(57)【要約】【課題】微粒子の検出精度を高める。【解決手段】微粒子検出器１０は、ガス中の微粒子２６を検出するために用いられる。この微粒子検出器１０は、筐体２２と、電荷発生部３０と、捕集部５０と、ノイズキャンセル部９０と、個数検出部６０とを備える。筐体２２は、ガスが通過するガス流路２４を有している。電荷発生部３０は、ガス流路２４内に導入されたガス中の微粒子２６に放電によって発生させた電荷２８を付加して帯電微粒子Ｐにする。捕集部５０は、ガス流路２４内で電界発生部３０よりもガスの流れの下流側に設けられ、帯電微粒子Ｐを捕集する。ノイズキャンセル部９０は、電荷発生部３０の放電に起因して発生するノイズをキャンセルする。個数検出部６０は、捕集部５０に捕集された帯電微粒子Ｐに応じて変化する物理量に基づいて微粒子の数を検出する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中の微粒子を検出するために用いられる微粒子検出器であって、
前記ガスが通過するガス流路を有する筐体と、
前記ガス流路内に導入された前記ガス中の微粒子に放電によって発生させた電荷を付加して帯電微粒子にする電荷発生部と、
前記ガス流路内で前記電界発生部よりも前記ガスの流れの下流側に設けられ、前記帯電微粒子と前記微粒子に帯電しなかった余剰電荷とのいずれかである捕集対象を捕集する捕集部と、
前記電荷発生部の放電に起因して発生するノイズをキャンセルするノイズキャンセル部と、
前記捕集部に捕集された前記捕集対象に応じて変化する物理量に基づいて前記微粒子の量を検出する検出部と、
を備えた微粒子検出器。
【請求項２】
前記電荷発生部には、前記放電を起こすための正弦波電圧又はパルス電圧が印加され、
前記ノイズキャンセル部には、前記正弦波電圧又は前記パルス電圧とは逆極性の正弦波電圧又はパルス電圧が印加される、
請求項１に記載の微粒子検出器。
【請求項３】
前記ノイズキャンセル部は、前記電荷発生部と前記捕集部との間に配置されている、
請求項１又は２に記載の微粒子検出器。
【請求項４】
前記ノイズキャンセル部は、前記電荷発生部と対向する位置に配置されている、
請求項１又は２に記載の微粒子検出器。
【請求項５】
前記ノイズキャンセル部は、前記捕集部よりも前記ガスの流れの下流側に配置されている、
請求項１又は２に記載の微粒子検出器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の微粒子検出器であって、
前記捕集部は、前記捕集対象として前記帯電微粒子を捕集するものであり、
前記電荷発生部と前記捕集部との間に、前記余剰電荷を除去する余剰電荷除去部
を備えた微粒子検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粒子検出器としては、電荷発生素子でコロナ放電によりイオンを発生させ、そのイオンにより被測定ガス中の微粒子を帯電させて帯電微粒子とし、その帯電微粒子を捕集電極で捕集し、捕集された帯電微粒子の電荷の量に基づいて微粒子の個数を測定するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１４６４５６号パンフレット
【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、捕集電極において捕集された帯電微粒子の電荷の量は、極微小なためノイズの影響を受けやすく、精度よく検出するのが難しかった。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、微粒子の量の検出精度を高めることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の微粒子検出器は、
ガス中の微粒子を検出するために用いられる微粒子検出器であって、
前記ガスが通過するガス流路を有する筐体と、
前記ガス流路内に導入された前記ガス中の微粒子に放電によって発生させた電荷を付加して帯電微粒子にする電荷発生部と、
前記ガス流路内で前記電界発生部よりも前記ガスの流れの下流側に設けられ、前記帯電微粒子と前記微粒子に帯電しなかった余剰電荷とのいずれかである捕集対象を捕集する捕集部と、
前記電荷発生部の放電に起因して発生するノイズをキャンセルするノイズキャンセル部と、
前記捕集部に捕集された前記捕集対象に応じて変化する物理量に基づいて前記微粒子の量を検出する検出部と、
を備えたものである。
【０００８】
この微粒子検出器では、電荷発生部が電荷を発生させることでガス中の微粒子を帯電微粒子にし、捕集部がその帯電微粒子と余剰電荷とのいずれかである捕集対象を捕集する。検出部は、捕集部に捕集された捕集対象に応じて変化する物理量に基づいて微粒子の量を検出する。ノイズキャンセル部は電荷発生部の放電に起因して発生するノイズをキャンセルする。こうしたノイズは、捕集部に捕集された捕集対象に応じて変化する物理量に影響を与えるが、ここではノイズキャンセル部によってキャンセルされる。そのため、捕集部に捕集された捕集対象に応じて変化する物理量を精度よく捉えることができ、ひいては微粒子の量の検出精度を高めることができる。
【０００９】
なお、本明細書において、「電荷」とは、正電荷や負電荷のほかイオンを含むものとする。「物理量」とは、捕集対象に応じて変化するパラメータであればよく、例えば電流などが挙げられる。「微粒子の量」とは、例えば微粒子の数、質量、表面積などが挙げられる。
【００１０】
本発明の微粒子検出器において、前記電荷発生部には、前記放電を起こすための正弦波電圧又はパルス電圧が印加され、前記ノイズキャンセル部には、前記正弦波電圧又は前記パルス電圧とは逆極性の正弦波電圧又はパルス電圧が印加されてもよい。こうすれば、電荷発生部の放電に起因して発生するノイズを効果的にキャンセルすることができる。ここで、ノイズキャンセル部に印加される逆極性の正弦波電圧又はパルス電圧は、電荷発生部に印加される正弦波電圧又はパルス電圧と同位相であることが好ましい。
【００１１】
本発明の微粒子検出器において、前記ノイズキャンセル部は、前記電荷発生部と前記捕集部との間に配置されていてもよい。こうすれば、ノイズキャンセル部を捕集部の近くに配置することができるため、比較的小さな絶対値の電圧でノイズをキャンセルすることができる。また、ノイズキャンセル部では、放電により電荷発生部で発生する電荷とは逆極性の電荷が発生することがあるが、ノイズキャンセル部に印加される電圧の絶対値を小さくすることができるため、その分、逆極性の電荷の発生量は小さくなる。そのため、帯電微粒子の電荷が捕集部に捕集される前にノイズキャンセル部で発生した逆極性の電荷によって打ち消されるのを抑制することもできる。
【００１２】
本発明の微粒子検出器において、前記ノイズキャンセル部は、前記電荷発生部と対向する位置に配置されていてもよい。こうすれば、ノイズキャンセル部を電荷発生部と同じ面に配置する場合に比べて、ガス流路の長さを短くすることができる。
【００１３】
本発明の微粒子検出器において、前記ノイズキャンセル部は、前記捕集部よりも前記ガスの流れの下流側に配置されていてもよい。こうすれば、帯電微粒子の電荷が捕集部に捕集される前にノイズキャンセル部で発生した逆極性の電荷によって打ち消されることはほとんどない。
【００１４】
本発明の微粒子検出器において、前記捕集部は、前記捕集対象として前記帯電微粒子を捕集するものであり、前記電荷発生部と前記捕集部との間に、前記余剰電荷を除去する余剰電荷除去部を備えていてもよい。こうすれば、捕集部が余剰電荷を捕集するのを抑制することができるため、微粒子の量の検出精度が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】微粒子検出器１０の説明図。
【図２】微粒子検出素子２０の斜視図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図５】電極３２，９２，５４の電気信号の時間変化を示すグラフ。
【図６】電極３２，９２，５４の電気信号の時間変化を示すグラフ。
【図７】微粒子検出器１１０の断面図。
【図８】微粒子検出器２１０の断面図。
【図９】パルス電圧及び正弦波電圧の形状の代表例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である微粒子検出器１０の説明図、図２は微粒子検出素子２０の斜視図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。なお、本実施形態において、上下方向，左右方向及び前後方向は、図１〜図２に示した通りとする。
【００１７】
微粒子検出器１０は、図１に示すように、エンジンの排気管１２を流れる排ガスに含まれる微粒子２６（図４参照）の数を検出するものである。この微粒子検出器１０は、微粒子検出素子２０と、各種電源３６，４６，５６，９６や個数検出部６０を含む付属ユニット８０とを備えている。
【００１８】
微粒子検出素子２０は、図１に示すように、円柱状の支持体１４に差し込まれた状態で、排気管１２に固定されたリング状の台座１６に取り付けられている。微粒子検出素子２０は、保護カバー１８によって保護されている。保護カバー１８には図示しない穴が設けられており、この穴を介して排気管１２を流通する排ガスが微粒子検出素子２０の下端に設けられたガス流路２４を通過する。微粒子検出素子２０は、図４に示すように、筐体２２に、電荷発生部３０と、ノイズキャンセル部９０と、余剰電荷除去部４０と、捕集部５０と、ヒータ電極７２とを備えたものである。
【００１９】
筐体２２は、図１に示すように、排気管１２の軸方向と交差する方向（ここでは略直交する方向）に長い長尺の直方体である。筐体２２は絶縁体であり、例えばアルミナなどのセラミックス製である。筐体２２の下端２２ａは排気管１２の内部に配置され、上端２２ｂは排気管１２の外部に配置される。筐体２２の下端２２ａには、ガス流路２４が設けられている。筐体２２の上端２２ｂには、各種端子が設けられている。
【００２０】
ガス流路２４の軸方向は、排気管１２の軸方向と一致している。ガス流路２４は、図２に示すように、筐体２２の前方の面に設けられた矩形のガス導入口２４ａから、筐体２２の後方の面に設けられた矩形のガス排出口２４ｂまで連なる直方体形状の空間である。筐体２２は、ガス流路２４を構成する左右一対の流路壁２２ｃ，２２ｄを備えている。
【００２１】
電荷発生部３０は、図３及び図４に示すように、ガス流路２４内のガス導入口２４ａの近傍に電荷が発生するように、流路壁２２ｃに設けられている。電荷発生部３０は、放電電極３２と２つの誘導電極３４，３４とを有している。放電電極３２は、流路壁２２ｃの内面に沿って設けられ、図３に示すように、矩形の周囲に複数の微細突起を有している。２つの誘導電極３４，３４は、矩形電極であり、流路壁２２ｃに間隔をあけて放電電極３２と平行となるように埋設されている。電荷発生部３０では、図４に示すように、放電電極３２と２つの誘導電極３４，３４との間に放電用電源３６（付属ユニット８０の１つ）の数ｋＶのパルス電圧が印加されることで、両電極間の電位差による気中放電が発生する。このとき、筐体２２のうち放電電極３２と誘導電極３４，３４との間の部分が誘電体層の役割を果たす。この気中放電によって、放電電極３２の周囲に存在するガスがイオン化されて正の電荷２８が発生する。放電電極３２は、筐体２２の内部に設けられた図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子３３（図２参照）に接続され、この端子３３を介して放電用電源３６に接続されている。また、２つの誘導電極３４，３４は、筐体２２の内部に設けられた図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子３５（図２参照）に接続され、この端子３５を介して放電用電源３６に接続されている。
【００２２】
ガスに含まれる微粒子２６は、図４に示すように、ガス導入口２４ａからガス流路２４内に入り、電荷発生部３０を通過する際に電荷発生部３０の気中放電によって発生した電荷２８が付加されて帯電微粒子Ｐとなったあと後方に移動する。また、発生した電荷２８のうち微粒子２６に付加されなかったものは、電荷２８のまま後方に移動する。
【００２３】
ノイズキャンセル部９０は、図３及び図４に示すように、流路壁２２ｃのうち電荷発生部３０の下流側（具体的には電荷発生部３０と捕集電極５４との間、より具体的には電荷発生部３０と除去電極４４との間）に設けられている。ノイズキャンセル部９０は、ノイズキャンセル電極９２と２つの誘導電極９４，９４とを有している。ノイズキャンセル電極９２は、流路壁２２ｃの内面に沿って設けられ、図３に示すように、矩形の周囲に複数の微細突起を有している。２つの誘導電極９４，９４は、矩形電極であり、流路壁２２ｃに間隔をあけてノイズキャンセル電極９２と平行となるように埋設されている。２つの誘導電極９４，９４のうち電荷発生部３０に近い側の誘導電極９４は、電荷発生部３０の誘導電極３４も兼ねている。ノイズキャンセル部９０では、ノイズキャンセル電極９２と２つの誘導電極９４，９４との間にノイズキャンセル用電源９６（付属ユニット８０の１つ）のパルス電圧が印加されることで、電荷発生部３０の放電に起因して発生するノイズをキャンセルする。具体的には、電荷発生部３０に印加されるパルス電圧とは逆極性で同位相又はほぼ同位相のパルス電圧が印加される。ノイズキャンセル電極９２は、筐体２２の内部に設けられた図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子９３（図２参照）に接続され、この端子９３を介してノイズキャンセル用電源９６に接続されている。また、２つの誘導電極９４，９４は、筐体２２の内部に設けられた図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子９５（図２参照）に接続され、この端子９５を介してノイズキャンセル用電源９６に接続されている。
【００２４】
余剰電荷除去部４０は、図４に示すように、電荷発生部３０の下流で且つ捕集部５０の上流に設けられている。余剰電荷除去部４０は、印加電極４２と除去電極４４とを有している。印加電極４２は、右側の流路壁２２ｄの内面に沿って設けられ、ガス流路２４内に露出している。除去電極４４は、左側の流路壁２２ｃの内面に沿って設けられ、ガス流路２４内に露出している。印加電極４２と除去電極４４とは互いに向かい合う位置に配設されている。印加電極４２は、除去用電源４６（付属ユニット８０の１つ）によって後述する電圧Ｖ１よりも１桁程度低い電圧Ｖ２（正電位）が印加される電極である。除去電極４４は、グランドに接続された電極である。これにより、余剰電荷除去部４０の印加電極４２と除去電極４４との間には弱い電界が発生する。したがって、電荷発生部３０で発生した電荷２８のうち、微粒子２６に付加されなかった余剰の電荷２８は、この弱い電界によって除去電極４４に引き寄せられて捕獲され、グランドに捨てられる。これにより、余剰電荷除去部４０は、余剰の電荷２８が捕集部５０の捕集電極５４に捕集されて微粒子２６の数にカウントされてしまうことを抑制している。印加電極４２は、筐体２２の内部に設けられた図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子４３（図２参照）に接続され、この端子４３を介して除去用電源４６に接続されている。また、除去電極４４は、筐体２２の内部に設けられた図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子４５（図２参照）に接続され、この端子４５を介してグランドに接続されている。
【００２５】
捕集部５０は、図４に示すように、ガス流路２４のうち電荷発生部３０及び余剰電荷除去部４０よりも下流に設けられている。捕集部５０は、帯電微粒子Ｐを捕集するものであり、電界発生電極５２と捕集電極５４とを有している。電界発生電極５２は、右側の流路壁２２ｄの内面に沿って設けられ、ガス流路２４内に露出している。捕集電極５４は、左側の流路壁２２ｃの内面に沿って設けられ、ガス流路２４内に露出している。電界発生電極５２と捕集電極５４とは互いに向かい合う位置に配設されている。電界発生電極５２は、印加電極４２に印加される電圧Ｖ２よりも大きな電圧Ｖ１（正電位）が捕集用電源５６（付属ユニット８０の１つ）によって印加される電極である。捕集電極５４は、電流計６２を介してグランドに接続された電極である。これにより、捕集部５０の電界発生電極５２と捕集電極５４との間には比較的強い電界が発生する。したがって、ガス流路２４を流れる帯電微粒子Ｐは、この比較的強い電界によって捕集電極５４に引き寄せられて捕集される。電界発生電極５２は、筐体２２の内部に設けられた図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子５３（図２参照）に接続され、この端子５３を介して捕集用電源５６に接続されている。また、捕集電極５４は、筐体２２の内部に設けられた図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子５５（図２参照）に接続され、この端子５５を介して電流計６２に接続されている。
【００２６】
なお、余剰電荷除去部４０の各電極４２，４４のサイズ、両電極４２，４４の間に発生させる電界の強さ、捕集部５０の各電極５２，５４のサイズ、両電極５２，５４の間に発生させる電界の強さは、帯電微粒子Ｐが除去電極４４に捕集されることなく捕集電極５４に捕集されるように、また、微粒子２６に付加しなかった電荷２８が除去電極４４によって除去されるように、設定されている。一般に、電荷２８の電気移動度は、帯電微粒子Ｐの電気移動度の１０倍以上であり、捕集するのに必要な電界は１桁以上小さくて済むので、このような設定が容易に可能となる。なお、電界発生電極５２と捕集電極５４とは、複数組設けられていてもよい。
【００２７】
個数検出部６０は、付属ユニット８０の１つであり、図４に示すように、電流計６２と個数測定装置６４とを備えている。電流計６２は、一方の端子が捕集電極５４に接続され、もう一方の端子がグランドに接続されている。この電流計６２は、捕集電極５４に捕集された帯電微粒子Ｐの電荷２８に基づく電流を測定する。個数測定装置６４は、電流計６２の電流に基づいて微粒子２６の個数を演算する。
【００２８】
ヒータ電極７２は、筐体２２に埋設された帯状の発熱体である。具体的には、ヒータ電極７２は、筐体２２の上端２２ｂの一方の端子７５（図２参照）から、筐体２２の流路壁２２ｃをジグザグに引き回されたあと、筐体２２の上端２２ｂの他方の端子７５（図２参照）に戻るように配線されている。ヒータ電極７２は、一対の端子７５，７５を介して図示しない給電装置に接続され、その給電装置によって通電されると発熱する。ヒータ電極７２は、筐体２２や除去電極４４，捕集電極５４などの各電極を加熱する。
【００２９】
次に、微粒子検出器１０の使用例について説明する。自動車の排ガスに含まれる微粒子２６を計測する場合、上述したようにエンジンの排気管１２に微粒子検出素子２０を取り付ける（図１参照）。
【００３０】
図４に示すように、ガス導入口２４ａからガス流路２４内に導入された排ガスに含まれる微粒子２６は、電荷発生部３０の放電によって発生した電荷２８（ここでは正電荷）を帯びて帯電微粒子Ｐになる。帯電微粒子Ｐは、電界が弱く除去電極４４の長さが捕集電極５４よりも短い余剰電荷除去部４０をそのまま通過して、捕集部５０に至る。一方、微粒子２６に付加されなかった電荷２８は、電界が弱くても余剰電荷除去部４０の除去電極４４に引き寄せられ、除去電極４４を介してＧＮＤに捨てられる。これにより、微粒子２６に付加されなかった不要な電荷２８は捕集部５０にほとんど到達することがない。
【００３１】
捕集部５０に到達した帯電微粒子Ｐは、電界発生電極５２によって発生した捕集用電界によって捕集電極５４に捕集される。そして、捕集電極５４に捕集された帯電微粒子Ｐの電荷２８に基づく電流が電流計６２で測定され、その電流に基づいて個数測定装置６４が微粒子２６の個数を演算する。電流Ｉと電荷量ｑの関係は、Ｉ＝ｄｑ／（ｄｔ）、ｑ＝∫Ｉｄｔである。個数測定装置６４は、所定期間にわたって電流値を積分（累算）してその積分値（蓄積電荷量）を求め、蓄積電荷量を素電荷で除算して電荷の総数（捕集電荷数）を求め、その捕集電荷数を１つの微粒子２６に付加する電荷の数の平均値（平均帯電数）で除算することで、捕集電極５４に捕集された微粒子２６の個数Ｎｔを求める（下記式（１）参照）。個数測定装置６４は、この個数Ｎｔを排ガス中の微粒子２６の数として検出する。
Ｎｔ＝（蓄積電荷量）／｛（素電荷）×（平均帯電数）｝  …（１）
【００３２】
微粒子検出素子２０の使用に伴い、微粒子２６等が捕集電極５４に数多く堆積すると、新たに帯電微粒子Ｐが捕集電極５４に捕集されないことがある。そのため、定期的にあるいは堆積量が所定量に達したタイミングで、捕集電極５４をヒータ電極７２によって加熱することにより、捕集電極５４上の堆積物を加熱して焼却し捕集電極５４の電極面をリフレッシュする。また、ヒータ電極７２により、筐体２２の内周面に付着した微粒子２６を焼却することもできる。
【００３３】
次に、捕集電極５４に現れるノイズ信号について説明する。本発明者らは、微粒子検出器１０を排気管１２に取り付ける前に、電荷発生部３０の放電電極３２と２つの誘導電極３４，３４との間に数ｋＶのパルス電圧を印加して気中放電を発生させたときに捕集電極５４に現れるノイズ信号を調べた。図５は、ノイズキャンセル部９０にパルス電圧を印加していない状態で、電荷発生部３０に気中放電を発生させるためのパルス電圧を印加したときの、放電電極３２、ノイズキャンセル電極９２及び捕集電極５４の電気信号の時間変化を示すグラフである。図６は、電荷発生部３０に気中放電を発生させるためのパルス電圧を印加すると同時に、ノイズキャンセル部９０にそれとは逆極性で同位相又はほぼ同位相のパルス電圧を印加したときの、放電電極３２、ノイズキャンセル電極９２及び捕集電極５４の電気信号の時間変化を示すグラフである。これらのグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は電圧である。
【００３４】
ノイズキャンセル部９０に電圧を印加しなかった場合には、図５から明らかなのように、電荷発生部３０の放電電極３２にパルス電圧が印加されるのに起因して捕集電極５４に比較的大きなノイズ信号が現れた。これに対して、電荷発生部３０に気中放電を発生させるためのパルス電圧を印加すると同時に、ノイズキャンセル部９０にそれとは逆極性で同位相又はほぼ同位相のパルス電圧を印加した場合には、図６から明らかなように、電荷発生部３０の放電電極３２にパルス電圧が印加されても捕集電極５４にはほとんどノイズ信号は現れなかった。また、ノイズキャンセル部９０に印加するパルス電圧の絶対値の大きさを検討したところ、電荷発生部３０に印加するパルス電圧の絶対値よりも小さい値でノイズ信号をほぼキャンセルすることができた。ちなみに、ノイズキャンセル部９０に印加するパルス電圧の絶対値を電荷発生部３０に印加するパルス電圧の絶対値と同等にしたときには、捕集電極５４には逆極性の比較的小さいノイズ信号が発生した。
【００３５】
以上説明した微粒子検出器１０では、ノイズキャンセル部９０は電荷発生部３０の放電に起因して発生するノイズをキャンセルする。こうしたノイズは、捕集電極５４に捕集された帯電微粒子Ｐに応じて変化する物理量（本実施形態では検出電流）に影響を与えるが、ここではノイズキャンセル部９０によってキャンセルされる。そのため、捕集電極５４の検出電流を精度よく捉えることができ、ひいては微粒子の数の検出精度を高めることができる。
【００３６】
また、ノイズキャンセル部９０には、電荷発生部３０に印加されるパルス電圧とは逆極性のパルス電圧が印加されるため、電荷発生部３０の放電に起因して発生するノイズを効果的にキャンセルすることができる。ここで、ノイズキャンセル部９０に印加される逆極性のパルス電圧は、電荷発生部３０に印加されるパルス電圧と同位相であることが好ましい。
【００３７】
更に、ノイズキャンセル部９０は電荷発生部３０と捕集部５０との間に配置されているため、ノイズキャンセル電極９２を捕集電極５４の近くに配置することができ、比較的絶対値の小さな逆極性のパルス電圧でノイズをキャンセルすることができる。また、ノイズキャンセル部９０では、放電により負電荷（電荷発生部３０で発生する電荷とは逆極性の電荷）が発生することがあるが、逆極性のパルス電圧の絶対値が小さい分、その発生量は小さい。そのため、帯電微粒子Ｐの正電荷が捕集電極５４に捕集される前にノイズキャンセル部９０で発生した負電荷によって打ち消されるのを抑制することもできる。
【００３８】
ここで、ノイズキャンセル電極９２について、更に説明する。ノイズキャンセル電極９２の位置や印加電圧は、（１）放電電極３２とノイズキャンセル電極９２との間における絶縁破壊の発生の防止、（２）ノイズキャンセル効果の低減防止、（３）ノイズキャンセル電極９２の放電による逆極性の電荷の発生の防止、などを考慮して決定することが好ましい。通常、放電電極３２は印加電圧２ｋＶ以上で放電し、２．５ｋＶ以上で安定して放電する。そこで、例えば放電電極３２に印加する電圧を３ｋＶに設定する場合を考える。その場合、放電電極３２とノイズキャンセル電極９２との間における絶縁破壊の発生を防止するには、放電電極３２とノイズキャンセル電極９２との距離を１ｍｍ以上離す（つまり電界強度を３ｋＶ／ｍｍ以下にする）ことが好ましい。一方、放電電極３２とノイズキャンセル電極９２との距離が離れすぎると、放電電極３２で発生した電界（電気力線）がノイズキャンセル電極９２でキャンセルされずに回り込んで捕集電極５４に到達してノイズキャンセル効果を低減させることがわかっている。そのため、ノイズキャンセル効果の低減を防止するためには、放電電極３２とノイズキャンセル電極９２との距離は、上記（１）、（２）が両立するように設定するのが好ましい。また、上記（３）すなわちノイズキャンセル電極９２で逆極性の電荷の発生を防止するには、ノイズキャンセル電極９２の印加電圧を２ｋＶ未満に設定するのが好ましい。
【００３９】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００４０】
例えば、上述した実施形態では、電荷発生部３０の一方の誘導電極３４をノイズキャンセル部９０の一方の誘導電極９４と兼用したが、兼用せずに別々に設けてもよい。但し、兼用した方が、電極数が少なくなるため部品コストや製造コストが低くなる。
【００４１】
上述した実施形態では、ノイズキャンセル部９０を電荷発生部３０と捕集部５０との間（より詳しくは電荷発生部３０と余剰電荷除去部４０との間）に配置したが、ノイズキャンセル部９０の配置位置は特にこれに限られるものではない。例えば、図７の微粒子検出器１１０のように、電荷発生部３０と対向する位置にノイズキャンセル部１９０を配置してもよい。ノズルキャンセル部１９０は、流路壁２２ｃの壁面に設けられたノズルキャンセル電極１９２と流路壁２２ｃに埋設された２つの誘導電極１９４，１９４とで構成されている。なお、図７中、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。ノイズキャンセル電極９２を捕集電極５４の近くに配置し、放電電極３２を捕集電極５４の遠くに配置した方が、ノイズキャンセル電極９２のパルス電圧の絶対値を小さくすることができ、ノイズキャンセル電極９２から発生する逆極性の電荷を抑えることができる。そのため、図７では、ノイズキャンセル部９０は捕集電極５４と同じ左側の流路壁２２ｃ）に設けられ、電荷発生部３０は右側の流路壁２２ｄに設けられている。また、放電電極３２とノイズキャンセル電極１９２は互いに対向している。そのため、上述した実施形態のようにノイズキャンセル部９０を電荷発生部３０と同じ面に配置する場合に比べて、ガス流路２４の長さを短くすることができる。
【００４２】
あるいは、図８の微粒子検出器２１０のように、捕集部５０よりもガスの流れの下流側にノイズキャンセル部２９０を配置してもよい。ノズルキャンセル部２９０は、流路壁２２ｃの壁面に設けられたノズルキャンセル電極２９２と流路壁２２ｃに埋設された２つの誘導電極２９４，２９４とで構成されている。なお、図８中、上述した実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付した。微粒子検出器２１０では、帯電微粒子Ｐの正電荷が捕集部５０に捕集される前にノイズキャンセル部２９０で発生した負電荷によって打ち消されることはほとんどなくなる。
【００４３】
上述した実施形態では、ノイズキャンセル部９０として、ガス流路２４の流路壁２２ｃの内面に沿って設けられたノイズキャンセル電極９２と流路壁２２ｃに埋設された２つの誘導電極９４，９４とにより構成したが、電荷発生部３０の放電に起因するノイズをキャンセル可能なものであれば特にどのような構成でも構わない。例えば、誘導電極９４，９４を流路壁２２ｃに埋設する代わりに、流路壁２２ｃの内面に沿って設けてもよい。
【００４４】
上述した実施形態では、電荷発生部３０として、ガス流路２４の流路壁２２ｃの内面に沿って設けられた放電電極３２と流路壁２２ｃに埋設された２つの誘導電極３４，３４とにより構成したが、気中放電により電荷を発生するものであれば特にどのような構成でも構わない。例えば、誘導電極３４，３４を流路壁２２ｃに埋設する代わりに、流路壁２２ｃの内面に沿って設けてもよい。あるいは、特許文献１に記載されているように、電荷発生部を針状電極と対向電極とで構成してもよい。
【００４５】
上述した実施形態では、電界発生電極５２はガス流路２４に露出していたが、これに限らず筐体２２に埋設されていてもよい。また、電界発生電極５２に代えて、捕集電極５４を上下から挟むように配設された一対の電界発生電極を筐体２２に設け、この一対の電界発生電極間に印加した電圧により生じる電界で、帯電微粒子Ｐを捕集電極５４に向けて移動させてもよい。この点は、印加電極４２も同様である。
【００４６】
上述した実施形態において、電界発生電極５２には電圧Ｖ１を印加したが、電圧を印加せず電界発生電極５２による電界を発生させない場合でも、ガス流路２４の左右方向の幅を微小な値（例えば０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ未満）としておくことで、ブラウン運動の激しい粒径の比較的小さな帯電微粒子Ｐを捕集電極５４に衝突させることができる。これにより、捕集電極５４が帯電微粒子Ｐを捕集できる。この場合、微粒子検出素子２０は電界発生電極５２を備えなくてもよい。
【００４７】
上述した実施形態では、微粒子検出器１０をエンジンの排気管１２に取り付ける場合を例示したが、特にエンジンの排気管１２に限定されるものではなく、微粒子を含むガスが流通する管であればどのような管であってもよい。
【００４８】
上述した実施形態では、微粒子検出素子２０は微粒子の数を検出するものとしたが、微粒子の質量や表面積などを検出するものとしてもよい。微粒子の質量は、例えば、微粒子の数に微粒子の平均質量を乗じることにより求めることができるし、予め蓄積電荷量と捕集された微粒子の質量との関係をマップとして記憶装置に記憶しておき、このマップを用いて蓄積電荷量から微粒子の質量を求めることもできる。微粒子の表面積についても、微粒子の質量と同様の方法で求めることができる。
【００４９】
上述した実施形態では、余剰電荷除去部４０を設けたが、余剰電荷除去部４０を省略してもよい。
【００５０】
上述した実施形態では、捕集電極５４に流れる電流に基づいて帯電微粒子Ｐの数を求めたが、除去電極４４に流れる電流に基づいて余剰電荷の数を求め、電荷発生部３０で発生した電荷の総数からその余剰電荷の数を差し引いて帯電微粒子Ｐの数を求めてもよい。この場合、余剰電荷除去部４０が本発明の微粒子検出器の捕集部に相当し、余剰電荷が捕集対象に相当することになる。また、捕集部５０を省略してもよい。
【００５１】
上述した実施形態では、パルス電圧として矩形波を採用したが、パルス電圧の形状は特に矩形に限定されるものではなく、台形、三角形、のこぎり歯などの各種形状を採用することができる。また、パルス電圧の代わりに正弦波電圧を採用することもできる。パルス電圧の形状の代表例を図９（ａ）〜（ｆ）に、正弦波電圧の形状の代表例を図９（ｇ）に例示する。
【符号の説明】
【００５２】
１０  微粒子検出器、１２  排気管、１４  支持体、１６  台座、１８  保護カバー、２０  微粒子検出素子、２２  筐体、２２ａ  下端、２２ｂ  上端、２２ｃ  流路壁、２２ｄ  流路壁、２４  ガス流路、２４ａ  ガス導入口、２４ｂ  ガス排出口、２６  微粒子、２８  電荷、３０  電荷発生部、３２  放電電極、３４  誘導電極、３６  放電用電源、４０  余剰電荷除去部、４２  印加電極、４４  除去電極、４６  除去用電源、５０  捕集部、５２  電界発生電極、５４  捕集電極、５６  捕集用電源、６０  個数検出部、６２  電流計、６４  個数測定装置、７２  ヒータ電極、８０  付属ユニット、９０  ノイズキャンセル部、９２  ノイズキャンセル電極、９４  誘導電極、９６  ノイズキャンセル用電源、１１０  微粒子検出器、１９０  ノイズキャンセル部、１９２  ノイズキャンセル電極、１９４  誘導電極、２１０  微粒子検出器、２９０  ノイズキャンセル部、２９２  ノイズキャンセル電極、２９４  誘導電極。
【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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