程と、
８ＹＳＺ（（ＺｒＯ２）０．９２（Ｙ２Ｏ３）０．０８）を代表とする部分安定化ジルコニア、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかから選択した絶縁性酸化物材料を用いて、５μｍ以上２０μｍ以下の膜厚を有する略平板状の絶縁層（１２０）を構成する絶縁性シート、及び／又は、絶縁性シートを形成する絶縁性シート成形、及び／又は、絶縁性シート成形工程と、
得られた導電性シート（１００）と絶縁性シート（１２０）とを積層して上記検出部（１０、１０ｃ、１０ｄ）を形成する積層工程と、
を具備することを特徴とする粒子状物質検出素子の製造方法。
【請求項１１】
上記導電性シート（１００）内の所定位置に、所定形状に区画した上記絶縁性シート（１２０）を埋め込む、絶縁性シート導電性シート内埋め込み成形工程を具備する請求項１０に記載の粒子状物質検出素子の製造方法。
【請求項１２】
上記絶縁性シート（１２０）内の所定位置に、所定形状に区画した上記導電性シート（１００）を埋め込む、導電性シート絶縁性シート内埋め込み成形工程を具備する請求項１０又は１１に記載の粒子状物質検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用内燃機関の排気系等に使用され、被測定ガス中に含まれるカーボンからなる煤を主成分とする粒子状物質を検出する粒子状物質検出素子の製造方法、並びに、粒子状物質検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ディーゼルエンジン等において、燃焼排気に含まれる環境汚染物質、特に煤粒子（Ｓｏｏｔ）及び可溶性有機成分（ＳＯＦ）を主体とする粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ；以下、ＰＭと称する。）を捕集するために、排気通路にディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称する。）を設置することが行われている。ＤＰＦは、耐熱性に優れる多孔質セラミックスからなり、多数の細孔を有する隔壁に燃焼排気を通過させてＰＭを捕捉する。
ＤＰＦは、ＰＭ捕集量が許容量を超えると、目詰まりが生じて圧力損失が増大したり、過剰に堆積したＰＭを燃焼したときに発生する熱によりＤＰＦが破損してＰＭのすり抜けを生じたりする虞があり、定期的に再生処理を行って捕集能力を回復させている。
【０００３】
ＤＰＦの再生時期の適切な判断や、ＰＭのすり抜け等の異常を早期に検出すべく、被測定ガス中のＰＭを検出するＰＭ検出センサについて種々提案されている。
例えば、特許文献１には、絶縁体の表面に所定の間隙を隔てて対向させた一対の櫛歯電極間に被測定ガス中のＰＭを堆積させ、その堆積量に応じて変化する抵抗値、静電容量、インピーダンス等の電気的特性を測定して、被測定ガス中に含まれるＰＭ量を検出するＰＭ検出素子が開示されている。
また、特許文献２には、板状の素子基材、前記素子基材に配設された一対の計測電極、前記一対の計測電極の間における電気的特性の測定をする特性測定手段、及び前記特性測定手段で測定をされた電気的特性の変化量に基づいて前記一対の計測電極及びその周囲に集塵された粒子状物質の量を求める粒子状物質量算出手段、を備え、一対の前記計測電極を構成するそれぞれの計測電極は、平面的に配列された複数の櫛歯部と、各前記計測電極の前記複数の櫛歯部をその一端で連結する櫛骨部とを有する櫛歯状の電極であり、それぞれの前記計測電極の前記櫛歯部が、隙間を空けて相互にかみ合わされるように配置されてなり、且つ、少なくとも一方の前記計測電極の前記櫛骨部は、誘電体からなる櫛骨被覆部によって被覆された粒子状物質検出装置が開示されている。この粒子状物質検出装置は、一対の計測電極及びその周囲に粒子状物質を付着させ、一対の計測電極間の電気的特性の変化を測定することにより粒子状物質の検出を行うものである。
【０００４】
このような、従来のＰＭ検出素子では、アルミナ等の絶縁性基板や、ジルコニア等の導電性基板の表面に、厚膜印刷、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）等の薄膜印刷等の手法を用いて、略短冊状に形成した複数の電極を一定の間隔で並べ、極性が交互に入れ代わるように対向させた、いわゆる櫛歯状にパターン形成されたものが用いられている。櫛歯状電極を対向させたＰＭ検出素子においては、一対の電極間に堆積するＰＭ量が一定量を超えるまで電極間の電気的特性を検出することができない不感質量が存在し、ＤＰＦの異常をより早期に、しかも確実に検出するために、この不感質量をできる限り少なくすることが望まれている。
【０００５】
また、検出電極間に一定量以上のＰＭが堆積し飽和状態となると、検出電極間で検出される電気的特性が一定となり、被測定ガス中のＰＭを検出できなくなる。
そこで、ＰＭ検出装置においては、ＰＭ検出を継続するために、検検出電極間へのＰＭ付着量が限界に達したときに、ヒータ等の加熱により、付着したＰＭを燃焼除去してＰＭ検出素子の再生を図っている。
【０００６】
さらに、特許文献３では、このようなガスセンサにおいて、検出部と抵抗測定手段との間を繋ぐ導通経路の断線の有無を検出する断線検出手段として、所定の抵抗値を有する断線検出抵抗を一対の検出電極を導通すると共に、該検出電極間に形成される検出抵抗に対して並列となるように反抵抗測定手段側に設けたことを特徴とするガスセンサが開示されており、早期の断線検出を可能としている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来のＰＭ検出素子において、櫛歯状電極を形成する際に、一般的な厚膜印刷を用いた場合には、検出電極間の間隙は数十μｍ程度となり、印刷ペーストのレオロジー特性や印刷スクリーンに形成するマスクの製造上の制約等から２０μｍ程度が限界であった。
また、ＣＶＤやＰＶＤ等の薄膜印刷を用いた場合には、極めて精密なパターンの形成が可能である反面、設備費用が大きく、製造コストの増大となる虞がある。
加えて、形成される検出電極は、必然的に薄膜となるため、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼排気流路に設けられ、外部からの振動、被測定ガスの温度変化、ＰＭ検出素子を加熱して検出部に堆積したＰＭを燃焼除去する際の熱ストレス、被測定ガス中に含まれる水分の付着による冷熱ストレス等、極めて過酷な使用環境に直接晒されるＰＭ検出素子においては、検出電極の蒸散や剥離等を招き、十分な耐久性が得られない虞もある。
【０００８】
さらに、一対の電極間に堆積する粒子状物質の量に応じて変化する電気的特性を検出する粒子状物質検出素子において、電気的特性として、検出電極間の抵抗値変化を測定する場合であっても、静電容量を測定する場合であっても、各検出電極内に何らかの欠陥による断線が生じた状態と検出電極間に粒子状物質が堆積していない状態とは、電気的には等価となるため、検出電極内の断線等の欠陥と検出電極間にＰＭが堆積していない状態との区別が付かなくなる虞もある。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、被測定ガス中に含まれる粒子状物質の検出部への堆積量に応じて変化する電気的特性を測定して被測定ガス中の粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出素子であって、不感質量が極めて少なく、測定精度の高い構造の粒子状物質検出素子の製造方法を提供すると共に、その粒子状物質検出素子を用いた粒子状物質検出センサにおいて、素子内部における断線等の欠陥の有無を検出可能とした信頼性の高い粒子状物質検出センサ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】
【００１０】
本発明（１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）では、少なくとも所定の距離を隔てて対向する一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）を具備する検出部（１０、１０ｃ、１０ｄ）に捕集・堆積する粒子状物質の量に応じて変化する上記検出電極間の電気的特性を検出して被測定ガス中に含まれる粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出素子（２、２、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を備えた粒子状物質検出センサであって、上記一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）を成す各検出電極は、一方の端部（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ａｃ、１０３Ｂｃ、１０３Ａｄ、１０３Ｂｄ）から、他方の端部（１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ａｃ、１０４Ｂｃ、１０４Ａｄ、１０４Ｂｄ）に至る迄に直列に接続された導通経路を形成し、一部を屈曲せしめた折り返し部（１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ａｄ、１０１Ｂｄ）と、所定の検出電極対間距離を形成する絶縁層（１２０）を介して対向する検出電極対向部（１００Ａ、１００Ｂ）と、からなり、上記一方の端部（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ａｃ、１０３Ｂｃ、１０３Ａｄ、１０３Ｂｄ）から上記他方の端部（１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ａｃ、１０４Ｂｃ、１０４Ａｄ、１０４Ｂｄ）に至るまでの抵抗値の計測により、上記一対の検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）の内部における断線の有無を検出する断線検出回路部（３０１Ａ、３０１Ａａ、３０１Ａｂ、３０１Ｂ、３０１Ｂａ、３０１Ｂｂ）を具備する。
【００１１】
また、本発明は、上記一方の端部間（１０３Ａ−１０３Ｂ、１０３Ａｃ−１０３Ｂｃ、１０３Ａｄ−１０３Ｂｄ）、又は、上記他方の端部間（１０４Ａ−１０４Ｂ、１０４Ａｃ−１０４Ｂｃ、１０４Ａｄ−１０４Ｂｄ）の抵抗値、静電容量、インピーダンスのいずれかの検出により、上記検出電極間に堆積する粒子状物質の堆積量を検出するＰＭ検出回路部（３１）を具備する。
さらに、本発明は、上記粒子状物質検出素子（２、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が、上記検出部（１０、１０ｃ、１０ｄ）と、これを実装する基板部（２０、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）とからなり、上記検出部（１０、１０ｃ、１０ｄ）が、１００μｍ以上、５００μｍ以下の膜厚で略平板状に形成した上記検出電極対向部（１００Ａ、１００Ｂ）と、５μｍ以上、２０μｍ以下の膜厚で略平板状に形成した上記絶縁層（１２０）とを繰り返して積層せしめた積層構造体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被測定ガス中に含まれる粒子状物質の検出部への堆積量に応じて変化する電気的特性を測定して被測定ガス中の粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出素子において、上記断線検出回路部（３０１Ａ、３０１Ｂ）によって上記検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）の内部の欠陥の有無を上記一方の端部（１０３Ａ、１０３Ｂ）から他方の端部（１０４Ａ、１０４Ｂ）に至るまでの直流抵抗の計測によって検出した上で、上記検出電極（ＥＬＡ、ＥＬＢ）間に堆積した粒子状物質の量に応じて変化する電気的特性を上記ＰＭ検出回路部（３１）によって検出するため、従来のように検出された電気的特性が、断線等の検出電極内部の欠陥によるものなのか検出電極間に粒子状物質が堆積していないことによるものなのかが区別できなくなるような虞がなく、高い信頼性の維持を図ることができる。
加えて、上記検出部（１０）を積層構造によって形成することにより、上記絶縁層（１２０）の膜厚を２０μｍ以下の極めて薄く形成することが可能となり、検出電極対間距離が短く、不感質量が極めて少なく、測定制度の高い構造の粒子状物質検出素子の製造方法を提供することができる。
従来の厚膜印刷等の方法では、検出電極間を２０μｍ以下に形成することが極めて困難であるが、本発明のように積層構造をとることで、絶縁層（１２０）を容易に５μｍ以上２０μｍ以下の範囲で形成することが可能となり、極めて不感質量を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の粒子状物質検出センサの基本構成を示す模式図。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態における粒子状物質検出センサの全体概要を示す構成図。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態における粒子状物質検出素子の要部である検出電極積層体の概要を示す斜視図。
【図２Ｂ】図２Ａ中Ａ−Ａに沿った検出電極積層体の断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態における粒子状物質検出素子の概要を示す展開斜視図。
【図４Ａ】正常時における本発明の作動状態を示す等価回路図。
【図４Ｂ】断線時における本発明の作動状態の一例を示す等価回路図。
【図５Ａ】比較例の正常時における作動状態を示す等価回路図。
【図５Ｂ】比較例の問題点を示し、断線時における作動状態の一例を示す等価回路図。
【図６Ａ】第１の実施形態における粒子状物質検出素子の要部である検出電極積層体の製造方法における埋め込み工程を説明するための断面図。
【図６Ｂ】検出電極積層体の詳細な構造を示すと共に図６Ａに続く積層工程の概要を説明するための展開斜視図。
【図６Ｃ】図６Ｂに続く検出電極積層体切り出し工程の概要を示す斜視図。
【図７】本発明の第２の実施形態における粒子状物質検出センサの概要を示す構成図。
【図８】本発明の第３の実施形態における粒子状物質検出センサの概要を示す構成図。
【図９Ａ】本発明の第４の実施形態における粒子状物質検出素子の概要を示す斜視図。
【図９Ｂ】図９Ａの検出電極積層体の詳細な構造を示す展開斜視図。
【図１０Ａ】本発明の第５の実施形態における粒子状物質検出センサの全体概要を示す構成図。
【図１０Ｂ】図１０Ａの検出電極積層体の詳細な構造の一例を示す展開斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１Ａを参照して、本発明の粒子状物質検出センサ１の基本構成について説明する。図１Ａは、本発明の粒子状物質検出センサ１の基本構成を最も簡略化して表現した概念図である。
粒子状物質検出センサ１は、少なくとも所定の距離を隔てて対向する一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢを具備する検出部１０に捕集・堆積する粒子状物質の量に応じて変化する上記検出電極間の電気的特性を検出して被測定ガス中に含まれる粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出素子２と、回路部３とによって構成されている。
粒子状物質検出素子２は、検出部１０とこれを実装する基板部２０とによって構成されている。
【００１５】
検出部１０は、少なくとも、絶縁層１２０を介して対向せしめた一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢを有する積層体構造によって形成されている。
なお、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢは、いずれの電極であるかを区別するため、便宜上、ハッチングを変えて表示してあるが、いずれの電極も同じ材質で形成してある。
具体的な材質については、製造方法と共に後述する。
回路部３は、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢ内部の断線の有無を検出する検出電極断線検出回路部３０と、検出電極間に堆積した粒子状物質の量に応じて変化する電気的特性を検出するＰＭ検出回路部３１とによって構成されている。
【００１６】
検出電極断線検出回路部３０は、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢのそれぞれにおける断線の有無を検出する第１の検出電極断線検出回路部３０１Ａと第２の検出電極断線検出回路部３０１Ｂとによって構成されている。
第１、第２の検出電極断線検出回路部３０１Ａ、３０２Ｂは、例えば、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの一方の端に設けた断線検出端子部１０３Ａ、１０３Ｂから他方の端に設けたＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４Ｂに至るまでの抵抗値を検出して検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢ内部の断線の有無を検出する。
具体的な断線の検出方法としては、微弱な電流を流して両端間の電位差を計測することで、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの内部抵抗ＲＥＬＡ、ＲＥＬＢの計測が可能となり、これを所定の閾値と比較することによって、断線の有無を判断できる。
【００１７】
本発明においては、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢが、略平板状に形成した検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂの一部を略コ字形に折り返した検出電極折り返し部１０１Ａ、１０１Ｂを設けて、検出リード部１０２Ａ、１０２Ｂに接続し、検出リード部１０２Ａ、１０２Ｂを介して、断線検出端子１０３Ａ、１０３Ｂ、及び、ＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４Ｂに接続された状態となっており、断線検出端子１０３Ａ、１０３ＢからＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４Ｂ迄が枝分かれすることなく、直列に接続された一本の導電経路を形成する一筆書き状となっていることを特徴としている。
検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢをこのような枝分かれのない連続した導電経路を有する形状とすることによって確実に断線の有無が検出可能となる。
【００１８】
ＰＭ検出回路部３１は、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢ間に堆積する粒子状物質の量に応じて変化する直流抵抗、静電容量、交流インピーダンスのいずれかの電気的特性について、一方の端部間１０３Ａ−１０３Ｂ、又は、他方の端部間１０４Ａ−１０４Ｂの抵抗値、静電容量、インピーダンスのいずれかの計測により検出し、被測定ガス中に含まれる粒子状物質の量を算出することができる。
なお、基板部２０には、通電により発熱する発熱体２２０を具備させて、検出時の温度を安定化させたり、検出部１０の表面に堆積した粒子状物質を燃焼除去してセンサの再生に利用したりするようにしても良い。
発熱体２２０への通電は、後述する発熱制御回路部３２によって通電制御することができる。
【００１９】
図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図３を参照して、本実施形態における粒子状物質検出センサ１のより具体的な構成について説明する。
本実施形態における粒子状物質検出センサ１は、図１Ｂに示すように、公知の粒子状物質検出センサと同様に、図略のハウジング４に覆われ内燃機関から排出される燃焼排気等の被測定ガスが流れる測定ガス流路５に固定された状態で使用される。
粒子状物質検出素子２は、略筒状に形成したハウジング４内にインシュレータ等の公知の固定部材を介して固定され、基板部２０の先端に固定した検出部１０が被測定ガスに晒されるようになっている。
【００２０】
本実施形態においては、図２Ａに示すように、検出部１０内において、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢが複数箇所で対向するように、複数箇所に電極折り返し部１０１Ａ、１０１Ｂが設けられて略櫛歯状に形成されている。
ただし、本実施形態においても、上述の如く、断線検出端子１０３Ａ、１０３ＢからＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４Ｂに至るまでに枝分かれすることなく、一本の直列する導電経路を構成している。
【００２１】
また、本実施形態においては、図２Ａに示すように、断線検出端子１０３Ａ、１０３ＢとＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４Ｂとが、検出部１０の一方の端に配置すべく、戻りリード部１０５Ａ、１０５Ｂが形成されている。
さらに、本実施形態における検出部１０は、従来の絶縁性基板の表面に電極パターンを印刷形成するのではなく、図２Ｂに示すように、平板状に形成された検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂと所定の検出電極対間距離を形成するための絶縁層１２０とを積み重ねたような積層構造によって形成されている。
【００２２】
一方、本実施形態においては、図２Ｂに示すように、検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂの積層方向の膜厚は、１００μｍ以上５００μｍ以下に形成され、絶縁層１２０の積層方向の膜厚は、５μｍ以上２０μｍ以下に形成されている。
絶縁層１２０の膜厚を極めて薄く形成し、検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂを積層することによって、検出部１０の表面に露出する一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢ間の距離は、５μｍ以上２０μｍ以下の極めて短い距離に設定することが可能となり、不感質量の解消を図ることができる。
検出部１０をこのような積層構造とする具体的な製造方法については、後述する。
【００２３】
図３に示すように、本実施形態における基板部２０は、略平板状の絶縁性基板２００、２１０の間に、通電により発熱する発熱体２２０が具備されており、絶縁性基板２００の表面には、厚膜印刷、メッキ等の公知の方法により、ＰＭ検出端子接続部１０６Ａ、１０６Ｂ、断線検出端子接続部１０７Ａ、１０７Ｂ、リード部１０８Ａ、１０８Ｂ、１０９Ａ、１０９Ｂ、ＰＭ検出外部接続端子１１０Ａ、１１０Ｂ、断線検出外部接続端子１１１Ａ、１１１Ｂからなる所定の導体パターンが形成されている。
検出部１０の断線検出端子１０３Ａ、１０３Ｂ、が断線検出端子接続部１０７Ａ、１０７ＢとＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４ＢがＰＭ検出端子接続部１０６Ａ、１０６Ｂと、それぞれ接続されると共に基板部２０の表面に実装・固定されている。
略平板状に形成した絶縁性基板２１０の表面には、厚膜印刷、メッキ等の公知の方法により形成され、通電により発熱する発熱体２２０と一対の発熱体リード部２２１Ａ、２２１Ｂが形成され、発熱体２２０及び発熱体リード部２２１Ａ、２２１Ｂは、絶縁性基板２００によって覆われており、スルーホール電極２２２Ａ、２２２Ｂを介して、絶縁性基板２１０の裏面側に設けた発熱体端子部２２３Ａ、２２３Ｂに接続されている。
【００２４】
図４Ａ、図４Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態における粒子状物質検出センサ１の効果を説明すると共に、図５Ａ、図５Ｂを参照して、比較例として示す従来の絶縁性基板の表面に一対の櫛歯状電極を厚膜形成した粒子状物質検出センサ１ｚの問題点について説明する。
本発明の粒子状物質検出センサ１を用いた場合、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの両端（１０３Ａ−１０４Ａ間、及び、１０３Ｂ−１０４Ｂ間）で断線検出回路部３０１Ａ、３０１Ｂにおいて検出される抵抗値は、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの内部抵抗ＲＥＬＡ、ＲＥＬＢに加え、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの表面に堆積する粒子状物質の影響を受ける。
このとき、粒子状物質の堆積によって形成される抵抗パスは、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢのそれぞれの対向する検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂ同士を架橋するように形成されるため、図４Ａに示すように、粒子状物質の堆積によって形成される内部抵抗ｒＰＭは、出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの内部抵抗ＲＥＬＡ、ＲＥＬＢに対して並列に接続されることになり、それぞれの検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの両端で検出される検出抵抗値ＲＡ、ＲＢとは、１／ＲＡ＝１／ＲＥＬＡ＋１／ｒＰＭ、１／ＲＢ＝１／ＲＥＬＢ＋１／ｒＰＭの関係が成り立つ。
【００２５】
検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの内部抵抗ＲＥＬＡ、ＲＥＬＢは、例えば、１Ω〜２００Ω程度とした場合、粒子状物質の堆積によって形成される抵抗パスの抵抗値ｒＰＭは、粒子状物質の堆積量に応じて、１０００Ω〜１０６Ω程度まで変化したとしても、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの両端で検出される両端抵抗値ＲＡ、ＲＢは、０．９９９Ω〜１９９．９６Ω程度となり、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢのいずれかの導通経路に断線が生じた場合には、１０００Ω以上となる。
このため、図４Ｂに示すように、断線が発生している検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの内部抵抗ＲＥＬＡ、ＲＥＬＢは、１０５Ω以上に上昇するため、断線検出回路部３０１Ａ、３０１Ｂにおいて、検出抵抗ＲＡ、ＲＢと、所定の抵抗閾値ＲＲＥＦ（例えば、１０００Ω）と、を比較する断線判定手段３０２Ａ、３０２Ｂを設けることによって、極めて容易に断線の有無を検出することができる。
【００２６】
加えて、対向する検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢ間に堆積する粒子状物質の量に応じて変化する電気的特性として、ＰＭ検出端子１０４Ａ−１０４Ｂ間のＰＭ由来抵抗ＲＰＭを計測した場合、粒子状物質の堆積量による抵抗値変化のみを検出することができる。
また、断線を検出したときには、異常警告を発信することにより、粒子状物質算出を停止させることもできる。
【００２７】
一方、絶縁性基板の表面に、所定の間隙を隔てて互いに対向する一対の検出電極を厚膜印刷によって櫛歯状に形成した従来の粒子状物質検出センサ１ｚを用いた場合、正常時には、図５Ａに示すように、検出電極間で検出される検出抵抗ＲＳＵＭは、検出電極ＥＬＡＺ、ＥＬＢＺのそれぞれの内部抵抗ｒＡ、ｒＢと、粒子状物質の堆積量ＱＰＭに応じて変化するＰＭ由来抵抗ＲＰＭと、が直列接続されたものと等価となり、その合成抵抗ＲＰＭ＋ｒＡ＋ｒＢを計測することでＰＭ堆積量ＱＰＭの算出が可能となる。
【００２８】
しかし、従来の粒子状物質検出センサ１ｚでは、検出電極ＥＬＡＺ、ＥＬＢＺの何処かに断線異常が発生した場合、図５Ｂに示すように、断線箇所とＰＭ由来抵抗ＲＰＭとは直列に接続された状態であり、ＰＭ由来抵抗は、１０００Ω〜１０６Ωまでの大きな範囲で変化し、断線が生じた場合の検出抵抗は１０５Ω程度となるで、断線が生じているのか、検出電極ＥＬＡＺ、ＥＬＢＺ間に粒子状物質が堆積していない状態なのかを区別して検出することができない虞がある。
さらに、断線を生じた場合であっても、断線箇所を架橋するように粒子状物質が堆積した場合には、断線箇所をバイパスするように並列に接続された抵抗パスｒＰＭＺが形成されるため、断線が検出されない虞もある。
本発明は、従来の粒子状物質検出センサ１ｚにおいて起こり得るこのような問題を解決するためになされたものである。
【００２９】
ここで、図６Ａ、図６Ｂ、図６ｃを参照して、本発明の粒子状物質検出センサ１の要部である検出部１０の製造方法について説明する。
絶縁層１２０は、８ＹＳＺ（ＺｒＯ２）０．９２（Ｙ２Ｏ３）０．０８）を代表とする部分安定化ジルコニア、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかから選択した絶縁性酸化物材料に所定の結合材、可塑剤、分散剤、溶剤等を添加して、厚膜印刷、又は、ドクターブレード法等の公知の成膜方法を用いて、膜厚５μｍ以上、２０μｍ以下の略平板状によって形成された、絶縁性薄膜シート（１２０）と、膜厚１００μｍ以上、５００μｍ以下の略平板状によって形成された、絶縁性厚膜シート（１２０）とを用いて形成されている。
【００３０】
導電性シート成形工程では、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢを形成するための導電性シートを形成する。
導電性シートは、ＬＮＦ（ＬａＮｉ０．６Ｆｅ０．４Ｏ３）、ＬＳＮ（Ｌａ１．２Ｓｒ０．８ＮｉＯ４）、ＬＳＭ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＭｎＯ３−δ）、ＬＳＣ（Ｌａ１−ＸＳｒＸＣｏＯ３―δ）、ＬＣＣ（Ｌａ１−ＸＣａＸＣｒＯ３−δ）、ＬＳＣＮ（Ｌａ０．８５Ｓｒ０．１５Ｃｒ１−ＸＮｉＸＯ３−δ）（０．１≦Ｘ≦０．７）のいずれかから選択したペロブスカイト型の導電性酸化物材料に所定の結合材、可塑剤、分散剤、溶剤等を添加して、ドクターブレード法、プレス法等の公知の形成方法によって、膜厚１００μｍ以上、５００μｍ以下の略平板状に形成された導電性シート（１００）が用いられている。
ＬＮＦ、ＬＳＮ、ＬＳＭ、ＬＳＣ、ＬＣＣ、ＬＳＣＮ等によって形成された導電性シートは、焼成によって、導電率が１０−２Ｓ／ｃｍ以上の導電性酸化物となる。
【００３１】
絶縁性シート成形工程では、ＹＳＺ（（ＺｒＯ２）０．９２（Ｙ２Ｏ３）０．０８）を代表とする部分安定化ジルコニア、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３のいずれかから選択した絶縁性酸化物材料をドクターブレード法、厚膜印刷法等の公知の成形方法を利用して形成する。
絶縁性シート成形工程で形成された絶縁シートは、焼成により、絶縁層１２０を構成する導電率が１０−５Ｓ／ｃｍ以下の絶縁性酸化物となる。
【００３２】
図６Ａに（ａ）〜（ｄ）の順を追って示す絶縁性シート導電性シート内埋め込み工程では、予め用意した同じ膜厚の絶縁性厚膜シート（１２０）と導電性シート（１００）とを重ね合わせ、金型Ｍ１、Ｍ２を用いて、同時に打ち抜くことで、絶縁性膜厚シートを導電性シート内に隙間なく埋込むことができる。
金型のパターンを適宜変更することによって、導電性シートの複数の所定位置に所定の形状に区画した絶縁性シートを埋め込むことが可能である。
なお、膜厚５μｍ以上、２０μｍ以下の絶縁性薄膜シート１２０の所定位置に部分的に同膜厚で所定形状に区画した導電性シート１００を埋め込む導電性シート絶縁性シート内埋め込み工程において、上記のような方法が困難な場合には、所定のパターンの導電性シートと絶縁性シートとを重ねて厚膜印刷するようにしても良い。
【００３３】
このような絶縁性シート１２０と導電性シート１００とが所定のパターンで組み合わされたシートを図６Ｂに示すような積層工程を経て積層することで、検出部１０が形成されている。
例えば、図６ＢにＡ層と記したシートでは、導電性厚膜シート１００内の５カ所に絶縁性厚膜シート１２０を埋め込むことで、検出電極戻りリード部１０５Ａと、検出電極対向部１００Ａと、検出電極リード部１０２Ｂと、検出電極戻りリード部１０５Ｂとが絶縁層１２０を介して配置された状態とすることができる。
なお、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢのどの部分を構成するものであるかを明確にするために、便宜上、ＥＬＡ側とＥＬＢ側とをハッチングを分けて示しているが、元々は、一枚の導電性シート１００に絶縁性シート１２０を埋め込んだものである。
Ｂ層は、Ａ層を平面方向に１８０度回転させたものである。
【００３４】
ＭＡ層は、Ａ層とＡ層とを直列に接続するものであり、絶縁性薄膜シート１２０の所定の４カ所に導電シート１００を埋め込むことで、絶縁層１２０内の所定の位置に検出電極戻りリード部１０５Ａ、検出電極折り返し部１０１Ａ、検出電極リード部１０２Ｂ、検出電極戻りリード部１０５Ｂが配設された状態となっている。
ＭＢ層は、Ｂ層とＢ層とを直列に接続するものであり、ＭＡ層を平面方向に１８０度回転させたものである。
【００３５】
Ｃ層は、互いに対向する検出電極対向部１００Ａと１００Ｂとの絶縁を図りつつ、検出電極リード部１０２Ａ、１０２Ｂ、検出電極戻りリード部１０５Ａ、１０５Ｂの導通を図るものであり、絶縁性薄膜シート１２０の所定の４カ所に導電シート１００を埋め込むことで、絶縁層１２０内の所定の位置に検出電極戻りリード部１０５Ａ、検出電極リード部１０２Ａ、検出電極リード部１０２Ｂ、検出電極戻りリード部１０５Ｂが配設された状態となっている。
Ａ層、ＭＡ層、Ａ層、Ｃ層、Ｂ層、ＭＢ層、Ｂ層、Ｃ層、Ａ層・・・繰り返して積層することにより、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢは、少なくとも、略平板状に形成した検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂと、その一部が略コ字形に屈曲する検出電極折り返し部１０１Ａ、１０１Ｂと、検出電極リード部１０２Ａ、１０２Ｂとによって構成され、一方の端部に断線検出端子部１０３Ａ、１０３Ｂが形成され、他方の端部にＰＭ検出端子部１０４Ａ、１０４Ｂが形成され、断線検出端子部１０３Ａ、１０３ＢからＰＭ検出端子部１０４Ａ、１０４Ｂまでが直列に接続された一本の導通経路を形成することができる。
【００３６】
ＡＥ層は、検出部１０の一方の端部処理を行うものであり、導電性厚膜シート１００の３カ所に絶縁性シート１２０が埋設されて、検出電極対向部１００ＡＥが、検出電極折り返し部１０１Ａと検出電極戻りリード部１０５Ａとに接続するように配設され、検出電極対向部１００ＢＥが、検出電極リード部１０２Ｂと検出電極戻りリード部１０５Ｂとに接続されるように配設されている。
また、ＥＴＰ層は、絶縁性シート１２０のみからなり、検出部１０の一方の端面の絶縁保持を図っている。
【００３７】
Ｃ層を繰り返し積層することで、検出電極リード部１０２Ａ、１０２Ｂ、検出電極戻りリード部１０５Ａ、１０５Ｂを任意の長さに形成することができる。
ＥＮＤ層は、検出部１０の他方の端部処理を行うもので、絶縁性厚膜シート１２０の所定の４カ所に導電性厚膜シート１００を埋設（逆に、導電性厚膜シート１００の所定の３カ所に絶縁性膜厚シート１２０を埋設しても良い。）することによって、断線検出端子１０３Ａ、１０３Ｂ、ＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４Ｂを形成し検出部１０の片側に配設してある。
【００３８】
また、実際の製造工程においては、多層セラミックスの製法において慣用されているように、各層の周囲を覆う枠部を設けて、位置決め孔を形成した上で積層することにより、高い精度で検出電極層ＥＬＡ、ＥＬＢの一方の端から他方の端までが枝分かれすることなく直列に接続された導通経路を形成しつつ、互いに一定の間隙を隔てて対向させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態において、各層の幅を厚く形成し、積層した後、金太郎飴のように、所定の幅に切り出すことによって、複数の検出部１０を効率良く形成することができる。
このようにして得られた検出部集合体１０ＭＬＴを図６Ｃに示すように、ダイシングソー等の切断手段を用いて、所定の厚みに切り出して検出部１０が完成する。
これを、図３に示したように、基板部２０に実装すれば、本発明の要部である粒子状物質検出素子２が完成する。
【００４０】
なお、検出部集合体１０ＭＬＴから、個片を切り出すのは、焼成前に行っても良いし、焼成後に行っても良い。
焼成前の加工であれば、成形体の状態であるので加工が容易であるメリットがある反面、焼成による寸法変化があるため、検出部１０の寸法バラツキが大きくなるデメリットがある。
焼成後の加工であれば、検出部１０の強度が高くなっているので、加工が困難となるデメリットがある反面、焼成による寸法変化がないので、加工後の寸法精度が高いメリットがある。
したがって、生産コストを重視する用途か、加工精度を重視しる用途かに応じて、いずれの時期に加工するのが良いかを適宜選択できる。
【００４１】
また、本発明の要部である検出部１０は、上述のような積層構造を呈しているため、多層基板や、圧電アクチュエータ等の積層構造体と同様に、加工工程途中での不純物の混入や、各層間の熱膨張係数の違い等によって、層間剥離（デラミネーション）を生じる虞がある。
検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢ内に、デラミネーションを生じると、各層間の導通が阻害され、局所的な断線を生じる虞があるが、上述の如く、本発明によれば、極めて容易に素子内部の断線の有無を検出することができる。
したがって、検出部１０を積層体構造とすることによって、検出電極間の絶縁距離を極めて短くして不感質量の解消を図った場合であっても、高い信頼性を維持できるのである。
【００４２】
図７を参照して、本発明の第２の実施形態における粒子状物質検出センサ１ａについて説明する。なお、上記実施形態と同じ構成については、同じ符号を付したので詳細な説明を省略し、類似する構成であって相違する部分には同じ符号に枝番としてアルファベットを付してあり、相違点を中心に説明する。以下の実施例においても同様とする。
上記実施形態においては、基板部２０に具備した発熱体２２０への通電を制御する発熱体通電制御回路部３２を、断線検出回路部３０、及び、ＰＭ検出回路部３１とは独立に設けた例を示したが、本実施形態においては、断線検出回路部３０（３０１Ａａ、３０１Ｂａ）を、発熱体２２０の発熱温度の検出と温度制御に利用するように構成した点が相違する。
【００４３】
検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの断線検出端子１０３Ａ、１０３ＢからＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４Ｂに至るまでの内部抵抗ＲＡ、ＲＢは、温度に対して相関性を有するため、検出された内部抵抗ＲＡ、ＲＢから、発熱体２２０の発熱温度Ｔ１、Ｔ２を算出することが可能である。
得られた温度結果を、ヒータ制御回路３２０にフィードバックし、ヒータ制御回路３２０では、温度結果に応じて、発熱体２２０への通電を制御するスイッチング素子３２２を開閉駆動するたドライバ３２１の駆動を制御する。
本実施形態によれば、上記実施形態と同様に、検出部１０内部の断線の有無検出が可能で、高い精度で粒子状物質の検出が可能であるのに、加えて、発熱体の温度をより正確に制御することも可能となる。
【００４４】
図８を参照して、本発明の第３の実施形態における粒子状物質検出センサ１ｂについて説明する。
上記実施形態においては、検出部１０に堆積した粒子状物質を燃焼除去させたり、検出時の温度を一定として検出精度の向上を図ったりするために、基板部２０の内部に通電により発熱する発熱体２２０を設けた例を示したが、本実施形態においては、発熱体２２０を具備することなく、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢのそれぞれを抵抗発熱体として利用するように構成した点が相違する。
本実施形態においては、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの両端１０３Ａ−１０４Ａ、１０３Ｂ−１０４Ａ間の断線を検出する断線検出回路部３０１Ａｂ、３０１Ｂｂのそれぞれに、発熱制御機能を持たせたことを特徴とする。
具体的には、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの両端１０３Ａ−１０４Ａ、１０３Ｂ−１０４Ａ間の内部抵抗を測定することによって断線の有無を検出するだけでなく、導体の抵抗値は、温度依存性を有することから、測定された抵抗値ＲＡ、ＲＢから検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの温度を算出する。
【００４５】
さらに、抵抗体の発熱量は、供給電力に比例することから、抵抗値ＲＡ、ＲＢをモニタしつつ、可変電源３２Ａｂ、３２Ｂｂから検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢに供給する電力量を増減することによって、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢを所望の温度に維持することが可能となる。
本実施形態によれば、上記実施形態と同様の効果に加え、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢに堆積した粒子状物質が飽和状態となった場合には、可変電源３２Ａｂ、３２Ｂｂからの供給電力を上げ、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの温度を上昇させ、堆積した粒子状物質を燃焼除去することもできる。
【００４６】
図９Ａ、図９Ｂを参照して、本発明の第４の実施形態における粒子状物質検出センサ１ｃとその要部である検出電極積層体１０ｃについて説明する。
上記実施形態においては、検出電極積層体１０の内部を貫通するように、検出電極戻りリード部１０５Ａ、１０５Ｂを設けて外部との接続を図る断線検出端子部１０３Ａ、１０３Ｂと粒子状物質検出端子部１０４Ａ、１０４Ｂとを検出電極積層体１０の一方の端縁に引き出した構成について説明したが、図９Ａ、図９Ｂに示すように、検出電極戻りリード部１０５Ａ、１０５Ｂを設けることなく、断線検出端子部１０３Ａｃ、１０３Ｂｃ、粒子状物質検出端子部１０４Ａｃ、１０４Ｂｃを４箇所に振り分けて露出させ、基板部２０ｃの表面に設けた導体１０６Ａｃ、１０６Ｂｃ、１０７Ａｃ、１０７Ｂｃ、１０８Ａｃ、１０８Ｂｃ、１０９Ａｃ、１０９Ｂｃ、１１０Ａｃ、１１０Ｂｃ、１１１Ａｃ、１１１Ｂｃの配線パターンによって、外部との接続を図る接続端子１１０Ａｃ、１１０Ｂｃ、１１１Ａｃ、１１１Ｂｃを粒子状物質検出素子２ｃの基端側に配設するようにした点が相違する。
【００４７】
検出電極戻りリード部１０５Ａ、１０５Ｂを形成していないので、図９Ｂに示すように、各層の構成がシンプルで上記実施形態より製造容易となる。
本実施形態においても、上記実施形態と同様に、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢが、断線検出端子１０３Ａｃ、１０３ＢｃからＰＭ検出端子１０４Ａｃ、１０４Ｂｃに至るまで枝分かれすることなく、一筆書き状の導電経路が形成されているので、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢ内部の断線の有無を極めて容易に検出できる。
【００４８】
図１０Ａ、図１０Ｂを参照して、本発明の第５の実施形態における粒子状物質検出センサ１ｄ、及び、検出電極積層体１０ｄについて説明する。
上記実施形態においては、導電性シート１００内に絶縁性シート１２０を埋め込んだり、絶縁性シート１２０内に導電性シート１００を埋め込んだりしたものを積層することで、検出電極折り返し部１０１Ａ、１０１Ｂや、検出電極リード部１０２Ａ、１０２Ｂを形成して、検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢが断線検出端子１０３Ａ、１０３Ｂから、ＰＭ検出端子１０４Ａ、１０４Ｂまで、枝分かれすることなく、直列接続された導電経路を形成する方法を示したが、本実施形態においては、各層間の導通を確保する検出電極折り返し部１０１Ａ、１０１Ｂや、検出電極リード部１０２Ａ、１０２Ｂをスルーホール印刷によって形成する点が相違する。
【００４９】
このような構成とすることで、検出部１０ｄの表面には、略短冊状に区画された検出電極層１００Ａ、１００Ｂのみが絶縁層１２０を介して平行に並んで露出した状態となり、検出電極折り返し部１０１Ａｄ、１０１Ｂｄ、及び、検出電極リード部１０２Ａｄ、１０２Ｂｄは、絶縁層１２０内部に埋設された状態となっている。
このため、検出電極ＥＬＡｄ、ＥＬＢｄ間に電界を作用させ、被測定ガス中に含まれる粒子状物質の捕集を図った場合に、検出電極の屈曲する部分に電界集中することがなく、平行に並んだ検出電極ＥＬＡｄ、ＥＬＢｄ間に一様な電界が形成されるため、捕集される粒子状物質の偏在が抑制され、検出精度のさらなる向上を図ることもできる。
また、本発明において、検出部１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの方向性を特に限定するものではなく、図１Ｂに示すように、粒子状物質検出素子２の長手方向に対して、直交する方向に検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂが並ぶように形成しても良いし、図１０Ａに示すように、粒子状物質検出素子２の長手方向に対して、平行する方向に検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂが並ぶように形成してもよい。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、検出部１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを積層体構造とすることで、一対の検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂ間を絶縁する絶縁層１２０の膜厚を２０μｍ以下にすることを可能にし、極めて検出精度を高くした構成について説明したが、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢを成す各検出電極が、一方の端部から、他方の端部に至る迄に直列に接続された導通経路を形成し、一部を屈曲せしめた折り返し部と、所定の間隙を設けて対向する検出電極対向部１００Ａ、１００Ｂと、を備えてなり、一方の端部から他方の端部に至るまでの抵抗値の計測により、一対の検出電極ＥＬＡ、ＥＬＢの内部における断線の有無を検出する断線検出回路部を具備するものであれば、検出電極対向部を厚膜印刷、薄膜印刷、メッキ、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の方法によって形成した場合にも適用し得るものである。
厚膜印刷の場合、一対に検出電極対向部を絶縁する絶縁距離を２０μｍ以下とするのが困難であるため、上記実施形態に比べ、検出精度の低下は避けられないが、検出電極内の断線検出を可能とすることでセンサの信頼性の向上を図ることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  粒子状物質検出センサ
１０  検出部
１００Ａ、１００Ｂ  検出電極層
１０１Ａ、１０１Ｂ  検出電極折り返し部
１０２Ａ、１０２Ｂ  検出電極リード部
１０３Ａ、１０３Ｂ  断線検出端子部
１０４Ａ、１０４Ｂ  粒子状物質検出端子部
１０５Ａ、１０５Ｂ  検出電極戻りリード部
２  粒子状物質検出素子
２０  基板部
２００、２１０  絶縁性基板
２２０  発熱体
２２１Ａ、２２１Ｂ  発熱体リード部
２２２Ａ、２２２Ｂ  発熱体端子部
２２３Ａ、２２３Ｂ  スルーホール電極
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】特開２００５−１６４５５４号公報
【特許文献２】特開２０１２−４７５９６号公報
【特許文献３】特開２０１１−２０３０９３号公報
【図１Ａ】
2014032063.tif 000003
【図１Ｂ】
2014032063.tif 000004
【図２Ａ】
2014032063.tif 000005
【図２Ｂ】
2014032063.tif 000006
【図３】
2014032063.tif 000007
【図４Ａ】
2014032063.tif 000008
【図４Ｂ】
2014032063.tif 000009
【図５Ａ】
2014032063.tif 000010
【図５Ｂ】
2014032063.tif 000011
【図６Ａ】
2014032063.tif 000012
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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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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