(57)【要約】【課題】排気管から回路部へ伝わる熱の影響を抑制し、かつ、排気ガス中の微粒子の量を適切に検知できる微粒子検知システムを提供する。【解決手段】排気ガスEG中の微粒子Sの量を検知する微粒子検知システム1は、排気管EPに装着された検知部10、排気管EP外で検知部10に連設され、これを駆動する回路210,240を有する回路部201、圧縮空気AKが流入する圧縮空気ポート70を備える。検知部10は、イオン源11、微粒子帯電部12、補助電極53、第１電極31と回路210とを導通する第１導通部材13、第２電極22と回路210とを導通する第２導通部材21、補助電極53と回路240とを導通する補助導通部材51を有し、第１導通部材13、第２導通部材21及び補助導通部材51のうち、少なくとも補助導通部材51を、第１導通部材13の冷却筒部80内で、この冷却筒部80に形成された導入孔71から導入した圧縮空気AKで冷却する。【選択図】図１
2013242233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、
上記排気管に装着された検知部と、
上記排気管外で上記検知部に連設され、上記検知部を駆動し上記微粒子の量を検知する回路を有する回路部と、
圧縮空気が流入する圧縮空気ポートと、を備え、
上記検知部は、
第１電位とされる第１電極及び上記第１電位と異なる第２電位とされる第２電極を含み、これらの間の気中放電により、イオンを生成するイオン源、
上記排気管から取り入れた取入排気ガスを上記イオン源で生成した上記イオンと混合して、上記取入排気ガス中の上記微粒子に上記イオンを付着させて、帯電微粒子とする混合領域を構成すると共に、上記イオン源の上記第１電極に導通し、上記イオンのうち上記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極をなす微粒子帯電部、
上記第１電位及び上記第２電位と異なる第３電位とされ、上記微粒子帯電部内に配置されて、上記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極、
上記イオン源の上記第１電極と上記回路とを導通する第１導通部材、
上記イオン源の上記第２電極と上記回路とを導通する第２導通部材、及び、
上記補助電極と上記回路とを導通する補助導通部材、を有し、
上記第１導通部材、上記第２導通部材及び上記補助導通部材のうち、少なくとも上記補助導通部材を、上記圧縮空気ポートを通じて流入した上記圧縮空気で冷却する冷却部を有し、
上記冷却部において、
上記第１導通部材は、筒状の冷却筒部をなし、
上記第２導通部材及び上記補助導通部材は、上記第１導通部材の上記冷却筒部内に配置され、
上記第１導通部材の上記冷却筒部は、
自身の内部に上記圧縮空気を導入する導入孔であって、導入した上記圧縮空気が上記冷却筒部内の上記第２導通部材及び上記補助導通部材のうち少なくとも上記補助導通部材に、直接または間接に当たる位置に形成された１つ以上の導入孔を含む
微粒子検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子検知システムであって、
前記検知部は、
前記補助導通部材の周囲を包囲する絶縁性の絶縁パイプを有し、
前記冷却筒部の前記導入孔の少なくともいずれかは、導入した前記圧縮空気が上記絶縁パイプに当たる位置に形成されてなる
微粒子検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の微粒子検知システムであって、
前記冷却部は、
前記第１導通部材の前記冷却筒部を、自身の外周面または内周面に沿って流れる前記圧縮空気により冷却する構成とされてなる
微粒子検知システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
前記検知部は、
前記冷却部で冷却に用いた前記圧縮空気を、前記イオン源に導くイオン源向け通気路を有し、
上記イオン源は、
生成した前記イオンを、自身に供給された上記圧縮空気と共に、前記混合領域に噴射するノズル部を有するイオン気体噴射源である
微粒子検知システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
前記回路部を前記圧縮空気ポートを通じて流入した前記圧縮空気で冷却してなり、
上記回路部を冷却した上記圧縮空気を、前記冷却部での冷却に用いてなる
微粒子検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン）では、その排気ガス中にススなどの微粒子を含むことがある。
このような微粒子を含む排気ガスは、フィルタで微粒子を捕集して浄化することが行われている。また、必要に応じてフィルタを高温にすることで、このフィルタに蓄積した微粒子を燃焼させて除去することも行われる。しかるに、フィルタが破損するなどの不具合を生じた場合には、未浄化の排気ガスが直接、フィルタの下流に排出されることとなる。
そこで、排気ガス中の微粒子の量を直接計測したり、フィルタの不具合を検知すべく、排気ガス中の微粒子の量を検知可能な微粒子検知システムが求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粒子計測処理方法及び機器が開示されている。この特許文献１では、イオン化された正のイオン粒子を含む気体を、排気管からチャネル内に取り込んだ微粒子を含む排気ガスと混合して微粒子を帯電させ、その後、排気管に排出する。そして、排出された帯電微粒子の量に応じて流れる電流（信号電流）を検知して、微粒子の濃度を検知する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００９／１０９６８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この微粒子検知システムは、検知部が排気管に装着されるが、内燃機関と接続された排気管及びその周辺は、排出される排気ガスにより、高温となり得る。ところが、微粒子検知システムのうち、気中放電を発生させたり、信号を検知する回路を有する回路部に、この高温となった排気管からの熱が伝わると、使用されている回路部品の特性変化により、温度ドリフトを生じて、適切に信号を検知できなかったり、場合によっては、回路部品の故障を生じることがある。
【０００６】
これを解決するため、検知部と回路部との間をケーブルで接続するなどして、回路部を排気管に接続された検知部から離して配置することが考えられる。しかしながら、検知部と回路部をケーブルで接続すると、システム全体が大型化する。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、システム全体をコンパクトにしながらも、排気管から回路部へ伝わる熱の影響を抑制し、かつ、排気ガス中の微粒子の量を適切に検知できる微粒子検知システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、上記排気管に装着された検知部と、上記排気管外で上記検知部に連設され、上記検知部を駆動し上記微粒子の量を検知する回路を有する回路部と、圧縮空気が流入する圧縮空気ポートと、を備え、上記検知部は、第１電位とされる第１電極及び上記第１電位と異なる第２電位とされる第２電極を含み、これらの間の気中放電により、イオンを生成するイオン源、上記排気管から取り入れた取入排気ガスを上記イオン源で生成した上記イオンと混合して、上記取入排気ガス中の上記微粒子に上記イオンを付着させて、帯電微粒子とする混合領域を構成すると共に、上記イオン源の上記第１電極に導通し、上記イオンのうち上記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極をなす微粒子帯電部、上記第１電位及び上記第２電位と異なる第３電位とされ、上記微粒子帯電部内に配置されて、上記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極、上記イオン源の上記第１電極と上記回路とを導通する第１導通部材、上記イオン源の上記第２電極と上記回路とを導通する第２導通部材、及び、上記補助電極と上記回路とを導通する補助導通部材、を有し、上記第１導通部材、上記第２導通部材及び上記補助導通部材のうち、少なくとも上記補助導通部材を、上記圧縮空気ポートを通じて流入した上記圧縮空気で冷却する冷却部を有し、上記冷却部において、上記第１導通部材は、筒状の冷却筒部をなし、上記第２導通部材及び上記補助導通部材は、上記第１導通部材の上記冷却筒部内に配置され、上記第１導通部材の上記冷却筒部は、自身の内部に上記圧縮空気を導入する導入孔であって、導入した上記圧縮空気が上記冷却筒部内の上記第２導通部材及び上記補助導通部材のうち少なくとも上記補助導通部材に、直接または間接に当たる位置に形成された１つ以上の導入孔を含む微粒子検知システムである。
【０００８】
補助導通部材は、補助電極と回路とを導通している。この補助電極は、微粒子帯電部内に配置されており、排気ガスに直接触れる。このため、補助電極が高温となって、補助導通部材を通じて回路部へと熱が伝わり易い。
しかるに、この微粒子検知システムでは、第１導通部材、第２導通部材及び補助導通部材のうち少なくとも補助導通部材を圧縮空気で冷却する冷却部を有する。
しかも、この冷却部において、第１導通部材の冷却筒部内に配置された第２導通部材及び補助導通部材のうち少なくとも補助導通部材について、導入孔から導入した圧縮空気を直接または間接に当てて冷却する。これにより、補助導通部材を集中的に冷却でき、この補助導通部材を通じて回路部の回路へ伝わる熱を効果的に抑制できる。
従って、回路部の回路が温度上昇して、温度ドリフトを生じたり、回路部品が故障したりする熱の影響を抑えることができる。
かくして、本システムでは、検知部と回路部を連設して、システム全体をコンパクトにしながらも、排気管から回路部へ伝わる熱の影響を抑制して、排気ガス中の微粒子の量を適切に検知することができる。
【０００９】
なお、回路部は、排気管外で検知部に連設されている。但し、排気管から回路部へ伝わる熱の影響を考慮して、回路部は、検知部のうち排気管から最も遠ざかった部位に配置すると良い。例えば、検知部を介して排気管とは逆側に回路部を配置すると良い。
【００１０】
また、イオン源で行わせる気中放電の形式としては、例えば、コロナ放電が挙げられる。また、放電電極の配置形態としては、第１電極と第２電極とを、互いに対向して配置し、これら間に気中放電を起こさせても、基板上に隣在して２つの電極を配置し、これらの間で（気中の）沿面放電を生じさせてもよい。
【００１１】
圧縮空気ポートに流入する圧縮空気を生成する圧縮空気源としては、レシプロ圧縮機、スクロール圧縮機などのほか、圧縮空気を生成、圧送する各種の圧送ポンプが挙げられる。
また、圧縮空気ポートから流入した圧縮空気は、冷却部での冷却用として用いるだけではなく、イオン源において、生成したイオンを、圧縮空気と共に微粒子帯電部の混合領域に噴射するのに用いることもできる。この場合、圧縮空気の一部を冷却用に、他をイオン源用に用いることができる。あるいは、冷却に用いた圧縮空気をさらにイオン源で用いることもできる。つまり、圧縮空気を、冷却用とイオン源でのイオンの噴射用とに、兼用することもできる。
【００１２】
さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記検知部は、前記補助導通部材の周囲を包囲する絶縁性の絶縁パイプを有し、前記冷却筒部の前記導入孔の少なくともいずれかは、導入した前記圧縮空気が上記絶縁パイプに当たる位置に形成されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００１３】
このシステムでは、補助導通部材の周囲が絶縁パイプに包囲されているので、第１導通部材と確実に絶縁できる。その一方で、冷却筒部の導入孔の少なくともいずれかは、絶縁パイプに圧縮空気が当たる位置に形成されているので、絶縁パイプを介して補助導通部材を確実に冷却することができる。
【００１４】
あるいは、上述の微粒子検知システムであって、前記検知部は、前記補助導通部材の周囲を包囲する絶縁性の絶縁パイプを有し、前記補助導通部材は、前記冷却部において、上記絶縁パイプから露出する露出部を有し、前記冷却筒部の前記導入孔の少なくともいずれかは、導入した前記圧縮空気が上記補助導通部材の上記露出部に直接当たる位置に形成されてなる微粒子検知システムとするのも好ましい。
【００１５】
このシステムでは、絶縁パイプから露出した補助導通部材の露出部に、圧縮空気を直接当てて冷却するので、より効果的に補助導通部材を冷却することができ、補助電極導通部材を通じて回路へ伝わる熱の影響をさらに抑制することができる。
【００１６】
さらに、上述のいずれかに記載の微粒子検知システムであって、前記冷却部は、前記第１導通部材の前記冷却筒部を、自身の外周面または内周面に沿って流れる前記圧縮空気により冷却する構成とされてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００１７】
このシステムでは、冷却部において、第１導通部材の冷却筒部を、自身の外周面または内周面に沿って流れる圧縮空気により冷却する。このため、第１導通部材を通じて回路へ伝わる熱の影響についても効果的に抑制することができる。
【００１８】
さらに、上述のいずれかに記載の微粒子検知システムであって、前記検知部は、前記冷却部で冷却に用いた前記圧縮空気を、前記イオン源に導くイオン源向け通気路を有し、上記イオン源は、生成した前記イオンを、自身に供給された上記圧縮空気と共に、前記混合領域に噴射するノズル部を有するイオン気体噴射源である微粒子検知システムとすると良い。
【００１９】
このシステムでは、冷却部で冷却に用いた圧縮空気を、イオン気体噴射源でイオンを噴射する圧縮空気にも兼用する。これにより、冷却部とイオン気体噴射源の両方を有していながら、圧縮空気の流路を兼用できるので、システムをコンパクトにすることができる。
【００２０】
さらに、上述のいずれかに記載の微粒子検知システムであって、前記回路部を前記圧縮空気ポートを通じて流入した前記圧縮空気で冷却してなり、上記回路部を冷却した上記圧縮空気を、前記冷却部での冷却に用いてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００２１】
このシステムでは、回路部を圧縮空気で冷却するとともに、回路部を冷却した圧縮空気を、冷却部での冷却にも用いている。かくして、冷却部での冷却のみならず、回路部も冷却できるので、排気管から回路へ伝わる熱の影響をさらに抑制することができる。しかも、圧縮空気を２つの部位の冷却に有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態にかかる微粒子検知システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す縦断面図である。
【図３】実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す、図２に示す縦断面図のうち上側（先端側）の部位の拡大断面図である。
【図４】実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す、図２に示す縦断面図のうち下側（基端側）の部位の拡大断面図である。
【図５】実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す断面図であって、図２の断面とは直交する縦断面における縦断面図である。
【図６】実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す、図５に示す縦断面図のうち上側（先端側）の部位の拡大断面図である。
【図７】実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す、図５に示す縦断面図のうち下側（基端側）の部位の拡大断面図である。
【図８】実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す分解斜視図である。
【図９】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、微粒子帯電部内での、微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に説明する説明図である。
【図１０】変形形態にかかる微粒子検知システムのうち先端側の部位の構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（実施形態）
本実施形態に係る微粒子検知システムについて、図面を参照して説明する。本実施形態の微粒子検知システム１（図１参照）は、主として、検知部１０と、回路部２０１と、圧縮空気ＡＫを生成する圧縮空気源である圧送ポンプ３００とからなる。
検知部１０は、車両（図示しない）に搭載した内燃機関（図示しない）の排気管ＥＰのうち、取付開口ＥＰＯが穿孔された取付部ＥＰＴに装着され、概略円筒状に延びた形状をなしている。そして、その一部（図１中、取付部ＥＰＴよりも右側（先端側））は取付開口ＥＰＯを通じて排気管ＥＰ内に配置され、残部（図１中、取付部ＥＰＴよりも左側（基端側））は排気管ＥＰ外に位置している。
回路部２０１は、排気管ＥＰ外で検知部１０の基端側に連設されている。つまり、本実施形態の微粒子検知システム１では、外部に露出するケーブルを介することなく検知部１０と回路部２０１とが着脱不能に一体化された構成を有している。この回路部２０１は、検知部１０を駆動するとともに、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路を有している。
さらに、検知部１０のうち排気管ＥＰの外部に位置する部位、及び、回路部２０１の周囲を包囲する外装部材１４を備えている。この外装部材１４は、圧送ポンプ３００の供給した圧縮空気ＡＫが流入する圧縮空気ポート７０を有している。
【００２４】
先ず、本システム１のうち、回路部２０１の電気回路上の構成について説明する。回路部２０１は、計測制御回路２２０と、イオン源電源回路２１０と、補助電極電源回路２４０とを有している。
このうち、イオン源電源回路２１０は、第１電位ＰＶ１とされる第１出力端２１１と、第２電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有している。第２電位ＰＶ２は、具体的には、第１電位ＰＶ１に対して、正の高電位とされている。さらに具体的には、第２出力端２１２からは、第１電位ＰＶ１に対し、１００ｋＨｚ程度の正弦波を半波整流した、１〜２ｋＶ0-pの正のパルス電圧が出力される。なお、イオン源電源回路２１０は、その出力電流についてフィードバック制御され、自律的に、その実効値が予め定めた電流値（例えば、５μＡ）を保つ定電流電源を構成している。
【００２５】
一方、補助電極電源回路２４０は、第１電位ＰＶ１とされる補助第１出力端２４１と、第３電位ＰＶ３とされる補助第２出力端２４２とを有している。この第３電位ＰＶ３は、具体的には、第１電位ＰＶ１に対して、正の直流高電位であるが、第２電位ＰＶ２のピーク電位（１〜２ｋＶ）よりも低い、例えば、ＤＣ１００〜２００Ｖの電位にされている。
【００２６】
さらに、計測制御回路２２０の一部をなす信号電流検知回路２３０は、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に接続する信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥに接続する接地入力端２３２とを有している。この信号電流検知回路２３０は、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路である。
【００２７】
加えて、この回路部２０１において、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、第１電位ＰＶ１とされる第１回路ケース２５０に包囲されている。イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、及び、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１は、この第１回路ケース２５０に接続している。
なお、本実施形態では、この第１回路ケース２５０は、アルミニウム製で、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０及び絶縁トランス２７０の二次側鉄心２７１Ｂを収容して包囲すると共に、後述する第１導通部材１３に導通している。
【００２８】
一方、絶縁トランス２７０は、その鉄心２７１が、一次側コイル２７２を捲回した一次側鉄心２７１Ａと、電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４が捲回された二次側鉄心２７１Ｂとに、分離して構成されている。但し、絶縁トランス２７０は、一次側鉄心２７１Ａと二次側鉄心２７１Ｂとを、絶縁性樹脂からなる第４絶縁スペーサ１２６（後述する）による小さな隙間を介して離間させ、電気的に互いに絶縁しながらも、磁気回路的には両者を共通の磁束が通過するように構成することで、絶縁トランス２７０としての変成作用を果たす。なお、鉄心２７１のうち、一次側鉄心２７１Ａは、接地電位ＰＶＥに導通し、二次側鉄心２７１Ｂは、第１電位ＰＶ１（イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１）に導通している。
【００２９】
また、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０は、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２に導通して接地電位ＰＶＥとされる第２回路ケース２６０に包囲されている。さらに、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２の他、絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａは、この第２回路ケース２６０に接続している。
なお、本実施形態では、この第２回路ケース２６０は、アルミニウム製で、内部に信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａを収容して包囲すると共に、外装部材１４に導通している。
【００３０】
さらに、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、第１回路ケース２５０、絶縁トランス２７０、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０、及び、第２回路ケース２６０は、接地されて接地電位ＰＶＥとされる外装部材１４に包囲されている。
【００３１】
計測制御回路２２０は、レギュレータ電源ＰＳを内蔵している。なお、このレギュレータ電源ＰＳは、電源配線ＢＣを通じて外部のバッテリＢＴで駆動される。
また、計測制御回路２２０は、マイクロプロセッサ（図示しない）を含み、通信線ＣＣを介して内燃機関を制御する制御ユニットＥＣＵと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路２３０の測定結果（信号電流Ｉｓの大きさ）、これを微粒子量などに換算した値、あるいは、微粒子量が所定量を超えたか否かなどの信号を、制御ユニットＥＣＵに送信可能となっている。これにより、制御ユニットＥＣＵで、内燃機関の制御や、フィルタ（図示しない）の不具合警告を発するなどの動作が可能となる。
【００３２】
外部からレギュレータ電源ＰＳを通じて計測制御回路２２０に入力された電力の一部は、絶縁トランス２７０を介して、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に分配される。なお、絶縁トランス２７０においては、計測制御回路２２０の一部をなす一次側コイル２７２と、イオン源電源回路２１０の一部をなす電源回路側コイル２７３と、補助電極電源回路２４０の一部をなす補助電極電源側コイル２７４と、鉄心２７１（一次側鉄心２７１Ａ，二次側鉄心２７１Ｂ）とは、互いに絶縁されている。このため、計測制御回路２２０から、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に電力を分配できる一方、これら同士間の絶縁を保つことができる。
なお、本実施形態では、絶縁トランス２７０は、補助電極電源回路２４０に電力を供給する補助電極絶縁トランスをも兼ねている。
【００３３】
図１，図４，図６に白抜き矢印で示すように、圧送ポンプ３００は、自身の周囲の大気（空気）を取り込んで、外装部材１４の圧縮空気ポート７０に接続された送気パイプ３１０を通じて、清浄な圧縮空気ＡＫを圧送する。圧送ポンプ３００は、内燃機関の運転中、常時、送気パイプ３１０を通じて圧縮空気ＡＫを送るように駆動される。
なお、送気パイプ３１０は、外装部材１４の圧縮空気ポート７０に、継ぎ手２８３を介して接続されている。また、外装部材１４は、回路部２０１及び検知部１０の一部との間に、圧縮空気ＡＫが流動する連続した空隙をなしている。また、後述する第１導通部材１３は、外装部材１４内を通った圧縮空気ＡＫを、内部に導入する導入孔７１を有している。さらに、この第１導通部材１３の内部には、圧縮空気ＡＫをイオン気体噴射源１１に導くイオン源向け通気路ＲＡが形成されている。
【００３４】
イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２は、針状電極体２０（延出部２１及びイオン源１１内の針状先端部２２）に接続、導通している。また、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２は、補助電極体５０（延出部５１及び補助電極部５３）に接続、導通している。さらに、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１は、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１、第１回路ケース２５０、及び、第１導通部材１３に接続され、互いに導通している。加えて、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２は、接地電位ＰＶＥ及び第２回路ケース２６０に接続され、互いに導通している。
【００３５】
次いで、本システム１の機械的構成について、図２〜図７の縦断面図及び図８の分解斜視図を参照して説明する。なお、図２〜図８において図中上方を先端側とし、図中下方を基端側とする。まず、回路部２０１の機械的構成について説明する。
第１回路ケース２５０は、アルミニウム製で、先端側に位置する径小な小円筒部２５２と、基端側に位置し小円筒部２５２よりも径大な大円筒部２５３とからなる第１回路ケース本体２５１と、これとは別体とされた円板状の第１回路ケース蓋２５４とからなる（図４，図７，図８参照）。
第１回路ケース本体２５１のうち、大円筒部２５３内には、第１回路モールド体２８０が収容されており、第１回路ケース蓋２５４で大円筒部２５３の開口（図４中、下側）が塞がれている。第１回路モールド体２８０は、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０のほか、これらの回路に電力を供給する絶縁トランス２７０のうち、二次側鉄心２７１Ｂ及びこれに捲回された電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４が一体に樹脂モールドされたものである。また、図７において破線で示すように、二次側鉄心２７１Ｂのうち、一次側鉄心２７１Ａと対向して近接して配置される面２７１ＢＳが、第１回路モールド体２８０の底面から露出しており、計測制御回路２２０内の一次側鉄心２７１Ａの面２７１ＡＳに対向するように配置されている。なお、前述したように、二次側鉄心２７１Ｂは、第１回路ケース２５０に導通している（図１参照）。
【００３６】
一方、第１回路ケース２５０の小円筒部２５２内には、接続端子１２７，１２８と、これら接続端子１２７，１２８を固定する絶縁性樹脂からなる端子ホルダ１２９とが収容されている。
このうち、接続端子１２７は、その基端側に、第２電位ＰＶ２とされるイオン源電源回路２１０の第２出力端２１２が接続している。一方、この接続端子１２７の先端側には、針状電極体２０が接続している。また、接続端子１２８は、その基端側に、第３電位ＰＶ３とされる補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２が接続している。一方、この接続端子１２８の先端側には、補助電極体５０が接続している。
【００３７】
また、第１電位ＰＶ１とされるイオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１は、第１回路ケース２５０に導通している。さらに、第１回路ケース２５０の小円筒部２５２は、第１導通部材１３の一部をなす内筒８０に接続して、これを含む第１導通部材１３に導通している。
なお、第１回路ケース２５０は、外装部材１４の一部をなす第１外筒部材１１０（後述する）内に収容される。加えて、第１回路ケース２５０は、絶縁性樹脂からなる第３絶縁スペーサ１２５及び同じく絶縁性樹脂からなる第４絶縁スペーサ１２６を介して、第１外筒部材１１０部材及び第２回路ケース２６０とは離間し絶縁されている。
【００３８】
一方、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０、絶縁トランス２７０のうちの一次側鉄心２７１Ａ、及びこれに捲回された一次側コイル２７２は一体に構成され、樹脂モールドされて第２回路モールド体２９０とされている。そして、この第２回路モールド体２９０は、アルミニウム製の第２回路ケース２６０に収容されている。具体的には、第２回路ケース２６０のうち、概略有底円筒状の第２回路ケース本体２６１に収容されており、これとは別体で円環板状の第２回路ケース蓋２６２で第２回路ケース本体２６１の開口（図４中、下側）を塞いでいる。なお、第２回路ケース蓋２６２の中央の貫通孔２６２Ｈからは、後述するケーブル１６０が引き出されている。また、一次側鉄心２７１Ａは、その面２７１ＡＳが、第２回路モールド体２９０の上面から露出しており（図８参照）、二次側鉄心２７１Ｂの面２７１ＢＳと対向するように、配置されている。
【００３９】
この第２回路ケース２６０は、外装部材１４の一部をなす第２外筒部材１１５（後述する）内に収容される。加えて、第２回路ケース２６０（第２回路ケース蓋２６２）は、第２外筒部材１１５の底部１１７Ｓに配置された円環板状で金属製の皿バネ１３２を介して、第２外筒部材１１５に導通して、接地電位ＰＶＥとされている。また、計測制御回路２２０の基準電位及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａも、第２回路ケース２６０を通じて、接地電位ＰＶＥとされている。
また、第２回路ケース２６０内に収容された計測制御回路２２０（第２回路モールド体２９０）からは、内部に通信線ＣＣ及び電源配線ＢＣを含むケーブル１６０が第２外筒部材１１５（外装部材１４）の外部に引き出されており、このケーブル１６０を介して、計測制御回路２２０が、バッテリＢＴ及び制御ユニットＥＣＵと接続する。
【００４０】
次いで、外装部材１４の一部をなす第１外筒部材１１０及び第２外筒部材１１５について、説明する（図４，図７，図８参照）。
第１外筒部材１１０は、ステンレスからなり、内部に内筒８０の基端部分及び第１回路ケース２５０の小円筒部２５２を収容する比較的径小で円筒状の第１円筒部１１１、及びこの第１円筒部１１１の基端側に位置し、この第１円筒部１１１より径大の円筒状で、内部に第１回路ケース２５０の大円筒部２５３を収容する第２円筒部１１２を有する。さらに、第２円筒部１１２の基端部分から径方向外側に膨出する円環状のフランジ部１１３、及び第２円筒部１１２から基端側（図中、下方）に延び、外周に雄ねじが形成され、第２外筒部材１１５に螺合する基端ネジ部１１４を有する。
【００４１】
一方、第２外筒部材１１５も、ステンレスからなり、内部に第２回路ケース２６０及び第４絶縁スペーサ１２６（後述する）を収容する概略有底円筒状の円筒部１１７、並びに、この円筒部１１７の先端部に位置し、径方向外側に膨出する円環状のフランジ部１１６を有する。さらに、この第２外筒部材１１５の円筒部１１７のうち先端部分は、その内周面に雌ねじが形成されて先端ネジ部１１７ａとされ、第１外筒部材１１０の基端ネジ部１１４と螺合する。なお、第１外筒部材１１０のフランジ部１１３には、円環状のＯリング保持溝１１３Ｏが形成され、このＯリング保持溝１１３Ｏと第２外筒部材１１５のフランジ部１１６との間にゴム製のＯリング１３１が配置される。このように、第１外筒部材１１０及び第２外筒部材１１５は、その内部に、第１回路ケース２５０に包囲された第１回路モールド体２８０、及び、第２回路ケース２６０に収容された第２回路モールド体２９０を、気密に収容している。
【００４２】
さらに、第２外筒部材１１５の円筒部１１７のうち、基端側の底部１１７Ｓには、挿通孔１１７Ｈが設けられている。この挿通孔１１７Ｈを通じて、ケーブル１６０が第２外筒部材１１５の外部に引き出されている。また、底部１１７Ｓに装着されたケーブルホルダ１３３，１３４によって、ケーブル１６０は、第２外筒部材１１５の底部１１７Ｓに保持されている。
【００４３】
加えて、この第２外筒部材１１５の円筒部１１７には、圧縮空気ポート７０が設けられており、この圧縮空気ポート７０に螺設された継ぎ手２８３を介して、送気パイプ３１０が接続されている。これにより、送気パイプ３１０及び圧縮空気ポート７０を通して、圧送ポンプ３００からの圧縮空気ＡＫが第１外筒部材１１０及び第２外筒部材１１５（外装部材１４）内に流入する。
【００４４】
また、第４絶縁スペーサ１２６が、第１回路ケース２５０（第１回路ケース蓋２５４）と第２回路ケース２６０との間（第１回路モールド体２８０と第２回路モールド体２９０との間）に配置されている。この第４絶縁スペーサ１２６により、第１回路ケース２５０を、外装部材１４をなす第１外筒部材１１０及び第２外筒部材１１５内で、これらから離間して絶縁している。さらに、この第４絶縁スペーサ１２６は、一次側鉄心２７１Ａ及び二次側鉄心２７１Ｂ（これらの面２７１ＡＳ，２７１ＢＳ）を、互いに離間させて絶縁しつつ近接して配置するのにも用いられている。この第４絶縁スペーサ１２６（図８も参照）は、絶縁性樹脂からなり、断面略Ｈ字状とされ、内壁部１２６Ｉは円板状とされ、その周囲に概略円筒状の側筒部１２６Ｓを有する。また、この側筒部１２６Ｓの外周面は、第２外筒部材１１５内に取り入れた圧縮空気ＡＫを先端側に送る通り道をなす凹溝１２６Ｏを多数有する。
【００４５】
また、第１回路ケース２５０の大円筒部２５３と第１外筒部材１１０の第２円筒部１１２との間には、これらの間を離間させて絶縁する、第３絶縁スペーサ１２５が配置されている。この第３絶縁スペーサ１２５（図８も参照）も、絶縁性樹脂からなり、円環の外周縁から円筒が延びた形状をなしている。但し、その外表面は、第１外筒部材１１０（第２円筒部１１２）内の圧縮空気ＡＫを第１円筒部１１１内を通じてさらに先端側に送気できるように通り道をなす凹溝１２５Ｏを複数設けた形態とされている。
【００４６】
次いで、検知部１０について説明する（図２〜図３，図５〜図６及び図８参照）。前述したように、検知部１０は、内燃機関（図示しない）の排気管ＥＰのうち取付開口ＥＰＯを有する取付部ＥＰＴに装着される。この検知部１０は、先端側の一部（図中、取付部ＥＰＴよりも上側の部位）が、排気管ＥＰ内に位置する一方、基端側の残部（図中、取付部ＥＰＴよりも下側の部位）が、排気管ＥＰ外に位置している。そして、回路部２０１は、検知部１０を介して、排気管ＥＰとは逆側（基端側）に接続している。また、検知部１０は、その電気的機能において、大別して、イオン源（イオン気体噴射源）１１と微粒子帯電部１２と第１導通部材１３とから構成されている。
【００４７】
図２，図３に示すように、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に接続した接続端子１２７には、針状電極体２０が接続されている。この針状電極体２０は、タングステン線からなり、第２導通部材である概略直棒状の延出部２１と、その先端部分（図中上端部）に位置し、針状に尖った形態とされた第２電極をなす針状先端部２２とからなる。また、針状電極体２０の延出部２１は、その伸延方向の周囲全体をセラミックからなる円筒状の針状電極絶縁パイプ７５で被覆され、金属製の第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１に穿孔した針状電極挿通孔６０Ｈ，６１Ｈ内に挿通されて、針状電極絶縁パイプ７５と共に第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１に保持されている。
【００４８】
また、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に接続した接続端子１２８には、補助電極体５０が接続されている。この補助電極体５０は、ステンレス線からなり、補助導通部材である概略直棒状の延出部５１と、その先端側でＵ字状に曲げ返された曲げ返し部５２と、補助電極をなす補助電極部５３とからなる。なお、補助電極部５３（補助電極）の先端部分も針状に尖った形状とされ、針状先端部５３Ｓとなっている。また、補助電極体５０の延出部５１は、その伸延方向の周囲全体をセラミックからなる円筒状の補助電極絶縁パイプ７７（絶縁パイプ）で被覆され、第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１に穿孔した補助電極挿通孔６０Ｉ，６１Ｉ内に挿通されて、補助電極絶縁パイプ７７と共に第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１に保持されている。
【００４９】
一方、図３，図４，図６に示すように、第１回路ケース２５０のうち先端側の小円筒部２５２内には、金属製で内部が中空の円筒状をなす内筒８０が内挿されている。さらに、この内筒８０の先端側には、この内筒８０を閉塞するように第２パイプホルダ６１が、さらにその先端側には、第１パイプホルダ６０が配置されている。
また、内筒８０には、導入孔７１（本実施形態では２箇所）が設けられている。この導入孔７１は、後述するように第１外筒部材１１０の第１円筒部１１１と第１回路ケース２５０の小円筒部２５２との間を通った白抜き矢印で示す圧縮空気ＡＫを、導入孔７１を通じて、内筒８０の内部に導入する。そして、内筒８０内に導入された圧縮空気ＡＫは、第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１に穿孔した通気貫通孔６０Ｊ，６１Ｊ（図６参照）を通じて、さらに先端側（図中上方）の放電空間ＤＳ（後述する）に圧送される。このように、導入孔７１，内筒８０内及び通気貫通孔６０Ｊ，６１Ｊは、放電空間ＤＳに向けて圧縮空気ＡＫを圧送するイオン源向け通気路ＲＡをなす。しかも、一方の導入孔７１は、この導入孔７１と内筒８０の軸線とを結ぶ半径上に、針状電極絶縁パイプ７５に包囲された針状電極体２０の延出部２１が位置するように、即ち、導入した圧縮空気ＡＫが針状電極絶縁パイプ７５に当たる位置に形成されている（図５参照）。また、他方の導入孔７１は、この導入孔７１と内筒８０の軸線とを結ぶ半径上に、補助電極絶縁パイプ７７に包囲された補助電極体５０の延出部５１が位置するように、即ち、導入した圧縮空気ＡＫが補助電極絶縁パイプ７７に当たる位置に形成されている。
なお、内筒８０は、第１回路ケース２５０（小円筒部２５２）を通じて、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に導通し、第１電位ＰＶ１とされている。
【００５０】
さて、図３，図６に示す、第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１は、いずれもステンレスからなる。このうち、第１パイプホルダ６０は、概略円柱状の本体部６３と、本体部６３のうち基端側寄りの位置から径方向外側に膨出する円環状のホルダフランジ部６６を有している。また、第２パイプホルダ６１は、概略円柱状であり、第１パイプホルダ６０の基端側に嵌め込まれて、これと一体をなす。また、これら第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１には、それぞれ図中上下方向に延びる、針状電極挿通孔６０Ｈ，６１Ｈ、補助電極挿通孔６０Ｉ，６１Ｉ、及び、通気貫通孔６０Ｊ，６１Ｊが穿孔されており、前述したように、針状電極挿通孔６０Ｈ，６１Ｈ内に針状電極体２０の延出部２１が、補助電極挿通孔６０Ｉ，６１Ｉ内に補助電極体５０の延出部５１が挿通、保持されている。そして、本体部６３の先端側（図中、上方）には、この本体部６３から針状電極体２０の針状先端部２２が突出している。
これら第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１は、第１パイプホルダ６０が第２パイプホルダ６１に、第２パイプホルダ６１が内筒８０に、それぞれ嵌め込まれ固定されると共に、これらは電気的にも導通している。そして、これら第１パイプホルダ６０，第２パイプホルダ６１及び内筒８０は、針状電極体２０の延出部２１（第２導通部材）及び補助電極体５０の延出部５１（補助導通部材）を包囲する第１導通部材１３をなしている。
【００５１】
さらに、第１パイプホルダ６０の先端側（図中、上方）には、先端側が底となる有底円筒状のノズル部材３０が嵌め込まれている。このノズル部材３０も、ステンレスからなる。また、ノズル部材３０の先端側の底部は、ノズル部３１とされている。このノズル部３１は、その中央が先端側に向かう凹形状とされ、その中心には、微細な透孔が形成されて、ノズル３１Ｎとなっている。
また、このノズル部材３０は、第１パイプホルダ６０の先端部分に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通し、第１電位ＰＶ１とされている。
【００５２】
このようにして、第１パイプホルダ６０の本体部６３の先端側（図中上方）にノズル部材３０が嵌め込まれることで、これらの内部に、放電空間ＤＳが形成される。この放電空間ＤＳでは、第１パイプホルダ６０から針状電極体２０の針状先端部２２が突出しており、この針状先端部２２は、ノズル部３１の基端側の面であり凹形状をなす対向面３１Ｔと向き合っている。従って、針状先端部２２とノズル部３１（対向面３１Ｔ）との間に高電圧を印加すると、気中放電が生じ、大気中のＮ2，Ｏ2等が電離し、正イオン（例えば、Ｎ3+，Ｏ2+。以下、イオンＣＰともいう）が生成される。また、第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダに穿孔した通気貫通孔６０Ｊ，６１Ｊ（イオン源向け通気路ＲＡ）を通じて、白抜き矢印で示す圧縮空気ＡＫもこの放電空間ＤＳに供給される。このため、ノズル部３１のノズル３１Ｎから、圧縮空気ＡＫを起源とする空気ＡＲが、これより先端側の混合領域ＭＸ（後述する）に向けて高速で噴射されると共に、圧縮空気ＡＫ（空気ＡＲ）に混じって、イオンＣＰも混合領域ＭＸに噴射される。
【００５３】
さらに、ノズル部材３０の先端側には、円筒状の中継筒３３（図８も参照）が嵌め込まれている。この中継筒３３も、ステンレスからなり、その側面には、１箇所、（排気管ＥＰの下流側に向けて開口する）取入口３３Ｉ（図６参照）が穿孔されている。この取入口３３Ｉは、後述するように、排気ガスＥＧを、ノズル部材３０と中継筒３３と混合排出部材４０とで形成される混合領域ＭＸ（後述する）に取り入れるための開口である。
また、この中継筒３３は、ノズル部材３０に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にもこれに導通して、第１電位ＰＶ１とされている。
【００５４】
さらに、中継筒３３の先端側（図中上方）には、混合排出部材４０（図８も参照）が嵌め込まれている。この混合排出部材４０も、ステンレスからなり、基端側（図中下方）に位置し、次述する構造を有する基端部４１と、この基端部４１の周縁から先端側に延出した円筒状の先端側筒壁部４３とからなる。また、この先端側筒壁部４３は、先端側から蓋部材４８が被せられて閉塞されている。また、先端側筒壁部４３には、１箇所、（排気管ＥＰの下流側に向けて開口する）排出口４３Ｏが穿孔されている。
この混合排出部材４０のうち、基端部４１は、内側に膨出した捕集極４２により、内側の空間がスリット状に狭められた形態とされている。一方、先端側筒壁部４３内には、円柱状の空間が形成される。なお、捕集極４２には、中継筒３３の取入口３３Ｉの位置に合わせて、切り欠き部４２Ｋが形成されている。
また、この混合排出部材４０は、中継筒３３に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通して、第１電位ＰＶ１とされている。
【００５５】
かくして、ノズル部材３０のノズル部３１のうち図中上方を向く先端側面３１Ｓと、中継筒３３と、混合排出部材４０の基端部４１（捕集極４２）とで、中継筒３３内に概略円柱状の空間が形成される。この空間は、混合領域ＭＸのうち、円柱状混合領域ＭＸ１をなす。一方、混合排出部材４０の基端部４１の捕集極４２で構成されるスリット状の内部空間は、スリット状混合領域ＭＸ２をなす。また、先端側筒壁部４３内の円柱状の空間は、排出口４３Ｏに連通する排出路ＥＸをなす。加えて、捕集極４２の切り欠き部４２Ｋによって、取入口３３Ｉから混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１）に連通する引き込み路ＨＫが形成される。
【００５６】
なお、後述するように、ノズル３１ＮからイオンＣＰを含む空気ＡＲが高速で噴射されると、噴射された空気ＡＲは、円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２、及び排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。さらに、高速で噴射された空気ＡＲの流れにより、円柱状混合領域ＭＸ１の気圧が下がるので、取入口３３Ｉの外部の排気ガスＥＧが、この取入口３３Ｉから引き込み路ＨＫを通じて、混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２）に取り入れられる。取り入れられた取入排気ガスＥＧＩは、混合空間ＭＸでイオンＣＰを含む空気ＡＲと混合され、この空気ＡＲと共に、排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。
【００５７】
また、先に説明した補助電極体５０の延出部５１及びこれを囲む補助電極絶縁パイプ７７は、第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１内の補助電極挿通孔６０Ｉ，６１Ｉよりも、さらに先端側（図中上方）まで延びており、ノズル部材３０のノズル部３１、中継筒３３、及び混合排出部材４０内を通っている。そして、延出部５１に連なる曲げ返し部５２が、混合排出部材４０の先端側筒壁部４３内（排出路ＥＸ）に位置している。そして、基端側（図中下方）を向く補助電極部５３は、混合排出部材４０の基端部４１がなすスリット状混合領域ＭＸ２内に位置している。
【００５８】
また、図３，図６に示すように、第１パイプホルダ６０のホルダフランジ部６６の先端側（図中上方）には、アルミナ等の絶縁セラミックからなり、第１パイプホルダ６０の本体部６３及びノズル部材３０との連結部分を取り囲む概略円筒状の第１絶縁スペーサ１２１が配置されている。また、ホルダフランジ部６６の基端側（図中下方）にも、アルミナ等の絶縁セラミックからなり、第１パイプホルダ６０のうち基端側の部分及び第２パイプホルダ６１を取り囲む概略円筒状の第２絶縁スペーサ１２２が配置されている。さらに、第２絶縁スペーサ１２２の基端側周縁には、これに係合する金属製のスペーサ１２３が嵌め込まれている。さらにこれらの径方向周囲（図中左右方向）には、ステンレスからなる主体金具９０及び栓金具１００が配置されている。
【００５９】
このうち、主体金具９０は、筒状部９１とフランジ部９５とからなる。このうち、概略円筒状の筒状部９１は、自身の内部に第１パイプホルダ６０、第２パイプホルダ６１、第１絶縁スペーサ１２１、及び第２絶縁スペーサ１２２を保持する保持孔９１Ｈを有している。また、この筒状部９１のうち基端側は内壁に雌ねじが形成された雌ねじ部９２となっている。
一方、フランジ部９５は、筒状部９１の先端部分から径方向外側に張り出した板状で、外形概略長円板形状を有している。また、自身の厚み方向に貫通するボルト貫通孔９５Ｈ，９５Ｈを有している（本実施形態では２箇所）。
【００６０】
さらに、この主体金具９０のうち筒状部９１の雌ねじ部９２には、栓金具１００が、その外周に雄ねじを形成した雄ねじ部１０２で螺合している。この栓金具１００は、概略円筒状であり、内筒８０を非接触で包囲している。また、栓金具１００は、雄ねじ部１０２よりも先端側（図中上方）に、平坦な先端面１０１Ｓが形成され、雄ねじ部１０２より小径な先端押圧部１０１を有する。また、雄ねじ部１０２より基端側（図中下方）には、径方向外側に向けてフランジ状に張り出して、外周が六角形状とされた六角部１０３を有する。
栓金具１００の雄ねじ部１０２を、主体金具９０の雌ねじ部９２に螺入すると、栓金具１００が先端側に進み、その先端押圧部１０１が、スペーサ１２３に先端側で当接すると共に、スペーサ１２３を介して第２絶縁スペーサ１２２を先端側に押圧する。すると、この第２絶縁スペーサ１２２は、第１パイプホルダ６０のホルダフランジ部６６を先端側に向けて押圧する。さらに、この第１パイプホルダ６０のホルダフランジ部６６は、第１絶縁スペーサ１２１を先端側に向けて押圧する。第１絶縁スペーサ１２１は、板パッキン１２４を介して主体金具９０の筒状部９１の保持孔９１Ｈに係合する。これにより、第１パイプホルダ６０、第２パイプホルダ６１、第１絶縁スペーサ１２１、第２絶縁スペーサ１２２、スペーサ１２３、及び板パッキン１２４は、外装部材１４の一部をなす栓金具１００及び主体金具９０に保持され、包囲される。
また、第１パイプホルダ６０及び第２パイプホルダ６１と主体金具９０及び栓金具１００との間には、第１絶縁スペーサ１２１及び第２絶縁スペーサ１２２が介在して、両者を離間、絶縁している。なお、第１パイプホルダ６０のうち、径方向外側に張り出したホルダフランジ部６６と、主体金具９０（筒状部９１）との間は、空間を空けて離間されて、両者間の絶縁が保たれている。
【００６１】
さて、検出部１０の取付けに当たっては、図５及び図６に示すように、排気管ＥＰのうち、取付部ＥＰＴの取付開口ＥＰＯから、ノズル部材３０、中継筒３３、混合排出部材４０等を排気管ＥＰ内に挿入すると共に、取付開口ＥＰＯに隣在して設けられているスタッドボルトＥＰＢ，ＥＰＢを、フランジ部９５のボルト貫通孔９５Ｈにそれぞれ挿通し、ナットＥＰＮで締結する。これにより、主体金具９０を含め、検知部１０が、排気管ＥＰの取付部ＥＰＴに固定される。
なお、主体金具９０の先端側面９０Ｓのうち、保持孔９１Ｈの周囲には、円環状のガスケット保持溝９６が形成されており、排気管ＥＰの取付部ＥＰＴと主体金具９０とは、このガスケット保持溝９６内に配置された銅製のガスケット１３０を介して気密に結合している。
また、栓金具１００の基端部１０４には、既に説明したステンレス製の第１外筒部材１１０の第１円筒部１１１が接続されている。
これにより、ガスケット１３０、主体金具９０、栓金具１００、第１外筒部材１１０、及び、第２外筒部材１１５は、排気管ＥＰと同じ接地電位ＰＶＥとされる。
【００６２】
次いで、本実施形態の微粒子検知システム１の各部の電気的機能及び動作について、図１〜図８のほか、図９をも参照して説明する。なお、この図９は、本システム１の検知部１０の電気的機能及び動作を理解容易のため模式的に示したものであり、他の各図等に記載の形態等と異なる部分が存在する点に留意されたい。
針状電極体２０は、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に接続、導通している。従って、この針状電極体２０は、前述したように、第１電位ＰＶ１に対して、１００ｋＨｚ，１〜２ｋＶ0-pの正の半波整流パルス電圧である、第２電位ＰＶ２とされる。
また、補助電極体５０は、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に接続、導通している。従って、この補助電極体５０は、前述したように、第１電位ＰＶ１に対して、１００〜２００Ｖの正の直流電位である、第３電位ＰＶ３とされる。
さらに、内筒８０，第１パイプホルダ６０，第２パイプホルダ６１，ノズル部材３０，中継筒３３，混合排出部材４０は、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、これらの回路を囲む第１回路ケース２５０、及び信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１に接続、導通している。これらは、第１電位ＰＶ１とされる。
加えて、第１外筒部材１１０，第２外筒部材１１５，皿バネ１３２，栓金具１００，主体金具９０，及びガスケット１３０は、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０を囲む第２回路ケース２６０及び信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２に接続、導通している。これらは、排気管ＥＰと同じ、接地電位ＰＶＥとされる。
【００６３】
従って、前述したように、第１電位ＰＶ１とされるノズル部３１（対向面３１Ｔ）と、これよりも正の高電位である第２電位ＰＶ２とされる針状先端部２２との間では、気中放電、具体的にはコロナ放電が生じる。さらに具体的には、正極となる針状先端部２２の周りにコロナが発生する正針コロナＰＣを生じる。これにより、その雰囲気をなす大気（空気）のＮ2，Ｏ2等が電離等して、正のイオンＣＰが発生する。発生したイオンＣＰの一部は、放電空間ＤＳに供給された圧縮空気ＡＫ（空気ＡＲ）と共に、ノズル３１Ｎを通って、混合領域ＭＸに向けて噴射される。
なお、本実施形態では、針状先端部２２が第２電極に相当し、ノズル部材３０のノズル部３１が第１電極に相当する。また、放電空間ＤＳを囲む、ノズル部材３０及びそのノズル部３１（第１電極）、針状先端部２２（第２電極）が、イオン源１１となり、かつ、イオン気体噴射源１１をなしている。
【００６４】
空気ＡＲが混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１）に噴射されると、前述したように、この円柱状混合領域ＭＸ１の気圧が低下するため、取入口３３Ｉから排気ガスＥＧが引き込み路ＨＫを通じて、混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２）に取り入れられる。取入排気ガスＥＧＩは、空気ＡＲと混合され、空気ＡＲと共に、排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。
その際、排気ガスＥＧ中に、ススなどの微粒子Ｓが含まれていた場合、図９に示すように、この微粒子Ｓも混合領域ＭＸ内に取り入れられる。ところで、噴射された空気ＡＲには、イオンＣＰが含まれている。このため、取り入れられたススなどの微粒子Ｓは、イオンＣＰが付着して、正に帯電した帯電微粒子ＳＣとなり、この状態で、混合領域ＭＸ及び排出路ＥＸを通って、排出口４３Ｏから、空気ＡＲと共に排出される。
一方、混合領域ＭＸに噴射されたイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦは、補助電極体５０の補助電極部５３（補助電極）から斥力を受け、第１電位ＰＶ１とされた捕集極４２をなす混合排出部材４０（基端部４１，先端側筒壁部４３）に各部に付着し、排出されない（捕捉される）。
【００６５】
従って、この帯電微粒子ＳＣにより排出された排出イオンＣＰＨの電荷量に対応する信号電流Ｉｓを信号電流検知回路２３０で検知することにより、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量が検知できる。
本実施形態では、混合領域ＭＸ及び捕集極４２をなす、ノズル部材３０のノズル部３１（第１電極），中継筒３３，混合排出部材４０，蓋部材４８が、微粒子帯電部１２に相当する。
【００６６】
また、第１パイプホルダ６０，第２パイプホルダ６１及び内筒８０は、上述の微粒子帯電部１２及びこれに含まれるノズル部材３０のノズル部３１（第１電極）に導通する一方、第２導通部材をなす針状電極体２０の延出部２１及び補助導通部材をなす補助電極体５０の延出部５１の径方向周囲を取り囲んでいる。
本実施形態では、これら第１パイプホルダ６０，第２パイプホルダ６１及び内筒８０が、第１導通部材１３に相当する。
また、これらイオン気体噴射源１１、微粒子帯電部１２、第１導通部材１３、針状電極体２０の延出部２１及び補助電極体５０（延出部５１，補助電極部５３）で、検知部１０をなしている。
【００６７】
さらに、主体金具９０，栓金具１００，第１外筒部材１１０，及び、第２外筒部材１１５は、排気管ＥＰと導通して接地電位ＰＶＥとされる一方、上述の微粒子帯電部１２（ノズル部材３０のノズル部３１（第１電極）など）及び第１導通部材１３（内筒８０など）とは電気的に絶縁されている。
本実施形態では、これら主体金具９０，栓金具１００，第１外筒部材１１０，及び、第２外筒部材１１５が、外装部材１４に相当する。
また、外装部材１４のうち、主体金具９０の筒状部９１，栓金具１００，及び第１外筒部材１１０の第１円筒部１１１は、微粒子帯電部１２、イオン気体噴射源１１及び第１導通部材１３のうち、排気管ＥＰの外部（図２，図５において排気管ＥＰより下方）に位置する部位を取り囲んでいる。具体的には、針状電極体２０の延出部２１，補助電極体５０の延出部５１のうち基端側の部位、第１パイプホルダ６０，第２パイプホルダ６１，内筒８０の径方向周囲を取り囲んでいる。
【００６８】
さて、前述の通り、外装部材１４のうちの第２外筒部材１１５に設けられた圧縮空気ポート７０を通じて、外装部材１４をなす第１外筒部材１１０及び第２外筒部材１１５の内部に、圧送ポンプ３００からの圧縮空気ＡＫが流入する。この圧縮空気ＡＫは、回路部２０１を外側から冷却する。さらに検知部１０は、排気管ＥＰの外部に冷却部３２０を有しており、回路部２０１を冷却した圧縮空気ＡＫは、この冷却部３２０において、補助電極体５０の延出部５１（補助導通部材）、針状電極体２０の延出部２１（第２導通部材）及び第１導通部材１３の内筒８０を冷却する。さらに、冷却部３２０で冷却に用いた圧縮空気ＡＫは、通気貫通孔６０Ｊ，６１Ｊを通じて、イオン気体噴射源１１に供給される。
【００６９】
即ち、圧縮空気ＡＫは、図４において、白抜き矢印で示すように、第２回路ケース２６０及び第１回路ケース２５０と、第１外筒部材１１０及び第２外筒部材１１５の間を流通して、第２回路ケース２６０，第１回路ケース２５０を通じて、これらが包囲している計測制御回路２２０，イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０を冷却する。
さらに、回路部２０１を冷却した圧縮空気ＡＫは、第１回路ケース２５０の小円筒部２５２と第１外筒部材１１０の第１円筒部１１１の間を通って、検知部１０の冷却部３２０に導かれる。具体的には、まず、内筒８０と栓金具１００との間に導かれる。この過程で、内筒８０を外側から冷却できる。
【００７０】
さらに、内筒８０に設けた導入孔７１を通じて、内筒８０内に圧縮空気ＡＫが導入される。内筒８０内には、前述したように、針状電極絶縁パイプ７５に包囲された針状電極体２０の延出部２１及び補助電極絶縁パイプ７７に包囲された補助電極体５０の延出部５１が配置されている。従って、導入孔７１から導入した圧縮空気ＡＫが当たり、針状電極体２０の延出部２１及び補助電極体５０の延出部５１が内筒８０内で冷却される。
【００７１】
さらに、圧縮空気ＡＫが、先端側に移動（流通）する際には、内筒８０が内側から冷却される。その後、圧縮空気ＡＫは、通気貫通孔６０Ｊ，６１Ｊを通じて、イオン気体噴射源１１に供給される。
本実施形態では、第１導通部材１３の内筒８０が冷却筒部に相当する。
【００７２】
以上で説明したように、本実施形態のシステム１では、補助導通部材である補助電極体５０の延出部５１、第２導通部材である針状電極体２０の延出部２１及び第１導通部材１３の内筒８０を、圧縮空気ＡＫで冷却する冷却部３２０を有している。
なお、補助電極体５０の延出部５１は、補助電極部５３と回路部２０１の補助電極電源回路２４０とを導通している。ここで、補助電極をなす補助電極部５３は、排気管ＥＰ内に位置する微粒子帯電部１２内に配置されており、排気ガスＥＧに直接触れる。このため、補助電極部５３が高温となり、補助電極体５０の延出部５１を通じて補助電極電源回路２４０（回路部２０１）へ熱が伝わり易い。
【００７３】
しかるに、本実施形態のシステム１では、冷却部３２０において、補助導通部材である補助電極体５０の延出部５１を圧縮空気ＡＫで冷却している。しかも、この冷却部３２０において、第１導通部材１３の内筒８０（冷却筒部）内に配置された補助電極体５０の延出部５１について、導入孔７１から導入した圧縮空気ＡＫを補助電極絶縁パイプ７７を介して間接に当てて冷却する。
これにより、補助電極体５０の延出部５１を集中的に冷却でき、この補助電極体５０の延出部５１を通じて回路部２０１の補助電極電源回路２４０へ伝わる熱を効果的に抑制できる。
従って、検知部１０と回路部２０１を連設しながらも、回路部２０１の補助電極電源回路２４０をはじめ各回路が温度上昇して、温度ドリフトを生じたり、回路部品が故障したりする熱の影響を抑えることができる。
【００７４】
かくして、本実施形態のシステム１では、システム全体をコンパクトにしながらも、排気管ＥＰから回路部２０１へ伝わる熱の影響を抑制して、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を適切に検知することができる。
加えて、本実施形態のシステム１では、補助電極体５０の延出部５１のほか、第２導通部材である針状電極体２０の延出部２１をも冷却しているので、この針状電極体２０の延出部２１を通じて、回路部２０１のイオン源電源回路２１０等の回路へ伝わる熱の影響をも抑制することができる。
【００７５】
さらに、本実施形態のシステム１では、補助導通部材である補助電極体５０の延出部５１の周囲が補助電極絶縁パイプ７７（絶縁パイプ）に包囲されているので、第１導通部材１３と確実に絶縁できる。その一方で、内筒８０（冷却筒部）の導入孔７１は、補助電極絶縁パイプ７７に圧縮空気ＡＫが当たる位置に形成されているので、補助電極絶縁パイプ７７を介して補助電極体５０の延出部５１（補助導通部材）を確実に冷却することができる。
【００７６】
さらに、本実施形態のシステム１では、冷却部３２０において、第１導通部材１３の内筒８０（冷却筒部）を、自身の外周面または内周面に沿って流れる圧縮空気ＡＫにより冷却することができるので、内筒８０を通じて回路部２０１のイオン源電源回路２１０，補助電極電源回路２４０，計測制御回路２２０へ伝わる熱の影響についても効果的に抑制することができる。
【００７７】
さらに、本実施形態のシステム１では、検知部１０は、冷却部３２０で冷却に用いた圧縮空気ＡＫを、イオン気体噴射源１１でイオンＣＰを噴射する圧縮空気ＡＫにも兼用している。これにより、冷却部３２０とイオン気体噴射源１１の両方を有していながら、圧縮空気ＡＫの流路を兼用できるので、システムをコンパクトにすることができる。
【００７８】
さらに、本実施形態のシステム１では、回路部２０１を圧縮空気ＡＫで冷却するとともに、回路部２０１を冷却した圧縮空気ＡＫを、冷却部３２０での冷却にも用いている。かくして、冷却部３２０での冷却のみならず、回路部２０１も冷却できるので、排気管ＥＰから回路部２０１のイオン源電源回路２１０，補助電極電源回路２４０等の各回路へ伝わる熱の影響をさらに抑制することができる。しかも、圧縮空気ＡＫを２つの部位の冷却に有効利用することができる。
【００７９】
（変形形態）
次に、上述の実施形態の変形形態について、図１０を参照して説明する。前述の実施形態の微粒子検知システム１では、補助導通部材である補助電極体５０の延出部５１は、その伸延方向の周囲全体を補助電極絶縁パイプ７７（絶縁パイプ）に包囲されていた。このため、補助電極体５０の延出部５１は、導入孔７１から内筒８０（冷却筒部）内に導入した圧縮空気ＡＫにより、補助電極絶縁パイプ７７を介して間接に冷却されていた。
【００８０】
これに対し、図１０に示す本変形形態のシステム１Ａでは、補助電極体５０の延出部５１を包囲する絶縁パイプは、第１補助電極絶縁パイプ７７Ａ及び第２補助電極絶縁パイプ７７Ｂの２つの絶縁パイプに分割されており、これら第１補助電極絶縁パイプ７７Ａと第２補助電極絶縁パイプ７７Ｂとの間から、補助電極体５０の延出部５１（補助導通部材）の一部（露出部５１Ｅ）が露出している。そして、内筒８０（冷却筒部）の導入孔７１の１つは、この導入孔７１から内筒８０内に導入した圧縮空気ＡＫが、露出部５１Ｅに直接当たる位置に形成されている。
【００８１】
これにより、本変形形態のシステム１Ａは、実施形態と同様の作用効果を奏する。その上、第１補助電極絶縁パイプ７７Ａと第２補助電極絶縁パイプ７７Ｂとの間から露出した補助電極体５０の延出部５１（補助導通部材）の露出部５１Ｅに、導入孔７１から導入した圧縮空気ＡＫを直接当てて冷却するので、より効果的に補助電極体５０の延出部５１を冷却することができる。このため、補助電極体５０の延出部５１を通じて回路部２０１の補助電極電源回路２４０等の回路へ伝わる熱の影響をさらに抑制することができる。
【００８２】
以上において、本発明を実施形態のシステム１及び変形形態のシステム１Ａに即して説明したが、本発明は実施形態及び変形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で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、導入孔７１を内筒８０（冷却筒部）の２箇所に設けて、導入孔７１から導入した圧縮空気ＡＫが、補助導通部材である補助電極体５０の延出部５１及び第２導通部材である針状電極体２０の延出部２１のそれぞれに直接当たるようにしたが、導入孔７１の形態は、これに限られない。
例えば、導入孔７１を１箇所のみに設けて、圧縮空気ＡＫが補助電極体５０の延出部５１のみに直接当たるようにしても良い。また、導入孔７１を３箇所以上設けても良く、そのうちの２箇所の導入孔７１を、これを流れる圧縮空気ＡＫが補助電極体５０の延出部５１及び針状電極体２０の延出部２１に直接当たるように配置しても良い。また、さらに多くの導入孔７１を設けて、補助電極体５０の延出部５１及び針状電極体２０の延出部２１のそれぞれに複数の導入孔７１を通った圧縮空気ＡＫが当たるようにしても良い。
また、上記実施形態では、回路部２０１を冷却した後の圧縮空気ＡＫで、冷却部３２０での冷却を行ったが、回路部２０１での冷却を行うことなく、冷却部３２０での冷却を行うようにしても良い。
また、変形形態では、補助電極体５０の延出部５１を包囲する絶縁パイプを第１補助電極絶縁パイプ７７Ａ及び第２補助電極絶縁パイプ７７Ｂの２つに分割して設けて、これらの間に、露出部５１Ｅを露出させたが、１つの絶縁パイプの一部に穴を空けて、補助電極体５０の延出部５１を露出させる形態としても良い。
また、変形形態では、補助電極体５０の延出部５１についてのみ、その一部が露出した露出部５１Ｅを設けて、圧縮空気ＡＫが直接当たるようにしたが、これに加えて、針状電極体２０の延出部２１についても、その一部を露出させて、圧縮空気ＡＫが直接当たるようにしても良い。
【符号の説明】
【００８３】
ＥＰ  排気管
ＥＰＯ  取付開口
ＥＰＴ  取付部
ＥＧ  排気ガス
ＥＧＩ  取入排気ガス
Ｓ  微粒子
ＳＣ  帯電微粒子
ＣＰ  イオン
ＣＰＦ  浮遊イオン
ＣＰＨ  排出イオン
Ｉｊｈ  受電捕集電流
Ｉｓ  信号電流
１，１Ａ  微粒子検知システム
１０  検知部
１１  イオン気体噴射源（イオン源）
ＤＳ  放電空間
１２  微粒子帯電部
１３  第１導通部材
１４  外装部材
２０  針状電極体
２１  （針状電極体の）延出部（第２導通部材）
２２  （針状電極体の）針状先端部（第２電極，イオン源）
３０  ノズル部材（イオン源）
３１  ノズル部（第１電極，イオン源，微粒子帯電部）
３１Ｔ  （ノズル部の）対向面
３１Ｎ  ノズル
３３  中継筒（微粒子帯電部）
３３Ｉ  取入口
ＰＶ１  第１電位
ＰＶ２  第２電位
ＰＶ３  第３電位
ＰＶＥ  接地電位
４０  混合排出部材（微粒子帯電部）
ＭＸ  混合領域
ＭＸ１  円柱状混合領域
ＭＸ２  スリット状混合領域
４２  捕集極
４３Ｏ  排出口
４８  蓋部材（微粒子帯電部）
５０  補助電極体
５１  （補助電極体の）延出部（補助導通部材）
５３  （補助電極体の）補助電極部（補助電極）
５１Ｅ  （補助導通部材の）露出部
６０  第１パイプホルダ（第１導通部材）
６１  第２パイプホルダ（第１導通部材）
６０Ｊ，６１Ｊ  通気貫通孔（イオン源向け通気路）
７７  補助電極絶縁パイプ（絶縁パイプ）
７７Ａ  第１補助電極絶縁パイプ（絶縁パイプ）
７７Ｂ  第２補助電極絶縁パイプ（絶縁パイプ）
８０  内筒（第１導通部材，冷却筒部）
９０  主体金具（外装部材）
１００  栓金具（外装部材）
１１０  第１外筒部材（外装部材）
１１５  第２外筒部材（外装部材）
１２６  第４絶縁スペーサ
１６０  ケーブル
７０  圧縮空気ポート
７１  導入孔
ＲＡ  イオン源向け通気路
ＡＫ  圧縮空気（気体）
ＡＲ  空気（気体）
３００  圧送ポンプ
３２０  冷却部
２０１  回路部
２１０  イオン源電源回路
２１１  第１出力端
２１２  第２出力端
２２０  計測制御回路
２３０  信号電流検知回路
２３１  信号入力端
２３２  接地入力端
２４０  補助電極電源回路
２４１  補助第１出力端
２４２  補助第２出力端
２５０  第１回路ケース
２６０  第２回路ケース
２７０  絶縁トランス（補助電極絶縁トランス）
２７１  （絶縁トランスの）鉄心
２７１Ａ  （絶縁トランスの）一次側鉄心
２７１Ｂ  （絶縁トランスの）二次側鉄心
２７２  （絶縁トランスの）一次側コイル
２７３  （絶縁トランスの）電源回路側コイル
２７４  （絶縁トランスの）補助電極電源側コイル
【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】
2013242233.tif 000009
【図８】
2013242233.tif 000010
【図９】
2013242233.tif 000011
【図１０】
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