(57)【要約】【課題】排気等の被測定ガスから効率良く煤等の微粒子を捕集して、微粒子を検出する際の感度を高めることができる微粒子センサを提供すること。【解決手段】煤検出センサ１は、煤の付着状態によって変化する抵抗に基づいて煤の検出を行う検出部２７と、被測定ガスの通過を阻止する遮蔽部を有するカバー３３とを備え、カバー３３には、被測定ガスの通過が可能なガス抜け穴３５を有する。また、ガス抜け穴３５が検出部２７の仮想平面上に投影された面積をＡ、遮蔽部が仮想平面上に投影された面積をＢ、ガス抜け穴３５の開口端から仮想平面に到る最短距離をＴとした場合に、下記式（１）、（２）を満たしている。（Ａ／Ｂ）×１００≦４０・・（１）、Ａ1/2／Ｔ≧０．５・・（２）【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサにおいて、
前記被測定ガス中に含まれる微粒子が到達することによって変化する電気的特性に基づいて、該微粒子の検出を行う検出部と、
前記被測定ガスの前記検出部への到達を制限する遮蔽部を有するカバーと、
を備え、
前記カバーには、前記被測定ガスの通過が可能なガス抜け穴が形成されるとともに、前記ガス抜け穴と前記検出部とは、前記ガス抜け穴が前記検出部の表面を含む仮想平面上に投影された場合に、少なくとも一部が重なるように配置されており、
且つ、前記ガス抜け穴が前記仮想平面上に投影された面積をＡ、前記遮蔽部が前記仮想平面上に投影された面積をＢ、前記ガス抜け穴の開口端から前記仮想平面に到る最短距離をＴとした場合に、下記式（１）、（２）を満たすことを特徴とする微粒子センサ。
（Ａ／Ｂ）×１００≦４０ ・・・（１）
Ａ1/2／Ｔ≧０．５      ・・・（２）
【請求項２】
前記検出部は、被測定ガス中に含まれる微粒子の付着状態によって変化する電気的特性に基づいて、該微粒子の検出を行う平板状の部材であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子センサ。
【請求項３】
前記遮蔽部は、平板状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の微粒子センサ。
【請求項４】
前記検出部は、前記カバーによって包囲されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の微粒子センサ。
【請求項５】
前記ガス抜け穴の最大径及び前記ガス抜け穴の開口端から前記検出部の仮想平面に到る最短距離Ｔは、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微粒子センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関等において発生する粒子状物質、例えばカーボンからなる煤（パティキュレート・マター：ＰＭ）など検出する微粒子センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばディーゼルエンジンの排気に含まれる煤の量を検出する装置として、酸素センサをベースとし、煤の燃焼によって減少した酸素濃度を測定することにより、排気中の煤の量を求める粒子状物質検出装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、同様に排気に含まれる煤の量を検出するために、電気的加熱によって、検出部に付着した煤から炭化水素や水分を除去して、電極間の比抵抗を安定化させることにより、煤捕集量を正確に測定する装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３７７８２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１９６４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した従来技術では、排気中の煤を効率よく捕集することが難しく、そのため、装置の感度が低く、よって、煤の量（従って排気中の煤の濃度）を、精度良く検出できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気等の被測定ガスから効率良く煤等の微粒子を捕集して、微粒子を検出する際の感度を高めることができる微粒子センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）請求項１の発明は、被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサにおいて、前記被測定ガス中に含まれる微粒子が到達することによって変化する電気的特性に基づいて、該微粒子の検出を行う検出部と、前記被測定ガスの前記検出部への到達を制限する遮蔽部を有するカバーと、を備え、前記カバーには、前記被測定ガスの通過が可能なガス抜け穴が形成されるとともに、前記ガス抜け穴と前記検出部とは、前記ガス抜け穴が前記検出部の表面を含む仮想平面上に投影された場合に、少なくとも一部が重なるように配置されており、且つ、前記ガス抜け穴が前記仮想平面上に投影された面積をＡ、前記遮蔽部が前記仮想平面上に投影された面積をＢ、前記ガス抜け穴の開口端から前記仮想平面に到る最短距離をＴとした場合に、下記式（１）、（２）を満たすことを特徴とする。
【０００８】
（Ａ／Ｂ）×１００≦４０ ・・・（１）
Ａ1/2／Ｔ≧０．５      ・・・（２）
本発明では、被測定ガスの検出部への到達を制限するカバーが設けられ、そのカバーには、被測定ガスの通過が可能なガス抜け穴が形成されるとともに、ガス抜け穴と検出部とは、ガス抜け穴が検出部の表面を含む仮想平面上に投影された場合に、少なくとも一部が重なるように配置されている。また、ガス抜け穴が仮想平面上に投影された面積Ａ（仮想平面に対して垂直に投影された投影面積Ａ）と、遮蔽部が仮想平面上に投影された面積Ｂ（仮想平面に対して垂直に投影された投影面積Ｂ）と、ガス抜け穴の開口端から仮想表面に到る最短距離Ｔとの関係が、前記式（１）、（２）を満たすように設定されている。なお、前記遮蔽部の面積Ｂは、ガス抜け穴の面積Ａを含む値である。
【０００９】
本発明では、遮蔽部に当たる被測定ガスの一部はガス抜け穴を通過するので、検出部では被測定ガスが集中することになる。しかし、遮蔽部の面積Ｂに対してガス抜け穴の面積Ａが大き過ぎると、被測定ガスが集中しない（被測定ガスがガス抜け穴に集まらない）ので、前記式（１）の範囲に設定している。
【００１０】
また、ガス抜け穴の面積Ａに対して、ガス抜け穴の開口端から仮想平面に到る最短距離Ｔが大き過ぎると、ガス抜け穴を通過した時点で早くなった被測定ガスの流速が検出部に到達するまでに遅くなる。また、ガス抜け穴を通過後の被測定ガスが検出部の表面と平行な方向に拡散する。検出部での微粒子の捕集量は、これらの影響を受けて減少することが、後述の実験例から確認されているので、前記式（２）の範囲に設定している。
【００１１】
従って、本発明の微粒子センサでは、センサ周囲から検出部に到る被測定ガスの流れを好適に整流することができるので、煤等の微粒子を捕集する能力が高い。即ち、検出部に流入する被測定ガスの気流をコントロールできるので（ガス抜け穴の手前で被測定ガスが集中し、ガス抜け穴を通過したガス流速が早くなるので）、煤等の微粒子を効率良く捕集することができる。よって、センサの感度が向上するので、煤の量（従って被測定ガス中の煤の濃度）を精度良く求めることができる。
【００１２】
ここで、検出部の表面を含む仮想平面とは、ガス抜け穴と検出部との間に２つの平行な仮想平面を配置し、２つの仮想平面の距離を最大とした場合に、検出部に当接する側の仮想平面である。
【００１３】
なお、検出部における電気的特性の変化としては、例えば抵抗や起電力の変化が挙げられ、この抵抗や起電力の変化をセンサ出力（例えば電圧）の変化として検出することができる。
【００１４】
（２）請求項２の発明では、前記検出部は、被測定ガス中に含まれる微粒子の付着状態によって変化する電気的特性に基づいて、該微粒子の検出を行う平板状の部材であることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、平板状の検出部を示したものであり、この検出部の表面に付着した微粒子の状態（微粒子の有無や微粒子の量）に応じて、検出部の電気的特性（例えば一対の検出部の表面に電極を配置した場合には、電極間の抵抗値）が変化するので、この電気的特性の変化に基づいて、微粒子の有無や量（ひいては被測定ガス中の微粒子の濃度）を検出することができる。
【００１６】
（３）請求項３の発明では、前記遮蔽部は、平板状であることを特徴とする。
図１（ａ）に示す様に、本発明は、例えば平板状の検出部に対向して、（例えばそれと平行に）平板状の遮蔽部が配置された例を示している。なお、同図には、ガス抜け穴の面積Ａ、（面積Ａを含む）遮蔽部の面積Ｂ、距離Ｔの位置が例示されているが、面積Ａ，Ｂは、仮想平面側（検出部側）に投影された面積（同図上方から見た場合の面積）である。
【００１７】
（４）請求項４の発明では、前記検出部は、前記カバーによって包囲されていることを特徴とする。
図１（ｂ）に示す様に、本発明では、例えば平板状の検出部を包囲するように、例えば四角筒状のカバーが配置され、そのカバーの一部（同図上側）が遮蔽部として機能する。なお、同図には、ガス抜け穴の面積Ａ、（面積Ａを含む）遮蔽部の面積Ｂ、距離Ｔの位置が例示されているが、面積Ａ，Ｂは、仮想平面側（検出部側）に投影された面積（同図上方から見た場合の面積）である。
【００１８】
また、カバーの形状は円筒状であることも可能であり、図１（ｃ）に例示している。カバーが円筒状である場合にも、煤等の微粒子の捕集に機能する遮蔽部の面積Ｂを、前述の例と同様に設定することができる。
【００１９】
（５）請求項５の発明では、前記ガス抜け穴の最大径及び前記ガス抜け穴の開口端から前記仮想平面に到る最短距離Ｔは、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする。
本発明では、ガス抜け穴の最大径や及び前記最短距離Ｔは、０．１ｍｍ以上であるので、ガス抜け穴や遮蔽部と検出部との間の間隙が、煤によって塞がれにくいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は請求項３の発明を例示する説明図、（ｂ）、（ｃ）は請求項４の発明を例示する説明図である。
【図２】第１実施形態の煤検出センサを示す斜視図である。
【図３】（ａ）は第１実施形態の煤検出センサの素子部を示す平面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）はその第１基板の表側を示す説明図である。
【図４】第１実施形態の煤検出センサの電気的構成を示す説明図である。
【図５】第１実施形態の煤検出センサの素子部の変形例を示す斜視図である。
【図６】実験例１のセンサパラメータを示す説明図（表１）である。
【図７】実験例１の（Ａ／Ｂ）×１００とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図８】比較例の煤検出センサの素子部を示す斜視図である。
【図９】実験例２のセンサパラメータを示す説明図（表２）である。
【図１０】実験例２のＡ1/2／Ｔとセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は第２実施形態の煤検出センサの素子部を示す平面図、（ｂ）はそのＹ−Ｙ’断面図である。
【図１２】（ａ）は第３実施形態の煤検出センサの素子部を示す平面図、（ｂ）はそのＺ−Ｚ’断面図である。
【図１３】（ａ）は第４実施形態の煤検出センサを示す説明図、（ｂ）は第５実施形態の煤検出センサを示す説明図、（ｃ）は第４実施形態の煤検出センサを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の微粒子センサの実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
本実施形態では、微粒子センサとして、被測定ガス中の煤の量（従って煤の濃度）を検出する煤検出センサを例に挙げて説明する。
【００２２】
ａ）まず、煤検出センサの構成について説明する。
本実施形態の煤検出センサは、例えばディーゼルエンジンの排気流路において、煤を捕集するパテュキュレートフィルタの後流側に配置されて、排気中の煤の濃度を検出する抵抗変化式センサである。
【００２３】
図２に示す様に、煤検出センサ１は、排気に晒される先端側（図２左側）に、煤の濃度を検出するための素子部３を備え、その後端側（図２右側）に、素子部３を保持するとともに、（素子部３から伸びるリード線等を収容して）センサ１自身を排気管等に固定する本体部５を備えている。
【００２４】
前記素子部３は、電気絶縁性を有するアルミナ等からなる長尺（縦４５ｍｍ×横３．８ｍｍ×厚み１．３ｍｍ）の第１基板７と、同様に電気絶縁性を有するアルミナ等からなる長尺（縦４１ｍｍ×横３．８×厚み１．０）の第２基板９と、同様に電気絶縁性を有するアルミナ等からなる長尺（縦４５ｍｍ×横（最大）７ｍｍ×厚み０．５ｍｍ）の第３基板１１とが、積層一体化された焼結体である。
【００２５】
以下、各構成について詳細に説明する。
図３（ｃ）に示す様に、第１基板７には、その表面に一対の電極部１３、１５が形成されており、この電極部１３、１５は、その先端側（同図左側）に櫛歯電極１７、１９を備えるとともに、後端側にリード部２１、２３を備えている。この櫛歯電極１７、１９及び両電極１７、１９間に露出した基板表面によって、煤の量（従って煤の濃度）を検出する検出部２７を構成している。
【００２６】
図３（ｂ）に示す様に、第１基板７の電極部１３、１５が形成されている側の表面（同図上方：表側）には、検出部２７が露出されている一方、電極部１３、１５のリード部２１、２３を覆うように、第２基板９が一体に接合されている。なお、第１基板７の先端側には、ヒータ２５が内蔵されている。
【００２７】
また、第２基板９の表面には、（第２基板９より長尺の）第３基板１１が一体に接合されており、これにより、第３基板１１の先端側は、所定の間隙２９を介して、第１基板７の検出部２７の上方を覆っている。
【００２８】
この第３基板１１は、図３（ａ）に示す様に、後端側に第１、第２基板７、９の幅と同じ基端部（縦３９．５ｍｍ×横３．８ｍｍ）３１を備えるとともに、先端側に基端部３１よりも幅の広いカバー（縦７ｍｍ×横７ｍｍ）３３を備えている。
【００２９】
カバー３３は、被測定ガスの検出部２７への到達を制限する遮蔽部（詳しくは煤の通過を阻止する基板）であり、検出部２７と対向するように検出部２７と平行に配置されるとともに、検出部２７より先端側及び幅方向（素子部３の長手方向及び厚み方向と直角の方向：図３（ａ）の上下方向）に張り出して、検出部２７の全面を覆うように配置されている。
【００３０】
また、カバー３３の中央近傍には、直径２ｍｍの円形のガス抜け穴３５が形成されており、このガス抜け穴３５は、板厚方向に見た場合に、検出部２７と重なるように配置されている（図３（ａ）参照）。
【００３１】
即ち、ガス抜け穴３５と検出部２７とは、ガス抜け穴３５が検出部２７の表面を含む仮想平面（図３（ｂ）の上下方向に直角な平面）上に投影された場合に、少なくとも一部が重なるように配置されている。なお、ガス抜け穴３５の中心は、幅方向における中央で、且つ、先端側から３．５ｍｍ（従ってカバー３３の面積中心）の位置にある。
【００３２】
特に本実施形態では、ガス抜け穴３５が検出部２７の表面を含む仮想平面上に投影された面積をＡ（投影面積Ａ）、カバー（遮蔽部）３３が同仮想平面上に投影された面積をＢ（投影面積Ｂ：斜線部分、なお、ＢはＡを含む面積である）、ガス抜け穴３５の開口端から仮想平面（ここでは検出部２７）に到る最短距離をＴとした場合に、下記式（１）、（２）を満たすように、設定されている。
【００３３】
（Ａ／Ｂ）×１００≦４０ ・・・（１）
Ａ1/2／Ｔ≧０．５      ・・・（２）
なお、前記最短距離Ｔとは、第２基板９の厚みよって形成される第１基板７と第３基板１１との間の間隙２９の高さである。
【００３４】
ｂ）次に、煤検出センサ１の要部である素子部３の製造方法について簡単に説明する。
なお、製造工程の途中の材料には番号を付していない。
まず、例えばアルミナ等からなる絶縁性セラミックシートを積層してなる積層体内部に、発熱体パターンを埋設して、第１基板部７となる第１シートを形成した。
【００３５】
次に、両電極部１３、１５を形成するために、例えばＰｔペーストを、第１シートの表面にスクリーン印刷した。
次に、第２シートの表面に、第２基板部９となる例えばアルミナからなる第２シートを積層した。
【００３６】
次に、第２シートの表面に、第３基板部１１となる例えばアルミナからなる第３シートを積層した。なお、この第３シートには、ガス抜け穴３５となる開口があけてある。
ここで、第３シートを積層する際には、第３シートの先端側と第１シートの先端側には、第２シートの厚み分の隙間があるので、この間隙に、後に焼成の際に消失する材料からなるスペーサを配置しておく。
【００３７】
そして、第１〜第３シートの積層体を乾燥した後、例えば１５２０℃で２時間焼成して、素子部３を得た。
ｃ）次に、煤検出センサ１を作動させる電気的構成について説明する。
【００３８】
本実施形態の煤検出センサ１は、両電極部１３、１５間の抵抗の変化に対応した電圧を検出する抵抗変化型センサであり、そのため、図４に示す様に、煤検出センサ１の電極部１３、１５のリード部２１、２３は、煤検出センサ１を作動させてそのセンサ出力を取り出すためのセンサ制御回路４１に接続されている。また、ヒータ２５の両端は、ヒータ２５に電圧を印加するとともに、その印加電圧を制御するヒータ制御回路４３に接続されている。
【００３９】
なお、前記センサ制御回路４１としては、例えば両電極部１３、１５間に一定電流を供給し、それによって（煤の量による抵抗の変化に応じて）生ずる両電極部１３、１５間の電圧を検出する回路を採用できる。その他、ホイートストンブリッジ回路等を用いた周知の抵抗変化型センサに用いられる回路を採用することができる。
【００４０】
また、煤検出センサ１の動作を制御するために、周知のマイクロコンピュータを主要部とする電子制御装置４５を備えており、この電子制御装置４５は、前記センサ制御回路４１、ヒータ制御回路５１に接続されている。
【００４１】
ｄ）次に、煤検出センサ１を用いて被測定ガス中の煤の濃度を検出する方法について説明する。
まず、前処理として、ヒータ２５に通電して、煤検出センサ１の検出部２７の表面に付着している煤を焼却することにより、煤検出センサ１のクリーニングを実施する。
【００４２】
次に、ディーゼルエンジンの排気を供給した状態で、その排気中に、煤検出センサ１の素子部３を所定の動作温度で所定時間晒す。なお、所定の動作温度とは、排気の温度のことである。
【００４３】
これにより、煤検出センサ１の検出部２７の表面には、煤が付着する。つまり、前記図３（ｂ）にて矢印に示す様に、カバー３３の表面側に当たった排気は、ガス抜け穴３５を通過して、間隙２９内にて検出部２７の表面に平行な方向に広がって、素子部３外に流出し、このとき、検出部２７の表面に煤が付着する。
【００４４】
従って、検出部２７に煤が付着した両電極部１３、１５間に、例えば所定の一定電流を供給し、その時に両電極部１３、１５間に発生した電圧を、センサ出力として測定する。
ここで、煤が付着した両電極部１３、１５間の抵抗（従って抵抗に対応したセンサ出力）は、煤の量と相関関係があり、また、検出部２７に付着した煤の量は、（排気の温度と排気に晒した時間が一定であれば）排気に含まれる煤の濃度と相関関係がある。
【００４５】
これらの相関関係は、予め実験によって求めたデータとして電子制御装置４５のメモリ内に記憶されているので、このデータに基づいて、センサ出力から煤の量を求め、煤の量から煤の濃度を求めることができる。
【００４６】
ｅ）この様に、本実施形態では、検出部２７に対向して、被測定ガスの通過を阻止するカバー３３が設けられるとともに、カバー３３には、検出部２７に対する投影領域が重なる様にガス抜け穴３５が形成されている。また、ガス抜け穴３５が仮想平面上に投影された面積Ａ（投影面積Ａ）と、カバー３３が仮想平面上に投影された面積Ｂ（投影面積Ｂ）と、ガス抜け穴３５の開口端から仮想平面に到る最短距離Ｔとの関係が、前記式（１）、（２）を満たすように設定されている。
【００４７】
従って、本実施形態の煤検出センサ１は、被測定ガスのセンサ周囲から検出部２７に到る流れを好適に整流することができるので、後述する実験例から明かな様に、煤を捕集する能力が高く、よって、煤検出センサ１の感度が向上するという顕著な効果を奏する。その結果、煤の量（従って被測定ガス中の煤の濃度）を精度良く求めることができる。
【００４８】
なお、ガス抜け穴３５の最大径や、検出部２７とカバー３３との間隙２９が小さい場合には、ガス抜け穴３５や間隙２９が塞がり易いので、いずれも０．１ｍｍ以上が好ましい。
【００４９】
また、本実施形態では、カバー３３の厚みを０．５ｍｍとしたが、これに限定されることなく、ガス抜け穴３５の最大径（ここでは直径）の１０倍までは、同様な効果が得られる。ただ、あまりカバー３３が厚いと、煤がガス抜け穴３５を通過する際の管摩擦が増加して、煤がガス抜け穴３５を塞ぎやすくなるため、カバー３３の厚みは、０．１〜３ｍｍ程度が好適である。
【００５０】
ｆ）なお、以下に、本実施形態の変形例を示す。
図５（ａ）に示す煤検出センサ５１の素子部５３は、長方形のカバー（遮蔽部）５５を有し、そのカバー５５には正方形のガス抜け穴５７が形成されている。
【００５１】
また、図５（ｂ）に示す煤検出センサ６１の素子部６３は、長方形のカバー（遮蔽部）６５を有し、そのカバー６５には、六角形のガス抜け穴６７が形成されている。
更に、図５（ｃ）に示す煤検出センサ７１の素子部７３は、長方形のカバー（遮蔽部）７５を有し、そのカバー７５には、小径の円形のガス抜け穴７７が５個形成されている。この５個のガス抜け穴７７の配置は、素子部７３の中心軸に対して線対称であり、５個のガス抜け穴７７の面積の合計が、前記面積Ａに相当する。
【００５２】
上述した各煤検出センサ５１、６１、７１においても、前記第１実施形態の煤検出センサ１と同様な効果を奏する。
＜実験例１＞
次に、本発明の効果を確認した実験例について説明する。
【００５３】
本実験例１は、煤検出センサにおいて、「（Ａ／Ｂ）×１００」の計算式のセンサパラメータＡ、Ｂを変更したときに、センサ出力に及ぼす影響を調べたものである。
本実験例１では、前記第１実施形態と同様な素子部を備えた煤検出センサの複数の試料（本発明の範囲内の実施例No.１〜１８、本発明の範囲外の比較例No.１〜６）を作製した。
【００５４】
具体的には、図６の表１に示す様に、ガス抜け穴の面積Ａ（穴面積）とカバー（遮蔽部）の面積Ｂ（板面積）とを設定し、Ａ／Ｂの面積比を変更した各種の素子部を作製した。なお、板面積Ｂには、面積Ａを含んでいる。但し、ガス抜け穴の開口端と検出部との最短距離Ｔは一定（１ｍｍ）とした。
【００５５】
そして、各試料の煤検出センサの素子部を、モデルガス装置（煤発生装置）に取り付け、下記の実験条件にて、試験ガスに５分間晒して、検出部に煤を付着させた。
（実験条件）
・供給する試験ガスの流量：１０００Ｌ／ｍｉｎ
・試験ガスに含まれる煤の濃度：１５０ｍｇ／ｍ3
・ガス温度：１００℃
・ガス流速：２．１ｍ／ｓｅｃ
次に、煤を付着させた各煤検出センサを作動させて、その際の煤検出センサの出力を測定した。その結果を図７に示す。
【００５６】
図７に示す様に、（Ａ／Ｂ）×１００の値が４０以下の範囲では、そうでないものに比べて、センサ出力が大きく増加していることが分かる。
なお、図８に示す様に、カバーを全く備えていない素子部を備えた煤検出センサを作製し、同様な実験を行ったところ、そのセンサ出力は２Ｖであった。
＜実験例２＞
次に、実験例２について説明する。
【００５７】
本実験例２は、煤検出センサにおいて、「Ａ1/2／Ｔ」の計算式のセンサパラメータＡ、Ｔを変更したときに、センサ出力に及ぼす影響を調べたものである。
本実験例２では、前記第１実施形態と同様な素子部を備えた煤検出センサの複数の試料（本発明の範囲内の実施例No.１９〜２６、本発明の範囲外の比較例No.７〜１３）を作製した。
【００５８】
具体的には、図９の表２に示す様に、ガス抜け穴の面積（穴面積）Ａとガス抜け穴の開口端と検出部との最短距離Ｔとを設定し、ＡとＴとを変更した各種の素子部を作製した。但し、カバーの面積Ｂ（面積Ａを含む）は一定（２５ｍｍ2）とした。
【００５９】
そして、各試料の煤検出センサの素子部を、モデルガス装置（煤発生装置）に取り付け、前記実験例１と同じ実験条件にて、試験ガスに５分間晒して、検出部に煤を付着させた。
【００６０】
次に、煤を付着させた各煤検出センサを作動させて、その際の煤検出センサの出力を測定した。その結果を図１０に示す。
図１０に示す様に、Ａ1/2／Ｔの値が０．５以上の範囲では、そうでないものに比べて、センサ出力が大きく増加していることが分かる。
＜実験例３＞
次に、実験例３について説明する。
【００６１】
本実験例３では、前記第１実施形態と同様な素子部を備えた煤検出センサの複数の試料を作製した。
具体的には、ガス抜け穴の直径を（０．０９ｍｍ）とした試料Ｘと、最短距離Ｔを（０．９ｍｍ）とした試料Ｙとを作製した。また、ガス抜け穴の直径を（１．０１ｍｍ）とし、最短距離Ｔを（１．０１ｍｍ）とした試料Ｚを作製した。なお、他の寸法は、前記第１実施形態と同様とした。
【００６２】
そして、各試料の煤検出センサの素子部を、モデルガス装置（煤発生装置）に取り付け、前記実験例１と同じ実験条件にて、試験ガスに５分間晒して、検出部に煤を付着させた。
【００６３】
その結果、試料Ｘの煤検出センサでは、ガス抜け穴が煤で塞がってしまい、試料Ｙの煤検出センサでは、隙間（カバーと検出部との間隙）が煤で塞がってしまったが、試料Ｚでは、ガス抜け穴も間隙も煤で塞がれなかった。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。
【００６４】
図１１に示す様に、本実施形態の煤検出センサ８１は、第１基板８３と第２基板８５が積層された積層基板８６を備えるとともに、第１基板８３の先端側に、前記第１実施形態と同様な検出部８７を備えている。
【００６５】
また、積層基板８６の周囲には、積層基板８６全体を覆うように、積層基板８６が固定される本体部８９に達するまで、金属製の四角筒状のカバー９１が配置されており、このカバー９１の一方の側（図１１（ｂ）の上方）が、遮蔽部９３とされている。
【００６６】
この遮蔽部９３は、検出部８７と平行に形成されており、遮蔽部９３の先端側には、ガス抜け穴９５が形成されている。詳しくは、ガス抜け穴９５は、ガス抜け穴９５自身を検出部８７側に投影した場合に、検出部８７と重なるように形成されている。なお、カバー９１には、ガス抜け穴９５と反対側に、同様なガス排出穴９７が形成されている。
【００６７】
本実施形態においては、ガス抜け穴９７の（第１実施形態と同様な）仮想平面への投影面積がＡであり、遮蔽部９３の仮想平面への投影面積がＢであり、ガス抜け穴９７の開口端から仮想平面への最短距離がＴである。そして、本実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、前記式（１）、（２）を満たしている。
【００６８】
従って、本実施形態においても、前記第１実施形態と同様な効果を奏するとともに、カバー９１が筒形であるので、カバー９１（従って遮蔽部９３）が破損し難いという利点がある。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。
【００６９】
本実施形態の煤検出センサは、煤の量に応じてセンサの起電力が変化する起電力式のセンサである。
ａ）まず、煤検出センサの構成について説明する。
【００７０】
図１２に示す様に、本実施形態の煤検出センサ１０１の素子部１０３は、第１基板に相当するセンサ素子基板１０５と第２基板１０７と第３基板１０９とが積層されたものである。
【００７１】
このうち、第３基板１０９は、前記第１実施形態と同様に、その先端側に、後端側より幅が広い平板状の（遮蔽部として機能する）カバー１１１を備えており、カバー１１１のほぼ中央に、同様に、円形のガス抜け穴１１３が形成されている。
【００７２】
また、第２基板１０７は、前記第１実施形態と同様に、第１基板１０５と第３基板１０９との間に所定距離Ｔの間隙１１５を形成するためのスペーサとして機能する。
更に、センサ素子基板１０５は、例えばジルコニア等の酸素イオン導電体からなる固体電解質基板（又はプロトン導電体からなる基板）１１７と、ヒータ１１９を有する例えばアルミナからなる遮蔽板１２１とを、大気導入部１２３となる空間が形成されるように、間隙をあけて一体に接合したものである。なお、大気導入部１２３は大気側（図１２右側）と連通するように構成されるとともに、排気に接する側の周囲は、排気が大気導入部１２３に侵入しないように気密されている。
【００７３】
前記固体電解質板１１７の先端側の両側には、一対の電極１２５、１２７が、固定電解質基板１１７を挟んで形成されており、これにより、検出部１２９が構成されている。なお、外側の電極１２５が排気に接し、内側（大気導入部１２３内）の電極１２７が大気に接する。
【００７４】
なお、本実施形態においても、面積Ａ、面積Ｂ、最短距離Ｔは、前記第１の実施形態と同様であり、また、前記第１実施形態と同様に、前記式（１）、（２）を満たしている。
ｂ）次に、煤検出センサ１０１の動作について説明する。
【００７５】
上述した構成の煤検出センサ１０１では、検出部１２９に堆積させた煤を、ヒータ１１９の加熱によって燃焼させる。これによって、両電極１２５、１２７間に酸素濃度の差が発生する（即ち、煤が燃焼した外側の電極１２５の周囲は酸素濃度が低下する）。よって、検出部１２５（従って両電極１２５、１２７間）においては、この酸素濃度に応じた起電力が発生する（或いは発生したＣＯによる混成電位が発生する）。
【００７６】
従って、前記起電力（又は混成電位）を測定することにより、煤の量（従って煤の濃度）を求めることができる。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。
【００７７】
本実施形態の煤検出センサは、対向電極を用いた抵抗変化式センサである。
図１３（ａ）に示す様に、本実施形態の煤検出センサ１３１の素子部１３２は、平行に配置された一対のセラミック基板１３３、１３５を有するセラミック基体１３７と、各セラミック基板１３３、１３５の内側に配置された板状の一対の電極１３９、１４１を備えている。また、一対の電極１３９、１４１と該一対の電極１３９、１４１に挟まれた空間１４３によって、検出部１４５（同図灰色部分）が構成されている。なお、前記空間１４３内には、多孔質材料が充填されていてもよい。
【００７８】
そして、検出部１４５に対して所定の間隔を保つように、セラミック基体１３７の側方（同図手前側）に、遮蔽部として機能する平板状のカバー１４７（同図斜線部分）が配置されている。また、カバー１４７の中央には、前記第１実施形態と同様なガス抜け穴１４９が形成されている。
【００７９】
ここで、面積Ａはガス抜け穴１４９の面積であり、面積Ｂは（面積Ａを含む）カバー１４７の表面積である。なお、最短距離Ｔ（図示しない）は、ガス抜け穴１４９の開口端から検出部１４５に到る最短距離である。
【００８０】
本実施形態によっても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。
【００８１】
本実施形態の煤検出センサは、例えば特表２００７−５１９８９９号公報に記載のような静電誘導式の煤検出センサに適用可能なセンサである。
この静電誘導式の煤検出センサとは、検出部に付着させた煤を帯電させ、帯電させた煤の電荷量に基づいて、煤（煤濃度等）を検出するものである。
【００８２】
図１３（ｂ）に示す様に、本実施形態の煤検出センサ１５１は、センサの先端側に、絶縁体１５３及び中心電極１５５を備えており、この中心電極１５５が検出部（同図灰色部分）として機能する。
【００８３】
そして、中心電極１５５に対して所定の間隔を保つように、同図手前側に、遮蔽部として機能する平板状のカバー１５７（同図斜線部分）が配置されている。また、カバー１５７の中央先端側には、前記第１実施形態と同様なガス抜け穴１５９が形成されている。
【００８４】
ここで、面積Ａはガス抜け穴１５９の面積であり、面積Ｂは（面積Ａを含む）カバー１５７の表面積である。なお、最短距離Ｔ（図示しない）は、ガス抜け穴１５９の開口端から中心電極１５５に到る最短距離である。
【００８５】
本実施形態によっても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。
【００８６】
本実施形態の煤検出センサは、例えば特開２００７−３２７９３６号公報に記載のような放電式の煤検出センサに適用可能なセンサである。
この放電式の煤検出センサとは、電極間の空間を含む検出部に煤が存在することによって変化する電極間の放電電圧に基づいて、煤（煤濃度等）を検出するものである。
【００８７】
図１３（ｃ）に示す様に、本実施形態の煤検出センサ１５１は、センサの先端側に、ヒータ１６３、絶縁体１６５、中心電極１６７、外側電極１６９を備えており、この中心電極１６７及び外側電極１６９と、中心電極１６７及び外側電極１６９に挟まれた空間１７１（同図灰色部分）とが、検出部１７３として機能する。
【００８８】
そして、検出部１７３に対して所定の間隔を保つように、同図手前側に、遮蔽部として機能する平板状のカバー１７５（同図斜線部分）が配置されている。また、カバー１７５の中央先端側には、前記第１実施形態と同様なガス抜け穴１７７が形成されている。
【００８９】
ここで、面積Ａはガス抜け穴１７７の面積であり、面積Ｂは（面積Ａを含む）カバー１７５の表面積である。なお、最短距離Ｔ（図示しない）は、ガス抜け穴１７７の開口端から検出部１７３に到る最短距離である。
【００９０】
本実施形態によっても、前記第１実施形態と同様な効果を奏する。
尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
【００９１】
（１）例えば本発明の微粒子センサは、例えば内燃機関の排気に含まれる煤を検出できる煤検出センサに適用できるだけでなく、工場等の排煙中における浮遊微粒子を検出するセンサ等にも適用できる。
【００９２】
（２）また、第２実施形態の様な四角筒状のカバーではなく、前記図１（ｃ）に示した様に、円筒形などの筒状のカバーを使用することもできる。
【符号の説明】
【００９３】
１、５１、６１、７１、８１、１０１、１３１、１５１、１６１…煤検出センサ
３、５３、６３、７３、１０３、１３２…素子部
１３、１５…電極部
２５、１１９、１６３…ヒータ
２７、８７、１４５、１７３…検出部
２９、１１５…間隙
３３、５５、６５、７５、９１、１１１、１４７、１５７、１７５…カバー
３５、５７、６７、７７、９５、１１３、１４９、１５９、１７７…ガス抜け穴
４５…電子制御装置
９３…遮蔽部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図９】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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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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