(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基体（２）と、該絶縁性基体に埋設され、互いに異なる極性を有して互いに対向する一対の電極（３）を複数組有する電極群（１１）とを備え、
上記絶縁性基体における特定の表面は、上記電極群における上記各電極の検出端面（３１１）が露出する検出面（２１）として形成されており、
少なくともいずれかの上記一対の電極における上記検出端面には、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムのうちの少なくとも１種の貴金属と、白金とが含まれており、
上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合は、上記電極群における上記一対の電極ごとに異なっている、粒子状物質検出センサ。
【請求項２】
絶縁性基体（２）と、該絶縁性基体に埋設され、互いに異なる極性を有して互いに対向する一対の電極（３）を少なくとも１組有する電極群（１１）とを備え、
上記絶縁性基体における特定の表面は、上記電極群における上記各電極の検出端面（３１１）が露出する検出面（２１）として形成されており、
少なくともいずれかの上記一対の電極における上記検出端面には、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムのうちの少なくとも１種の貴金属と、白金とが含まれており、
上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合は、上記電極群における上記一対の電極の上記検出端面を、該一対の電極の対向方向（Ｖ）に直交する方向（Ｗ）に向けて複数に区画した区画部（３０）ごとに異なっている、粒子状物質検出センサ。
【請求項３】
上記電極群は、上記一対の電極を複数組有しており、
該複数組の一対の電極は、白金を含有する一対の白金電極と、上記貴金属及び白金を含有する一対の貴金属電極とを含む、請求項１又は２に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項４】
上記電極群は、上記一対の電極を複数組有しており、
該複数組の一対の電極は、上記貴金属及び白金を含有する一対の第１貴金属電極と、上記貴金属及び白金を含有するとともに上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合が上記一対の第１貴金属電極に比べて高い一対の第２貴金属電極とを含む、請求項１又は２に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項５】
上記一対の第１貴金属電極の上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合と、上記一対の第２貴金属電極の上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合との差は、５〜１０質量％の範囲内にある、請求項４に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項６】
上記複数の区画部は、白金を含有する白金区画部と、上記貴金属及び白金を含有する貴金属区画部とを含む、請求項２に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項７】
上記複数の区画部は、上記貴金属及び白金を含有する第１貴金属区画部と、上記貴金属及び白金を含有するとともに上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合が上記第１貴金属区画部に比べて高い第２貴金属区画部とを含む、請求項２に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項８】
上記第１貴金属区画部の上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合と、上記第２貴金属区画部の上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合との差は、５〜１０質量％の範囲内にある、請求項７に記載の粒子状物質検出センサ。
【請求項９】
上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合は、４０質量％以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定ガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等からの排ガスが流れる排気管においては、カーボン微粒子等の粒子状物質（ＰＭ；パティキュレート・マター）を捕集するためのフィルタを配置し、このフィルタの下流側に、粒子状物質を検出するための粒子状物質検出センサを配置することが行われている。例えば、特許文献１の粒子状物質検出センサにおいては、検出電極を絶縁性基体の内部に埋設するとともに、絶縁性基体の表面、及びこの表面に露出させた検出電極の表面によって、粒子状物質の検出面を形成することが行われている。そして、極性が異なる検出電極が交互に配置されていることにより、検出電極間に通電による静電力を作用させ、検出電極の表面のみならず、絶縁性基体の表面にも粒子状物質が付着するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７８１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１等の粒子状物質検出センサにおける検出電極は、白金等の１種類の貴金属のみを用いて構成することが多い。そして、検出電極の表面における白金等は、排ガスによって所定の温度以上に加熱されると、酸化して揮散するおそれがある。この場合には、白金等の揮散が進行すると、絶縁性基体の表面から白金等による検出電極の表面が離れ、粒子状物質の検出面における検出電極間の導電性を確保することが困難になる。
また、検出電極は、白金と他の貴金属との合金によって形成することも考えられる。しかし、この場合には、他の貴金属の性質によって、白金が揮散する温度よりも低い温度において、他の貴金属が酸化して白金から分離するおそれがあることが分かった。そして、この場合には、貴金属の酸化物が検出電極の表面に残留し、粒子状物質の検出面における検出電極間の導電性を確保することが困難になることが分かった。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、使用環境の温度変化に対して、粒子状物質の検出機能を安定して維持することができる粒子状物質検出センサを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、絶縁性基体（２）と、該絶縁性基体に埋設され、互いに異なる極性を有して互いに対向する一対の電極（３）を複数組有する電極群（１１）とを備え、
上記絶縁性基体における特定の表面は、上記電極群における上記各電極の検出端面（３１１）が露出する検出面（２１）として形成されており、
少なくともいずれかの上記一対の電極における上記検出端面には、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムのうちの少なくとも１種の貴金属と、白金とが含まれており、
上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合は、上記電極群における上記一対の電極ごとに異なっている、粒子状物質検出センサにある。
本発明の他の態様は、絶縁性基体（２）と、該絶縁性基体に埋設され、互いに異なる極性を有して互いに対向する一対の電極（３）を少なくとも１組有する電極群（１１）とを備え、
上記絶縁性基体における特定の表面は、上記電極群における上記各電極の検出端面（３１１）が露出する検出面（２１）として形成されており、
少なくともいずれかの上記一対の電極における上記検出端面には、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムのうちの少なくとも１種の貴金属と、白金とが含まれており、
上記検出端面の金属成分における上記貴金属の含有割合は、上記電極群における上記一対の電極の上記検出端面を、該一対の電極の対向方向（Ｖ）に直交する方向（Ｗ）に向けて複数に区画した区画部（３０）ごとに異なっている、粒子状物質検出センサにある。
【発明の効果】
【０００７】
上記粒子状物質検出センサにおいては、少なくともいずれかの一対の電極における検出端面は、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムのうちの少なくとも１種の貴金属と、白金とを含有している。そして、検出端面の金属成分における貴金属の含有割合を、電極群における一対の電極ごと、又は電極群における一対の電極の検出端面を区画した区画部ごとに異ならせている。
貴金属及び白金を含有する一対の電極の検出端面においては、所定の温度としての酸化開始温度以下になると貴金属が酸化して、導電性が減少することが分かった。また、貴金属及び白金を含有する電極の検出端面においては、貴金属の含有割合に応じて、貴金属の酸化開始温度が変化することが分かった。ここで、検出端面の導電性が減少すると、検出面及び検出端面に粒子状物質が付着したときにおいても、一対の電極間に電流が流れにくくなり、粒子状物質の検出機能が低下するという課題がある。
【０００８】
そこで、一対の電極の検出端面の金属成分に含まれる貴金属の割合を一対の電極ごと又は区画部ごとに異ならせることによって次の作用効果を得ることができる。具体的には、粒子状物質検出センサを使用する環境の温度が変化しても、この環境の温度が、いずれかの一対の電極又は区画部における貴金属の酸化開始温度よりも高く、かついずれかの一対の電極又は区画部における白金の酸化開始温度よりも低くなるようにすることができる。これにより、粒子状物質検出センサを使用する環境の種々の温度、例えば排ガスの種々の温度において、少なくともいずれかの一対の電極又は区画部の導電性を確保して、粒子状物質の検出機能を確保することができる。
それ故、上記粒子状物質検出センサによれば、使用環境の温度変化に対して、粒子状物質の検出機能を安定して維持することができる。
【０００９】
なお、一般的に、貴金属という場合には白金も含まれる。ただし、本発明においては、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、オスミウムのうちの１種又は２種以上を含むもののことを貴金属という。
また、一対の電極又は区画部の全てが、貴金属及び白金を含有していてもよい。また、一対の電極又は区画部には、貴金属の含有割合がゼロであるものが含まれていてもよい。「貴金属の含有割合が異なる」との内容は、貴金属の含有割合がゼロである場合を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１にかかる、粒子状物質検出センサを示す斜視図。
【図２】実施形態１にかかる、粒子状物質検出センサの絶縁性基体の検出面を示す平面図。
【図３】実施形態１にかかる、粒子状物質検出センサを複数の絶縁性基板及び電極に分解して示す斜視図。
【図４】実施形態１にかかる、粒子状物質検出センサがエンジンの排気管に取り付けられた状態を示す断面図。
【図５】実施形態１にかかる、粒子状物質検出センサにおける、絶縁性基体の検出面及び電極の検出端面の周辺を示す断面図。
【図６】実施形態１にかかる、電極における白金とロジウムとの含有割合と、白金及びロジウムが酸化する温度の範囲との関係を示すグラフ。
【図７】実施形態２にかかる、粒子状物質検出センサの絶縁性基体の検出面を示す平面図。
【図８】実施形態２にかかる、他の粒子状物質検出センサの絶縁性基体の検出面を示す平面図。
【００１１】
（実施形態１）
以下に、粒子状物質検出センサにかかる実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
本形態の粒子状物質検出センサ１は、図１、図２に示すように、絶縁性基体２と、絶縁性基体２に埋設され、互いに異なる極性を有して互いに対向する一対の電極３を複数組有する電極群１１とを備える。絶縁性基体２における特定の表面は、電極群１１における各電極３の検出端面３１１が露出する検出面２１として形成されている。少なくともいずれかの一対の電極３における検出端面３１１には、貴金属としてのロジウムと、白金とが含まれている。本形態の各電極３の検出端面３１１の金属成分における貴金属の含有割合は、電極群１１における一対の電極３ごとに異なっている。
【００１２】
次に、本形態の粒子状物質検出センサ１についてさらに詳説する。
粒子状物質検出センサ１（ＰＭ検出センサともいう。）は、ディーゼルエンジンから排気される排ガスＧ中に含まれる粒子状物質Ｐを検出するために用いられる。粒子状物質検出センサ１は、自動車等のエンジンの排気管における、排ガス浄化フィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ；ＤＰＦ）が設置された位置よりも、排ガスＧの流れの下流側に設置して用いることができる。この場合、粒子状物質検出センサ１が粒子状物質Ｐを検出したときには、排ガス浄化フィルタによって粒子状物質Ｐを捕集する機能が低下したことを検知することができる。
また、粒子状物質検出センサ１は、ガソリンエンジンから排気される排ガスＧ中に含まれる粒子状物質Ｐを検出するために用いてもよい。また、粒子状物質検出センサ１は、排ガス浄化フィルタが設置された位置よりも、排ガスＧの流れの上流側に設置して用いてもよい。
【００１３】
図２、図３に示すように、粒子状物質検出センサ１は、絶縁性基体２としての絶縁板と、電極３としての電極板とが交互に複数積層されて形成されている。粒子状物質検出センサ１は、複数の絶縁性基体２、複数の電極３、ヒータ素子４等を積層して焼成することにより形成されている。
各電極３は、検出端面３１１を形成する検出部３１と、検出部３１に繋がるリード部３２とを有している。粒子状物質検出センサ１は、矩形状の断面が連続する長尺形状に形成されている。各電極３の検出部３１は、長尺形状の粒子状物質検出センサ１の先端側部分に配置されており、各電極３の検出端面３１１及び絶縁性基体２の検出面２１は、長尺形状の粒子状物質検出センサ１の先端面に形成されている。検出端面３１１及び検出面２１によって、粒子状物質検出センサ１の検知部１２が形成されている。また、各電極３のリード部３２の端部は、各絶縁性基体２に形成された貫通孔２２に設けられる導電材料を介して、長尺形状の粒子状物質検出センサ１の基端側部分に配置された端子部３３に接続されている。
【００１４】
また、粒子状物質検出センサ１を構成する絶縁性基体２には、粒子状物質検出センサ１の検知部１２を加熱するためのヒータ素子４が積層されている。ヒータ素子４は、電圧を印加する一対のリード部４２と、一対のリード部４２同士を接続し、一対のリード部４２における抵抗値よりも抵抗値が大きい発熱部４１とを有している。また、ヒータ素子４のリード部４２の端部は、各絶縁性基体２に形成された貫通孔２２に配置された導電材料を介して、粒子状物質検出センサ１の基端側部分に配置された端子部４３に接続されている。そして、各電極３の検出端面３１１及び検出端面３１１同士の間に位置する検出面２１の部分２１Ａに付着した粒子状物質Ｐを除去する際には、ヒータ素子４に通電を行って発熱部４１を発熱させることができる。
【００１５】
図４に示すように、粒子状物質検出センサ１は、エンジンの排気管６に取り付けられる筒状のハウジング５１内に、筒状のインシュレータ５２を介して挿入配置されている。粒子状物質検出センサ１における検知部１２は、ハウジング５１から突出して配置されている。ハウジング５１には、検知部１２を覆うカバー５３が取り付けられており、カバー５３には、排気管６内を流れる排ガスＧを通過させる通気孔５３１が設けられている。粒子状物質検出センサ１における検知部１２には、カバー５３の通気孔５３１を通過した排ガスＧが接触する。
【００１６】
図２に示すように、本形態の電極群１１は、少なくとも検出端面３１１における貴金属の含有割合が互いに異なる複数組の一対の電極３によって構成されている。各組の一対の電極３は、プラス電源に接続される正極（＋）と、マイナス電源（グラウンド電位）に接続される負極（−）とによって構成されている。そして、各組の一対の電極３同士は、正極（＋）と負極（−）とが互いに対向する状態で配置されている。
本形態の電極群１１は、４組の一対の電極３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ）によって構成されている。第１組の一対の電極３Ａにおける金属成分は、白金（Ｐｔ）が１００質量％を占める。第２組、第３組及び第４組の一対の電極３Ｂ、３Ｃ，３Ｄは、白金−ロジウム合金（Ｐｔ−Ｒｈ合金）を用いて構成されている。第２組の一対の電極３Ｂにおける金属成分は、白金が９０質量％を占め、貴金属としてのロジウム（Ｒｈ）が１０質量％を占める。第３組の一対の電極３Ｃにおける金属成分は、白金が８０質量％を占め、ロジウムが２０質量％を占める。第４組の一対の電極３Ｄにおける金属成分は、白金が６０質量％を占め、ロジウムが４０質量％を占める。
【００１７】
各組の一対の電極３における金属成分は、電極３の全体において均一にすることができる。また、各組の一対の電極３における金属成分は、電極３の各部において異ならせることもできる。例えば、各組の一対の電極３における金属成分は、検出端面３１１を含む検出部３１の先端側部分のみ互いに異ならせることができる。そして、検出部３１のその他の部分及びリード部３２等の金属成分は、いずれの組の一対の電極３についても白金から構成することができる。
【００１８】
各組の一対の電極３は、金属成分以外に、セラミックス成分として、絶縁性基体２との共材を含有している。絶縁性基体２は、セラミックス材料から構成されており、共材は、絶縁性基体２を構成するセラミックス材料と同種の材料である。
【００１９】
本形態の粒子状物質検出センサ１においては、第１組の一対の電極３Ａは、白金を含有する一対の白金電極を構成し、第２組、第３組及び第４組の一対の電極３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは、貴金属及び白金を含有する一対の貴金属電極を構成する。また、第２組の一対の電極３Ｂは、貴金属及び白金を含有する一対の第１貴金属電極を構成する。第３組の一対の電極３Ｃは、検出端面３１１における貴金属の含有割合が一対の第１貴金属電極に比べて高い一対の第２貴金属電極を構成する。第４組の一対の電極３Ｄは、検出端面３１１における貴金属の含有割合が一対の第２貴金属電極に比べて高い一対の第３貴金属電極を構成する。
なお、電極群１１は、２組、３組又は５組以上の一対の電極３を用いて構成してもよい。
【００２０】
各貴金属電極としての第２組の一対の電極３Ｂ、第３組の一対の電極３Ｃ、及び第４組の一対の電極３Ｄの各検出端面３１１の金属成分における貴金属の含有割合同士の差は、５〜１０質量％の範囲内にある。これにより、貴金属の含有割合同士の差を適切に大きくして、粒子状物質検出センサ１による粒子状物質Ｐの検出機能を、粒子状物質検出センサ１を使用する環境のできるだけ広い温度範囲において確保することができる。
【００２１】
また、各組の一対の電極３の検出端面３１１の金属成分における貴金属としてのロジウムの含有割合は、４０質量％以下である。この金属成分中の貴金属の含有割合が４０質量％超過になると、貴金属が酸化しやすくなり、酸化した貴金属により電極が膨張して、絶縁性基体２にクラックが生じるおそれがある。
【００２２】
図５に示すように、粒子状物質検出センサ１の使用時においては、各組の一対の電極３における正極（＋）と負極（−）との間に、プラス側電源及びマイナス側電源によって電圧が印加される。そして、各組の一対の電極３における検出部３１間には、静電気力が作用する。また、各組の一対の電極３間には微小な電流が流れる。そして、粒子状物質検出センサ１の検知部１２を構成する、各電極３の検出端面３１１及び絶縁性基体２の検出面２１に、被測定ガスとしての排ガスＧが接触する。このとき、排ガスＧ中に粒子状物質Ｐが含まれる場合には、この粒子状物質Ｐは、静電気力によって引き寄せられて、各電極３の検出端面３１１及び検出端面３１１同士の間に位置する検出面２１の部分２１Ａに付着する。
【００２３】
そして、この粒子状物質Ｐが、各電極３の検出端面３１１と、検出端面３１１同士の間に位置する検出面２１の部分２１Ａとに跨って付着したときには、粒子状物質Ｐを介して、各電極３間に大きな電流が流れる。これにより、粒子状物質検出センサ１は、排ガスＧ中に粒子状物質Ｐが含まれることを検出することができる。
また、粒子状物質検出センサ１が粒子状物質Ｐの検出を行った後には、ヒータ素子４に通電を行って、粒子状物質検出センサ１の検知部１２を加熱し、各電極３の検出端面３１１及び検出端面３１１同士の間に位置する検出面２１の部分２１Ａに付着した粒子状物質Ｐを焼失させることができる。
【００２４】
図６には、電極３における白金（Ｐｔ）とロジウム（Ｒｈ）との含有割合に対して、白金及びロジウムが酸化する温度を示す。白金−ロジウム合金においては、ロジウムの含有割合に応じて、白金が酸化して揮散する温度範囲Ｔ１の下限値Ｔａと、ロジウムが酸化して白金から分離する温度範囲Ｔ２の上限値Ｔｂとが変化する。
同図に示すように、電極の金属成分の全てを白金によって構成する場合には、白金が酸化して揮散する温度範囲Ｔ１の下限値Ｔａが低くなり、白金が揮散しやすいことが分かる。また、電極の金属成分を白金−ロジウム合金によって構成する場合には、ロジウムの含有割合が高くなるほど、白金が酸化して揮散する温度範囲Ｔ１の下限値Ｔａと、ロジウムが酸化して白金から分離する温度範囲Ｔ２の上限値Ｔｂとが高くなることが分かる。そして、白金が酸化して揮散する温度範囲Ｔ１の下限値Ｔａと、ロジウムが酸化して白金から分離する温度範囲Ｔ２の上限値Ｔｂとの間に、白金及びロジウムが酸化しにくい温度の範囲である安定温度範囲Ｘが存在する。この安定温度範囲Ｘは、ロジウムの含有割合が高くなるほど、温度が高い範囲にシフトする。
【００２５】
本形態の粒子状物質検出センサ１においては、貴金属の含有割合が異なる複数組（複数種類）の一対の電極３を併用することにより、幅広い温度の範囲において、いずれかの組の一対の電極３が安定温度範囲Ｘ内に入るようにすることができる。具体的には、第１組の一対の電極３Ａによる安定温度範囲Ｘ１の一部と、第２組の一対の電極３Ｂによる安定温度範囲Ｘ２の一部とが重なり、第２組の一対の電極３Ｂによる安定温度範囲Ｘ２の一部と、第３組の一対の電極３Ｃによる安定温度範囲Ｘ３の一部とが重なり、さらに、第３組の一対の電極３Ｃによる安定温度範囲Ｘ３の一部と、第４組の一対の電極３Ｄによる安定温度範囲Ｘ４の一部とが重なるようにしている。
【００２６】
そして、本形態の粒子状物質検出センサ１においては、各組の一対の電極３の検出端面３１１に含まれる貴金属の割合を一対の電極３ごとに異ならせることによって次の作用効果を得ることができる。具体的には、粒子状物質検出センサ１を使用する環境の温度が変化しても、この環境の温度が、いずれかの一対の電極３における貴金属の酸化開始温度Ｔｂ（温度範囲Ｔ２の上限値Ｔｂ）よりも高く、かついずれかの一対の電極３における白金の酸化開始温度Ｔａ（温度範囲Ｔ１の下限値Ｔａ）よりも低くなる、安定温度範囲Ｘ内に入るようにすることができる。そして、いずれかの一対の電極３が安定温度範囲Ｘ内において粒子状物質Ｐを検出することができる。これにより、粒子状物質検出センサ１を使用する環境における排ガスＧの種々の温度において、少なくともいずれかの組の一対の電極３の導電性を確保して、粒子状物質Ｐの検出機能を確保することができる。
それ故、本形態の粒子状物質検出センサ１によれば、使用環境の温度変化に対して、粒子状物質Ｐの検出機能を安定して維持することができる。
【００２７】
（実施形態２）
本形態は、図７に示すように、電極群１１が複数組の一対の電極３を有する場合であって、複数組の一対の電極３の検出端面３１１を、一対の電極３の対向方向Ｖに直交する方向Ｗに向けて複数の区画部３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）に区画した粒子状物質検出センサ１について示す。また、本形態の粒子状物質検出センサ１においては、複数組の一対の電極３の検出端面３１１の金属成分における貴金属の含有割合を、区画部３０ごとに異ならせている。
各組の一対の電極３は、プラス電源に接続される正極（＋）と、マイナス電源（グラウンド電位）に接続される負極（−）とによって構成されている。そして、各組の一対の電極３同士は、正極（＋）と負極（−）とが互いに対向する状態で配置されている。
【００２８】
本形態の電極群１１は、金属成分及びセラミックス成分の組成が同じである４組の一対の電極３によって構成されている。各組の一対の電極３の検出端面３１１は、４つの区画部３０に区画されており、各区画部３０における金属成分の組成が互いに異なる。第１区画部３０Ａの金属成分は、白金（Ｐｔ）が１００質量％を占める。第２区画部３０Ｂ、第３区画部３０Ｃ及び第４区画部３０Ｄは、白金−ロジウム合金を用いて構成されている。第２区画部３０Ｂの金属成分は、白金が９０質量％を占め、貴金属としてのロジウム（Ｒｈ）が１０質量％を占める。第３区画部３０Ｃの金属成分は、白金が８０質量％を占め、ロジウムが２０質量％を占める。第４区画部３０Ｄの金属成分は、白金が６０質量％を占め、ロジウムが４０質量％を占める。
【００２９】
本形態においては、各組の一対の電極３の検出部３１が、４つの区画部３０として区画されており、金属成分の組成は、検出部３１を４つに区画した部分ごとに異なっている。各組の一対の電極３のリード部３２の金属成分は、いずれも白金から構成されている。
第１区画部３０Ａは、白金を含有する白金区画部を構成し、第２区画部３０Ｂ、第３区画部３０Ｃ及び第４区画部３０Ｄは、貴金属及び白金を含有する貴金属区画部を構成する。また、第２区画部３０Ｂは、貴金属及び白金を含有する第１貴金属区画部を構成する。第３区画部３０Ｃは、検出端面３１１における貴金属の含有割合が第１貴金属区画部に比べて高い第２貴金属区画部を構成する。第４区画部３０Ｄは、検出端面３１１における貴金属の含有割合が第２貴金属区画部に比べて高い第３貴金属区画部を構成する。
なお、電極群１１は、２組、３組又は５組以上の一対の電極３を用いて構成してもよい。
【００３０】
各貴金属区画部としての第２区画部３０Ｂ、第３区画部３０Ｃ及び第４区画部３０Ｄの各検出端面３１１の金属成分における貴金属の含有割合同士の差は、５〜１０質量％の範囲内にある。これにより、貴金属の含有割合同士の差を適切に大きくして、粒子状物質検出センサ１による粒子状物質Ｐの検出機能を、粒子状物質検出センサ１を使用する環境のできるだけ広い温度範囲において確保することができる。
本形態における粒子状物質検出センサ１のその他の構成は、実施形態１に記載した粒子状物質検出センサ１の構成と同様である。本形態においても、図中の符号が示す構成要素は実施形態１と同様である。
【００３１】
本形態の粒子状物質検出センサ１においては、各組の一対の電極３の検出端面３１１に含まれる貴金属の割合を区画部３０ごとに異ならせることによって次の作用効果を得ることができる。具体的には、図６に示したように、粒子状物質検出センサ１を使用する環境の温度が変化しても、この環境の温度が、いずれかの区画部３０における貴金属の酸化開始温度Ｔｂ（温度範囲Ｔ２の上限値Ｔｂ）よりも高く、かついずれかの区画部３０における白金の酸化開始温度Ｔａ（温度範囲Ｔ１の下限値Ｔａ）よりも低くなる、安定温度範囲Ｘ内に入るようにすることができる。そして、いずれかの区画部３０が安定温度範囲Ｘ内において粒子状物質Ｐを検出することができる。これにより、粒子状物質検出センサ１を使用する環境における排ガスＧの種々の温度において、少なくともいずれかの区画部３０の導電性を確保して、粒子状物質Ｐの検出機能を確保することができる。
本形態においても、その他は実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
なお、本発明は、各実施形態のみ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さらに異なる実施形態に適用することが可能である。
各電極３における検出端面３１１に含まれる貴金属は、ロジウム以外にも、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）等とすることもできる。
実施形態１における電極群１１は、例えば、２組の一対の電極３から構成することもできる。この場合、電極群１１は、金属成分が白金のみからなる一対の電極３と、金属成分が貴金属及び白金からなる一対の電極３とによって構成することができる。また、この場合、２組の一対の電極３を、金属成分が貴金属及び白金からなる一対の電極３によって構成し、各一対の電極３における貴金属の含有割合を互いに異ならせることもできる。
【００３３】
実施形態２における電極群１１の区画部３０は、例えば、２つにすることもできる。この場合、２つの区画部３０は、金属成分が白金のみからなる区画部３０と、金属成分が貴金属及び白金からなる区画部３０とによって構成することができる。また、この場合、２つの区画部３０を、金属成分が貴金属及び白金からなる区画部３０によって構成し、各区画部３０における貴金属の含有割合を互いに異ならせることもできる。
【００３４】
また、電極群１１が複数組の一対の電極３を有する場合において、区画部３０は、各組の一対の電極３ごとに設定することができる。そして、各組の一対の電極３ごとに、各区画部３０における検出端面３１１の金属成分における貴金属の含有割合が設定される。そのため、各組の一対の電極３における第１区画部３０Ａ同士、第２区画部３０Ｂ同士、第３区画部３０Ｃ同士、及び第４区画部３０Ｄ同士の検出端面３１１の金属成分における貴金属の含有割合は互いに異なっていてもよい。例えば、図８に示すように、検出端面３１１の金属成分における貴金属の含有割合が異なる区画部３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄがランダムに配置されていてもよい。同図においては、ハッチングの線の間隔の違いが、検出端面３１１の金属成分における貴金属の含有割合の違いを示す。
【００３５】
（確認試験）
本確認試験においては、白金又は白金−ロジウム合金を含有する一対の電極３を有する粒子状物質検出センサ１について、高温環境下における耐久性を確認した。
本確認試験においては、次の試料１〜６の粒子状物質検出センサ１を準備した。試料１は、白金が１００質量％である金属成分を含有する一対の電極３を４組有するものとした。試料２は、白金が９０質量％を占め、ロジウムが１０質量％を占める金属成分を含有する一対の電極３を４組有するものとした。試料３は、白金が８０質量％を占め、ロジウムが２０質量％を占める金属成分を含有する一対の電極３を４組有するものとした。試料４は、白金が６０質量％を占め、ロジウムが４０質量％を占める金属成分を含有する一対の電極３を４組有するものとした。試料５は、白金が５０質量％を占め、ロジウムが５０質量％を占める金属成分を含有する一対の電極３を４組有するものとした。試料６は、試料１〜４の組成の金属成分の一対の電極３をそれぞれ１組ずつ有するものとした。
【００３６】
耐久性を確認するに当たっては、各試料１〜６における各一対の電極３間に電圧を印加するとともに、各試料１〜６の検知部１２を、一定の濃度の粒子状物質Ｐが含まれる排ガスＧ中に晒し、各一対の電極３間に流れる電流の変化を測定した。また、各試料１〜６を、６５０℃、７００℃、７５０℃、８００℃、８５０℃、９００℃及び９５０℃の温度環境下に１０００時間放置した後に、各試料１〜６について劣化度合いを観察した。この劣化度合いは、各一対の電極３間に流れる微小な電流の大きさが一定の閾値となるまでの立上り時間を、耐久試験前の各試料１〜６と耐久試験後の各試料１〜６とについて比較し、次の劣化率ｄの式に基づいて求めた。
【００３７】
劣化率ｄ（％）は、耐久試験前の立上り時間をＴｏ、耐久試験後の立上り時間をＴｘとしたとき、ｄ＝（Ｔｘ−Ｔｏ）／Ｔｏ×１００（％）に基づいて求めた。耐久試験後に、各試料１〜６の各一対の電極３における白金又は貴金属が酸化している場合には、耐久試験後の各試料１〜６の立上り時間Ｔｘは、耐久試験前の各試料１〜６の立上り時間Ｔｏよりも長くなる。そして、劣化率ｄの評価においては、劣化率ｄが１％未満である場合を、劣化が少ないとして○で示し、劣化率ｄが１％超過である場合を、劣化が多いとして×で示す。また、劣化率ｄの測定が不能になった場合も×で示す。劣化率ｄを評価した結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
0006540495.tif 000002
【００３９】
試料１については、６５０〜８００℃の温度が低い範囲において劣化が少なかった一方、８５０〜９５０℃の温度が高い範囲においては劣化が激しく、劣化率ｄの測定が不能となった。試料１は、一対の電極３の金属成分の１００％が白金から構成されている。そのため、８５０℃以上の高温環境下において、一対の電極３の検出端面３１１における白金が酸化して揮散したことにより、一対の電極３の検出端面３１１が絶縁性基体２の検出面２１から窪んで、一対の電極３の検出端面３１１間の導電性が確保できなくなり、劣化率ｄの測定が不能になったと考える。
【００４０】
試料２については、６５０℃、７００℃の温度が低い付近、及び８５０℃の温度がやや高い付近において劣化が少なかった。一方、７５０℃、８００℃の温度の付近においてはやや劣化が見られ、９００℃、９５０℃の温度が高い付近においては劣化が激しく、劣化率ｄの測定が不能となった。試料２は、一対の電極３の金属成分の９０質量％が白金から構成され、１０質量％がロジウムから構成されている。そして、７５０℃、８００℃の温度の付近においては、一対の電極３の検出端面３１１におけるロジウムが酸化して白金から分離し、一対の電極３の検出端面３１１の導電性が悪化したことにより、一対の電極３の検出端面３１１間の導電性が確保できなくなり、劣化率ｄの測定が不能になったと考える。また、９００℃、９５０℃の温度の付近の劣化は、試料１の場合と同様に、一対の電極３の検出端面３１１における白金が酸化して揮散したことが理由と考える。
【００４１】
試料３については、６５０℃の温度が低い付近、及び９００℃の温度が高い付近において劣化が少なかった。一方、７００〜８５０℃の温度の付近においては劣化が見られ、９５０℃の温度が高い付近においては劣化が激しく、劣化率ｄの測定が不能となった。試料３は、一対の電極３の金属成分の８０質量％が白金から構成され、２０質量％がロジウムから構成されている。そして、７００〜８５０℃の温度の付近の劣化は、試料２の場合と同様に、一対の電極３の検出端面３１１におけるロジウムが酸化して白金から分離したことが理由と考える。また、９５０℃の温度の付近の劣化は、試料１の場合と同様に、一対の電極３の検出端面３１１における白金が酸化して揮散したことが理由と考える。
【００４２】
試料４については、９５０℃の温度が高い付近において劣化が少なかった。一方、６５０〜９００℃の温度の付近においては劣化が見られた。試料４は、一対の電極３の金属成分の６０質量％が白金から構成され、４０質量％がロジウムから構成されている。そして、６５０〜９００℃の温度の付近の劣化は、試料２の場合と同様に、一対の電極３の検出端面３１１におけるロジウムが酸化して白金から分離したことが理由と考える。
【００４３】
試料５については、６５０〜９５０℃の温度の全範囲において、劣化が激しく、劣化率ｄの測定が不能となった。試料５は、一対の電極３の金属成分の５０質量％が白金から構成され、５０質量％がロジウムから構成されている。この場合には、金属成分中のロジウムの含有割合が４０質量％超過であり、ロジウムの酸化が激しく、一対の電極３の検出端面３１１の導電性が悪化したことにより、一対の電極３の検出端面３１１間の導電性が確保できなくなり、劣化率ｄの測定が不能になったと考える。
【００４４】
一対の電極３の金属成分が白金以外にも４０質量％以下の範囲でロジウムを含む試料２〜４においては、８５０〜９５０℃の高温の範囲において、劣化が少なく抑えられる安定温度範囲Ｘが存在する。この安定温度範囲Ｘは、ロジウムの含有割合が高くなるに連れて、温度が高い側にシフトしている。そして、この特性を利用し、試料１〜４を組み合わせて試料６を形成している。
【００４５】
つまり、試料６は、金属成分が１００質量％の白金からなる一対の電極３以外に、金属成分におけるロジウムの含有割合が１０〜４０質量％の範囲内で変化した各一対の電極３を有するものである。そして、試料６においては、６５０〜９５０℃の幅広い温度の範囲内において劣化が少なかった。また、試料６においては、６５０〜９５０℃の幅広い温度の範囲内において、いずれかの一対の電極３が安定温度範囲Ｘ内において粒子状物質Ｐを検出することができ、いずれかの一対の電極３の検出端面３１１間の導電性が確保されることが分かる。
以上の確認試験の結果より、実施形態１、２に示す粒子状物質検出センサ１による作用効果が確認された。
【符号の説明】
【００４６】
１  粒子状物質検出センサ
１１  電極群
２  絶縁性基体
２１  検出面
３  電極
３０  区画部
３１１  検出端面
【図１】
0006540495.tif 000003
【図２】
0006540495.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006540495.tif 000007
【図６】
0006540495.tif 000008
【図７】
0006540495.tif 000009
【図８】
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