(57)【要約】【課題】粒子状物質を検知するセンサ素子の検知部の温度を素早く、正確に検出することができ、粒子状物質の検出精度を向上させた粒子状物質検出センサを提供すること。【解決手段】被測定ガス通路Ｅ１に配置されるセンサ素子１を備える粒子状物質検出センサＳであって、上記センサ素子は、被測定ガスＧに含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部１０と、上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部２と、異種金属からなる一対の金属線３１、３２と、上記被堆積部において上記一対の金属線の端部３１ａ、３２ａが接合された接点３３を有する測温部３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス通路（Ｅ１）に配置されるセンサ素子（１）を備える粒子状物質検出センサ（Ｓ）であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス（Ｇ）に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部（１０）と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部（２）と、
異種金属からなる一対の金属線（３１、３２）と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部（３１ａ、３２ａ）と、上記一対の端部が接合された接点（３３）を有する測温部（３）と、
を備えている、粒子状物質検出センサ。
【請求項２】
上記検知部は、上記被堆積部において、互いに離間して配置される一対の検知電極（２１、２２）を有しており、上記一対の端部は、上記一対の検知電極に隣接して配置される、請求項１に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項３】
上記検知部は、上記被堆積部において、互いに離間して配置される一対の検知電極（２１、２２）を有しており、上記一対の金属線の一方（３１）は、上記一対の検知電極の一方（２２）の少なくとも一部と一体に構成される、請求項１に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項４】
上記一対の検知電極の一方は、接地電極であり、上記一対の金属線の一方と、同一組成の金属材料からなる、請求項３に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項５】
上記一対の金属線は、少なくとも一方が、貴金属又は貴金属を含む合金からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項６】
上記一対の金属線は、Ｐｔ又はＲｈ含有率が１０質量％未満のＰｔ−Ｒｈ合金からなる金属線（３２）と、Ｒｈ含有率が１０質量％以上のＰｔ−Ｒｈ合金からなる金属線（３１）とを組み合わせてなる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項７】
上記一対の金属線は、少なくとも上記センサ素子が上記被測定ガス（Ｇ）に晒される部分において、上記一対の端部を除く部分が、上記センサ素子の内部に埋設されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項８】
上記センサ素子は、複数の絶縁性シート（１２）の積層体からなる絶縁性基体（１１）を有し、複数の上記絶縁性シートの積層面からなる上記絶縁性基体の表面に、上記被堆積部が形成されており、
互いに隣り合う２つの上記絶縁性シートの間に、上記一対の金属線を構成する金属膜（３１０、３２０）が埋設されると共に、上記被堆積部に露出する上記金属膜の端縁部が、上記一対の端部を構成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項９】
上記センサ素子は、複数の絶縁性シート（１２ａ、１２ｂ）の積層体からなる絶縁性基体（１１）を有し、上記絶縁性基体（１１）の表面となる上記絶縁性シート（１２ａ）のにシート面に、上記一対の金属線を構成する金属膜（３１０、３２０）が配置されると共に、上記シート面に設けた上記被堆積部に配置される、上記金属膜の一部が、上記一対の端部を構成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の粒子状物質検出センサと、センサ制御部（５）とを有し、
上記センサ素子は、長手方向（Ｘ）の先端側に上記被堆積部を備えており、
上記一対の金属線は、上記接点と反対側の端部が、上記センサ素子の基端側に設けられた一対の測温用端子部（３０）に接続されており、
上記センサ制御部は、上記一対の測温用端子部に接続されて、上記一対の測温用端子部間の起電力を検出する温度検出部（５２）を備えている、粒子状物質検出装置。
【請求項１１】
上記一対の金属線は、上記接点から上記一対の測温用端子部のうちの第１端子（３０ａ）に接続される金属線（３１）と、上記接点から上記一対の測温用端子部のうちの第２端子（３０ｂ）に接続される金属線（３２）とからなり、各金属線は、上記接点から各端子へ至るまで同一組成の金属材料で構成されている、請求項１０に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１２】
上記温度検出部（５２）と、上記一対の測温用端子部との間は、一対の補償導線（５０ａ、５０ｂ）によって接続されており、各補償導線は、これに接続される上記第１端子又は上記第２端子と同一組成の金属材料で構成されている、請求項１１に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１３】
上記センサ制御部は、上記検知部の出力信号が読み込まれる出力検出部（５１）を備え、上記出力信号を、上記温度検出部の検出結果に基づいて温度補正する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１４】
上記センサ素子は、ヒータ部（４）を内蔵しており、上記センサ制御部は、上記温度検出部の検出結果に基づいて、上記ヒータの作動を制御するヒータ制御部（５３）を備える、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項１５】
上記被測定ガス通路（Ｅ１）は内燃機関の排ガス通路であり、上記被測定ガスは、内燃機関の排ガスである、請求項１０〜１４のいずれか１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、被測定ガスに含まれる粒子状物質を検出するための粒子状物質検出センサと、それを用いた粒子状物質検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質（すなわち、Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ；以下、適宜ＰＭと称する）を検知する、電気抵抗式の粒子状物質検出センサが知られている。電気抵抗式の粒子状物質検出センサは、一般に、絶縁性基体の表面にＰＭ検知部を設けたセンサ素子を備え、一対の検知電極間に導電性の粒子状物質が堆積することによる抵抗値変化を検出する。粒子状物質検出センサは、例えば、排ガス通路において、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称する）の下流側に配設されて、ＤＰＦの故障診断に用いられる。故障判定は、例えば、センサ素子の出力が、予め設定した閾値を超えたか否かで判定される。
【０００３】
一方、近年の排ガス規制強化に伴い、ＰＭ排出をより速やかに検知することが求められている。その際、センサ素子の出力が温度依存性を有することから、センサ素子部に温度検出部を設けて、センサ素子温度に応じたて出力補正を行うことが検討されている。一例として特許文献１には、基板上に対向配置された一対の検出電極を有するセンサ素子を備え、一対の検出電極間を導通する導通通路に温度検出抵抗を設けて、コンデンサを直列に配置した粒子状物質検出センサが開示されている。センサ素子は、温度検出抵抗とコンデンサからなる直列回路に通電されない第１状態と、通電される第２状態とを切り替える。そして、一対の検出電極間に直流信号が印加される第１状態において、粒子状物質を検出し、交流信号が印加される第２状態において、センサ素子温度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４７６５０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において、センサ素子は、一対の検出電極が形成される基板と、ヒータ電極が形成される基板との間に、温度検出抵抗が形成される基板を挟持して構成される。その場合、温度検出抵抗は、センサ素子内部に配置されて、基板を介してＰＭ検知部と隣接し、センサ素子の平均温度を検出することになる。このような構成では、粒子状物質検出センサは、粒子状物質が堆積するＰＭ検知部の表面温度を、直接計測することができないため、排ガスの温度変化に対する応答性、追従性が不十分となる。その結果、ＰＭ検知の精度向上に限界があり、より即応性の高い粒子状物質検出センサの開発が望まれている。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、粒子状物質が堆積するセンサ素子の検知部の温度を素早く、かつ正確に検出可能であり、検知部による粒子状物質の検出精度を向上することができる粒子状物質検出センサと、それを用いた粒子状物質検出装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、
被測定ガス通路（Ｅ１）に配置されるセンサ素子（１）を備える粒子状物質検出センサ（Ｓ）であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス（Ｇ）に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部（１０）と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部（２）と、
異種金属からなる一対の金属線（３１、３２）と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部（３１ａ、３２ａ）と、上記一対の端部が接合された接点（３３）を有する測温部（３）と、
を備えている、粒子状物質検出センサにある。
【０００８】
また、本発明の他の態様は、上記粒子状物質検出センサと、センサ制御部（５）とを有し、
上記センサ素子は、長手方向（Ｘ）の先端側に上記被堆積部を備えており、
上記一対の金属線は、上記接点と反対側の端部が、上記センサ素子の基端側に設けられた一対の測温用端子部（３０）に接続されており、
上記センサ制御部は、上記一対の測温用端子部に接続されて、上記一対の測温用端子部間の起電力を検出する温度検出部（５２）を備えている、粒子状物質検出装置にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記粒子状物質検出センサは、測温部の一対の金属線が熱電対を構成して、被堆積部の温度を検出する。すなわち、一対の端部が接合された接点と、基準となる他端側との温度差によって異種金属間に生じる熱起電力を検出することで、被堆積部の温度、さらには、被堆積部の粒子状物質を検知する検知部の温度を、直接検出することができる。これにより、被堆積部の温度変化を応答性、追従性よく検出可能であり、例えば、測温部の検出結果に基づく温度補正によって、粒子状物質の検出精度を向上させることができる。
【００１０】
このような粒子状物質検出センサは、被測定ガス通路の外部に設置されるセンサ制御部と共に、粒子状物質検出装置を構成することができる。粒子状物質検出センサは、例えば、被堆積部を備えるセンサ素子の先端側を、被測定ガス通路に配置し、基端側を被測定ガス通路の外部に配置して、センサ制御部により、検知部における粒子状物質の検知を制御する。このとき、センサ制御部の温度検出部は、基端側の一対の測温用端子部に生じる熱起電力から、被堆積部の温度を速やかに検出し、検出結果をセンサ制御に反映させることができる。
【００１１】
以上のごとく、上記態様によれば、センサ素子の検知部の温度を素早く、かつ正確に検出し、粒子状物質の検出精度を向上させた粒子状物質検出センサを実現できる。また、この粒子状物質検出センサを用いて、例えば、内燃機関の排気系における故障診断等を精度よく行うことができる粒子状物質検出装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。
【図２】実施形態１における、センサ素子の全体斜視図。
【図３】実施形態１における、センサ素子の分解斜視図。
【図４】実施形態１における、粒子状物質検出センサを備える粒子状物質検出装置を設けた内燃機関の排気系の概略構成図。
【図５】実施形態１における、粒子状物質検出装置の全体概略構成図。
【図６】実施形態１における、センサ制御部を備えるＥＣＵで実行される故障診断処理のフローチャート図。
【図７】実施形態１における、排ガス温度の変化に対する測温部による検出温度の経時変化を、従来と比較して示す図。
【図８】実施形態１における、排ガス温度の変化に対する検知部によるセンサ出力の経時変化を、温度補正を行った場合と温度補正を行わない場合とで比較して示す図。
【図９】実施形態２における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。
【図１０】実施形態２における、センサ素子の要部正面図。
【図１１】実施形態２における、センサ素子の分解斜視図。
【図１２】実施形態３における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。
【図１３】実施形態３における、センサ素子の全体斜視図。
【図１４】実施形態４における、センサ素子の分解斜視図。
【図１５】実施形態４における、粒子状物質検出センサのセンサ素子の構成を示す要部拡大図。
【図１６】実施形態４における、センサ素子の構成を示す分解斜視図。
【図１７】実施形態５における、粒子状物質検出センサのセンサ素子の構成を示す要部拡大図。
【図１８】実施形態５における、センサ素子の構成を示す全体斜視図。
【図１９】実施形態５における、センサ素子の構成を示す分解斜視図。
【図２０】実施形態５における、粒子状物質検出装置の構成を示す全体概略図。
【図２１】実施形態６における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。
【図２２】実施形態６における、センサ素子の分解斜視図。
【図２３】実施形態７における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
以下に、粒子状物質検出センサ及び粒子状物質検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。図４に内燃機関の排気系への適用例を示すように、粒子状物質検出センサＳは、被測定ガス通路としての内燃機関Ｅの排ガス通路Ｅ１に取り付けられて、被測定ガスとしての排ガスＧに含まれる粒子状物質を検出する。粒子状物質検出センサＳは、先端側（すなわち、図の下側）が排ガス通路Ｅ１内に配置されて排ガスＧに晒されるセンサ素子１を備えている。センサ素子１は、排ガス通路Ｅ１の外部に配置される基端側（すなわち、図の上側）に端子部２０〜４０を備え、端子部２０〜４０を介して排ガス通路Ｅ１外部のセンサ制御部５に接続されて、粒子状物質検出装置を構成する。
【００１４】
図１〜図３に示すように、センサ素子１は、例えば、直方体形状の積層型センサとして構成されている。ここでは、図の左右方向が、センサ素子１の長手方向Ｘ、図の上下方向が、センサ素子１の積層方向Ｙとなっている。センサ素子１は、排ガスＧに晒される表面に、排ガスＧに含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部１０と、被堆積部１０に堆積した粒子状物質を検知する電気抵抗式の検知部２とを備えている。検知部２は、導電性を有する粒子状物質が堆積することによる電気的特性の変化を検出する。センサ素子１は、積層体からなる絶縁性基体１１を備え、複数の絶縁性シート１２の積層面からなる表面に、被堆積部１０が設けられる。
【００１５】
また、センサ素子１は、異種金属からなる一対の金属線３１、３２と、その一対の端部である先端部３１ａ、３２ａが接合された接点３３とを有する測温部３を備えている。先端部３１ａ、３２ａ及び接点３３は、被堆積部１０に配置されており、接点３３と反対側の端部は、排ガス通路Ｅ１の外部に位置する。測温部３は、先端側の接点３３と、基端側の反対側の端部との温度差によって発生する熱起電力から、接点３３が配置される被堆積部１０の温度を検出する。さらに、センサ素子１内には、ヒータ部４が埋設される。
これら各部の構造については、詳細を後述する。
【００１６】
図４に模式的に示すように、排ガス通路Ｅ１には、内燃機関Ｅから排ガスＧが排出される。内燃機関は、例えばディーゼルエンジンであり、排ガスＧは、燃焼により生じた煤等の導電性を有する微小な粒子状物質を含む。排ガス通路Ｅ１の途中には、粒子状物質を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称する）６が配置されて、排ガス浄化装置を構成している。ＤＰＦ６は、公知の構造のものを用いることができ、例えば、多孔質の隔壁に囲まれた多数の通路が平行配設されたセラミックフィルタからなる。粒子状物質検出センサＳは、ＤＰＦ６の下流に配置されて、ＤＰＦ６を通過して下流に漏れ出る粒子状物質を検出する。粒子状物質検出センサＳを含む粒子状物質検出装置は、排ガス浄化装置の故障診断に用いられる。
【００１７】
粒子状物質検出センサＳは、センサ素子１の外周を保持するハウジングＨが、排ガス通路Ｅ１壁に取り付けられる。センサ素子１は、ハウジングＨより先端側の半部が、排ガス通路Ｅ１内に突出位置する。センサ素子１の先端側の半部は、ハウジングＨに固定されるカバー体Ｓ１で覆われ、カバー体Ｓ１には、通常、複数のガス流通孔が設けられる。センサ素子１の長手方向Ｘ（例えば、ここでは、図の上下方向）と、排ガスＧの流通方向（例えば、ここでは、図の左右方向）とは直交している。このとき、排ガスＧは、カバー体Ｓ１に設けたガス流通孔から内部に取り込まれ、センサ素子１に到達する。
【００１８】
排ガス通路Ｅ１の外部には、センサ制御部５を含む電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）７が配設されて、内燃機関Ｅの運転を制御している。センサ制御部５は、検知部２の一対の端子部２０に接続される出力検出部５１と、測温部３の一対の測温用端子部（以下、一対の端子部と略称する）３０に接続される温度検出部５２と、ヒータ部４の一対の端子部４０に接続されるヒータ制御部５３とを有している。測温部３は、金属線３１、３２と同材質の一対の端子部３０及び一対の補償導線５０を介して、温度検出部５２に接続されている。
【００１９】
図１、図２において、センサ素子１は、直方体形状の絶縁性基体１１を有しており、その長手方向Ｘに延びる一側面（すなわち、図の手前側の側部表面）の先端部（すなわち、図の右端部）を、被堆積部１０としている。センサ素子１は、例えば、排ガス通路Ｅ１内において、被堆積部１０が排ガスＧの流れの上流側を向くように取り付けられ、排ガスＧの粒子状物質を捕集する。被堆積部１０には、検知部２を構成する一対の検知電極２１、２２が配置されて、被堆積部１０に堆積した粒子状物質を検知する。一対の検知電極２１、２２は、互いに極性が異なっており、各検知電極２１、２２は、それぞれ極性を同じくする複数の線状電極２１ａ、２２ａを有している。被堆積部１０の表面に露出する線状電極２１ａ、２２ａは、所定の線幅と線長を有する同一の形状で、例えば、それぞれ３本の線状電極２１ａ、２２ａが配置される。
【００２０】
被堆積部１０において、複数の線状電極２１ａ、２２ａは、等間隔で交互に平行配設されており、隣り合う線状電極２１ａと線状電極２２ａによって、複数組の電極対が形成されている。線状電極２１ａ、２２ａの大きさや配置、電極対の間隔は、検出する粒子状物質の大きさや要求特性等に応じて適宜設定され、電極対ごとに間隔を変更することもできる。複数の線状電極２１ａ、２２ａは、それぞれ絶縁性基体１１の内部で互いに接続されて検知電極２１、２２を構成し、絶縁性基体１１の基端部（すなわち、図の左端部）に設けられる端子部２０の第１端子２０ａ、第２端子２０ｂに接続される。ここでは、第１端子２０ａ、第２端子２０ｂは、被堆積部１０が設けられる側部表面と積層方向Ｙに隣り合う表面（すなわち、図の上部表面）に設けられる。
【００２１】
センサ素子１には、検知部２に隣接して、測温部３を構成する金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａと、その接点３３が設けられる。測温部３の金属線３１、３２は、先端部３１ａ、３２ａ以外の部分がセンサ素子１の内部に埋設されている。一対の先端部３１ａ、３２ａと接点３３は、被堆積部１０の表面において、例えば、検知電極２１、２２の上面側に並設される。具体的には、互いに異なる金属からなる金属線３１の先端部３１ａと、金属線３２の先端部３２ａとが、一直線上に配置されて、隣接する端縁部分先が接合され、線状電極２１ａ、２２ａと同一形状の連続線を形成する。接点３３は、この連続線の中点に位置している。金属線３１、３２の接点３３と反対側の端部は、それぞれ絶縁性基体１１の内部を基端側へ延び、絶縁性基体１１の基端部の上面に設けられる端子部３０の第１端子３０ａ、第２端子３０ｂに接続される。
【００２２】
また、積層方向Ｙにおいて、検知部２を挟んで測温部３と反対側（すなわち、図の下面側）には、ヒータ部４が設けられる。ヒータ部４は、検知電極２１、２２に隣接する位置において、絶縁性基体１１の内部に埋設されるヒータ電極４１を有し、検知部２を所定の温度に加熱する。
【００２３】
図３に示すように、絶縁性基体１１は、平板状の複数の絶縁性シート１２の積層体からなる。絶縁性シート１２は、例えば、アルミナ等の絶縁性セラミックス材料からなる。積層方向Ｙにおいて、最上層の絶縁性シート１２の表面には、長手方向Ｘの基端縁部に沿って、検知部２の第１端子２０ａ、第２端子２０ｂと、測温部３の第１端子３０ａ、第２端子３０ｂが並設される。その下層の絶縁性シート１２の表面には、測温部３の金属線３１、３２となる金属膜３１０、３２０が、所定の幅で所定の形状となるように配置される。これら端子部２０、３０と、金属膜３１０、３２０とは、例えば、公知のスクリーン印刷によって形成される。
【００２４】
金属膜３１０、３２０は、最上層の絶縁性シート１２とその下層の絶縁性シート１２との間に埋設され、その一部が、一対の先端部３１ａ、３２ａとなる。被堆積部１０は、絶縁性シート１２の積層面からなる絶縁性基体１１の表面に形成される。具体的には、金属膜３１０、３２０は、絶縁性シート１２の一側縁部に沿って配置される直線状の露出部３１１、３２１と、これに続く逆Ｌ字状の埋設部３１２、３２２からなる。露出部３１１、３２１は、被堆積部１０に線状に露出する端縁部が、金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａとなる。埋設部３１２、３２２は、露出部３１１、３２１の接点３３と反対側から内方へ延び、逆Ｌ字状に屈曲して、長手方向Ｘの基端側へ延びている。
【００２５】
これにより、金属線３１、３２は、一対の先端部３１ａ、３２ａを除く部分が、絶縁性基体１１に埋設され、金属線３１、３２の接点３３と反対側の端部は、絶縁性基体１１の内部を経由して基端側へ至る。金属線３１、３２の一対の基端部は、その直上に位置する第１端子３０ａ、第２端子３０ｂと、絶縁性シート１２に設けたスルーホールＴＨ１、ＴＨ２を介して、それぞれ接続される。金属線３１、３２は、異種金属の組み合わせに応じて、一方が＋脚、他方が−脚となる。ここでは、図５に示すように、例えば、金属線３１＋脚として、第１端子３０ａと接続し、金属線３２を−脚として、第２端子３０ｂと接続する。
【００２６】
測温部３の下方には、検知部２の複数の線状電極２１ａ、２２ａが形成される複数の絶縁性シート１２が配置される。具体的には、線状電極２１ａとなる電極膜２１０が、所定の形状となるように表面に形成された絶縁性シート１２と、線状電極２２ａとなる電極膜２２０が、所定の形状となるように表面に形成された絶縁性シート１２とが、交互に積層されて、一対の検知電極２１、２２を形成する。電極膜２１０、２２０は、例えば、公知のスクリーン印刷によって形成される。電極膜２１０と電極膜２２０は、Ｌ字状又は逆Ｌ字状に形成されており、絶縁性シート１２の先端側の側縁部に沿って配置される一辺が、線状に被堆積部１０に露出して、線状電極２１ａと線状電極２２ａを形成している。電極膜２１０と電極膜２２０は、Ｌ字状又は逆Ｌ字状の他の一辺が、隣接する絶縁性シート１２に設けられたスルーホールＴＨ３又はスルーホールＴＨ４を介して、互いに接続される。
【００２７】
検知部２において、最上層の電極膜２１０又は電極膜２２０が形成される絶縁性シート１２には、電極膜２１０又は電極膜２２０から基端側へ延びるリード部２１ｂ、２２ｂが形成される。リード部２１ｂ、２２ｂは、隣接する絶縁性シート１２に設けられたスルーホールＴＨ５又はスルーホールＴＨ６を介して、互いに接続され、最上層の端子部２０の第１端子２０ａ、第２端子２０ｂにそれぞれ接続される。スルーホールＴＨ１〜ＴＨ６には、導電材が充填される。
【００２８】
検知部２の下方には、ヒータ部４のヒータ電極４１が形成される絶縁性シート１２が配置される。絶縁性シート１２には、ヒータ電極４１の両端部から、それぞれ基端側へ延びるリード部４２、４３が形成されている。リード部４２、４３は、絶縁性シート１２の基端側において、その下面に設けられた端子部４０の第１端子４０ａ、第２端子４０ｂに、スルーホールＴＨ７又はスルーホールＴＨ８を介して、それぞれ接続される。
【００２９】
ここで、検知部２の一対の検知電極２１、２２を構成する線状電極２１ａ、２１ｂは、隣り合う電極対の間隔が狭いほど、検出感度が高くなる。積層型のセンサ素子１において、電極対の間隔は、絶縁性シート１２の厚さによって調整することができ、例えば、２μｍ〜５０μｍ、好ましくは、４μｍ〜２０μｍの範囲とするのがよい。積層型のセンサ素子１は、電極対の間隔を狭く設定することができるので、被堆積部１０に配置される電極対の数を増加させ、出力感度を向上できる。
【００３０】
検知電極２１、２２は、排ガスＧに晒される環境下での安定性と導電性を兼ね備える材料によって構成される。具体的には、検知電極２１、２２の材料として、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ等の貴金属材料が用いられ、例えば、ＰｔにＲｈを添加したＰｔ−Ｒｈ合金が、酸化雰囲気での安定性が良好であり、好適に使用される。Ｐｔ−Ｒｈ合金におけるＲｈ含有率は、例えば、１質量％〜５０質量％の範囲で選択される。線状電極２１ａ、２１ｂの線幅は、電極膜２１０、２２０の厚さによって調整することができ、例えば、１μｍ〜２０μｍの範囲で適宜選択される。
【００３１】
また、測温部３は、検知部２の一対の検知電極２１、２２が配置される被堆積部１０の温度を測定する。被堆積部１０には、異なる２種の金属線３１、３２の先端部と、その接合部である接点３３が配置されて、熱電対を構成している。金属線３１、３２は、開放端となる基端部が、一対の端子部３０の第１端子３０ａ、第２端子３０ｂにそれぞれ接続されており、さらに、一対の補償導線５０ａ、５０ｂを介して、センサ制御部５の温度検出部５２に接続されている。これにより、一対の金属線３１、３２が接続された回路が形成され、接点３３が位置するセンサ素子１の先端側（すなわち、測温領域）と、センサ素子１の基端側（すなわち、基準温度領域）との温度差に応じた熱起電力が発生する。この熱起電力を、センサ制御部５にて検出することで、接点３３の温度、すなわち、被堆積部１０の温度を検出することができる。
【００３２】
このとき、＋脚となる金属線３１に接続される、第１端子３０ａと補償導線５０ａは、金属線３１と同材質の金属材料からなる。同様に、−脚となる金属線３２に接続される、第１端子３０ｂと補償導線５０ｂは、金属線３２と同材質の金属材料からなる。金属線３１、３２の材料としては、例えば、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｕ等の貴金属を含む合金材料が用いられる。あるいは、貴金属又は貴金属合金に限らず、使用雰囲気や使用温度範囲における安定性に優れた金属合金材料であれば、いずれを使用してもよい。ＰＭ検知後の再生時には、センサ素子１が高温となるので、例えば、８００℃以上、好ましくは、１０００℃以上の高温において安定して使用できる合金材料を用いることが望ましい。
【００３３】
具体的には、＋脚となる金属線３１としてＰｔ−Ｒｈ合金を用い、−脚となる金属線３２として、Ｐｔを用いることができ、酸化雰囲気、高温における安定性に優れている。あるいは、金属線３１、３２として、Ｒｈ含有率の異なるＰｔ−Ｒｈ合金を組み合わせることもできる。その場合には、例えば、＋脚となる金属線３１を、Ｒｈを５質量％〜５０質量％、望ましくは１０質量％〜３０質量％の範囲で含むＰｔ−Ｒｈ合金とし、−脚となる金属線３２を、Ｒｈを６質量％以下の範囲で含むＰｔ−Ｒｈ合金とするのがよい。
【００３４】
＋脚となる金属線３１と−脚となる金属線３２としては、例えば、以下の組み合わせを用いることもできる。
＋脚：Ｐｄ−Ｐｔ−Ａｕ合金／−脚：Ａｕ−Ｐｄ合金
＋脚：Ｍｏ−Ｎｉ合金／−脚：Ｎｉ
＋脚：アルメル（Ｎｉ−Ａｌ合金）／−脚：クロメル（Ｎｉ−Ｃｒ合金）
＋脚：ニクロシル（Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓ合金）／−脚：ナイシル（Ｎｉ−Ｓｉ合金）
【００３５】
測温部３において、金属線３１、３２の線幅は、電極膜３１０、３２０の厚さによって調整することができ、例えば、１μｍ〜２０μｍの範囲で適宜選択される。線幅が細いほど、接合部である接点３３を小さくでき、接点３３が小さいほど、熱電対の感度を向上できる。センサ素子１を積層型とすることで、比較的容易に線幅を細くすることが可能であり、好ましくは、１μｍ〜１０μｍ、より好ましくは、１μｍ〜５μｍとするのがよい。このように、接点３３のサイズを制御することで、検出速度を向上できる。
【００３６】
上記構成のセンサ素子１は、絶縁性シート１２となる複数のセラミックグリーンシートの表面に、測温部３を構成する金属膜３１０、３２０と端子部３０、検知部２を構成する金属膜２１０、２２０とリード部２１ｂ、２２ｂと端子部２０、ヒータ部４を構成するヒータ電極４１とリード部４２、４３と端子部４０を、それぞれ所定形状に印刷形成し、図３に示す順に積層した後、焼成してなる。これにより、絶縁性シート１２が一体となった絶縁性基体１１となり、その先端側の側面に検知部２と測温部３が露出するセンサ素子１が形成される。
【００３７】
（排ガス浄化装置の故障診断）
このような粒子状物質検出センサＳは、ＤＰＦ６を備える内燃機関Ｅの排ガス浄化装置に用いられを構成し（例えば、図４参照）、センサ素子１の出力に基づいて、上流側に配置されたＤＰＦ６の故障診断を行うことができる。内燃機関Ｅの運転状態は、図示しない各種センサからの出力に基づいて、ＥＣＵ７によって制御されており、内燃機関Ｅから粒子状物質を含む排ガスＧが排出されて、排ガス通路Ｅ１に設置されるＤＰＦ６を通過する。一般に、ＤＰＦ６に何らかの異常が生じた場合には、粒子状物質の捕集性能が低下して、下流側に粒子状物質が漏れ出す。そこで、ＤＰＦ６の下流に粒子状物質検出センサＳを配置し、その出力をモニタすることで、ＤＰＦ６の異常の有無を判断することができる。
【００３８】
その際、ＤＰＦ６から漏れ出す僅かな粒子状物質を、下流側の粒子状物質検出センサＳを用いて速やかに検出することが望まれる。上述した積層型のセンサ素子１は、検知部２の一対の検知電極２１、２２の間隔を小さくすることで、より微小な粒子状物質の堆積を検出可能になる。ただし、煤を主体とする粒子状物質の導電性は、温度依存性を有することから、ＰＭ堆積量をより精度よく検出するには、検知部２の出力を温度補正する必要がある。そのために、ＥＣＵ７はセンサ制御部５を備えており、粒子状物質検出センサＳの測温部３の出力から検知部２の温度を正確に測定すると共に、検知部２の出力を温度補正する。
【００３９】
次に、センサ制御部５において実施されるＤＰＦ６の故障診断処理の詳細を説明する。図６に示すように、ＤＰＦ６の故障診断処理を開始したら、ステップＳ１００において、まず、粒子状物質検出センサＳの再生制御を行う。この再生制御は、センサ制御部５のヒータ制御部５３を用いて、センサ素子１に内蔵するヒータ部４に通電し、検知部２を加熱することにより実施される。この際、ヒータ部４への通電量は、被堆積部１０の温度が粒子状物質の燃焼温度以上（例えば、８００℃以上）となるようにし、例えば、所定時間維持した後、通電を停止して、センサ素子１を冷却する。これにより、検知部２によるＰＭ堆積量の検出に先立って、被堆積部１０に堆積した粒子状物質を燃焼除去し、センサ素子１を再生することができる。
【００４０】
次いで、ステップＳ１０１において、センサ制御部５の温度検出部５２を用いて、測温部３による温度検出値ＴＳを読み込み、排ガスＧの温度ＴＧを比較する。温度ＴＧとしては、例えば、排ガス通路Ｅ１に設置される図示しない温度センサによる検出値を読み込み、ＴＳ≦ＴＧであれば、ステップＳ１０２に進む。ＴＳ＞ＴＧであれば、ＴＳ≦ＴＧとなるまで、ステップＳ１０１を繰り返す。このステップは、センサ素子１の再生完了を確認するためのもので、再生直後は、熱泳動の効果で検知部２の検出精度が低下することによる。これは、加熱されて温度が高くなっている被堆積部１０と周囲との間に温度勾配が発生し、より高温の検知部２へ粒子状物質が堆積しにくい状態となるためで、温度勾配が解消されるまで、検知部２の作動を保留する。
【００４１】
ここで、センサ素子１の測温部３は、被堆積部１０において、検知部２の一対の検知電極２１、２２と同一面内に隣接配置されるので、温度検出値ＴＳは、被堆積部１０の温度、すなわち、検知電極２１、２２の温度を正確に反映させたものとなる。図７に示されるように、排ガスＧの温度ＴＧを試験的に変化させたときの、温度検出値ＴＳの変化は、従来センサによる温度検出値ＴＣと比較して、応答性、追従性に優れている。従来センサによる温度検出は、例えば、センサ素子１に内蔵するヒータ部４のヒータ抵抗値変化等を利用したものとすることができる。この場合、予め知られるヒータ抵抗値の温度特性から、温度検出が可能であるが、検出される温度はセンサ素子１の平均温度となる。そのため、温度検出値ＴＲは、排ガスＧの温度ＴＧの温度上昇に対して、遅れを有して、しかも緩やかに温度上昇し、最高温度も温度ＴＧの最高温度に到達しない。
【００４２】
これに対して、温度検出値ＴＳは、排ガスＧの温度ＴＧの温度上昇に対して、ほぼ遅れなく、しかも速やかに温度上昇し、温度ＴＧの最高温度とほぼ同等の温度に到達する。これにより、ステップＳ１０１における検出精度を高めることができ、排ガスＧの温度ＴＧ以下に冷却されたか否か、すなわち再生完了を速やかに判断できるので、次ステップ以降のＰＭ検知に充てる時間を長くでき、故障診断の正確性を確保できる。また、ステップＳ１００における再生制御時も、検知部２の温度を直接測温できるので、温度検出値ＴＳをモニタすることで、不要な昇温がなされないようにすることができる。
【００４３】
つまり、検知部２を過不足なく加熱して、効率よく所定温度に達するように、ヒータ部４を制御することが可能になり、再生時の消費電力を低減できる。表１に比較例として示すように、従来センサを用いた検知部２の再生では、検出温度（すなわち、素子平均温度）が、例えば、８００℃となるように制御することになる。ところが、実際には、通電される検知部２の温度はより高くなり、例えば、９２０℃となる。これに対し、表１に実施例として示すように、本形態の構成では、検知部２の温度を直接検出でき、例えば、検出温度が８０５℃であるとき、素子平均温度は、６９５℃であった。このような制御により、消費電力は、例えば、比較例の１．５Ｗｈから、実施例では、１．０Ｗｈと大きく低減する。また、昇温、冷却に要する時間を短縮し、故障診断全体に要する時間を短縮することができる。
【００４４】
【表１】
2018017633.tif 000003
【００４５】
ステップＳ１０２では、センサ素子１の検知部２へ電圧を印加して、ＰＭ検知を開始する。このステップでは、検知部２の一対の検知電極２１、２２間に、所定の検知用電圧を印加し、静電場を形成して、排ガスＧ中の粒子状物質を堆積させる。次いで、ステップＳ１０３に進んで、センサ制御部５の出力検出部５１により、ＰＭ堆積量を、検知部２のセンサ出力値Ｖとして読み込む。さらに、ステップＳ１０４に進んで、センサ制御部５の温度検出部５２により、測温部３の温度検出値ＴＳを読み込む。
【００４６】
続くステップＳ１０５では、読み込んだセンサ出力値Ｖを、読み込んだ温度出力値Ｔｓに応じて補正する。センサ出力値Ｖは、捕集された粒子状物質の導電率が、温度によって変化することから、下記の式のように補正し、補正後のセンサ出力値Ｖ１とする。
Ｖ１＝Ｖ×ｆ（Ｔｓ）
式中、ｆ（Ｔｓ）は温度補正関数であり、例えば、予め測定したセンサ出力値Ｖの温度特性に基づいて温度補正式を求め、温度補正テーブルとしてＥＣＵ７に記憶しておくことができる。
【００４７】
次いで、ステップＳ１０６では、補正後のセンサ出力値Ｖ１が、予め設定した閾値ＶＲに到達したか否か（すなわち、Ｖ１≧ＶＲ）を判定する。このステップＳ１０６が否定判定された場合（すなわち、Ｖ１＜ＶＲ）は、センサ出力値Ｖ１が閾値ＶＲに到達していない、すなわち、ＤＰＦ６の異常は発生していないと判断することができる。この場合は、ステップＳ１０３へ戻り、以下のステップを繰り返す。
【００４８】
ステップＳ１０６が肯定判定された場合は、ステップＳ１０７へ進み、ＤＰＦ６に何らかの異常が発生して、下流に閾値ＶＲを超える粒子状物質が漏れ出したと判断する。この場合は、例えば、故障ランプを点灯して、速やかに乗員に知らせることができる。
【００４９】
ここで、図８に示されるように、排ガスＧの温度ＴＧを試験的に変化させたとき、温度補正していないセンサ出力値Ｖは、排ガスＧの昇降温に追従して大きく変動する。これに対し、ステップＳ１０５による補正後のセンサ出力値Ｖ１は、ごく僅かな温度変化は見られるのみでほぼ一定である。これにより、温度の影響を排除したセンサ出力値Ｖ１を安定して出力し、ＰＭ堆積量に基づく正確な故障診断を行うことができる。
【００５０】
（実施形態２）
図９〜図１１に実施形態２として示すように、粒子状物質検出センサＳは、センサ素子１を、偏平形状の印刷型センサとして構成することもできる。上記実施形態１では、検知部２の一対の電極２１、２２を、積層構造の絶縁性基体１１に埋設する構成としたが、本形態では、検知部２の一対の検知電極２１、２２を、被堆積部１０となる絶縁性基体１１の先端側の表面（すなわち、図の上面）に印刷形成する。被堆積部１０には、検知部２に隣接して、測温部３を構成する金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａと、一対の先端部３１ａ、３２ａが接合された接点３３が、印刷形成されている。
【００５１】
図９、図１０において、検知電極２１、２２は櫛歯状で、それぞれ複数の線状電極２１ａ、２２ａからなり、極性の異なる線状電極２１ａ、２２ａが交互に平行配設されて複数の電極対を構成している。検知電極２１、２２の側方には、金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａが平行配設されており、外側に位置する金属線３１の先端部がＬ字状に屈曲して、金属線３２の先端部に接合されている。図１１において、検知電極２１、２２は、それぞれ基端側へ延びるリード部２１ｂ、２２ｂを介して、端子部２０の第１端子２０ａ、第２端子２０ｂに接続される。金属線３１、３２は、リード部２１ｂ、２２ｂの側方を基端側へ延び、端子部３０の第１端子３０ａ、第２端子３０ｂに接続される。
【００５２】
絶縁性基体１１は、平板状の絶縁性シート１２ａとこれより厚い平板状の絶縁性シート１２ｂを積層して構成される。検知部２の検知電極２１、２２となる電極膜２１０、２２０、リード部２１ｂ、２２ｂ、測温部３の金属線３１、３２となる金属膜３１０、３２０、端子部２０、３０は、平板状の絶縁性シート１２ａのシート面に、スクリーン印刷等によって、所定形状に形成される。設けられたスルーホールＴＨ５又はスルーホールＴＨ６を介して、互いに接続され、最上層の端子部２０の第１端子２０ａ、第２端子２０ｂにそれぞれ接続される。
【００５３】
検知部２及び測温部３が印刷された絶縁性シート１２ａの上側には、これより長手方向Ｘの長さが短い絶縁性シート１２ａが、絶縁性シート１２ａの先端側のシート面が露出するように配置される。これにより、絶縁性基体１１の先端側に露出する絶縁性シート１２ａのシート面が、被堆積部１０を形成し、その表面に配置される金属膜３１０、３２０の一部が、金属線３１、２２の一対の先端部３１ａ、３２ａを形成する。また、櫛歯状の電極膜２１０、２２０が、一対の検知電極２１、２２を形成する。それ以外の部分は、２枚の絶縁性シート１２ａの間に埋設される。
【００５４】
検知部２と測温部３が配置される絶縁性シート１２ａの下側には、絶縁性シート１２ｂを介して、ヒータ部４を構成する絶縁性シート１２ａが配置される。ヒータ部４は、絶縁性シート１２ａの先端側に配置されるヒータ電極４１を有し、これに続くリード部４２、４３が、基端側の端子部４０の第１端子４０ａ、第２端子４０ｂｂに接続される。これらヒータ電極４１、リード部４２、４３、端子部４０は、スクリーン印刷等によって形成される。
【００５５】
検知部２の一対の検知電極２１、２２と、測温部３の金属線３１、３２の構成材料は、上記実施形態１と同様とすることができる。好適には、検知部２の一対の検知電極２１、２２を、例えばＲｈ−Ｐｔ合金等の貴金属材料にて構成し、測温部３の金属線３１、３２を、例えば、Ｒｈ−Ｐｔ合金とＰｔの組み合わせ、又はＲｈ含有率の異なるＲｈ−Ｐｔ合金等の貴金属材料にて構成することができる。
【００５６】
検知部２において、電極対となる線状電極２１ａ、２２ａの間隔は、例えば、４０μｍ〜２００μｍ程度の範囲で適宜選択される。線状電極２１ａ、２２ａの線幅、測温部３の金属線３１、３２の線幅は、スクリーン印刷等によって形成可能な範囲で設定され、例えば、１μｍ〜５ｍｍ、好ましくは、２０μｍ〜２００μｍ程度の範囲で適宜選択される。
【００５７】
本形態の構成によっても、被堆積部１０に検知部２と測温部３が隣接配置されることによって、測温部３による温度検出値ＴＳから、被堆積部１０の温度を正確に把握することができ、また、検知部２のセンサ出力値Ｖの温度補正を精度よく行うことができる。従って、粒子状物質検出センサＳを用いたＤＰＦ６の故障診断を、短時間で効率よく正確に実施することができる。
【００５８】
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。図中の符号についても、同様である。
【００５９】
（実施形態３）
図１２〜図１４に実施形態３として示すように、積層型のセンサ素子１を用いた粒子状物質検出センサＳにおいて、測温部３の配置を変更することもできる。上記実施形態１では、測温部３を、検知部２の一対の電極２１、２２の上層に重ねるように構成したが、本形態では、検知電極２１、２２の一部と共通の層に、測温部３を構成する。ここでは、図１２、図１３に示すように、検知部２の積層方向Ｙの中央部において、検知電極２１、２２を構成する一組の線状電極２１ｃ、２２ｃと、測温部３の金属線３１、３２を、長手方向Ｘに間隔をおいて並設している。
【００６０】
具体的には、線状電極２１ｃ、２２ｃの長手方向Ｘの長さを、その上下に位置する線状電極２１ａ、２２ａよりも短くして、先端側に配置する。線状電極２１ｃ、２２ｃの基端側には、それぞれ測温部３を構成する金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａが、隣接して配置される。一対の先端部３１ａ、３２ａの端縁部は、絶縁性基体１の側面に塗布形成された延設部３４によって、接合されている。延設部３４は、金属線３１、３２の一方、ここでは、金属線３２と同一の金属材料からなり、延設部３４の先端部と金属線３１の先端部３１ａとが接続されて、接点３３が形成されている。
【００６１】
図１４に示すように、絶縁性基体１を構成する絶縁性シート１２には、線状電極２１ｃ、２２ｃが配置される中央部の一組の絶縁性シート１２に、金属線３１、３２となる金属膜３１０、３２０が、略対称形状で印刷形成され、基端側において、スルーホールＴＨ１、ＴＨ２を介して、端子部３０の第１端子３０ａ、第２端子３０ｂに接続される。その他の検知部２、ヒータ部４の構成は、上記実施形態１と同様であり、説明を省略する。
【００６２】
本形態の粒子状物質検出センサＳによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、上記構成によれば、測温部３を構成するための絶縁性シート１２を別途設ける必要がないので、絶縁性シート１２の積層数を低減することができる。これにより、絶縁性基体１の積層方向Ｙの厚さが薄くなり、センサ素子１をより小型にできる。
【００６３】
（実施形態４）
図１５、図１６に実施形態４として示すように、印刷型のセンサ素子１を用いた粒子状物質検出センサＳにおいて、測温部３の配置を、実施形態３のように変更することもできる。上記実施形態２では、測温部３を、検知部２の一対の電極２１、２２の側方に平行に配設したが、本形態では、検知電極２１、２２よりも基端側に、測温部３の金属線３１、３２を配置する。具体的には、絶縁性基体１の表面において、検知電極２１、２２のリード部２１ｂ、２２ｂの間に、測温部３が位置するように、金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａを印刷形成する。このとき、例えば、金属線３１の先端部３１ａを屈曲させて金属線３２に接続し、接合部に接点３３を形成する。その他の検知部２、ヒータ部４の構成は、上記実施形態２と同様であり、説明を省略する。
【００６４】
本形態の粒子状物質検出センサＳによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、上記構成では、一対の検知電極２１、２２を構成する線状電極２１ａ、２２ａの数を、実施形態２よりも増加させることができる。ここでは、例えば、絶縁性基体１の幅方向に、それぞれ４本の線状電極２１ａ、２２ａを配置しており、検知部２の感度を向上させることができる。
【００６５】
（実施形態５）
図１７〜図２０に実施形態５として示すように、積層型のセンサ素子１を用いた粒子状物質検出センサＳにおいて、測温部３を構成する金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａの一方を、検知部２と共通に設けることもできる。上記実施形態１では、測温部３を、検知部２の一対の電極２１、２２の上部層となるように、独立に配置したが、本形態では、検知電極２１、２２を構成する線状電極２１ａ、２２ａの１つが、測温部の金属線３１の先端部３１ａを兼ねる構成とする。その他の検知部２、ヒータ部４の基本構成は、上記実施形態１と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
【００６６】
ここでは、上記実施形態１において（図１〜図３参照）、一対の検知電極２１、２２を構成する線状電極２１ａ、２２ａのうち、例えば、接地側の検知電極２２を構成する線状電極２２ａの１つを、測温部３の金属線３１として利用する。そして、この線状電極２２ａの基端側に、測温部３の金属線３２を平行配置する。具体的には、図１７、図１８に示すように、金属線３１を兼ねる線状電極２２ａを、検知電極２２を構成する３本の線状電極２１ａのうち、中央部に位置する線状電極２２ａとする。そして、この線状電極２２ａの基端側に、測温部３の金属線３２を配置する。被堆積部１０に露出する線状電極２２ａと金属線３２は、長手方向Ｘに延びる連続線を形成し、その接合部に接点３３が形成される。
【００６７】
図１９に示すように、絶縁性基体１を構成する絶縁性シート１２には、積層方向の略中央部に配置される絶縁性シート１２に、検知電極２２の３本の線状電極２２ａのうち、金属線３１を兼ねる線状電極２２ａとなる電極膜２２０が印刷形成され、その基端側に、金属線３２となる金属膜３２０が印刷形成される。金属線３１の先端部３１ａを兼ねる線状電極２２ａは、スルーホールＴＨ３を介して他の線状電極２２ａに接続され、さらに、リード部２２ｂとスルーホールＴＨ６を介して、第２端子２０ｂに接続される。金属線３２を形成する金属膜３２０の他端は、基端側へ延出し、スルーホールＴＨ２を介して測温部３の第２端子３０ｂに接続される。上記図３において、金属線３１、３２となる金属膜３１０、３２０が印刷形成される絶縁性シート１２は、配置されない。
【００６８】
このとき、線状電極２２ａが接続される検知部２の第２端子２０ｂが、測温部３の第１端子３０ａを兼ねることになる。すなわち、図２０に示すように、検知部２の一対の端子部２０は、センサ制御部５の出力検出部５１に接続されると共に、そのうちの第２端子２０ｂが、補償導線５０ａを介して温度検出部５２と接続される。温度検出部５２には、金属線３２に接続される第２端子３０ｂが、補償導線５０ｂを介して接続され、一対の端子部３０を形成する。接地側の第２端子２０ｂに接続される線状電極２２ａを、金属線３１として利用することで、検知部２への印加電圧の影響を受けることなく、金属線３１、３２の接点３３に生じる熱起電力を検出することができる。
【００６９】
測温部３を構成する金属線３１、３２からセンサ制御部５までの一連の配線部が、それぞれ同一金属材料からなることは、上記実施形態１と同様である。つまり、金属線３１を兼ねる線状電極２２ａに接続される第２端子２０ｂと補償導線５０ａとは、線状電極２２ａと同一金属材料、例えば、Ｐｔ−Ｒｈ合金からなる。また、金属線３２とこれに接続される第２端子３０ｂ、補償導線５０ｂとは、金属線３１とは異種金属材料、例えば、Ｐｔ又は線状電極２１ａとＲｈ含有率の異なるＰｔ−Ｒｈ合金を用いて構成することが望ましい。
【００７０】
本形態の粒子状物質検出センサＳによれば、よりコンパクトな構造で、上記実施形態と同様の効果が得られる。上記構成では、測温部３の一対の金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａの一方を、一対の検知電極２１、２２を構成する線状電極２１ａ、２２ａの１つが兼ねており、一対の端子部３０の一方を、一対の端子部２０の一方が兼ねるので、構成がより簡易になる。すなわち、測温部３が検知部２と一体に構成されることで、絶縁性基体１を構成する絶縁性シート１２の積層数が低減でき、さらに、端子部が共通化されることで配線構造が簡素化されるので、より小型化が可能になる。
【００７１】
（実施形態６）
図２１、図２２に実施形態６として示すように、印刷型のセンサ素子１を用いた粒子状物質検出センサＳにおいて、測温部３を構成する金属線３１、３２の一方を、検知部２と共通に設けることもできる。上記実施形態４では、測温部３となる一対の金属線３１、３２となる金属膜３１０、３２０を、検知部２の基端側に、独立に配置したが、本形態では、絶縁性基体１の被堆積部１０に配置される一対の検知電極２１、２２の一方が、測温部の金属線３１の先端部３１ａを兼ねる構成とする。その他の検知部２、ヒータ部４の基本構成は、上記実施形態４と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
【００７２】
ここでは、上記実施形態４において（図１５、図１６参照）、接地側となる検知電極２２の一部を、測温部３の金属線３１の先端部３１ａとして利用する。具体的には、図２１に示されるように、平行配設された複数の線状電極２２ａと直線状の接続部２２ｃからなる櫛歯状の検知電極２２において、線状電極２２ａの基端側が接続される接続部２２ｃを、金属線３１の先端部３１ａとして用いる。そして、長手方向Ｘに延びる金属線３２の先端部の３２ａを、これと直交する方向に延びる接続部２２ｃの側端縁部の中間位置に、基端側から接続し、接続部２２ｃとの接点３３を形成する。
【００７３】
図２２に示されるように、金属線３２の基端部は、絶縁性基体１の基端側に延出して、測温部３の第２端子３０ｂに接続する。金属線３１を兼ねる検知電極２２の接続部２２ｃは、リード部２２ｂに接続され、リード部２２ｂは検知部２の第２端子２０ｂに接続される。この第２端子部２０ｂは、測温部３の第１端子３０ａを兼ねている。検知電極２１は、リード部２２ａを介して、検知部２の第１端子２０ａに接続される。
【００７４】
本形態においても、測温部３を構成する金属線３１、３２からセンサ制御部５までの一連の配線部が、それぞれ同一金属材料からなることは、上記実施形態５と同様である。そして、金属線３１を検知電極２２の一部が兼ねる構成とし、端子部２０、３０の一部を共通としたことにより、簡易な構造で同様の効果が得られる。
【００７５】
（実施形態７）
図２３に実施形態７として示すように、積層型のセンサ素子１を用いた粒子状物質検出センサＳにおいて、測温部３を先端面に形成することもできる。上記各実施形態では、センサ素子１の被堆積部１０を、絶縁性基体１の先端側の側面に設けたが、図示するように、先端面の全面を被堆積部１０として、検知部２及び測温部３を隣接配置してもよい。具体的には、検知部２の一対の検知電極２１、２２となる線状電極２１ａ、２２ａを、積層方向Ｙに交互に平行配設し、これら線状電極２１ａ、２２ａの外側（すなわち、図の上側）に、同一形状の金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａを平行配設する。一対の先端部３１ａ、３２ａとは、積層後に、金属線３１、３２の一方と同一金属材料からなる延出部３４を塗布形成することにより接続され、異種金属の接合部に接点３３が形成される。
【００７６】
本形態によっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。このように、被堆積部１０の配置は、センサ素子１の先端側であればよく、測温部３の金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａとその接点３３が、被堆積部１０に配置されていることで、検知部２の温度検出を精度よく行うことができる。また、本形態では、測温部３を構成する金属線３１、３２を、検知部２と独立に配置しているが、金属線３１、３２の一対の先端部３１ａ、３２ａの一方を、検知部２の検知電極２１、２２の少なくとも一部と共通に設けることもできる。
【００７７】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、検知部２の検知電極２１、２２を構成する線状電極２１ａ、２２ａの数を、３本又は４本としているが、線状電極２１ａ、２２ａの数や形状、配置等は、適宜変更することができる。それに合わせて、センサ素子１を構成する絶縁性基体１の形状や絶縁性シート１２の積層数、ヒータ部４の構成等を変更することができる。
【００７８】
このような粒子状物質検出センサＳを用いて、上流に配置したＤＰＦ６の故障診断を迅速かつ高精度に実施することができる。特に、測温部３の検出温度に基づき、ヒータ部４を用いて、検知部２の温度を高精度に制御し、検出結果を温度補正できるので、微小な粒子状物質がごく僅かに排出された場合であっても、直ちに検知することが可能になる。
【００７９】
粒子状物質検出センサＳ及びこれを用いた排気浄化装置の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を超えない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、粒子状物質検出センサＳのセンサ素子１０の組付構造や、センサ素子１０を覆うカバー体Ｓ１の形状、その他各部の構成や材質等は、任意に設定することができる
【００８０】
また、上記実施形態においては、内燃機関Ｅをディーゼルエンジンとし、粒子状物質を捕集するＤＰＦ６を配置したが、内燃機関Ｅをガソリンエンジンとして、ガソリンパティキュレートフィルタを配置することもできる。また、内燃機関Ｅの燃焼排ガスに限らず、粒子状物質が含まれる被測定ガスであれば、いずれにも適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
Ｅ１  排ガス通路
Ｓ  粒子状物質検出センサ
１  センサ素子
１０  被堆積部
２  検知部
２１、２２  検知電極
３  測温部
３１、３２  金属線
３３  接点
５  センサ制御部
【図１】
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【図２】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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