(57)【要約】【課題】放電部の煤を焼失させるようにヒータを設けてなる煤センサにおいて、放電部との関係でヒータを設ける位置に工夫を凝らし、放電部にて煤以外の導電性に寄与する粒子の影響を受けることなく放電するように構成する。【解決手段】煤センサは、金具部材１００、電気絶縁材料からなる筒部材２００及びロッド部材３００を備えている。筒部材２００は、金具部材１００の主体金具１１０内に同軸的に支持されている。ロッド部材３００は、筒部材２００内に嵌装されて、中心電極３２０にて、当該筒部材２００の先端から延出している。ここで、中心電極３２０は、電極部３２１にて、金具部材１００の外側電極１２０の電極部１２２に対向している。ヒータ４００は、筒部材２００の先端側部位６３０の外周面にその先端側にて貼着されている。ヒータ４００の発熱抵抗部４３１の下縁部４３５と中心電極３２０の電極部３２１の先端部との間には、２５（ｍｍ）が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的絶縁部材と、
この電気的絶縁部材に支持されて放電部を形成する放電電極と、
発熱体を内蔵して前記絶縁部材の外面に設けられるヒータとを備える煤センサにおいて、
前記発熱体と前記放電電極の前記放電部側の端部との間には、少なくとも１０（ｍｍ）の距離が設けられていることを特徴とする煤センサ。
【請求項２】
前記絶縁部材は、貫通孔部を有する円筒形状に形成されており、
前記放電電極は、前記絶縁部材の前記放電部側の端部から突出するように前記絶縁部材の前記貫通孔部内に支持されており、
前記絶縁部材の表面のうち、前記絶縁部材の前記放電部側の端部から前記発熱体の前記放電部側の縁部までの表面部位に沿う長さは、３（ｍｍ）以上１２（ｍｍ）以下であるいることを特徴とする請求項１に記載の煤センサ。
【請求項３】
前記絶縁部材は、貫通孔部を有する円筒形状に形成されており、
前記放電電極は、前記絶縁部材の前記放電部側の端部から突出するように前記絶縁部材の前記貫通孔部内に支持されており、
前記絶縁部材は、少なくとも前記発熱体と前記放電電極との間の部位にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の煤センサ。
【請求項４】
前記絶縁部材は、少なくとも前記発熱体と前記放電電極との間の部位にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の厚みを有することを特徴とする請求項２に記載の煤センサ。
【請求項５】
前記絶縁部材に外方から嵌装される中空状の金具を備えて、
前記絶縁部材の前記放電部側の端部は、前記金具内に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の煤センサ。
【請求項６】
中空状の金具と、
この金具に嵌装されて貫通孔部を有する中空状の電気的絶縁部材と、
当該電気的絶縁部材の先端部から少なくとも中心側電極部を突出させるように前記絶縁部材に嵌装される中心電極と、
前記中心電極の中心側電極部に対向して放電部を構成する外側電極部を有して、前記金具に支持される外側電極と、
発熱体を内蔵して前記絶縁部材の外面に設けられるヒータとを備える煤センサにおいて、
前記発熱体と前記中心電極の先端部との間には、少なくとも１０（ｍｍ）の距離が設けられていることを特徴とする煤センサ。
【請求項７】
前記絶縁部材の表面のうち、前記絶縁部材の先端部から当該先端部側の前記発熱体の縁部までの表面部位に沿う長さは、３（ｍｍ）以上１２（ｍｍ）以下であることを特徴とする請求項６に記載の煤センサ。
【請求項８】
前記絶縁部材は、少なくとも前記発熱体と前記中心電極との間の軸方向部位にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の厚みを有することを特徴とする請求項６または７に記載の煤センサ。
【請求項９】
前記絶縁部材の先端部は、前記金具内に位置することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の煤センサ。
【請求項１０】
前記中心電極及び前記ヒータが、前記金具を共通アースとすることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の煤センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煤センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の煤センサとしては、下記特許文献１に開示されたスモーク検出装置に設けた検出部がある。このスモーク検出装置の検出部は、棒状の中心電極を、絶縁体を介してハウジング内に収納し、中心電極の先端を外部に露出させるとともに、ハウジングに接合した外側電極を、間隙を介して中心電極の先端の周囲に配設して、当該検出部の中心電極及び外側電極を排気ガス内に露出させた状態で、中心電極と外側電極との間に高電圧を印加したとき火花放電を発生させるようになっている。そして、排気ガス中の煤の量が多い程、火花放電発生時の電圧（放電電圧に相当）が大きく低下するという原理を利用して、放電電圧から排気ガス中の煤の存在や煤の量を検出する。
【０００３】
上述のような構成の煤センサによると、煤が、絶縁体に付着して、煤の検出精度が低下する。また、このように付着した煤を除去するにあたっては、火花放電では不十分であり、当該煤をヒータで消失させることが望ましい。
【０００４】
これに対しては、例えば、下記非特許文献１に記載のヒータを上記検出部に設ければ、このヒータでもって、中心電極や外側電極に付着した煤を消失させることが可能である。
【特許文献１】実開昭６４−５０３５５号公報
【非特許文献１】W.D.E. Allan, R.D. Freeman, G.R. Pucher, D. Faux and M.F. Bardon,「DEVELOPMENT OF A SMOKE SENSOR FOR DIESEL ENGINES, Royal Military College of Canada, D.P. Gardiner, Nexum Research Corporation, p.２２０, Powertrain & Fluid Systems Conference, October 27-30, 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように検出部にヒータを設けると、煤が殆ど存在しない排気ガス中であっても放電電圧が低下してしまい、その状態から煤が含まれている排気ガスに中心電極及び外側電極を晒しても放電電圧が殆ど低下しない。このため、当該放電電圧から煤の存在や煤の量を検出することが著しく難しくなるという不具合を招く。
【０００６】
この点について詳細に検討してみた。これによれば、煤はカーボン粒子である導電性粒子の集まりであることから、当該煤が、上述した放電電圧の低下を招く要因になると考えられる。
【０００７】
一方、上述のように、煤が殆ど存在しない排気ガスであっても放電電圧が低下するということは、煤の他にも、この煤と実質的に同様の作用を発揮するイオン等の導電性に寄与する粒子が存在すると考えられる。
【０００８】
このような観点から種々検討したところ、ヒータが検出部に設けられる位置を、中心電極と外側電極との間の放電領域との関係において適正に設定すれば、上述のような不具合の発生を防止し得ることが分かった。
【０００９】
そこで、本発明は、以上のような観点に着目して、放電部の煤を焼失させるようにヒータを設けてなる煤センサにおいて、放電部との関係でヒータを設ける位置に工夫を凝らし、放電部にて煤以外の導電性に寄与する粒子の影響を受けることなく放電するように構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の解決にあたり、本発明に係る煤センサは、請求項１の記載によれば、
電気的絶縁部材（２００、６００）と、
この電気的絶縁部材に支持されて放電部（３２２、３３２、３３３）を形成する放電電極（３２０、３３０）と、
発熱体（４３０、７３０、８３０）を内蔵して絶縁部材の外面に設けられるヒータ（４００、７００、８００）とを備える。
【００１１】
当該煤センサにおいて、発熱体と放電電極の上記放電部側の端部との間には、少なくとも１０（ｍｍ）の距離が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
このように、発熱体と放電電極の上記放電部側の端部との間には、少なくとも１０（ｍｍ）の距離が設けられている。このため、高電圧が放電電極に印加されたとき、当該高電圧がヒータの発熱体と放電電極との間にも印加され、放電が発熱体と放電電極との間で発生することで、イオン等の導電性に寄与する粒子が発生するが、当該導電性に寄与する粒子は、上記放電部までは移動し得ない。
【００１３】
従って、煤が上記放電部に介在していてもいなくても、上記放電部の放電電圧が、上記導電性に寄与する粒子の影響を受けることがない。このことは、上記放電部の放電電圧は、煤によってのみ低下することを意味する。その結果、当該煤センサによれば、煤が、上記導電性に寄与する粒子に影響されることなく、精度よく検出され得る。
【００１４】
また、本発明は、請求項２の記載によれば、請求項１に記載の煤センサにおいて、
絶縁部材は、貫通孔部を有する円筒形状に形成されており、
放電電極は、絶縁部材の上記放電部側の端部から突出するように絶縁部材の上記貫通孔部内に支持されており、
絶縁部材の表面のうち、絶縁部材の上記放電部側の端部から発熱体の上記放電部側の縁部までの表面部位に沿う長さは、３（ｍｍ）以上１２（ｍｍ）以下であることを特徴とする。
【００１５】
このように、絶縁部材の表面のうち絶縁部材の上記放電部側の端部から発熱体の上記放電部側の縁部までの表面部位に沿う長さの下限値を３（ｍｍ）とすることで、発熱体が上記放電部に接近しすぎないように位置規制され得る。その結果、発熱体が放電電極と短絡し或いは放電を発生するという事態の発生が未然に防止され得る。特に、絶縁部材の表面をはって短絡或いは放電し易いことを考慮して、上記長さの下限値を特定した。また、上述のように、絶縁部材の表面のうち絶縁部材の上記放電部側の端部から発熱体の上記放電部側の縁部までの表面部位に沿う長さの上限値を１２（ｍｍ）とすることで、煤が絶縁部材の上記放電部側に不適正に堆積することを未然に防止し得る。
【００１６】
その結果、上述した発熱体の放電電極との短絡或いは放電の発生及び絶縁部材の上記放電部側における煤の不適正な堆積を未然に防止しつつ、請求項１に記載の発明の作用効果を達成し得る。
【００１７】
また、本発明は、請求項３の記載によれば、請求項１に記載の煤センサにおいて、
絶縁部材は、貫通孔部を有する円筒形状に形成されており、
放電電極は、絶縁部材の上記放電部側の端部から突出するように絶縁部材の上記貫通孔部内に支持されており、
絶縁部材は、少なくとも発熱体と放電電極との間の部位にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の厚みを有することを特徴とする。
【００１８】
このように、絶縁部材が発熱体と放電電極との間の部位にて０．７（ｍｍ）以上の厚みを有することで、当該絶縁部材のうち発熱体と放電電極との間の部位が、薄過ぎるために厚み方向に放電するということはない。また、絶縁部材が発熱体と放電電極との間の部位にて３（ｍｍ）以下の厚みを有することで、当該絶縁部材のうち発熱体と放電電極との間の部位が、厚過ぎて不適正に熱容量の増大を招くということもない。
【００１９】
その結果、絶縁部材のうち発熱体と放電電極との間の部位の厚み方向への放電や熱容量の不適正な増大を防止しつつ、請求項１に記載の発明の作用効果を達成し得る。
【００２０】
また、本発明は、請求項４の記載によれば、請求項２に記載の煤センサにおいて、
絶縁部材は、少なくとも発熱体と放電電極との間の部位にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の厚みを有することを特徴とする。
【００２１】
これによっても、請求項３に記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。
【００２２】
また、本発明は、請求項５の記載によれば、請求項１〜４のいずれか１つに記載の煤センサにおいて、
絶縁部材に外方から嵌装される中空状の金具（１１０、５１０）を備えて、
絶縁部材の上記放電部側の端部は、金具内に位置することを特徴とする。
【００２３】
このように、絶縁部材の上記放電部側の端部が金具内に位置することで、煤が金具の外側から絶縁部材の上記放電部側の端部にあたりにくくなる。その結果、請求項１〜４のいずれか１つに記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。
【００２４】
また、本発明に係る煤センサは、請求項６の記載によれば、
中空状の金具（１１０、５１０）と、
この金具に嵌装されて貫通孔部を有する中空状の電気的絶縁部材（２００、６００）と、
当該電気的絶縁部材の先端部から少なくとも中心側電極部（３２１、３３１）を突出させるように絶縁部材に嵌装される中心電極（３２０、３３０）と、
中心電極の中心側電極部に対向して放電部（３２２、３３２、３３３）を構成する外側電極部（１２２、１３２、５２２）を有して、金具に支持される外側電極（１２０、１３０、５２０）と、
発熱体（４３０、７３０、８３０）を内蔵して絶縁部材の外面に設けられるヒータ（４００、７００、８００）とを備える。
【００２５】
当該煤センサにおいて、発熱体と中心電極の先端部との間には、少なくとも１０（ｍｍ）の距離が設けられていることを特徴とする。
【００２６】
このように、発熱体と中心電極の先端部との間には、少なくとも１０（ｍｍ）の距離が設けられている。このため、高電圧が中心電極へ印加されたとき、当該高電圧が発熱体と中心電極との間にも印加され、放電が発熱体と中心電極との間で発生することで、イオン等の導電性に寄与する粒子が発生するが、当該導電性に寄与する粒子は、上記放電部までは移動し得ない。
【００２７】
従って、煤が上記放電部に介在していてもいなくても、上記放電部の放電電圧が、上記導電性に寄与する粒子の影響を受けることがない。このことは、上記放電部の放電電圧は、煤によってのみ低下することを意味する。その結果、当該煤センサによれば、煤が、上記導電性に寄与する粒子に影響されることなく、精度よく検出され得る。
【００２８】
また、本発明は、請求項７の記載によれば、請求項６に記載の煤センサにおいて、
絶縁部材の表面のうち、絶縁部材の先端部から当該先端部側の発熱体の縁部までの表面部位に沿う長さは、３（ｍｍ）以上１２（ｍｍ）以下であることを特徴とする。
【００２９】
このように、絶縁部材の表面のうち、絶縁部材の先端部から当該先端部側の発熱体の縁部までの表面部位に沿う長さの下限値を３（ｍｍ）とすることで、発熱体が中心電極の先端部に近づきすぎないように位置規制し得る。よって、中心電極から発熱体への放電の移行が未然に防止され得る。特に、絶縁部材の表面をはって短絡或いは放電し易いことを考慮して、上記長さの下限値を上述のように特定した。
【００３０】
また、上述のように、絶縁部材の表面のうち、絶縁部材の先端部から当該先端部側の発熱体の縁部までの表面部位に沿う長さの上限値を１２（ｍｍ）とすることで、絶縁部材の先端部側における煤の不適正な堆積が未然に防止され得る。
【００３１】
その結果、上述した発熱体の中心電極との短絡或いは放電の発生及び絶縁部材の先端部側における煤の不適正な堆積を未然に防止しつつ、請求項６に記載の発明の作用効果を達成し得る。
【００３２】
また、本発明は、請求項８の記載によれば、請求項６または７に記載の煤センサにおいて、
絶縁部材は、少なくとも発熱体と中心電極との間の軸方向部位にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の厚みを有することを特徴とする。
【００３３】
このように、絶縁部材のうち少なくとも発熱体と中心電極との間の軸方向部位が、０．７（ｍｍ）以上の厚みを有するので、上述した発熱体と中心電極との間の軸方向部位が、薄過ぎるために、その厚み方向に放電するということはない。
【００３４】
また、絶縁部材のうち少なくとも発熱体と中心電極との間の軸方向部位が３（ｍｍ）以下の厚みを有するので、上述した発熱体と中心電極との間の軸方向部位が、厚過ぎて不適正に熱容量の増大を招くということもない。
【００３５】
その結果、絶縁部材のうち発熱体と中心電極との間の軸方向部位の放電や熱容量の不適正な増大を防止しつつ、請求項６または７に記載の発明の作用効果を達成し得る。
【００３６】
また、本発明は、請求項９の記載によれば、請求項６〜８のいずれか１つに記載の煤センサにおいて、絶縁部材の先端部は、金具内に位置することを特徴とする。
【００３７】
これにより、煤が金具の外側からその内部に回り込みにくくなり、その結果、当該煤が絶縁部材の先端部に当たりにくくなる。このことは、請求項６〜８のいずれか１つに記載の発明の作用効果がより一層向上され得ることを意味する。
【００３８】
また、本発明は、請求項１０の記載によれば、請求項６〜９のいずれか１つに記載の煤センサにおいて、
中心電極及びヒータが、金具を共通アースとすることを特徴とする。
【００３９】
これにより、中心電極及びヒータのためのアースが、別々に設けることなく、１つで済み、その結果、請求項６〜９のいずれか１つに記載の発明の作用効果を達成するにあたり、当該煤センサのアース構造がより一層簡単になる。
【００４０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形状に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明の各実施形態を図面により説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係るスパークプラグ型煤センサの第１実施形態を示している。この煤センサは、金具部材１００、筒部材２００及びロッド部材３００を備えている。
【００４２】
金具部材１００は、円筒状の主体金具１１０及びＬ字板状の外側電極１２０を備えている。主体金具１１０は、基端側金具部１１１、先端側金具部１１２及び基端側金具部１１１と先端側金具部１１２とをつなぐ鍔部１１４を有しており、これら基端側金具部１１１、先端側金具部１１２及び鍔部１１４は、軟鋼材料でもって、図１にて示すごとく、一体的にかつ同軸円筒状に形成されている。
【００４３】
先端側金具部１１２は、基端側金具部１１１よりも小さな内径を有している。また、鍔部１１４の内周面は、基端側金具部１１１の内周面に向け末広がり状に傾斜して形成されて環状の傾斜面部１１３を構成している。
【００４４】
外側電極１２０は、連結部１２１及び電極部１２２を有しており、連結部１２１は、その基端部にて、先端側金具部１１２の先端開口部１１５の一部に一体的に連結されて、この先端開口部１１５の一部から先端側金具部１１２の軸に平行に延出している。
【００４５】
電極部１２２は、連結部１２１の延出端部から主体金具１１０の軸心側へＬ字状に屈曲するように延出しており、当該電極部１２２は、先端側金具部１１２の先端開口部１１５に対向している。なお、本第１実施形態では、外側電極１２０は、負極として用いられる。また、当該外側電極１２０の形成材料としては、ニッケル合金、イリジウム、白金、タングステン、ＳＵＳ鋼等のスパークプラグに用いられる材料が採用されている。
【００４６】
筒部材２００は、基端側部位２１０、中間側部位２２０及び先端側部位２３０を有しており、これら基端側部位２１０、中間側部位２２０及び先端側部位２３０は、セラミック等の電気絶縁材料でもって、図１にて示すごとく、一体的にかつ同軸円筒状に形成されている。
【００４７】
中間側部位２２０は、基端側部位２１０と先端側部位２３０との間にてこれら基端側部位２１０及び先端側部位２３０よりも大きな外径を有するように形成されている。このため、中間側部位２２０の外周面は、その軸方向両端部にて、それぞれ、基端側部位２１０の外周面及び先端側部位２３０の大径部２３１（後述する）の外周面に向けて末すぼまり状に傾斜して形成されて両傾斜面部２２１、２２２を構成している。
【００４８】
先端側部位２３０は、図１にて示すごとく、互いに同軸的にかつ一体的に形成した大径部２３１及び小径部２３２でもって構成されており、大径部２３１は、中間側部位２２０から基端側部位２１０とは逆方向に向け同軸的に延出している。小径部２３２は、大径部２３１から中間側部位２２０とは逆方向に向け延出している。なお、本実施形態において、小径部２３２は、その断面形状にて、大径部２３１側の端部から先端部にかけて僅かに末すぼまり状に傾斜するように形成されている。
【００４９】
しかして、以上のように構成した筒部材２００においては、先端側部位２３０が主体金具１１０の先端側金具部１１２に挿通されている。また、中間側部位２２０は、主体金具１１０の基端側金具部１１１内に嵌装されて、傾斜面部２２２にて、先端側金具部１１２の傾斜面部１１３上に金属製環状カラー１１６を介し着座している。これにより、筒部材２００は金具部材１００内に同軸的に支持されている。ここで、筒部材２００は、その大径部２３１にて、金具部材１００の先端側金具部１１２に嵌合されている。なお、主体金具１１０は、基端側金具部１１１の開口部１１７にて、カシメにより筒部材２００の中間側部位２２０の傾斜面部２２１に締着されている。
【００５０】
ロッド部材３００は、ロッド状導通部材３１０にロッド状中心電極３２０を同軸的に連結してなるもので、このロッド部材３００は、筒部材２００内にその基端側部位２１０から挿通されている。これにより、当該ロッド部材３００は、導通部材３１０の基端部３１１にて、筒部材２００の基端側部位２１０に着座することで、筒部材２００内に同軸的に支持されている。なお、導通部材３１０は、その基端部３１１にて、中心電極３２０を高電圧回路（図示しない）に接続する電気的接続端部を構成する。
【００５１】
当該ロッド部材３００の中心電極３２０は、筒部材２００の先端側部位２３０から外側電極１２０の電極部１２２に向け延出している。この中心電極３２０は、図１にて示すごとく、円錐形状の先端部を電極部３２１として有しており、当該電極部３２１は、所定の放電間隙（例えば、０．５（ｍｍ））をおいて、外側電極１２０の電極部１２２に対向している。本第１実施形態では、このように両電極部１２２、３２１が上記放電間隙を介し対向することで、当該煤センサにおいて放電を発生する放電部３２２を構成する。
【００５２】
なお、中心電極３２０の電極部３２１以外の部位と外側電極１２０の連結部１２１との間の間隔は、両電極部１２２、３２１の間の放電を確保するため、上記所定の放電間隙よりも広くなっている。また、電極部３２１の頂角は、例えば、６０（度）となっている。また、当該中心電極３２０のうち電極部３２１以外の部位の外径は、例えば、２（ｍｍ）となっている。また、中心電極３２０は、正極として用いられる。
【００５３】
しかして、当該煤センサにおいて、所定の高電圧が上記高電圧回路から外側電極１２０及び中心電極３２０の間に印加されたとき、外側電極１２０及び中心電極３２０は、互いに対向する両電極部１２２、３２１間（いわゆる放電部３２２）にて放電する。このとき、両電極部１２２、３２１間にかかる電圧が放電時の電圧（以下、放電電圧ともいう）として検出される。当該放電電圧は、両電極部１２２、３２１間に煤が存在するとき低下する。
【００５４】
本第１実施形態では、上記所定の高電圧は、上述の放電間隙を前提に両電極部１２２、３２１の間の空気を絶縁破壊して当該両電極部１２２、３２１間に放電を発生させる電圧、例えば、１０（ｋＶ）に設定されている。
【００５５】
当該煤センサは、図１にて示すごとく、ヒータ４００を備えており、このヒータ４００は、筒部材２００の先端側部位２３０の小径部２３２の全周に亘りその先端側にて貼着されている。
【００５６】
当該ヒータ４００は、放電部３２２を加熱して両電極部１２２、３２１のヒートクリーニングを行って、当該両電極部１２２、３２１の煤による短絡を防止する役割を果たすもので、このヒータ４００は、図２にて示すごとく、２枚のアルミナシート４１０、４２０及び発熱体４３０を備えている。
【００５７】
発熱体４３０は、帯状の外側発熱抵抗部４３１、帯状の内側発熱抵抗部４３２及び正負両側電極パッド４３３、４３４を有しており、各発熱抵抗部４３１、４３２は、各電極パッド４３３、４３４とともに、白金ペーストを、アルミナシート４１０の内面に、図２にて示すような各所定のパターンでもって印刷焼成することで、形成されている。
【００５８】
本第１実施形態において、外側発熱抵抗部４３１の上記所定のパターンは、図２にて示すごとく、四角状パターンの上縁のパターン部を中間部位にて切り欠いて構成されている。また、内側発熱抵抗部４３２は、発熱抵抗部４３１の内側に位置しており、この発熱抵抗部４３２の上記所定のパターンは、図２にて示すごとく、四角状パターンの上縁のパターン部を中間部位にて切り欠くとともに当該パターン部の対向部位を上方へかつ逆方向にＬ字状に延出させて構成されている。
【００５９】
また、正側電極パッド４３３は、両発熱抵抗部４３１、４３２の各一側端部に接続されて、ヒータ４００の正側接続端子としての役割を果たす。一方、負側電極パッド４３４は、両発熱抵抗部４３１、４３２の各他側端部に接続されて、ヒータ４００の負側接続端子としての役割を果たす。
【００６０】
アルミナシート４２０は、その内面にて、発熱体４３０を介し、アルミナシート４１０の内面に圧着されている。このアルミナシート４２０は、両貫通孔部４２１、４２２を有しており、貫通孔部４２１は、正側電極パッド４３３の中央部に対応して位置し、一方、貫通孔部４２２は、負側電極パッド４３４の中央部に対応して位置している。
【００６１】
このように構成したヒータ４００においては、煤が、筒部材２００に、当該両電極部１２２、３２１間の適正な放電を妨げる程度に堆積したときに、発熱体４３０がヒータ駆動回路（図示しない）からのヒータ電圧（例えば、１５（Ｖ））を印加されて発熱し上記ヒートクリーニングを行う。なお、このヒートクリーニングは、上記高電圧回路から両電極部１２２、３２１への上記高電圧の印加を停止した状態でなされる。
【００６２】
本第１実施形態において、上述のように構成したヒータ４００の筒部材２００の小径部２３２に対する貼着位置は、発熱抵抗部４３１の下縁部４３５（発熱体４３０の下縁部４３５）と筒部材２００の先端側部位２３０の先端との間に、先端側部位２３０の表面に沿い、所定の表面長さ（例えば、３（ｍｍ））を設けるように、選定されている。
【００６３】
このように所定の表面長さ（３（ｍｍ））を選定したのは、次のような根拠に基づく。ヒータ４００の位置が筒部材２００の先端に接近しすぎると、ヒータ４００が中心電極３２０のうち筒部材２００の先端部の近傍部位との間で短絡し或いは放電を発生してしまう。これを防止するため、上述のように発熱抵抗部４３１の下縁４３５（図２参照）と筒部材２００の先端側部位２３０の先端との間に所定の表面長さ（３（ｍｍ））を設けるように、ヒータ４００の貼着位置が選定されている。
【００６４】
但し、ヒータ４００の位置が筒部材２００の先端から遠すぎると、筒部材２００の先端部側において不適正な煤の堆積が発生し易い。従って、上記所定の表面長さは１２（ｍｍ）以下であることが望ましい。
【００６５】
また、当該煤センサは、図１にて示すごとく、ヒータ４００のための正負両側リード４４０、４５０及びこれら正負両側リード４４０、４５０のためのガラス膜４６０を有している。
【００６６】
正側リード４４０は、軸方向リード部４４１及び周方向リード部４４２を有している。軸方向リード部４４１は、筒部材２００の外周面の所定の軸方向部位（図１参照）に沿い設けられており、この軸方向リード部４４１は、その先端部４４３にてヒータ４００の電極パッド４３３上に設けられて、当該先端部４４３から筒部材２００の上記所定の軸方向部位に沿い延在し主体金具１１０の外側へ延出している。
【００６７】
また、周方向リード部４４２は、主体金具１１０の外側にて、筒部材２００の基端側部位２１０の外周面のうち中間側部位２２０の近傍部位に沿いその全周に亘り設けられている。
【００６８】
負側リード４５０は、ガラス膜４６０を介し筒部材２００の外周面に設けられており、この負側リード４５０は、軸方向リード部４５１及び周方向リード部４５２を有している。
【００６９】
軸方向リード部４５１は、その先端部４５３にて、ヒータ４００の電極パッド４３４上に設けられて、当該先端部４５３から筒部材２００の先端側部位２３０の外周面のうち他の所定の軸方向部位（図１参照）に沿い延在している。
【００７０】
周方向リード部４５２は、筒部材２００の中間側部位２２０の傾斜面部２２２に沿いその周方向に沿い、後述するごとく、ガラス膜４６０により、軸方向リード部４４１とは分離して設けられている。
【００７１】
ガラス膜４６０は、負側リード４５０の裏面側を通りかつ軸方向リード部４４１（先端部４４３を除く）を被覆するようにして、筒部材２００の外周面のうち先端側部位２３０のヒータ４００の上縁に対する対応部位から中間側部位２２０を介し基端側部位２１０の中間側部位２２０側部位にかけて全周に亘り設けられている。
【００７２】
上述のように構成した正側リード４４０、負側リード４５０及びガラス膜４６０は、次のようにして形成されている。
【００７３】
まず、白金ペーストを、アルミナシート４２０の各貫通孔部４２１、４２２を介し各電極パッド４３３、４３４の中央部上に塗布して焼成し、各ビアホール４２３、４２４を形成する（図２参照）。
【００７４】
ついで、白金ペーストを、筒部材２００の外周面の上記所定の軸方向部位に沿い帯状に塗布するとともに、筒部材２００の基端側部位２１０の外周面の上記軸方向中間部位に沿い帯状に塗布する（図１参照）。さらに、白金ペーストを、ビアホール４２４上にも塗布する。
【００７５】
ここで、上記所定の軸方向部位に沿う白金ペーストの塗布は、アルミナシート４２０のビアホール４２３から筒部材２００の先端側部位２３０、中間側部位２２０、及び基端側部位２１０のうち中間側部位２２０の近傍部位にかけてなされる。これにより、軸方向リード部４４１用軸方向白金ペースト膜が形成される。
【００７６】
また、上記軸方向中間部位に沿う白金ペーストの塗布は、軸方向リード部４４１用軸方向白金ペースト膜の塗布端部から基端側部位２１０の外周面に沿いその全周に亘りなされる。これにより、周方向リード部４４２用周方向白金ペースト膜が、軸方向リード部４４１用軸方向白金ペースト膜との接続のもとに形成される。
【００７７】
また、ビアホール４２４に対する白金ペーストの塗布でもって、負側リード４５０の軸方向リード部４５１の先端部４５３用白金ペースト膜が形成される。
【００７８】
しかして、上述の軸方向リード部４４１用軸方向白金ペースト膜、周方向リード部４４２用周方向白金ペースト膜及び軸方向リード部４５１の先端部４５３用白金ペースト膜を焼成することで、軸方向リード部４４１がその先端部４４３とともに形成され、周方向リード部４４２が形成され、軸方向リード部４５１の先端部４５３が形成される。
【００７９】
上述のように形成した正側リード４４０によれば、周方向リード部４４２が、主体金具１１０の外側に位置して、軸方向リード部４４１及びビアホール４２３を介しヒータ４００の電極パッド４３３に電気的に接続されている。
【００８０】
上述のように正側リード４４０及び軸方向リード部４５１の先端部４５３を形成した後、ガラスペーストを、軸方向リード部４４１（先端部４４３を除く）を被覆するようにして、筒部材２００の外周面のうち基端側部位２１０のヒータ４００の上縁に対応する部位から中間側部位２２０を介し先端側部位２３０の中間側部位２２０側部位にかけて全周に亘り塗布して、ガラスペースト膜を形成して焼成する。なお、軸方向リード部４５１の先端部４５３はガラスペースト膜には覆われていない。
【００８１】
これにより、ガラスペースト膜が、軸方向リード部４４１（先端部４４３を除く）を被覆するガラス膜４６０として形成される。このように形成したガラス膜４６０は、筒部材２００及び軸方向リード部４４１を主体金具１１０から電気的に絶縁する役割を果たす。なお、軸方向リード部４４１の先端部４４３は、ガラス膜４６０から延出することになるが、主体金具１１０の先端側金具部１１２の内周面と筒部材２００の先端側部位２３０の外周面との間には空間領域が環状に形成されているので、先端部４４３が主体金具１１０の先端側金具部１１２から電気的に絶縁されている。
【００８２】
このようにガラス膜４６０を形成した後、ガラスとの密着性の良好な金ペーストを、アルミナシート４２０のビアホール４２４上に形成した先端部４５３（白金からなる）からガラス膜４６０上にて上記他の所定の軸方向部位に沿い塗布して、軸方向リード部４５１用軸方向金ペースト膜及び周方向リード部４５２用周方向金ペースト膜を形成する。
【００８３】
しかして、上述の軸方向リード部４５１用軸方向金ペースト膜及び周方向リード部４５２用周方向金ペースト膜を焼成することで、負側軸方向リード部４５１及び負側周方向リード部４５２が形成されている。なお、先端部４５３は軸方向リード部４５１の先端部としての役割を果たす。
【００８４】
このように形成した負側リード４５０によれば、ヒータ４００の電極パッド４３４が、ビアホール４２４、軸方向リード部４５１、周方向リード部４５２及び環状カラー１１６を介し主体金具１１０の傾斜面部１１３に電気的に接続されている。
【００８５】
なお、負側リード４５０はガラス膜４６０上に形成されているので、当該負側リード４５０は、ガラス膜４６０により、正側リード４４０と電気的に絶縁されている。
【００８６】
次に、当該煤センサが、煤以外の導電性に寄与する粒子の影響を受けることなく放電するに要する構成について説明する。
【００８７】
当該構成は、ヒータ４００の発熱抵抗部４３１の下縁部４３５と、中心電極３２０の電極部３２１の先端部（放電部３２２の上端部）との間に、所定の距離（例えば、２５（ｍｍ））を、設定することである。このように設定する根拠は次の通りである。
【００８８】
当該根拠の説明にあたり、煤センサとして、例えば、上記所定の距離を６（ｍｍ）とした煤センサを仮定する。なお、このように仮定した煤センサのその他の構成は、本第１実施形態にいう煤センサと同様であるものとする。
【００８９】
上述のように仮定した煤センサは、本第１実施形態にいう煤センサと同様に、両電極部１２２、３２１間に存在する煤による当該両電極部１２２、３２１間の放電電圧の低下を利用して検出する。
【００９０】
しかし、このような煤センサによれば、煤が殆ど存在しない雰囲気中であっても放電電圧が低下してしまい、その状態から煤が含まれている雰囲気に中心電極及び外側電極を晒しても放電電圧が殆ど低下しない。このため、当該放電電圧から煤の存在や煤の量を検出することが著しく難しくなるという現象を招く。
【００９１】
この現象について詳細に検討してみた。上記所定の高電圧が、上述のように仮定した煤センサの外側電極１２０と中心電極３２０との間に印加されると、これら外側電極１２０と中心電極３２０との間に生ずる電圧は、数１０（μ秒）の間に上記高電圧に向けて上昇する。この上昇の過程において、放電部３２２の雰囲気中の空気が絶縁破壊して放電する。このような放電は、主として、タウンゼント放電、コロナ放電及び火花放電へと遷移する。
【００９２】
ここで、上述のように仮定した煤センサでは、ヒータ４００が、外側電極１２０と同様に、主体金具１１０に接続されている。また、ヒータ４００の発熱体４３０の抵抗値は、数Ω程度である。このため、ヒータ４００は実質的に主体金具１１０と同電位（アース電位）にあると考えられる。
【００９３】
従って、上記所定の高電圧が外側電極１２０（主体金具１１０）と中心電極３２０との間に印加されたとき、当該所定の高電圧は、ヒータ４００（主体金具１１０）と中心電極３２０との間にも、筒部材２００及びこの筒部材２００と中心電極３２０との間の空間を介しかかることとなる。このため、放電が筒部材２００の先端側部位２３０と中心電極３２０との間に発生すると推測される。
【００９４】
このような放電が、例えば、コロナ放電になると、このコロナ放電が、筒部材２００の先端側部位２３０の周壁を介し、ヒータ４００の発熱体４３０と中心電極３２０との間に作用する。このため、筒部材２００の先端側部位２３０と中心電極３２０との間に存在するガスが電離してイオンを発生すると推測される。
【００９５】
そして、上述のように発生したイオンは、筒部材２００の先端側部位２３０の内部から中心電極３２０の電極部３２１側に向けて移動して、煤と同様に、電気的には、両電極部３２１、１２２の間における導電性に寄与する粒子として作用すると推測される。
【００９６】
このことは、両電極部３２１、１２２の間の雰囲気が煤ではなく上記イオンを含んでいても、当該雰囲気が煤を含んでいるのと同様の放電現象を誘起することを意味する。換言すれば、煤が存在せず、上記イオンの存在によっても、煤が存在するとして誤って検出される。その結果、煤の有無による放電電圧の差がなくなり、煤の検出精度が低下する。
【００９７】
これに対し、電極部３２１が、その先端部にて、上記イオンの移動可能範囲外にあれば、当該雰囲気が上記イオンを含む状態にはならず、煤の検出精度を適正に確保し得ると推測される。
【００９８】
ちなみに、本第１実施形態の煤センサの煤感度と上記所定の距離との関係を、比較例の煤センサとの対比において測定してみたところ、図３にて示すようなグラフが得られた。但し、本第１実施形態の煤センサ（上記所定の距離＝２５（ｍｍ））に加え、上記所定の距離を、１０（ｍｍ）、１６（ｍｍ）、２２（ｍｍ）、３０（ｍｍ）、３５（ｍｍ）及び２００（ｍｍ）とする構成以外の構成を本第１実施形態の煤センサと同一とする各煤センサをも準備した。また、上記比較例の煤センサとしては、上述のように仮定した煤センサ（上記所定の距離＝６（ｍｍ））が採用される。
【００９９】
また、当該測定には、ドイツのＰＡＬＡＳ社製ＧＦＧ−１０００型煤発生器（煤発生量：３（ｍｇ／ｍ3））を利用した。また、測定回路は、上記高電圧回路からの高電圧を中心電極と外側電極との間に印加し、中心電極と外側電極との間に発生する放電電圧をオッシロスコープで測定する構成とした。なお、煤センサ毎に、当該測定を１００回行い、その各測定結果の平均値でもって煤感度を求めた。
【０１００】
また、上記煤感度は、両電極部１２２、３２１間に煤が存在しないときに当該両電極部１２２、３２１間に生ずる放電電圧と、両電極部１２２、３２１間に煤が存在するときに当該両電極部１２２、３２１間に生ずる放電電圧との差で定義される。
【０１０１】
しかして、上記グラフによれば、上記比較例の煤センサ（上記所定の距離＝６（ｍｍ））の煤感度は零（Ｖ）であることが分かる。これは、上述の推測によるイオンの大きな影響に起因するものと考えられる。
【０１０２】
また、上記所定の距離が、１０（ｍｍ）、１６（ｍｍ）及び２２（ｍｍ）である各煤センサにおいては、煤感度は、それぞれ、１２００（Ｖ）、２２００（Ｖ）及び約２９００（Ｖ）と順次上昇していることが分かる。これは、上述の推測によるイオンの影響によると考えられるが、このイオンの影響度合いは、上記所定の距離の長い程減少するものと考えられる。
【０１０３】
また、上記所定の距離が、３０（ｍｍ）、３５（ｍｍ）及び２００（ｍｍ）である各煤センサにおいては、煤の感度が、上記所定の距離を２２（ｍｍ）とする煤センサの場合と同様に、約２９００（Ｖ）と一定になっていることが分かる。これは、上述の推測によるイオンの影響を受けていないことによるものと考えられる。
【０１０４】
以上の検討結果によれば、上記所定の距離が、１０（ｍｍ）以上２００（ｍｍ）以下の範囲にあれば、上述のイオンが放電部３３２には移動し得ない範囲にあるものとして、実質的に適正な煤感度を発揮し得る煤センサとして成立し得ることが分かった。
【０１０５】
ここで、上記所定の距離を１０（ｍｍ）以上としたのは、１０（ｍｍ）未満では、上述のイオンが放電部３３２まで移動するため、イオンによる煤検出精度の低下を招くからである。また、上記所定の距離を２００（ｍｍ）以下としたのは、２００（ｍｍ）よりも長いと、当該煤センサの自動車のエンジンの排気管への設置が困難となるからである。
【０１０６】
以上のようなことを考慮して、本第１実施形態では、上述のごとく、上記所定の距離が、２５（ｍｍ）として、ヒータ４００の発熱抵抗部４３１の下縁部４３５と、中心電極３２０の電極部３２１の先端部（放電部３２２の上端部）との間に設定されている。
【０１０７】
このような設定によれば、上述のイオンが放電部３２２には移動し得ない範囲を充足するのは勿論のこと、上記イオンの影響を受けることなく煤の良好な検出が可能となり、エンジンの排気管への良好な設置も容易なためである。
【０１０８】
以上のように構成した本第１実施形態において、当該煤センサが、放電部３２２にて、自動車用ディーゼルエンジンの排気管内に露呈するように、当該排気管に取り付けられているものとする。
【０１０９】
但し、当該煤センサは、ロッド部材３００の基端部３１１及び金具部材１００の主体金具１１０（アース）にて、それぞれ、上記高電圧回路の正側出力端子及び負側出力端子に接続されているものとする。また、当該煤センサは、正側リード４４０の周方向リード部４４２及び金具部材１００の主体金具１１０（アース）にて、それぞれ、ヒータ駆動回路（図示しない）の正側出力端子及び負側出力端子に接続されているものとする。
【０１１０】
このような状態にて、上記ディーゼルエンジンが作動すると、当該煤センサの放電部３２２が上記ディーゼルエンジンの排気管内に排出される排気ガス（上記雰囲気に対応）中に晒される。
【０１１１】
然る後、上記高電圧回路が上記高電圧を発生すると、この高電圧がロッド部材３００の基端部３１１と主体金具１１０との間に印加される。このことは、当該高電圧が、外側電極１２０を負極として、中心電極３２０に印加されることを意味する。
【０１１２】
現段階において、上記排気管内に流れる排気ガスが煤を含まなければ、外側電極１２０の電極部１２２及び中心電極３２０の電極部３２１の間の空気（放電部３２２の空気）が上記高電圧により絶縁破壊される。これに伴い、放電が両電極部１２２、３２１の間に発生する。
【０１１３】
一方、上記排気管内に流れる排気ガスが煤を含むと、外側電極１２０の電極部１２２及び中心電極３２０の電極部３２１の間の空気が煤を含んだ状態で絶縁破壊される。これに伴い、放電が両電極部１２２、３２１の間に発生するが、このときの放電電圧は、上述した煤を含まない排気ガスのみの絶縁破壊に起因する放電電圧に比べて、煤の濃度分だけ低下する。
【０１１４】
従って、このように低下した放電電圧を検出すれば、上記煤の検出或いは当該煤の濃度の検出が可能となる。
【０１１５】
ここで、上述したごとく、ヒータ４００の発熱抵抗部４３１の下縁部４３５と中心電極３２０の電極部３２１の先端部との間には、上記所定の距離である２５（ｍｍ）が設定されている。
【０１１６】
このため、外側電極１２０と中心電極３２０との間に印加された高電圧が、主体金具１１０と実質的に同電位（アース電位）にあるヒータ４００と中心電極３２０との間にかかることで、放電が筒部材２００の先端側部位２３０と中心電極３２０との間に発生して筒部材２００の先端側部位２３０内にイオンが発生しても、当該イオンは、放電部３２２までは移動し得ず、この放電部３２２の排気ガスには混入し得ない。
【０１１７】
従って、放電部３２２の排気ガスが煤を含んでいてもいなくても、両電極部１２２、３２１の間の放電電圧が、上記イオンの影響を受けることがない。このことは、両電極部１２２、３２１の間の放電電圧は、煤によってのみ低下することを意味する。その結果、当該煤センサによれば、煤が、上記イオンに影響されることなく、精度よく検出され得る。
【０１１８】
このように精度よく検出し得るので、当該煤センサの検出出力を利用すれば、例えば、ディーゼルエンジンの燃料噴射制御が精度よく行え、さらには、ディーゼル・パティキュレート・フィルタ（いわゆるＤＰＦ）の劣化検知をも適正に行える。また、当該煤センサの検出出力である煤の濃度の積算結果を利用すれば、ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質を捕集したＤＰＦの適正な再生時期の予測を行うことができる。
【０１１９】
また、上述のごとく、外側電極１２０及びヒータ４００は、共に、主体金具１１０を共通アースとして利用しているので、外側電極１２０及びヒータ４００のアースが、当該煤センサにおいて、別々に設けることなく、１つで済む。このため、当該煤センサのアース構造がより一層簡単になる。
【０１２０】
また、上述した構成から分かるとおり、当該煤センサの形状としては、スパークプラグの形状が採用されている。従って、当該煤センサのうち放電部３２２以外の部位の電気的絶縁性及び中心電極３２０の耐摩耗性が良好に確保され得る。
【０１２１】
また、当該煤センサによる検出過程において、一定期間が経過すると、筒部材２００には、煤が不適正に堆積する傾向にある。このため、上記一定期間の経過後において、ヒータ電圧が上記ヒータ駆動回路から金具部材１００と正側リード４４０の周方向リード部４４２との間に印加される。
【０１２２】
すると、当該ヒータ電圧は、ヒータ４００の両発熱抵抗部４３１、４３２の各両端子間に印加される。これに伴い、ヒータ４００は、両発熱抵抗部４３１、４３２にて発熱して筒部材２００を加熱する。
【０１２３】
これにより、筒部材２００に堆積した煤がヒータ４００により焼き切られる。その結果、当該煤センサは、煤の堆積による両電極部１２２、３２１の短絡を適正に防止しつつ、煤を良好にかつ安定的に検出し得る。
【０１２４】
また、本第１実施形態においては、上述のごとく、上記所定の表面長さが３（ｍｍ）以上１２（ｍｍ）以下に設定されている。従って、ヒータ４００の発熱体４３０の中心電極３２０との短絡或いは放電の発生及び筒部材２００の先端部側における煤の不適正な堆積を未然に防止しつつ、上述した種々の作用効果を達成し得る。
（第２実施形態）
図４は、本発明に係るスパークプラグ型煤センサの第２実施形態を示している。この第２実施形態の煤センサは、上記第１実施形態の煤センサにおいて、金具部材１００が、外側電極１２０に代えて、Ｌ字板状外側電極１３０を備え、かつ、ロッド部材３００が、中心電極３２０に代えて、ロッド状中心電極３３０を備える構成となっている。
【０１２５】
外側電極１３０は、連結部１３１及び電極部１３２を有しており、連結部１３１は、その基端部にて、上記第１実施形態にて述べた先端側金具部１１２の先端開口部１１５の一部に一体的に連結されて、この先端開口部１１５の一部から先端側金具部１１２の軸に平行に延出している。
【０１２６】
電極部１３２は、連結部１３１の延出端部から主体金具１１０の軸心側へＬ字状に屈曲するように延出しており、当該電極部１３２は、先端側金具部１１２の先端開口部１１５に対向している。なお、外側電極１３０は、上記第１実施形態にて述べた外側電極１２０と同様に、負極として用いられ、また、ニッケル合金で形成されている。
【０１２７】
中心電極３３０は、上記第１実施形態にて述べた導通部材３１０に同軸的に連結されて、筒部材２００の先端側部位２３０から外側電極１３０の電極部１３２に向け延出している。この中心電極３３０は、図４にて示すごとく、円錐形状の先端部を電極部３３１として有しており、当該電極部３３１は、上記第１実施形態にて述べた所定の放電間隙をおいて、外側電極１３０の電極部１３２に対向している。
【０１２８】
但し、本第２実施形態では、中心電極３３０の筒部材２００の先端側部位２３０からの延出長さは、従来の煤センサと同様に、例えば、３（ｍｍ）となっている。なお、中心電極３３０は、上記第１実施形態にて述べた中心電極３２０と同様に、正極として用いられる。また、両電極部１３２、３３１が上記放電間隙を介し対向することで、当該煤センサにおいて放電を発生する放電部３３２を構成する。
【０１２９】
また、本第２実施形態では、上記第１実施形態にて述べたヒータ４００は、図４で示すごとく、筒部材２００の先端側部位２３０の小径部２３２の全周に亘りその基端側にて貼着されている。具体的には、ヒータ４００の発熱抵抗部４３１の下縁部４３５と中心電極３３０の先端部との間の距離が、上記第１実施形態にて述べた所定の距離（２５（ｍｍ））となるように、ヒータ４００が筒部材２００の先端側部位２３０の小径部２３２に貼着されている。
【０１３０】
また、正側リード４４０の軸方向リード部４４１及び負側リード４５０の軸方向リード部４５１が、図４にて示すごとく、上述したヒータ４００の貼着位置にあわせて、上記第１実施形態とは異なり短くなっている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１３１】
このように構成した本第２実施形態において、上記第１実施形態と実質的に同様に、当該煤センサの放電部３３２がディーゼルエンジンの排気管内に排出される排気ガス中に晒されるとともに、上記高電圧回路の高電圧が、外側電極１３０を負極として、中心電極３３０に印加されると、両電極部１３２、３３１の間に放電が発生する。
【０１３２】
この放電時の放電電圧は、上記第１実施形態にて述べたと同様に、両電極部１３２、３３１の間に存在する煤の濃度分だけ、煤のない場合に比べて低下する。従って、このように低下した放電電圧を検出すれば、上記煤の検出或いは当該煤の濃度の検出が可能となる。
【０１３３】
ここで、上述の通り、中心電極３３０は、筒部材２００の先端側部位２３０から３（ｍｍ）しか延出していないが、ヒータ４００の発熱抵抗部４３１の下縁部４３５と中心電極３３０の電極部３３１の先端部との間の距離が、上記第１実施形態と同様に２５（ｍｍ）に設定されている。
【０１３４】
このため、外側電極１３０と中心電極３３０との間に印加された高電圧が、主体金具１１０と実質的に同電位（アース電位）にあるヒータ４００と中心電極３３０との間にかかることで、放電が筒部材２００の先端側部位２３０と中心電極３３０との間に発生して上述と同様にイオンを発生しても、当該イオンは、放電部３３２までは移動し得ず、この放電部３３２の排気ガスには混入し得ない。
【０１３５】
従って、放電部３３２の排気ガスが煤を含んでいてもいなくても、両電極部１３２、３３１の間の放電電圧が、上記イオンの影響を受けることがない。このことは、両電極部１３２、３３１の間の放電電圧は、煤によってのみ低下することを意味する。その結果、当該煤センサによれば、煤が、上記イオンに影響されることなく、精度よく検出され得る。
【０１３６】
また、ヒータ４００は、上記第１実施形態と同様に、筒部材２００に堆積する煤を良好に焼き切ることができる。その他の作用効果は上記第１実施形態と同様である。
（第３実施形態）
図５は、本発明に係るスパークプラグ型煤センサの第３実施形態を示している。この第３実施形態の煤センサは、上記第２実施形態の煤センサにおいて、金具部材１００、筒部材２００、ヒータ４００、正負両側リード４４０、４５０及びガラス膜４６０に代えて、金具部材５００、筒部材６００、ヒータ７００、正負両側リード７４０、７５０及びガラス膜７６０を採用した構成を有する。
【０１３７】
金具部材５００は、円筒状主体金具５１０及びＬ字板状外側電極５２０を備えている。円筒状主体金具５１０は、上記第２実施形態（図４参照）にて述べた主体金具１１０の基端側金具部１１１及び先端側金具部１１２に対応する基端側金具部５１１及び先端側金具部５１２でもって、軟鋼材料を用いて、図５にて示すごとく、一体的にかつ同軸円筒状に形成されている。
【０１３８】
先端側金具部５１２は、基端側金具部５１１よりも小さな内径を有しており、この先端側金具部５１２の内周面は、その軸方向一端側部位にて、基端側金具部５１１の内周面に向け末広がり状に傾斜して形成されて環状の傾斜面部５１３を構成している。なお、図５にて、符号５１４は、主体金具５１０の鍔部を示す。
【０１３９】
外側電極５２０は、連結部５２１及び電極部５２２を有しており、連結部５２１は、その基端部にて、先端側金具部５１２の先端開口部５１５の一部に一体的に連結されて、この先端開口部５１５の一部から先端側金具部５１２の軸に平行に延出している。
【０１４０】
電極部５２２は、連結部５２１の延出端部から主体金具５１０の軸心側へＬ字状に屈曲するように延出しており、当該電極部５２２は、先端側金具部５１２の先端開口部５１５に対向している。このように、両電極部５２２、３３１が上記放電間隙を介し対向することで、当該煤センサにおいて放電を発生する放電部３３３を構成する。なお、外側電極５２０は、上記第２実施形態にて述べた外側電極１２０と同様に、負極として用いられ、また、ニッケル合金でもって形成されている。
【０１４１】
筒部材６００は、上記第２実施形態にて述べた筒部材２００の基端側部位２１０、中間側部位２２０及び先端側部位２３０に対応する基端側部位６１０、中間側部位６２０及び先端側部位６３０でもって、セラミック等の電気絶縁材料を用いて、図５にて示すごとく、一体的にかつ同軸円筒状に形成されている。
【０１４２】
中間側部位６２０は、基端側部位６１０と先端側部位６３０との間にてこれら基端側部位６１０及び先端側部位６３０よりも大きな外径を有するように形成されている。このため、中間側部位６２０の外周面は、その軸方向両端部にて、それぞれ、基端側部位６１０の外周面及び先端側部位６３０の大径部６３１（後述する）の外周面に向けて末すぼまり状に傾斜して形成されて両傾斜面部６２１、６２２を構成している。
【０１４３】
先端側部位６３０は、上記第２実施形態にて述べた筒部材２００の先端側部位２３０の大径部２３１及び小径部２３２に対応する大径部６３１及び小径部６３２でもって、図５にて示すごとく、互いに同軸的にかつ一体的に形成されている。
【０１４４】
大径部６３１は、中間側部位６２０から基端側部位６１０とは逆方向に向け同軸的に延出している。小径部６３２は、大径部６３１から中間側部位６２０とは逆方向に向け延出しており、この小径部６３２の半径は、上記第２実施形態にて述べた所定の距離に等しい所定の半径（２５（ｍｍ））に設定されている。
【０１４５】
しかして、以上のように構成した筒部材６００においては、先端側部位６３０が主体金具５１０の先端側金具部５１２に挿通されている。また、中間側部位６２０は、主体金具５１０の基端側金具部５１１内に嵌装されて、傾斜面部６２２にて、先端側金具部６１２の傾斜面部５１３上に金属製環状カラー５１６を介し着座している。これにより、筒部材６００は金具部材５００内に同軸的に支持されている。ここで、筒部材６００は、その先端側部位６３０の大径部６３１にて、金具部材５００の先端側金具部５１２に嵌合されている。なお、主体金具５１０は、基端側金具部５１１の開口部５１７にて、カシメにより筒部材６００の中間側部位６２０の傾斜面部６２１に締着されている。
【０１４６】
本第３実施形態においては、上記第２実施形態にて述べたロッド部材３００が、筒部材６００内にその基端側部位６１０から挿通されている。これにより、当該ロッド部材３００は、導通部材３１０の基端部３１１にて、筒部材６００の基端側部位６１０に着座することで、筒部材６００内に同軸的に支持されている。
【０１４７】
当該ロッド部材３００の中心電極３３０は、筒部材６００の先端側部位６３０から外側電極５２０の電極部５２２に向け延出しており、この中心電極３３０は、電極部３３１にて、上記所定の放電間隙をおいて、外側電極５２０の電極部５２２に対向している。なお、中心電極３３０の筒部材６００の先端側部位６３０からの延出長さは、上記第２実施形態と同様に、例えば、３（ｍｍ）となっている。
【０１４８】
ヒータ７００は、図５にて示すごとく、筒部材６００の先端側部位６３０の小径部６３２の全周に亘りその先端側にて貼着されている。このことは、ヒータ７００の発熱体７３０（後述する）と中心電極３３０の軸心との間の径方向に沿う距離が、上記所定の半径（２５（ｍｍ））と設定されていることを意味する。
【０１４９】
このヒータ７００は、上記第２実施形態にて述べたヒータ４００の２枚のアルミナシート４１０、４２０及び発熱体４３０に対応する２枚のアルミナシート７１０、７２０及び発熱体７３０を備えている（図５参照）。
【０１５０】
各アルミナシート７１０、７２０は、筒部材６００の小径部６３２の外径にあわせて、上記第２実施形態にて述べた各アルミナシート４１０、４２０よりも大きな外形寸法を有している。
【０１５１】
発熱体７３０は、両アルミナシート７１０、７２０の間に介装されているもので、この発熱体７３０は、上記第２実施形態にて述べた発熱体４３０の両発熱抵抗部４３１、４３２及び正負両側電極パッド４３３、４３４に対応する帯状の両発熱抵抗部７３１、７３２及び正負両側電極パッド（図示しない）でもって、発熱体４３０と同様用に白金でもって形成されている。
【０１５２】
帯状の両発熱抵抗部７３１、７３２は、筒部材６００の小径部６３２の外径にあわせて、両発熱抵抗部４３１、４３２よりも広い面積を有するように形成されている。発熱抵抗部７３１の下縁部７３５と小径部６３２の先端部との間隔は、上記第１実施形態と同様に３（ｍｍ）となっている。
【０１５３】
正側リード７４０は、上記第２実施形態にて述べた正側リード４４０の軸方向リード部４４１及び周方向リード部４４２に対応する軸方向リード部７４１及び周方向リード部７４２を有している。
【０１５４】
軸方向リード部７４１は、上述の軸方向リード部４４１と同様の断面構造を有するように構成されており、この軸方向リード部７４１は、その先端部７４３にて、ヒータ７００の正側電極パッド上に設けられて、当該先端部７４３から筒部材６００の先端側部位６３０、中間側部位６２０及び基端側部位６１０の各表面に沿い延在し主体金具５１０の外側へ延出している。
【０１５５】
また、周方向リード部７４２は、上述の周方向リード部４４２と同様の断面構造を有するように構成されて、主体金具５１０の外側にて、筒部材６００の基端側部位６１０のうち中間側部位６２０の近傍部位に沿いその全周に亘り設けられている。しかして、周方向リード部７４２は、周方向リード部４４２と実質的に同様の役割を果たすように、軸方向リード部７４１を介し、この軸方向リード部７４１の先端部７４３にてヒータ７００の正側パッドに電気的に接続されている。
【０１５６】
負側リード７５０は、上記第２実施形態にて述べた負側リード４５０の軸方向リード部４５１及び周方向リード部４５２に対応する軸方向リード部７５１及び周方向リード部７５２を有する。
【０１５７】
軸方向リード部７５１は、上述の軸方向リード部４５１と同様の断面構造を有するように構成されており、この軸方向リード部７５１は、先端部７５３にてヒータ７００の負側電極パッド上に設けられて、当該先端部７５３から筒部材６００の先端側部位６３０の表面を介し傾斜面部６２２の表面にかけて延出している。
【０１５８】
周方向リード部７５２は、上述の周方向リード部４５２と同様の断面構造を有するように構成されて、後述するガラス膜７６０を介し軸方向リード部７４１とは分離して、傾斜面部６２２の表面に沿い周方向に設けられている。
【０１５９】
しかして、周方向リード部７５２は、周方向リード部４５２と実質的に同様の役割を果たすように、軸方向リード部７５１を介し、ヒータ７００の負側電極パッドに電気的に接続されている。
【０１６０】
また、ガラス膜７６０は、負側リード７５０の裏面側を通りかつ軸方向リード部７４１（先端部７４３を除く）を被覆するようにして、筒部材６００の外周面のうち先端側部位６３０のヒータ７００の上縁に対する対応部位から中間側部位６２０を介し先端側部位６３０の中間側部位６２０側部位にかけて全周に亘り設けられている。なお、ガラス膜７６０は、ガラス膜４６０と同様にガラスペーストの塗布焼成で形成されている。その他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【０１６１】
このように構成した本第３実施形態において、上記第２実施形態と同様に、当該煤センサが、放電部３３３にて、ディーゼルエンジンの排気管内に排出される排気ガス中に晒されるとともに、上記高電圧回路の高電圧が、外側電極５２０を負極として、中心電極３３０に印加されると、放電部３３３に放電が発生する。
【０１６２】
この放電時の電圧である放電電圧は、上記第２実施形態にて述べたと同様に、両電極部５２２、３３１の間に存在する煤の濃度分だけ、煤のない場合に比べて低下する。従って、このように低下した放電電圧を検出すれば、上記煤の検出或いは当該煤の濃度の検出が可能となる。
【０１６３】
ここで、上述の通り、中心電極３３０は、筒部材６００の先端側部位６３０から３（ｍｍ）しか延出していないが、ヒータ７００の発熱体７３０と中心電極３３０の軸心との間の径方向に沿う距離が、上記第２実施形態と同様に２５（ｍｍ）に設定されている。
【０１６４】
このため、外側電極５２０と中心電極３３０との間に印加された高電圧が、主体金具５１０と実質的に同電位にあるヒータ７００と中心電極３３０との間にかかることで、放電がヒータ７００と中心電極３３０との間に筒部材６００の先端側部位６３０を介して発生し筒部材６００内にイオンが発生しても、当該イオンは、放電部３３３までは移動し得ず、この放電部３３３の排気ガスには混入し得ない。
【０１６５】
従って、放電部３３３の空気が煤を含んでいてもいなくても、両電極部５２２、３３１の間の放電電圧が、上記イオンの影響を受けることがない。このことは、両電極部５２２、３３１の間の放電電圧は、煤によってのみ低下することを意味する。その結果、当該煤センサによれば、煤が、上記イオンに影響されることなく、精度よく検出され得る。その他の作用効果は上記第２実施形態と同様である。
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態の要部を示している。この第４実施形態では、上記第１実施形態において、ヒータ４００に代えて、ヒータ８００を採用した構成となっている。
【０１６６】
当該ヒータ８００は、上記第１実施形態にて述べたヒートクリーニングを行うもので、このヒータ８００は、ヒータ４００と同様に、上記第１実施形態にて述べた筒部材２００の先端側部位２３０の小径部２３２の全周に亘りその先端側にて貼着されている。
【０１６７】
当該ヒータ８００は、図６にて示すごとく、２枚のアルミナシート８１０、８２０及び発熱体８３０を備えている。発熱体８３０は、両リード部８３１、８３２、３つの発熱抵抗部８３３、８３４、８３５及び正負両側電極パッド８３６、８３７を有しており、両リード部８３１、８３２は、アルミナシート８１０の内面に沿い互いに対向するようにＬ字状に形成されている（図６参照）。
【０１６８】
３つの発熱抵抗部８３３、８３４、８３５は、両リード部８３１、８３２の間にてアルミナシート８１０の内面に沿い互いに並行に形成されており、これら各発熱抵抗部８３３、８３４、８３５は、その両端部にて、両リード部８３１、８３２に接続されている。なお、本第４実施形態では、各発熱抵抗部８３３、８３４、８３５は、図６にて示すような上側突部及び下側突部を交互に有する波形状パターンでもって形成されている。
【０１６９】
正負両側電極パッド８３６、８３７は、両リード部８３１、８３２の各対向端部を介しアルミナシート８１０の内面に形成されている。なお、発熱体８３０は、発熱体４３０と同様に白金ペーストの焼成でもって形成されている。
【０１７０】
アルミナシート８２０は、その内面にて、発熱体８３０を介しアルミナシート８１０の内面に圧着されており、このアルミナシート８２０のうち、両電極パッド８３６、８３７の各中央部に対する各対応部位には、各貫通孔部８２１、８２２が形成されている。
【０１７１】
各貫通孔部８２１、８２２には、各ビアホール８３８、８３９が、白金ペーストの焼成でもって形成されており、これら各ビアホール８３８、８３９は、上記第１実施形態にて述べた各ビアホール４２３、４２４に代えて、上記第１実施形態にて述べた各リード４４０、４５０のビアホールとしての役割を果たす。
【０１７２】
本第４実施形態において、上述したヒータ８００の貼着位置は、発熱抵抗部８３３の波形状パターンの下側突部の頂部と筒部材２００の先端側部位２３０の先端との間に上記所定の表面長さ（例えば、３（ｍｍ））を設けるように、選定されている。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【０１７３】
このように構成した本第４実施形態では、上記第１実施形態と同様に、当該煤センサによる検出過程において、一定期間が経過する毎に、筒部材２００に堆積した煤が、ヒータ８００により焼き切られる。その結果、当該煤センサは、煤の堆積による両電極部１２２、３２１の短絡を適正に防止しつつ、煤を良好に検出し得る。
【０１７４】
また、本第４実施形態においては、上述したごとく、ヒータ８００が、発熱抵抗部８３３の波形状パターンの下側突部の頂部にて、筒部材２００の先端側部位２３０の先端との間に、上記所定の表面長さ（例えば、３（ｍｍ））をおくように、筒部材２００の小径部２３２にその先端側にて貼着されている。従って、ヒータ８００が中心電極３２０のうち先端側部位２３０の先端部の近傍部位との間で短絡し或いは放電を発生することがない。その他の作用効果は、上記第１実施形態と同様である。
（第５実施形態）
図７は、本発明の第５実施形態を示している。この第５実施形態では、上記第１実施形態にて述べた筒部材２００は、その先端側部位２３０において、次のように変形されている。
【０１７５】
即ち、筒部材２００の先端側部位２３０において、その小径部２３２のうち少なくとも中心電極３２０とヒータ４００との間の軸方向部位（以下、ヒータ対応軸方向部位ともいう）は、その軸方向中央にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の範囲以内の厚みを有するように形成されている。
【０１７６】
ここで、上述のようにヒータ対応軸方向部位の厚みの下限値を０．７（ｍｍ）としたのは、この０．７（ｍｍ）未満では、筒部材２００の先端側部位２３０が、上記ヒータ対応軸方向部位を中心に薄過ぎて絶縁機能を失い厚み方向に放電してしまうためである。
【０１７７】
また、上述したヒータ対応軸方向部位の厚みの上限値を３（ｍｍ）としたのは、上記ヒータ対応軸方向部位が３（ｍｍ）よりも厚くなると、筒部材２００の熱容量が、上記ヒータ対応軸方向部位を中心として、不適正に増大するためである。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【０１７８】
このように構成した本第５実施形態では、上述のごとく、筒部材２００の上記ヒータ対応軸方向部位の厚みが、その軸方向中央にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の範囲以内の値となっている。このため、本第５実施形態によれば、筒部材２００の上記ヒータ対応軸方向部位にて、薄すぎて厚み方向に放電することなく、かつ、熱容量を不適正に増大させることなく、上記第１実施形態にて述べた作用効果が達成され得る。
（第６実施形態）
図８は、本発明の第６実施形態を示している。この第６実施形態では、上記第１実施形態にて述べた金具部材１００が、次のように変形されている。
【０１７９】
即ち、金具部材１００の主体金具１１０が、図８にて示すごとく、筒部材２００のうち先端側部位２３０の小径部２３２を、その先端部をも含めて包囲するように、主体金具１１０の軸長が長く形成されている。なお、これに伴い、主体金具１１０の軸長が長くなった分だけ、外側電極１２０の連結部１２１の長さが短くなっている。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【０１８０】
このように構成した本第６実施形態では、上述のごとく、金具部材１００の主体金具１１０が、筒部材２００のうち先端側部位２３０の小径部２３２を、その先端部をも含めて包囲するように、長く形成されている。
【０１８１】
このため、筒部材２００の先端側部位２３０は、その小径部２３２の先端部をも含めて、主体金具１１０の内側に位置することとなる。従って、煤が、主体金具１１０内には回り込みにくくなり、筒部材２００の先端側部位２３０には当たりにくい。その結果、本第６実施形態によれば、筒部材２００の先端側部位２３０を煤から隔離しつつ、上記第１実施形態にて述べた作用効果を達成し得る。
【０１８２】
なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）上記第４実施形態では、ヒータ８００を上記第１実施形態においてヒータ４００に代えて採用した例について説明したが、これに限ることなく、ヒータ８００を上記第２或いは第３の実施形態においてヒータ４００に代えて採用してもよい。
（２）ヒータの各発熱抵抗部の形状は、ヒータ４００或いは８００の各発熱抵抗部のパターンに限ることなく、適宜変更してもよい。
（３）中心電極のうち筒部材の先端側部位内に位置する部位は、ヒータと対向していてもいなくても構わない。
（４）ヒータは、筒部材の先端側部位の全周に亘り貼着するのではなく、当該全周の一部に貼着するように構成してもよい。
（５）煤センサは、スパークプラグ型煤センサに限ることなく、例えば、次のような構成の煤センサであってもよい。即ち、電気的絶縁部材と、この絶縁部材に支持されて放電部を形成する放電電極（中心電極に対応）と、上記放電部を加熱するように絶縁部材の外面に設けられるヒータとを備える煤センサにおいて、発熱体と上記放電部との間には、所定の距離２５（ｍｍ）が設けられている。これによっても、上記各実施形態のいずれかと実
質的に同様の作用効果が達成され得る。なお、上記電気的絶縁部材は、筒部材２００や筒部材６００のような筒状のものに限ることなく、適宜な形状であってもよい。従って、発熱体と放電電極との間に上記電気的絶縁部材が介在するとは限らない。
（６）上記第１或いは第２の実施形態にて述べた所定の距離は、ヒータ４００の発熱抵抗部４３１の下縁部４３５と中心電極３２０（或いは３３０）の電極部３２１（或いは３３１）の先端部との間の距離に限ることなく、ヒータ４００の発熱抵抗部４３１の下縁部４３５と放電部３２２（或いは３３２）の一部との間の距離であってもよい。
（７）当該煤センサの設置配管の内壁と中心電極との間で放電部を構成するようにして、外側電極を廃止してもよい。
（８）上記第５実施形態において、筒部材２００の上記ヒータ対応軸方向部位は、その軸方向中央にて、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の範囲以内の厚みを有するように形成されているが、次のように変形してもよい。例えば、筒部材２００の小径部２３２が、上述した末すぼまり形状とは異なり、その全長に亘り、同一の外径形状でもって形成されている場合には、上記ヒータ対応軸方向部位は、その軸方向中央に限ることなく、０．７（ｍｍ）〜３（ｍｍ）の範囲以内の厚みを有するように形成されている。これによっても、上記第５実施形態と同様の作用効果が達成され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】本発明に係るスパークプラグ型煤センサの第１実施形態を示す部分断面側面図である。
【図２】図１のヒータの部分破断拡大平面図である。
【図３】上記第１実施形態における煤センサの煤感度と、ヒータの外側発熱抵抗部の下縁部と中心電極の電極部の先端部との間の距離である所定の距離との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係るスパークプラグ型煤センサの第２実施形態を示す部分断面側面図である。
【図５】本発明に係るスパークプラグ型煤センサの第３実施形態を示す部分断面側面図である。
【図６】本発明の第４実施形態の要部を示す部分破断平面図である。
【図７】本発明の第５実施形態を示す要部破断断面側面図である。
【図８】本発明の第６実施形態を示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
【０１８４】
１１０、５１０…主体金具、１２０、１３０、５２０…外側電極、
１２２、１３２、３２１、３３１、５２２…電極部、２００、６００…筒部材、
３２０、３３０…中心電極、３２２、３３２、３３３…放電部、
４００、７００、８００…ヒータ、４３０、７３０、８３０…発熱体。
【図１】
2007327936.tif 000003
【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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