(57)【要約】【課題】従来の粒子状物質検出装置用保護具を用いた場合に比べて、粒子状物質検出装置の検知性能を向上させることができる粒子状物質検出装置用保護具を提供すること。【解決手段】筒状の胴部１と胴部１の一方の端部を塞ぐ底部とを有する有底筒状の保護具本体を備え、胴部１の壁を貫通しガスを外側から内側に流入させることができるガス導入口５と、胴部１の、ガス導入口５に対向する位置の壁を貫通し、ガスを内側から外側に流出させることができるガス排出口６と、底部の壁を貫通する先端口とが形成され、ガス導入口５は、その形状が胴部１の中心軸方向をその長手方向とするスリット状であり、且つ、胴部１の壁の一部である分断壁１ａによって胴部１の周方向に二分されており、ガスの流れ方向２６における上流側に分断壁１ａが位置するとともに、ガスの流れ方向２６における下流側にガス排出口６が位置するように配置して使用される粒子状物質検出装置用保護具１００。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置を保護するために、前記粒子状物質検出装置の前記一方の端部の側に被せて用いられる粒子状物質検出装置用保護具であって、
筒状の胴部と前記胴部の一方の端部を塞ぐ底部とを有する有底筒状の保護具本体を備え、
前記胴部の壁を貫通しガスを外側から内側に流入させることができるガス導入口と、前記胴部の、前記ガス導入口に対向する位置の壁を貫通し、ガスを内側から外側に流出させることができるガス排出口と、前記底部の壁を貫通する先端口とが形成され、
前記ガス導入口は、その形状が前記胴部の中心軸方向をその長手方向とするスリット状であり、且つ、前記胴部の壁の一部である分断壁によって前記胴部の周方向に二分されており、
ガスの流れ方向における上流側に前記分断壁が位置するとともに、ガスの流れ方向における下流側に前記ガス排出口が位置するように配置して使用される粒子状物質検出装置用保護具。
【請求項２】
前記分断壁から前記ガス排出口に向かう方向と、前記貫通孔の延びる方向とが平行になるように、前記粒子状物質検出装置の前記一方の端部の側に被せて用いられる請求項１に記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【請求項３】
前記ガス導入口の輪郭部分の少なくとも一部から前記胴部の内側に向かって延びるように形成された板状の誘導板を更に備えた請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【請求項４】
前記分断壁を含めた前記ガス導入口の幅及び長さが、前記粒子状物質検出装置の前記貫通孔の開口部の幅及び長さ以上の幅及び長さである１〜３のいずれかに記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【請求項５】
前記ガス排出口は、その形状が前記胴部の中心軸方向をその長手方向とするスリット状である請求項１〜４のいずれかに記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【請求項６】
前記ガス排出口の幅及び長さが、前記分断壁を含めた前記ガス導入口の幅及び長さ以上の幅及び長さである請求項５に記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【請求項７】
前記先端口が、直径３ｍｍ以上の円形である請求項１〜６のいずれかに記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【請求項８】
一方の端部である第１端部に固定用構造部を有する管状の第１保持管と、前記第１保持管の他方の端部である第２端部に、前記第１保持管と同軸になるように一方の端部が固定された管状の第２保持管とを備え、
前記第１保持管の先端に請求項１〜７のいずれかに記載の粒子状物質検出装置用保護具が着脱可能に取り付けられ、
一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置を、前記貫通孔を有する前記一方の端部が前記第１保持管の第１端部から外に出た状態になるとともに前記配線の取出し部が前記第２保持管内に位置するように内部に配置し、前記粒子状物質検出装置の前記貫通孔が排ガスの配管内に位置するように前記第１保持管の固定用構造部により排ガスの配管に固定して使用される保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体。
【請求項９】
請求項８に記載の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体と、一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置とを備え、
前記粒子状物質検出装置を、前記貫通孔を有する前記一方の端部が前記第１保持管の第１端部から外に出た状態になるとともに配線の取出し部が前記第２保持管内に位置するように、前記保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体の内部に配置してなる粒子状物質検出用構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質検出装置を排ガス等の配管に装着して使用するときに、配管内の排ガス等の流れにより粒子状物質検出装置が冷却又は加熱されることや、排ガス等に混入した水により粒子状物質検出装置が破壊されることを防止することができる粒子状物質検出装置用保護具に関し、更に詳しくは、従来の粒子状物質検出装置用保護具を用いた場合に比べて、その保護対象である粒子状物質検出装置の検知性能を向上させることができる粒子状物質検出装置用保護具に関する。
【背景技術】
【０００２】
煙道排ガスやディーゼルエンジン排ガスにはスート（煤）等の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）が含まれており、大気汚染の原因になっていた。これらを除去するために、セラミック等で作製されたフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ：ＤＰＦ）が広く用いられている。セラミック製のＤＰＦは、長期間の使用が可能であるが、熱劣化等によりクラックや溶損等の欠陥が発生することがあり、微量ではあるが粒子状物質が漏れる可能性がある。このような欠陥が発生した場合には、その欠陥の発生を即座に検知し、装置の異常を認識することが、大気汚染防止の観点から極めて重要である。このような欠陥の発生を検知する方法として、ＤＰＦの下流側に粒子状物質（ＰＭ）検出装置を設ける方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の粒子状物質検出装置は、一方の端部に粒子状物質を検出するための貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置である。例えば、図５Ａ、図５Ｂに示すように、この粒子状物質検出装置１２１は、検出装置本体１６１の一方の端部１６５に、ガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔１６２、及び貫通孔１６２を挟むようにして埋設された一対の電極を有する。また、貫通孔１６２が配設されている側の端部とは反対側の端部（他方の端部）１６６に、上記一対の電極のなかの一方の電極に繋がる取出し端子１６３が配設され、一方の端部と他方の端部との間の位置の表面に、上記一対の電極のなかの他方の電極に繋がる取出し端子１６４が配設されている。取出し端子１６３，１６４は、外部からの電線を接続する部分である。そして、この粒子状物質検出装置１２１では、上記一対の電極間に電圧を印加し、貫通孔１６２内に流入した排ガス中の粒子状物質を電気的に貫通孔１６２内の壁面等に付着させ、貫通孔１６２内の壁面等のインピーダンス等を測定することにより、粒子状物質の付着量等を検出する。尚、図５Ａは、粒子状物質検出装置を模式的に示す正面図である。図５Ｂは、粒子状物質検出装置を模式的に示す側面図である。
【０００４】
上記のような粒子状物質検出装置は、粒子状物質検出装置を配管等に固定するための固定用部材に装着され、粒子状物質検出装置が装着された上記固定用部材が、排気ガス等が流れる配管に装着されることにより、配管内を流通する排ガス等に含有される粒子状物質が検出される。上記粒子状物質検出装置は、極めて有用なものであるが、更に改良可能な点もあった。例えば、自動車エンジンからの排ガスを排出するための配管に粒子状物質検出装置を装着した場合、配管内の排ガスの流れにより粒子状物質検出装置が冷却又は加熱（昇温）され、粒子状物質検出装置を使用するのに適した温度を維持し難いことがあり、この点については更に改良の余地があった。また、排ガスに混入した水により高温に加熱された粒子状物質検出装置が破損し易くなることもあり、この点についても更に改良の余地があった。
【０００５】
そこで、これらの点について改良を行うべく、配管内の排ガス等の流れによる粒子状物質検出装置の冷却又は加熱や、排ガス等に混入した水による粒子状物質検出装置の破壊を防止するのに有効な粒子状物質検出装置用保護具が提案された（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の粒子状物質検出装置用保護具は、筒状の胴部と前記胴部の一方の端部を塞ぐ底部とを有する有底筒状の保護具本体を備え、前記胴部の壁を貫通しガスを外側から内側に流入させることができるガス導入口と、前記胴部の、前記ガス導入口に対向する位置の壁を貫通し、ガスを内側から外側に流出させることができるガス排出口とが形成されたものである。
【０００６】
この粒子状物質検出装置用保護具は、ガス導入口とガス排出口とが形成された有底筒状の構造であるため、粒子状物質検出装置に被せた状態で粒子状物質検出装置を排ガス等の配管内に入れて粒子状物質の測定を行うことができ、それにより、配管内の排ガス等の流れにより粒子状物質検出装置が冷却又は加熱されることを防止することができる。更に、排ガス等に混入した水が粒子状物質検出装置に付着することを防止することができ、それにより、高温に加熱された粒子状物質検出装置が水により破壊されることを防止することができる。
【０００７】
ところで、このような粒子状物質検出装置用保護具を粒子状物質検出装置に被せた場合には、粒子状物質検出装置の貫通孔内に流入する粒子状物質の流入傾向に変化が生じることになる。このため、粒子状物質検出装置用保護具を使用する場合には、粒子状物質検出装置用保護具の外部において配管中を流れるガスの粒子状物質濃度と、ガス導入口から粒子状物質検出装置用保護具の内部に入り、粒子状物質検出装置の貫通孔内に流入するガスの粒子状物質濃度との相関性を保持しながら、粒子状物質検出装置の検知性能（感度、出力傾向の安定性等）を制御する必要が有る。
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載された従来の粒子状物質検出装置用保護具は、主に粒子状物質検出装置の保護性能という観点からなされたものであり、その構造（ガス導入口やガス排出口の形状、寸法等）が粒子状物質検出装置の検知性能に与える影響については、十分な検討がなされているとは言えない。特に、この従来の粒子状物質検出装置用保護具においては、粒子状物質検出装置の検出対象である粒子状物質の平均粒径を大きく上回る粒径を持った粗大粒子が、ガス導入口から内部に流入し易い。そして、この粗大粒子の流入が原因となって、粒子状物質検出装置の出力傾向が安定しない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−７８４２８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の粒子状物質検出装置用保護具を用いた場合に比べて、その保護対象である粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性を向上させることができる粒子状物質検出装置用保護具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の粒子状物質検出装置用保護具、保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体及び粒子状物質検出用構造体が提供される。
【００１２】
［１］  一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置を保護するために、前記粒子状物質検出装の前記一方の端部の側に被せて用いられる粒子状物質検出装置用保護具であって、筒状の胴部と前記胴部の一方の端部を塞ぐ底部とを有する有底筒状の保護具本体を備え、前記胴部の壁を貫通しガスを外側から内側に流入させることができるガス導入口と、前記胴部の、前記ガス導入口に対向する位置の壁を貫通し、ガスを内側から外側に流出させることができるガス排出口と、前記底部の壁を貫通する先端口とが形成され、前記ガス導入口は、その形状が前記胴部の中心軸方向をその長手方向とするスリット状であり、且つ、前記胴部の壁の一部である分断壁によって前記胴部の周方向に二分されており、ガスの流れ方向における上流側に前記分断壁が位置するとともに、ガスの流れ方向における下流側に前記ガス排出口が位置するように配置して使用される粒子状物質検出装置用保護具。
【００１３】
［２］  前記分断壁から前記ガス排出口に向かう方向と、前記貫通孔の延びる方向とが平行になるように、前記粒子状物質検出装置の前記一方の端部の側に被せて用いられる［１］に記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【００１４】
［３］  前記ガス導入口の輪郭部分の少なくとも一部から前記胴部の内側に向かって延びるように形成された板状の誘導板を更に備えた［１］又は［２］に記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【００１５】
［４］  前記分断壁を含めた前記ガス導入口の幅及び長さが、前記粒子状物質検出装置の前記貫通孔の開口部の幅及び長さ以上の幅及び長さである［１］〜［３］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【００１６】
［５］  前記ガス排出口は、その形状が前記胴部の中心軸方向をその長手方向とするスリット状である［１］〜［４］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【００１７】
［６］  前記ガス排出口の幅及び長さが、前記分断壁を含めた前記ガス導入口の幅及び長さ以上の幅及び長さである［５］に記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【００１８】
［７］  前記先端口が、直径３ｍｍ以上の円形である［１］〜［６］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置用保護具。
【００１９】
［８］  一方の端部である第１端部に固定用構造部を有する管状の第１保持管と、前記第１保持管の他方の端部である第２端部に、前記第１保持管と同軸になるように一方の端部が固定された管状の第２保持管とを備え、前記第１保持管の先端に［１］〜［７］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置用保護具が着脱可能に取り付けられ、一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置を、前記貫通孔を有する前記一方の端部が前記第１保持管の第１端部から外に出た状態になるとともに前記配線の取出し部が前記第２保持管内に位置するように内部に配置し、前記粒子状物質検出装置の前記貫通孔が排ガスの配管内に位置するように前記第１保持管の固定用構造部により排ガスの配管に固定して使用される保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体。
【００２０】
［９］  ［８］に記載の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体と、一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置とを備え、前記粒子状物質検出装置を、前記貫通孔を有する前記一方の端部が前記第１保持管の第１端部から外に出た状態になるとともに配線の取出し部が前記第２保持管内に位置するように、前記保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体の内部に配置してなる粒子状物質検出用構造体。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明によれば、ガス導入口を胴部の周方向に二分している分断壁によって、ガス導入口から粒子状物質検出装置用保護具の内部に粗大粒子が流入することが防止され、その結果、粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性を向上させることができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、ガス導入口に向かって流れてくるガス中の粗大粒子が分断壁に当たり易くなり、分断壁による粗大粒子の流入防効果が高まって、粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性をより向上させることができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、誘導板によって、ガス導入口から粒子状物質検出装置用保護具の内部に流入してきたガスを粒子状物質検出装置の貫通孔内に効率良く導入することができ、その結果、粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の感度を大幅に向上させることができる。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、ガス導入口の幅及び長さが特定されたことにより、ガス導入口から粒子状物質検出装置用保護具の内部へ流入したガス中の粒子状物質が、粒子状物質検出装置の貫通孔内に均一に拡散し易くなり、その結果、粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性をより向上させることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、ガス排出口の形状が特定されたことにより、粒子状物質検出装置用保護具内へ流入した粒子状物質が、粒子状物質検出装置の貫通孔内に均一に拡散し易くなり、その結果、粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性をより向上させることができる。
【００２６】
請求項６に係る発明によれば、ガス排出口の幅及び長さが特定されたことにより、ガス排出口から粒子状物質検出装置用保護具の外部へのガスの排出がスムーズになって、粒子状物質が、粒子状物質検出装置の貫通孔内により均一に拡散し易くなり、その結果、粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性をより向上させることができる。
【００２７】
請求項７に係る発明によれば、粒子状物質検出装置用保護具内に溜まった水の先端口からの排出が容易になることに加え、粒子状物質検出装置用保護具の内部の圧力が安定し、粒子状物質検出装置の検知性能をより向上させることができる。
【００２８】
請求項８に係る発明によれば、本発明の粒子状物質検出装置用保護具が取り付けられていることにより、従来の粒子状物質検出装置用保護具が取り付けられている場合に比べて、前記のような粒子状物質検出装置の検知性能を向上させることができる。
【００２９】
請求項９に係る発明によれば、本発明の粒子状物質検出装置用保護具により粒子状物質検出装置が保護されていることにより、従来の粒子状物質検出装置用保護具により粒子状物質検出装置が保護されている場合に比べて、前記のような粒子状物質検出装置の検知性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】本発明の粒子状物質検出装置用保護具の一の実施形態を模式的に示す正面図である。
【図１Ｂ】本発明の粒子状物質検出装置用保護具の一の実施形態を模式的に示す背面図である。
【図１Ｃ】図１ＡにおけるＡ−Ａ’断面を示す模式図である。
【図１Ｄ】図１ＡにおけるＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。
【図１Ｅ】図１ＡにおけるＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。
【図２】本発明の粒子状物質検出装置用保護具の、ガスの流れ方向や粒子状物質検出装置に対する好適な配置を示す断面図である。
【図３】本発明の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体の一の実施形態を模式的に示す側面図である。
【図４】本発明の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体の一の実施形態の、中心軸方向に平行な平面で切断した断面を示す模式図である。
【図５Ａ】粒子状物質検出装置を模式的に示す正面図である。
【図５Ｂ】粒子状物質検出装置を模式的に示す側面図である。
【図６】比較例１〜３の測定結果を示すグラフである。
【図７】実施例１及び２並びに比較例３及び４の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施の形態に対し適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
【００３２】
（１）粒子状物質検出装置：
まず、本発明の粒子状物質検出装置用保護具の保護対象であり、また、本発明の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体によって、排ガスが流れる配管に固定される粒子状物質検出装置について説明する。この粒子状物質検出装置は、一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置である。このような粒子状物質検出装置としては、例えば、上記の特許文献１に記載の粒子状物質検出装置等を挙げることができる。具体的には、例えば、図５Ａ、図５Ｂに示すようなセラミック製の板状の粒子状物質検出装置１２１を挙げることができる。粒子状物質検出装置１２１は、検出装置本体１６１の一方の端部１６５にスリット状の貫通孔１６２、及び貫通孔１６２を挟むようにして埋設された一対の電極（図示せず）を有するものである。そして、上記一対の電極間に電圧を印加し、貫通孔１６２内に流入した排ガス中の粒子状物質を電気的に貫通孔１６２内の壁面等に付着させ、貫通孔１６２内の壁面等のインピーダンス等を測定することにより、粒子状物質の付着量等を検出するものである。また、粒子状物質検出装置１２１は、温度制御のためのヒーター（図示せず）を備えている。
【００３３】
粒子状物質検出装置１２１は、貫通孔１６２が配設されている側の端部とは反対側の端部（他方の端部）１６６に、上記一対の電極のなかの一方の電極に繋がる取出し端子１６３が配設され、一方の端部と他方の端部との間の位置の表面に、上記一対の電極のなかの他方の電極に繋がる取出し端子１６４が配設されている。取出し端子１６３が配設された部分が取り出し部１２３である。取出し端子１６３，１６４は、外部からの電線を接続する部分である。このような粒子状物質検出装置は、貫通孔１６２を有する一方の端部１６５を高温の配管内に挿入して粒子状物質の測定を行うことから、熱に弱い取り出し部１２３が高温にならないようにするために、貫通孔１６２と取り出し部１２３とを離して配置することが好ましい。そのため、粒子状物質検出装置を一方向に長く形成し、一方の端部に貫通孔１６２を配置し、他方の端部に取り出し部１２３を配置することにより、貫通孔１６２を有する一方の端部１６５側の熱が取り出し部１２３側まで伝わり難くしているのである。
【００３４】
粒子状物質検出装置の材質は、アルミナ、コージェライト、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、及びチタニアからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。そして、耐熱衝撃性に優れるため、コージェライトが更に好ましい。また、粒子状物質検出装置の長さは７０〜１３０ｍｍが好ましく、厚さは０．５〜３ｍｍが好ましく、幅（貫通孔１６２においてガスが流れる方向の長さ）は２〜２０ｍｍが好ましい。また、取出し端子１６３，１６４の材質としては、ニッケル、白金、クロム、タングステン、モリブデン、アルミニウム、金、銀、銅、ステンレス鋼、コバール等を挙げることができる。
【００３５】
（２）粒子状物質検出装置用保護具：
本発明の粒子状物質検出装置用保護具（以下、単に「保護具」ということがある。）は、上記のような、一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置を保護するために、その粒子状物質検出装置の前記一方の端部の側に被せて用いられるものである。図１Ａ〜図１Ｅに示すように、本発明の粒子状物質検出装置用保護具の一の実施形態は、筒状の胴部１と胴部１の一方の端部２を塞ぐ底部３とを有する有底筒状の保護具本体４を備え、胴部１の壁を貫通しガスを外側から内側に流入させることができるガス導入口５と、胴部１の、ガス導入口５に対向する位置の壁を貫通し、ガスを内側から外側に流出させることができるガス排出口６と、底部３の壁を貫通する先端口３ａとが形成されたものである。ここで、「胴部１の壁」とは、胴部１を構成する壁のことである。また、「胴部１の、ガス導入口５に対向する位置の壁」とは、ガス導入口５が形成されている位置に対して、胴部１の中心軸を挟んで反対側に位置する壁（胴部１を構成する壁）のことである。「底部３の壁」とは、底部３を構成する壁のことである。図１Ａは、本発明の粒子状物質検出装置用保護具の一の実施形態を模式的に示す正面図である。図１Ｂは、本発明の粒子状物質検出装置用保護具の一の実施形態を模式的に示す背面図である。図１Ｃは、図１ＡにおけるＡ−Ａ’断面を示す模式図である。図１Ｄは、図１ＡにおけるＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。図１Ｅは、図１ＡにおけるＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。
【００３６】
本実施形態の粒子状物質検出装置用保護具１００は、筒状の胴部１と胴部１の一方の端部２を塞ぐ底部（保護具本体の底部）３とを有する有底筒状の保護具本体４を備えるものである。胴部１の長さは、粒子状物質検出装置の配管内に挿入される部分の長さより５〜１５ｍｍ長いことが好ましい。より具体的には、胴部１の長さは、３８〜４８ｍｍであることが好ましい。長すぎると、排ガス等の配管内に入らないことがあり、短すぎると、粒子状物質検出装置が入らないことがある。また、胴部１の太さは、８〜１８ｍｍであることが好ましい。太すぎると、排ガス等の配管に大きすぎる孔を形成する必要が生じることがある。そして、配管に形成した孔が大きくなると、粒子状物質検出装置を固定する部材を必要以上に大きくしなければならないことがある。胴部１及び底部３の厚さは、０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。厚すぎると、重くなり、使用時に落下し易くなることがある。薄すぎると、強度が低下することがある。
【００３７】
胴部１の形状は、円筒状であることが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、中心軸に直交する断面形状が四角形、五角形、六角形等の多角形の筒形状や、中心軸に直交する断面形状が楕円形の筒形状等であってもよい。
【００３８】
底部３には、底部３の壁を貫通する先端口３ａが形成されている。先端口３ａが形成されることにより、保護具１００内に水が溜まった時に、その水を先端口３ａから排出することができる。尚、底部３に先端口３ａが形成されていない場合には、水の排出に支障を来すだけでなく、底部３に先端口３ａが形成されている場合に比べて、その保護対象である粒子状物質検出装置の出力が著しく低下し、粒子状物質の検出が困難になる。先端口３ａの形状や寸法は、特に限定されないが、胴部１の中心軸に直行する断面において、円形であることが好ましく、また、その直径が３ｍｍ以上であることが好ましい。先端口３ａがこのような形状及び寸法を有するものであると、保護具１００内に溜まった水の排出が容易になることに加え、保護具１００の内部の圧力が安定し、粒子状物質検出装置の検知性能が向上する。尚、先端口３ａの直径が大きすぎる場合には、粒子状物質検出装置が冷却又は加熱され易くなったり、粒子状物質検出装置に水が付着し易くなったりすることがある。また、先端口３ａから保護具１００内に流入するガスにより、保護具１００内の圧力が不安定になる場合もある。よって、このような事態が生じるのを回避するという観点から、先端口３ａの直径は５ｍｍ以下とすることが好ましい。先端口３ａの配置は、底部３の中央部が好ましく、底部３の重心の位置であることが更に好ましい。ここで、「底部３の中央部」とは、底部３の重心と同じ位置を重心とし、底部３の外形と相似形で、面積が底部３の面積の２２％の範囲を意味する。例えば、底部３が半径１０ｍｍの円形であるとすると、底部３の中心（重心）と中心の位置が同じで、半径４．７ｍｍの円形の範囲である。
【００３９】
保護具本体４の材質は、ステンレス鋼が好ましい。これらの中でも、耐腐食性に優れる点で、フェライト系ステンレスが更に好ましい。
【００４０】
保護具本体４の他方の端部７である開口側の端部７ａに、胴部１より太く形成された嵌合部１１が形成されていることが好ましい。嵌合部１１は円筒状であり、胴部１と同軸で胴部１より太く形成され、胴部１の他方の端部に配設されている。嵌合部１１の中心軸に直交する断面の形状は、胴部１の中心軸に直交する断面の形状と同じ（相似形）であることが好ましい。保護具１００は、嵌合部１１を、粒子状物質検出装置を配管等に固定するために用いる粒子状物質検出装置固定用管状構造体の先端部分（配管内に挿入する側の先端部分）に嵌合させて、粒子状物質検出装置固定用管状構造体に取り付けられる。
【００４１】
嵌合部１１の外径は、胴部１より２〜８ｍｍ大きいことが好ましい。また、嵌合部１１の厚さは、０．５〜２ｍｍであることが好ましい。また、嵌合部１１の中心軸方向長さは、２〜４ｍｍであることが好ましい。短すぎると、粒子状物質検出装置固定用管状構造体に取り付け難くなることがあり、長すぎると、粒子状物質検出装置用保護具１００が長くなり、配管内に挿入し難くなることがある。粒子状物質検出装置用保護具１００の長さは、胴部１の長さと嵌合部１１の長さとの合計である。また、嵌合部１１の材質は、保護具本体４の材質と同じであることが好ましい。
【００４２】
嵌合部１１の内側には、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｅに示すように、突起部１２が形成されていることが好ましい。嵌合部１１の内側にこのような突起部１２を形成するとともに、粒子状物質検出装置固定用管状構造体の粒子状物質検出装置が付き出している側の端部に突起部１２と嵌め合うことができる凹部を設けておけば、保護具１００を粒子状物質検出装置固定用管状構造体に取り付けるときに、突起部１２と当該凹部とを嵌め合うことにより、保護具１００を粒子状物質検出装置固定用管状構造体に容易に取り付けることができる。突起部１２の大きさは、保護具１００の大きさ、質量等により適宜決定することができるが、例えば、高さ１〜３ｍｍ、外径１〜３ｍｍの円柱状であることが好ましい。突起部１２の材質は、保護具本体４の材質と同じであることが好ましい。
【００４３】
本実施形態の粒子状物質検出装置用保護具１００は、胴部１の壁を貫通しガスを外側から内側に流入させることができるガス導入口５と、胴部１の、ガス導入口５に対向する位置の壁を貫通し、ガスを内側から外側に流出させることができるガス排出口６とが形成されている。ガス導入口５は、その形状が胴部１の中心軸方向をその長手方向とするスリット状であり、且つ、胴部１の壁の一部である分断壁１ａによって胴部１の周方向に二分されている。分断壁１ａは、保護具１００内への粗大粒子の流入を防止する機能を有する。すなわち、保護具１００のガス導入口５に向かって流れてくるガス中に粗大粒子が含まれていても、その粗大粒子は分断壁１ａに当たって、保護具１００内への流入が阻まれる。既述のとおり、保護具１００内への粗大粒子の流入は、粒子状物質検出装置１２１の出力傾向の安定性を損なう要因となるものである。よって、これが分断壁１ａによって防止されることにより、保護具１００の保護対象である粒子状物質検出装置１２１の出力傾向が安定する。
【００４４】
分断壁１ａは、胴部１の周方向においてガス導入口５の中心となる位置、すなわち、ガス導入口５が分断壁１ａで二分されることによって形成される２つの開口の幅が同一となる位置に設けられていることが好ましい。分断壁１ａがこのような位置に設けられていることにより、分断壁１ａによる粗大粒子の流入防効果が高まる。また、前記２つの開口からのガスの流入量が均等になり、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２の壁面に粒子状物質を均一に堆積させることができる。分断壁１ａの幅（胴部１の周方向における寸法）は、０．５〜４．０ｍｍとすることが好ましく、２．０〜３．０ｍｍとすることが更に好ましい。分断壁１ａの幅が広すぎると、保護具１００内へガスが十分に流入されなくなる場合があり、分断壁１ａの幅が狭すぎると、粗大粒子の流入防効果が低下したり、強度が不十分となったりする場合がある。
【００４５】
分断壁１ａを含めたガス導入口５の幅（胴部１の周方向における寸法）及び長さ（胴部１の中心軸方向における寸法）は、保護具１００の保護対象となる粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２の開口部の幅及び長さ以上の幅及び長さであることが好ましい。分断壁１ａを含めたガス導入口５の幅及び長さが、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２の開口部の幅及び長さ以上であると、ガス導入口５の形状が貫通孔１６２の形状と同一（スリット状）であることと相俟って、ガス導入口５から保護具１００内へ流入したガス中の粒子状物質が、貫通孔１６２内に均一に拡散し易くなる。そして、その結果、粒子状物質検出装置１２１の検知性能、特に粒子状物質検出装置１２１の出力傾向の安定性がより向上する。尚、ガス導入口５の幅が広すぎたり、長さが長すぎたりすると、粒子状物質検出装置１２１が冷却又は加熱され易くなったり、水が保護具１００内に入り易くなったりする場合がある。よって、分断壁１ａを含めたガス導入口５の幅は、８．０ｍｍ以下とすることが好ましく、また、長さは、９．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４６】
ガス排出口６の形状は、特に限定はされないが、胴部１の中心軸方向をその長手方向とするスリット状であることが好ましい。開口面積が同程度であるとすると、ガス排出口６の開口部の形状がスリット状である場合には、例えば円形である場合に比べ、保護具１００内の圧力が低くなる傾向にあり、このため保護具１００内へガスが流入し易くなる。また、ガス排出口６の形状が粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２の開口部の形状と同じスリット状であると、貫通孔１６２を通過したガスの保護具１００外への排出もスムーズになる。そして、それらの結果、保護具１００内へ流入した粒子状物質が、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２内により均一に拡散し、それによって粒子状物質検出装置１２１の立ち上がりの感度（粒子状物質が粒子状物質検出装置の貫通孔の壁面等に堆積し始めてから、その堆積により生じる粒子状物質検出装置の出力の変化が実際に確認できる状態になるまでの速さ）や出力傾向の安定性といった検知性能が向上する。
【００４７】
ガス排出口６の形状がスリット状である場合、その幅（胴部１の周方向におけるガス排出口６の寸法）及び長さ（胴部１の中心軸方向におけるガス排出口６の寸法）は、分断壁１ａを含めたガス導入口５の幅及び長さ以上の幅及び長さであることが好ましい。ガス排出口６の幅及び長さが、分断壁１ａを含めたガス導入口５の幅及び長さ以上であると、ガス排出口６の形状が、ガス導入口５の形状及び粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２の形状と同一（スリット状）であることと相俟って、貫通孔１６２を通過したガスの保護具１００外への排出がよりスムーズになる。そして、その結果、粒子状物質検出装置１２１の検知性能、特に粒子状物質検出装置１２１の出力傾向の安定性がより向上する。尚、ガス排出口６の幅が広すぎたり、ガス排出口６の長さが長すぎたりすると、保護具１００内に流入した粒子状物質が拡散しすぎて、ガス導入口５から流入後、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２以外を通って保護具１００の外部に流出する粒子状物質の比率が高くなるため、粒子状物質検出装置１２１の感度が低下する場合がある。また、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２以外を通るガスの流れが多くなると、その流れが貫通孔１６２に到達する粒子状物質の流れに影響を与え、粒子状物質検出装置１２１の出力傾向が不安定になる場合がある。よって、このような事態が生じるのを回避するという観点から、ガス排出口６の幅は、６．０ｍｍ以下とすることが好ましく、また、長さは、１１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２の開口部の寸法は、一般的には、幅が０．１〜１．０ｍｍ、長さが４．０〜１０．０ｍｍ程度である。
【００４８】
保護具１００は、ガスの流れ方向２４における上流側に分断壁１ａが位置するとともに、ガスの流れ方向２４における下流側にガス排出口６が位置するように配置して使用される（図２参照）。保護具１００をこのような配置で使用すると、ガス導入口５に向かって流れてくるガス中の粗大粒子が分断壁１ａに当たり易くなり、分断壁１ａによる粗大粒子の流入防効果が高まる。そして、その結果、粒子状物質検出装置１２１の検知性能、特に粒子状物質検出装置１２１の出力傾向の安定性をより向上させることができる。尚、保護具１００は、分断壁１ａからガス排出口６に向かう方向と、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２の延びる方向２６とが平行になるように、粒子状物質検出装置１２１の一方の端部（貫通孔１６２を有する方の端部）の側に被せて用いられることが好ましい。通常、粒子状物質検出装置１２１は、その貫通孔１６２の延びる方向２６が、ガスの流れ方向２４と平行になるような状態で使用される。そのような使用状態において、粒子状物質検出装置１２１の前記一方の端部の側に、保護具１００を前記のように被せて使用すると、ガス導入口５に向かって流れてくるガス中の粗大粒子が分断壁１ａにより当たり易くなり、分断壁１ａによる粗大粒子の流入防効果が一層高まる。そして、その結果、粒子状物質検出装置１２１の検知性能、特に粒子状物質検出装置１２１の出力傾向の安定性を更に向上させることができる。
【００４９】
本実施形態の粒子状物質検出装置用保護具１００は、図１Ｄに示すように、ガス導入口５の輪郭部分５ｂの少なくとも一部から胴部１の内側に向かって延びるように形成された板状の誘導板２１を更に備えたものであることが好ましい。「ガス導入口５の輪郭部分５ｂ」とは、胴部１の内側における、ガス導入口５の開口部の輪郭を構成する壁の部分である。保護具１００のように分断壁１ａを有している保護具は、その分断壁１ａにより、粗大粒子だけでなく、粒子状物質検出装置１２１の検出対象である粗大粒子以外の粒子状物質の流入もある程度制限することになる。そのため、分断壁１ａを有している保護具を用いた場合には、分断壁１ａを有していない保護具を用いた場合に比べて、粒子状物質検出装置１２１の感度が若干低下することがある。誘導板２１には、粒子状物質検出装置１２１の感度を大幅に向上させる効果があり、前記のような分断壁１ａによる感度の低下が生じたとしても、それを十分に補って、高い感度を発現させることができる。すなわち、ガス導入口５から保護具１００内に流入してきたガスを、誘導板２１によって、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２へ誘導することで、貫通孔１６２内に効率良く導入することができる。そして、その結果、排ガスに含まれる粒子状物質が、保護具１００内全体に拡散しにくくなり、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２内により集中的に流入するため、粒子状物質検出装置１２１の感度が向上する。
【００５０】
図１Ｄに示すように、誘導板２１は、スリット状であるガス導入口５の開口部５ａの２つの長辺に相当する位置に配設されていることが好ましい。この場合、誘導板２１の、胴部１の中心軸方向の長さは、開口部５ａの、胴部１の中心軸方向の長さと同じであることが好ましい。誘導板２１の厚さは、特に限定されないが、０．２〜１．０ｍｍが好ましく、０．３〜０．８ｍｍが更に好ましい。薄すぎると、強度が低くなることがあり、厚すぎると、熱を奪われてしまうことがある。図２に示すように、誘導板２１は、胴部１の内部側の端部付近において、粒子状物質検出装置１２１の一部を隙間を介して挟み込むように配設されていることが好ましい。また、粒子状物質検出装置１２１の一部を挟み込んでいる誘導板２１の端部付近は、その板面が粒子状物質検出装置１２１の側面と平行ないし略平行になるように配設されていることが好ましい。誘導板２１をこのように配設することにより、ガス導入口５から保護具１００内に流入してきたガスを、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２へ効率良く導入することができる。更に、粒子状物質検出装置１２１の一部を挟み込んでいる誘導板２１の端部付近と、粒子状物質検出装置１２１との隙間は、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２の幅よりも広いことが好ましい。この隙間が狭すぎると、圧力損失が上昇して、排ガスが保護具１００内に流入しにくくなる場合がある。側誘導板２１の材質は、保護具本体４の材質と同じであることが好ましい。
【００５１】
（３）粒子状物質検出装置用保護具の製造方法：
図１Ａ〜図１Ｅに示す粒子状物質検出装置用保護具１００の製造方法について説明する。オーステナイト系ステンレス鋼をプレスし、胴部１を作製する。嵌合部１１は突起部１２があるため切削にて作製する。ガス導入口５、ガス排出口６、先端口３ａは胴部作製プレス時に同時に切り抜いておく。ガス導入口５の切り抜きに当たっては、分断壁１ａとなる部分を残し、その両側に、分断壁１ａによりガス導入口５が二分されて形成される２つの開口部を切り抜く。誘導板２１を設ける場合には、誘導板２１を同様の材料から切り出しておき、レーザー溶接等でガス導入口５へ溶接する。その際、内部、外部ともにバリ、溶接スパッタ等が無いように作製することが好ましい。胴部１と嵌合部１１とをレーザー溶接等にて接合して粒子状物質検出装置用保護具１００を作製することが好ましい。
【００５２】
（４）保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体：
（４−１）粒子状物質検出装置固定用管状構造体；
保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体を構成する粒子状物質検出装置固定用管状構造体についてまず説明する。図３、図４に示すように、本発明の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体の一の実施形態（保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体５００）を構成する粒子状物質検出装置固定用管状構造体（以下、単に「管状構造体」ということがある。）４００は、一方の端部である第１端部１０２に固定用構造部１０４を有する管状の第１保持管１０１と、第１保持管１０１の他方の端部である第２端部１０３に、第１保持管１０１と同軸になるように一方の端部１１２が固定された管状の第２保持管１１１とを備えるものである。そして、管状構造体４００は、一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔１６２と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部１２３を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置１２１を、貫通孔１６２を有する前記一方の端部が第１保持管１０１の第１端部１０２から外に出た状態になるとともに配線の取出し部１２３が第２保持管１１１内に位置するように内部に配置し、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２が排ガスの配管内に位置するように第１保持管１０１の固定用構造部１０４により排ガスの配管に固定して使用されるものである。尚、粒子状物質検出装置固定用管状構造体としては、上記構造に限定されず、粒子状物質検出装置１２１を、貫通孔１６２が形成されている側の端部を外部に出した状態で内部に挿入して固定し、粒子状物質検出装置１２１を取り付けた状態で排ガスの配管に固定することができる管状の構造体であればよい。図３は、本発明の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体の一の実施形態を模式的に示す側面図である。図４は、本発明の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体の一の実施形態の、中心軸方向に平行な平面で切断した断面を示す模式図である。
【００５３】
管状構造体４００を構成する第１保持管１０１は、一方の端部である第１端部１０２に固定用構造部１０４を有する円筒状の部材である。第１保持管１０１は、円筒状の一重管であるため、放熱性が良好であり、内部が高温になり難い。第１保持管１０１は、このように円筒状であることが好ましいが、中心軸に直交する断面が六角形、八角形等の多角形や、楕円形であってもよい。第１保持管１０１の、第１端部１０２の先端から、第２保持管１１１に接合されている部分までの距離（外部に露出して入る部分の距離）は、４０〜７０ｍｍであることが好ましく、５０〜６０ｍｍであることが更に好ましい。４０ｍｍより短いと、管状構造体４００を配管に固定して使用したときに、配管から第２保持管１１１までの距離が短くなり、第２保持管１１１内に配置される粒子状物質検出装置１２１の取り出し部１２３が高温になることがある。７０ｍｍより長いと、管状構造体４００全体が長くなり、自動車エンジンの排ガス用配管に固定する場合のように、狭い場所での使用をし難くなることがある。尚、図３、図４において、粒子状物質検出装置１２１の取り出し部１２３は、コンタクト部材１２４の内部に隠れている。
【００５４】
第１保持管１０１の中心軸に直交する断面における外径は、１０〜２０ｍｍであることが好ましく、１２〜１６ｍｍであることが更に好ましい。１０ｍｍより小さいと、粒子状物質検出装置１２１が内部に入り難くなったり、放熱が不十分になることがある。２０ｍｍより大きいと、自動車エンジンの排ガス用配管に固定する場合のように、狭い場所での使用をし難くなることがある。第１保持管１０１の壁の厚さ（肉厚）は、０．３〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．０ｍｍであることが更に好ましい。０．３ｍｍより薄いと、強度が低下することがある。１．５ｍｍより大きいと、放熱が不十分になることがある。
【００５５】
第１保持管１０１の第１端部１０２の先端部分は、粒子状物質検出装置１２１が通る孔が形成された底部（管状構造体の底部）１０６を有している。底部（管状構造体の底部）を貫通するように形成された孔（管状構造体の底部の孔）は、粒子状物質検出装置１２１を通したときに、粒子状物質検出装置１２１との間に０．１〜０．５ｍｍの隙間が開く大きさであることが好ましい。これにより、第１保持管１０１の第１端部１０２の先端部分は、底部（管状構造体の底部）１０６と粒子状物質検出装置１２１とによってほぼ塞がれ、配管内の排ガスが第１保持管１０１の第１端部１０２の先端部分から浸入することが防止される。
【００５６】
管状構造体４００においては、第１保持管１０１の第１端部１０２に形成される固定用構造部１０４は、ネジ構造（雄ネジ）である。つまり、管状構造体４００は、第１保持管１０１の第１端部１０２に固定用構造部１０４として、雄ネジが形成されている。これにより、配管側に雌ネジを形成することにより、管状構造体４００をネジ締結により配管に固定することができる。また、管状構造体４００は、配管にネジ締結するときにスパナ、モンキー等で締め付けるために、中心軸に直交する断面が六角形の鍔部１０５を有している。これにより、管状構造体４００をネジ締結により配管に固定するときに、鍔部１０５をスパナ、モンキー等の先端で挟んで回すことによりネジ締結をすることができる。
【００５７】
また、第１保持管１０１は、第１端部１０２と、第１端部１０２からは独立した第１端部１０２以外の部分である胴部とにより構成されてもよい。そして、第１端部１０２が、一体的に形成された固定用構造部１０４及び鍔部１０５から形成されてもよい。そしてこの場合、当該一体的に形成された固定用構造部１０４及び鍔部１０５が、胴部からは独立して胴部の端部で回転することができるように胴部に取り付けられていることが好ましい。また、一体的に形成された固定用構造部１０４及び鍔部１０５が、第１保持管１０１の第２端部１０３側に移動しないように、第１保持管１０１の胴部の第１端部１０２に近い位置にリング状の留め部を有することが好ましい。
【００５８】
第１保持管１０１の材質は、特に限定されないが、例えば強度が高く、安価であるステンレス鋼が好ましい。ステンレス鋼の種類としては、オーステナイト系等が好ましい。
【００５９】
管状構造体４００を構成する第２保持管１１１は、第１保持管１０１の他方の端部である第２端部１０３に、第１保持管１０１と同軸になるように一方の端部１１２が固定されたものであり、円筒状の一重管である。第２保持管１１１は、円筒状の一重管であるため、放熱性が良好であり、内部が高温になり難い。第２保持管１１１は、このように円筒状であることが好ましいが、中心軸に直交する断面が六角形、八角形等の多角形や、楕円形であってもよい。第２保持管１１１の、中心軸方向の長さは、３０〜６０ｍｍであることが好ましく、４０〜５０ｍｍであることが更に好ましい。３０ｍｍより短いと、管状構造体４００の取り出し部１２３が内部に収まらないことがある。６０ｍｍより長いと管状構造体４００全体が長くなり、自動車エンジンの排ガス用配管に固定する場合のように、狭い場所での使用をし難くなることがある。
【００６０】
第２保持管１１１の中心軸に直交する断面における外径は、１５〜２５ｍｍであることが好ましく、１７〜２０ｍｍであることが更に好ましい。１５ｍｍより小さいと、粒子状物質検出装置が内部に入り難くなったり、放熱が不十分になることがある。２５ｍｍより大きいと、自動車エンジンの排ガス用配管に固定する場合のように、狭い場所での使用をし難くなることがある。上記第２保持管１１１の中心軸に直交する断面における外径は、両端部分の径が小さく絞られた部分を除く、中央部分の外径である。第２保持管１１１の壁の厚さ（肉厚）は、０．３〜１．５ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．０ｍｍであることが更に好ましい。０．３ｍｍより薄いと、強度が低下することがある。１．５ｍｍより大きいと、放熱が不十分になることがある。
【００６１】
第２保持管１１１は、第１保持管１０１に接続される側の端部（一方の端部１１２）と、反対側の端部とが細く形成され、中央部１１３が太く形成されている。そして中央部１１３の太さ（中心軸に直交する断面の直径（外径））は、第１保持管１０１の太さより太く形成されている。第２保持管１１１の中央部１１３の太さをこのように太くすることにより、粒子状物質検出装置１２１の取り出し部１２３を容易に第２保持管１１１内に位置させることができる。粒子状物質検出装置１２１の取り出し部１２３と、外部からの配線とを接続するときには、取り出し部１２３と配線とを接触させた状態で、コンタクト部材１２４によって外側から押え付けるようにして保持することにより接続されるため、粒子状物質検出装置１２１の他の部分より体積的に大きなものとなる。そのため、第２保持管１１１の中央部１１３を太くすることが好ましい。
【００６２】
第２保持管１１１の材質は、特に限定されないが、例えば強度が高く、安価であるステンレス鋼が好ましい。ステンレス鋼の種類としては、オーステナイト系等が好ましい。
【００６３】
第２保持管１１１の第１保持管１０１に接続されていない側の端部（他方の端部）は、開口され、その開口部がゴム製の栓１１４で塞がれていることが好ましい。そして、ゴム製の栓１１４には、粒子状物質検出装置１２１の取り出し部１２３に電気的に接続される外部からの配線を通すための貫通孔が形成されていることが好ましい。ゴム製の栓の材質は、耐熱性が高いものであることが好ましく、例えば、シリコンゴム等を挙げることができる。
【００６４】
第１保持管１０１と第２保持管１１１とは、強固に接続されることが好ましい。例えば、レーザー溶接、Ｔｉｇ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接等により接続されていることが好ましい。また、第１保持管１０１の中で、第２保持管１１１と接続されている部分から、第２保持管１１１内に入っている、第２端部１０３の先端までの距離は、５〜１５ｍｍであることが好ましく、６〜８ｍｍであることが更に好ましい。５ｍｍより短いと、強度不足になることがある。１５ｍｍより長いと熱が管状構造体１００の内部にこもることがある。
【００６５】
（４−２）粒子状物質検出装置固定用管状構造体の製造方法；
粒子状物質検出装置固定用管状構造体の製造方法は、特に限定されないが、例えば図３、図４に示すような粒子状物質検出装置固定用管状構造体は、以下のような方法で製造することができる。
【００６６】
第１保持管の作製に際しては、所定の太さ、長さ及び厚さのステンレス鋼の管（ステンレス管）を準備し、第１端部に相当する側の端部をネジ加工する。尚、図３、図４に示す粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００の底部（管状構造体の底部）１０６に相当する部分は、管と一体切削で形成することが好ましい。そして、底部（管状構造体の底部）１０６に相当する部分に粒子状物質検出装置を通す孔（底部に相当する部分を貫通する孔）を形成することが好ましい。そして、外形が六角形の鍔部を溶接でステンレス管に取り付ける。上記ステンレス管の形状、大きさ等の条件は、上記粒子状物質検出装置固定用管状構造体において好ましいとされたものが得られるようにすることが好ましい。
【００６７】
第２保持管の作製に際しては、所定の太さ、長さ及び厚さのステンレス鋼の管（ステンレス管）を準備し、両端部を絞るように加工し、図３、図４に示すように、一方の端部の外形を円錐台状にし、他方の端部の外形を円錐台の上に円筒が接続された形状にする。上記ステンレス管の形状、大きさ等の条件は、上記本発明の粒子状物質検出装置固定用管状構造体の一の実施形態において好ましいとされたものが得られるようにすることが好ましい。
【００６８】
上記第１保持管作製用に加工したステンレス管と、第２保持管作製用に加工したステンレス管とを、第１保持管のネジ加工されていない側の端部に第２保持管の一方の端部を溶接することにより接合し、図３、図４に示すような粒子状物質検出装置固定用管状構造体を得ることが好ましい。第１保持管と第２保持管とを溶接する方法としては、レーザー溶接、Ｔｉｇ溶接等が好ましい。尚、栓は所定のゴムで形成すればよい。
【００６９】
（４−３）保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体；
図３、図４に示すように、本実施形態の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体は、一方の端部である第１端部１０２に固定用構造部１０４を有する管状の第１保持管１０１と、第１保持管１０１の他方の端部である第２端部１０３に、第１保持管１０１と同軸になるように一方の端部１１２が固定された管状の第２保持管１１１とを備え、第１保持管１０１の先端１０７に上記本発明の粒子状物質検出装置用保護具の一の実施形態（粒子状物質検出装置用保護具１００）が着脱可能に取り付けられるものである。そして、一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔１６２と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部１２３を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置１２１を、貫通孔１６２を有する前記一方の端部が第１保持管１０１の第１端部１０２から外に出た状態になるとともに配線の取出し部１２３が第２保持管１１１内に位置するように内部に配置し、粒子状物質検出装置１２１の貫通孔１６２が排ガスの配管内に位置するように第１保持管１０１の固定用構造部１０４により排ガスの配管に固定して使用されるものである。このような、保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体は、粒子状物質検出装置を取り付けて排ガスの配管に固定することにより、粒子状物質検出装置が保護具１００によって保護され、配管内の排ガス等の流れにより粒子状物質検出装置が冷却又は加熱されることを防止することができる。更に、排ガス等に混入した水が粒子状物質検出装置に付着することを防止することができ、それにより、高温に加熱された粒子状物質検出装置が水により破壊されることを防止することができる。更に、保護具１００の分断壁１ａによって、ガス導入口から保護具１００の内部に粗大粒子が流入することが防止され、その結果、特許文献２に記載されているような従来の粒子状物質検出装置用保護具が取り付けられている場合に比べて、粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性を向上させることができる。
【００７０】
保護具１００を粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００の第１保持管の先端１０７に取り付けるときには、保護具１００の嵌合部１１を、粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００の第１保持管の先端１０７に嵌合させて固定することが好ましい。そして、粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００の第１保持管の先端１０７の側面部分に凹部を形成し、保護具１００の嵌合部１１の内部に形成された突起部１２を当該凹部に嵌め込むことにより保護具１００を粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００に着脱可能に取り付けることが好ましい。粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００の第１保持管の先端１０７は、図３、図４に示すように、保護具１００の嵌合部１１の内側に内接するように収まる形状であることが好ましい。粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００の第１保持管の先端１０７の中心軸方向の長さは、保護具１００の嵌合部１１の内周の中心軸方向の長さと同程度の長さであることが好ましい。また、保護具１００を、粒子状物質検出装置が固定された粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００に、取り付けたときには、保護具１００に粒子状物質検出装置に接触していないことが好ましい。接触すると、粒子状物質検出装置の熱が保護具１００に奪われることがあるからである。
【００７１】
保護具１００の嵌合部１１の外径は、粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００の固定用構造部１０４であるネジ構造の部分のネジ山を除いた部分の径より小さいことが好ましい。これにより、粒子状物質検出装置固定用管状構造体４００の固定用構造部１０４であるネジ構造（雄ネジ）に対応する雌ネジが配管に形成され、当該雌ネジに保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体５００を固定する場合に、配管に形成された当該雌ネジの孔に保護具１００を容易に挿入することができる。
【００７２】
（５）粒子状物質検出用構造体；
本発明の粒子状物質検出用構造体は、上記本発明の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体と、一方の端部にガス中に含まれる粒子状物質を検出するためのスリット状の貫通孔と一対の電極とを有するとともに他方の端部に配線の取出し部を有する一方向に長いセラミック製の粒子状物質検出装置とを備え、前記粒子状物質検出装置を、前記貫通孔を有する前記一方の端部が前記第１保持管の第１端部から外に出た状態になるとともに配線の取出し部が前記第２保持管内に位置するように、前記保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体の内部に配置してなるものである。すなわち、本発明の粒子状物質検出用構造体は、上記本発明の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体に対して、実際に粒子状物質検出装置を取り付けた構成となっている。この粒子状物質検出用構造体を構成する、粒子状物質検出装置用保護具、粒子状物質検出装置固定用管状構造体、及び粒子状物質検出装置の態様に関する詳細は、既述のとおりである。本発明の粒子状物質検出用構造体においては、本発明の保護具により粒子状物質検出装置が保護されているため、配管内の排ガス等の流れにより粒子状物質検出装置が冷却又は加熱されることや、排ガス等に混入した水により粒子状物質検出装置が破壊されることを防止できるだけでなく、特許文献２に記載されているような従来の保護具により粒子状物質検出装置が保護されている場合に比べて、粒子状物質検出装置の検知性能、特に粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性を向上させることができる。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００７４】
（実施例１、２及び比較例１〜４）
図３、図４に示す形状の保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体を作製した。粒子状物質検出装置固定用管状構造体の作製は以下のように行った。まず、太さ（外径）１４ｍｍ、長さ６８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのステンレス管を準備し、第１端部に相当する側の端部をネジ加工した。また、底部に相当する部分は、管と一体切削で形成した。底部に７．１×１２．１ｍｍの長方形の貫通孔を形成した。また、外形が六角形の鍔部を溶接でステンレス管のネジ部を形成した位置に隣接する位置に取り付けて、第１保持管作製用に加工したステンレス管を得た。
【００７５】
次に、太さ（外径）２０ｍｍ、長さ４７ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのステンレス管を準備した。そして、準備したステンレス管の両端部を絞るように加工し、図３、図４に示すように、一方の端部の外形を円錐台状にし、他方の端部の外形を円錐台の上に円筒が接続された形状にして、第２保持管作製用に加工したステンレス管を得た。円錐台状の端部の大きさは、中心軸を含む平面で切断した断面において、上底が１６．５ｍｍ、下底が２０ｍｍ、高さが３ｍｍとした。また、円錐台の上に円筒が接続された形状の端部の大きさは、円錐台状の部分を、上底１４ｍｍ、下底２０ｍｍ、高さ３ｍｍとし、円筒状の部分を、底面の直径２０ｍｍ、高さ１５ｍｍとした。
【００７６】
次いで、上記第１保持管作製用に加工したステンレス管と、第２保持管作製用に加工したステンレス管とを、第１保持管のネジ加工されていない側の端部に第２保持管の一方の端部をレーザー溶接により溶接することにより接合し、図３、図４に示すような粒子状物質検出装置固定用管状構造体を得た。第２保持管内に入り込む第１保持管の長さは、８ｍｍとした。
【００７７】
続いて、粒子状物質検出装置用保護具を作製した。胴部を、厚さ０．５ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼をプレスして作製した。胴部の形状は、底面の直径１５ｍｍ、長さ４３ｍｍの円筒状とした。胴部をプレスにて作製する際、ガス導入口、ガス排出口及び先端口をプレスにて切り取っておいた（ただし、比較例１については、先端口の切り取りは行っていない）。ガス導入口、ガス排出口、先端口の形状及び寸法は、それぞれ表１に示す形状及び寸法とした。尚、表１において、実施例１及び２のガス導入口の寸法は、当該ガス導入口を二分している分断壁を含めたガス導入口全体の寸法である。また、これら実施例１及び２において、分断壁の幅（胴部の周方向における寸法）は、２．０ｍｍとした。ガス導入口とガス排出口の配置は、胴部の中心軸に直交する断面において、ガス導入口を２分する分断壁とガス排出口と胴部の中心軸とが一直線に並ぶようにした。先端口は、保護具本体の底部の中央に形成した。比較例４及び実施例２については、誘導板を作製し、図１Ｄに示すように、胴部のガス導入口の輪郭部分にレーザー溶接により接合した。誘導板は、厚さ０．５ｍｍ、長手方向の長さが８ｍｍ、長手方向に直交する方向の長さが５ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼とした。嵌合部は、厚さ０．５ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼をプレスして作製した。嵌合部の形状は、底面の直径１５ｍｍ、長さ４１ｍｍの円筒状とした。嵌合部の内面に突起部を嵌合部作製時に同時に切削にて形成した。胴部と嵌合部とをレーザー溶接により接合した。
【００７８】
得られた粒子状物質検出装置固定用管状構造体に粒子状物質検出装置用保護具を取り付けて、保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体とし、更にこの保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体に粒子状物質検出装置を取り付けて、粒子状物質検出用構造体とした。粒子状物質検出装置としては、図５Ａ、図５Ｂに示すようなセラミック製の板状の粒子状物質検出装置１２１を使用した。この粒子状物質検出装置１２１は、検出装置本体１６１の一方の端部１６５にスリット状の貫通孔１６２、及び貫通孔１６２を挟むようにして埋設された一対の電極を有するものである。そして、上記一対の電極間に電圧を印加し、貫通孔１６２内に流入した排ガス中の粒子状物質を電気的に貫通孔１６２内の壁面等に付着させ、上記電極間の静電容量を測定するものである。粒子状物質検出装置の材質は、コージェライトとした。また、粒子状物質検出装置の長さは１１６ｍｍ、厚さは１．７５ｍｍ、幅（貫通孔においてガスが流れる方向の長さ）は７ｍｍとした。貫通孔の開口部の寸法は長さ５．０ｍｍ、幅０．７５ｍｍとした。また、電極等の電圧が印加される部分の材質は、タングステンとした。
【００７９】
尚、実際の取り付けに当たっては、第１保持管作製用に加工したステンレス管内に、粒子状物質検出装置を取り付けた後に、第１保持管製用に加工したステンレス管と第２保持管作製用に加工したステンレス管とを接合した。また、底面の直径１３ｍｍ、高さ１５ｍｍの円柱状のゴム栓を作製し、配線が通るように貫通孔を形成した。栓の材質は、シリコンゴムとした。また、この取り付けに当たっては、粒子状物質検出装置用保護具の分断壁からガス排出口に向かう方向と、粒子状物質検出装置の貫通孔の延びる方向とが平行になるように、粒子状物質検出装置用保護具を配置した。
【００８０】
得られた粒子状物質検出用構造体を用い、以下の方法で粒子状物質の測定を行った。その結果をグラフ化して図６及び図７に示す。
【００８１】
（粒子状物質測定方法）
得られた粒子状物質検出用構造体を、ディーゼルエンジンの排気管に設置した。この設置に当たっては、排気管内の排ガスの流れ方向における上流側に保護具の分断壁が位置するとともに、下流側に保護具のガス排出口が位置するようにした。ディーゼルエンジンには、排気量２．４Ｌの直噴ディーゼルエンジンを使用した。また、ディーゼルエンジンと粒子状物質検出用構造体との間の位置に、ディーゼルエンジンから排出される排ガス中のスート（煤）を捕集するためのＤＰＦを設置した。このＤＰＦは、一部に破損が生じており、その破損箇所においては正常にスートが捕集できず、捕集できなかったスートが下流側に漏れ出る状態となっている。ディーゼルエンジンを低負荷運転してスートを含む排ガスを発生させ、ＤＰＦを通過した後の排ガスに含まれる粒子状物質（スート）を、粒子状物質検出用構造体を構成する粒子状物質検出装置で測定した。具体的には、スートが粒子状物質検出装置の貫通孔の壁面に堆積することによる電極間の静電容量の変化を、ディーゼルエンジンの運転開始から２４分間に亘って測定した。尚、ＤＰＦを通過後、粒子状物質検出用構造体に到達する前の排ガスの状態は、ガス温度１８７℃、ガス流量６４１Ｌ／ｍｉｎ、平均スート濃度２．３ｍｇ／ｍ３であった。
【００８２】
【表１】
2013156221.tif 000003
【００８３】
図６より、先端口の無い比較例１は、先端口を有する比較例２及び３に比べ、測定時間全体に亘って粒子状物質検出装置の出力（静電容量）が著しく低く、粒子状物質の検知が困難であることがわかる。これは、保護具に先端口が無いと、ガス導入口とガス排出口の形状のみで保護具内におけるガスの流れが決まるため、ガス導入口とガス排出口とでガスの流れ方が異なる現象が生じることにより、粒子状物質検出装置の貫通孔へ導入される排ガスが著しく減少したためであると考えられる。尚、これ以外にも、保護具に先端口が無い場合に生じ得る現象として、例えば、排ガス条件の変動があった場合や、異なった排ガス条件において、保護具内若しくは粒子状物質検出装置の貫通孔へ導入されるガス量が、排気管を流れるガス量に追従できなくなることが考えられる。先端口には、保護具内部の圧力を一定に保つ効果が有ると考えられる。
【００８４】
同じく図６より、ガス導入口の幅（スリット幅）が２ｍｍである比較例２は、ガス導入口の幅が４ｍｍである比較例３に比べて、時間当たりの静電容量の変化量が変動し易く、粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性が若干低いことがわかる。これは、ガス導入口の幅（スリット幅）が狭くなり、粒子状物質検出装置の貫通孔の開口部の幅に近くなると、ガス導入口の輪郭を形成している縁部に当たって乱流となったガスが、粒子状物質検出装置の貫通孔に流入し易くなり、貫通孔の壁面へのスートの堆積が不均一になるためと考えられる。
【００８５】
更に、図７より、分断壁を有する実施例１は、分断壁の無い比較例３に比べて、時間当たりの静電容量の変化量が変動しにくく、粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性が高いことがわかる。これは、分断壁が有ると、それによって、粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性を損なう要因となる粗大粒子の保護具内部への流入が阻まれるためであると考えられる。
【００８６】
同じく図７より、誘導板を有する比較例４は、誘導板の無い比較例３に比べて、静電容量の変化量が大きいこと、すなわち感度が高いことがわかる。これは、誘導板によって、保護具内に流入したスートが保護具内全体に拡散しにくくなり、粒子状物質検出装置の貫通孔内により集中的に流入するためであると考えられる。
【００８７】
同じく図７より、分断壁及び誘導板を有する実施例２は、分断壁及び誘導板の無い比較例３に比べて、粒子状物質検出装置の出力傾向の安定性が高く、また、分断壁を有するが誘導板の無い実施例１に比べて、粒子状物質検出装置の感度が高いことがわかる。そして、これらの結果より、保護具が分断壁に加えて誘導板も有していれば、粒子状物質検出装置の出力傾向の高い安定性と高い感度とを両立できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、粒子状物質検出装置を、自動車エンジン等の排気管等に固定するため、及び固定された粒子状物質検出装置を保護するために好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１：胴部、１ａ：分断壁、２：一方の端部、３：底部（保護具本体の底部）、３ａ：先端口、４：保護具本体、５：ガス導入口、５ａ：開口部、５ｂ：ガス導入口の輪郭部分、６：ガス排出口、７：他方の端部、７ａ：開口側の端部、１１：嵌合部、１２：突起部、２１：誘導板、２４：ガスの流れ方向、２６：貫通孔の延びる方向、１０１：第１保持管、１０２：第１端部、１０３：第２端部、１０４：固定用構造部、１０５：鍔部、１０６：底部（管状構造体の底部）、１０７：第１保持管の先端、１１１：第２保持管、１１２：一方の端部、１１３：中央部、１１４：栓、１２１：粒子状物質検出装置、１２３：取り出し部、１２４：コンタクト部材、１６１：検出装置本体、１６２：貫通孔（検出装置本体の貫通孔）、１６３，１６４：取出し端子、１６５：一方の端部、１６６：他方の端部、１００：粒子状物質検出装置用保護具、４００：粒子状物質検出装置固定用管状構造体、５００：保護具付き粒子状物質検出装置固定用管状構造体。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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