(57)【要約】【課題】イオンを効率的に帯電室へ到達させる技術を提供する。【解決手段】被測定ガス中の微粒子の量を検出する微粒子センサであって、イオンを発生させるイオン発生部を備えるイオン発生室と、前記イオン発生室に連通孔を介して連通しており、前記被測定ガスが流入する流入孔と、前記被測定ガスが流出する流出孔と、を有し、前記被測定ガス中の微粒子を、前記イオンにより帯電させるための帯電室と、を備え、前記イオン発生室の前記帯電室側の面は、絶縁体により形成されている絶縁体領域を含むことを特徴とする。【選択図】図６
2016223960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス中の微粒子の量を検出する微粒子センサであって、
イオンを発生させるイオン発生部を備えるイオン発生室と、
前記イオン発生室に連通孔を介して連通しており、前記被測定ガスが流入する流入孔と、前記被測定ガスが流出する流出孔と、を有し、前記被測定ガス中の微粒子を、前記イオンにより帯電させるための帯電室と、
を備え、
前記イオン発生室の前記帯電室側の面は、絶縁体により形成されている絶縁体領域を含むことを特徴とする、微粒子センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子センサであって、
前記連通孔の内壁は、絶縁体により形成されていない非絶縁体領域であることを特徴とする、微粒子センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の微粒子センサであって、
前記イオン発生室は、気体を噴射することにより前記帯電室を負圧にする噴射孔を備える、微粒子センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンなどの内燃機関の排ガスには、煤などの微粒子が含まれている。従来、こうした排ガス中の微粒子の量を検出するための微粒子センサが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９４０７７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に記載されている微粒子センサにおいて、コロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生室は、イオンにより微粒子を帯電させる帯電室と孔（ノズル開口）を介して連通している。特許文献１に記載されている微粒子センサは、イオン発生室と帯電室とは共に導電体により形成されている。このため、イオンが孔を介してイオン発生室から帯電室へ移動する際、イオン発生室の帯電室側の面にイオンが捕捉される虞があった。イオンが捕捉される場合、イオンが捕捉されない場合と比較して、イオンにより微粒子を帯電させるために多くのイオンを発生させなければならなかった。このため、イオンを効率的に帯電室へ到達させる技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することができる。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、被測定ガス中の微粒子の量を検出する微粒子センサが提供される。この微粒子センサは、イオンを発生させるイオン発生部を備えるイオン発生室と、前記イオン発生室に連通孔を介して連通しており、前記被測定ガスが流入する流入孔と、前記被測定ガスが流出する流出孔と、を有し、前記被測定ガス中の微粒子を、前記イオンにより帯電させるための帯電室と、を備え、前記イオン発生室の前記帯電室側の面は、絶縁体により形成されている絶縁体領域を含むことを特徴とする。この形態の微粒子センサによれば、イオン発生室で発生したイオンが、絶縁体領域の存在によりイオン発生室の帯電室側の面に捕捉されることを抑制できる。このため、イオンを効率的に帯電室へ到達させることができる。
【０００７】
（２）上記形態の微粒子センサにおいて、前記連通孔の内壁は、絶縁体により形成されていない非絶縁体領域としてもよい。この形態の微粒子センサによれば、例えば、絶縁体領域をコーティングにより形成する場合、連通孔の内壁までコーティングが及ぶことによって、連通孔の径がセンサ個体間で変わる（ばらつく）ことを抑制できる。この結果、連通孔の径が変わることに起因する、イオンがイオン発生室から出る量のばらつきを抑制できる。
【０００８】
（３）上記形態の微粒子センサにおいて、前記イオン発生室は、気体を噴射することにより前記帯電室を負圧にする噴射孔を備えてもよい。この形態の微粒子センサによれば、効率的にイオンを帯電室へ到達させることができると共に、被測定ガスを安定して帯電室内に取り込むことができる。
【０００９】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、微粒子センサの製造方法等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の微粒子センサを搭載する車両の概略構成図。
【図２】車両の排ガス配管４１５への微粒子センサ１００の取付状態と、センサ駆動部１１０の内部構成とを示す図。
【図３】微粒子センサ１００の断面図。
【図４】微粒子センサ１００の断面図。
【図５】ノズル形成部材４１における絶縁体領域４８が形成された部分を拡大した模式図。
【図６】微粒子センサ１００の先端部１００ｅの断面を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
Ａ．実施形態：
Ａ１．微粒子センサを搭載する車両の構成：
図１は、本実施形態の微粒子センサを搭載する車両の説明図である。図１に示すように、車両５００は、内燃機関４００と、燃料供給部４１０と、車両制御部４２０とを備える。内燃機関４００は、車両５００の動力源であり、例えばディーゼルエンジンによって構成される。燃料供給部４１０は、燃料配管４１１を介して内燃機関４００に燃料を供給する。
【００１２】
車両制御部４２０は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、車両５００全体の運転状態を制御する。具体的には、車両制御部４２０は、内燃機関４００における燃料の燃焼状態や、燃料供給部４１０からの燃料の供給量などを制御する。内燃機関４００には、排ガス配管４１５が接続されており、内燃機関４００からの排ガスは、排ガス配管４１５を介して車両５００の外部へと排出される。排ガス配管４１５には、排ガス中に含まれる煤などの微粒子を除去するためのフィルタ装置４１６（例えば、ＤＰＦ（Diesel particulate filter））が設けられている。
【００１３】
車両５００には、さらに、排ガス中の微粒子の量を検出するセンサシステム１３０が搭載されている。センサシステム１３０は、微粒子センサ１００と、センサ駆動部１１０と、微粒子センサ１００とセンサ駆動部１１０とを接続するケーブル１２０と、を備える。微粒子センサ１００は、排ガス配管４１５のフィルタ装置４１６より下流側に取り付けられている。
【００１４】
本実施形態において、微粒子センサ１００は、コロナ放電によって発生させた陽イオンにより、微粒子である煤を帯電させる。そして、帯電に用いられた陽イオン（「付着陽イオン」とも呼ぶ。）と、帯電に用いられなかった陽イオン（「余剰陽イオン」とも呼ぶ。）とを分離することにより、微粒子センサ１００は、検出信号をセンサ駆動部１１０に出力する。
【００１５】
センサ駆動部１１０は、微粒子センサ１００を駆動するとともに、微粒子センサ１００からの検出信号に基づき排ガス中の煤の量を検出する。本実施形態において、検出された煤量に基づき、車両制御部４２０はフィルタ装置４１６の性能を診断する。例えば、検出された煤量が所定値を超えた場合には、車両制御部４２０は、フィルタ装置４１６の劣化あるいは異常を判断し、判断結果をモニターに表示等することで利用者に報知する。本実施形態において、排ガス中の煤量は、排ガス中の煤の濃度を単位とするが、表面積を単位としてもよく、質量を単位としてもよく、煤の個数を単位としてもよい。
【００１６】
図２は、車両の排ガス配管４１５への微粒子センサ１００の取付状態と、センサ駆動部１１０の内部構成とを示す図である。ここで、微粒子センサ１００において、図２の紙面下側を「先端側」とも呼び、図２の紙面上側を「基端側」とも呼ぶ。
【００１７】
図２に示すように、微粒子センサ１００は、先端側に位置する先端部１００ｅが排ガス配管４１５内に挿入され、排ガス配管４１５を流れる排ガスに晒されている。詳細には、微粒子センサ１００の直棒状の先端部１００ｅは、微粒子センサ１００の取付部位における排ガス配管４１５の延伸方向に対してほぼ垂直に挿入されている。
【００１８】
微粒子センサ１００は、被検出ガスである排ガスをケーシング５の内部に流入させるための流入孔４５と、流入孔４５よりも先端側に位置しケーシング５の内部に流入した排ガスを外部に流出させる流出孔３５とを備える。本実施形態において、流入孔４５と流出孔３５とが排ガスの流れ方向Ｆの下流側を向くように、微粒子センサ１００は排ガス配管４１５に取り付けられている。
【００１９】
微粒子センサ１００の基端側には、可撓性を有するケーブル１２０が接続されている。ケーブル１２０は、微粒子センサ１００とセンサ駆動部１１０とを電気的に接続する。
【００２０】
センサ駆動部１１０は、センサ制御部１１１と、電気回路部１１２と、エア供給部１１３とを備える。センサ制御部１１１は、例えば、マイクロコンピュータによって構成され、電気回路部１１２と、エア供給部１１３とを制御するとともに、微粒子センサ１００を利用した検出結果を車両制御部４２０に送信する。
【００２１】
電気回路部１１２は、ケーブル１２０に収容されている第１と第２の絶縁電線１２１，１２２を介して微粒子センサ１００へ電力を供給する。また、電気回路部１１２は、ケーブル１２０に収容されている信号線１２４を介して微粒子センサ１００のセンサ信号を受信するとともに、そのセンサ信号に基づく検出結果をセンサ制御部１１１に送信する。
【００２２】
エア供給部１１３は、ポンプ（図示は省略）を備える。エア供給部１１３は、センサ制御部１１１からの指令に基づき、微粒子センサ１００の駆動の際に用いられる高圧空気をケーブル１２０に収容されている空気供給管１２３を介して微粒子センサ１００へ供給する。
【００２３】
Ａ２．微粒子センサの構成：
図３及び図４は、微粒子センサ１００の断面図である。ここで、図４は、図３から軸線ＣＬを中心として９０°回転させた状態を示す図であり、図３は、図４の３−３断面図である。図３及び図４には、互いに直交するＸＹＺ軸を付している。図３及び図４において、Ｚ軸正方向側を先端側、Ｚ軸負方向側を基端側とする。
【００２４】
図３に示すように、微粒子センサ１００は、軸線ＣＬ方向に延びるケーシング５と、ケーブル１２０と、取付固定部１０３と、外筒１０５と、外筒１０５と取付固定部１０３とを接続するジョイント部１０４と、を備える。また、図３に示すように、ケーシング５の内部には、分離用電極としての第１の電極１０と、放電用電極としての第２の電極２０とが収納されている。
【００２５】
ケーシング５は、導電性を有する複数の部材が組み付けられて形成された有底筒状の部材である。具体的には、ケーシング５は、基端側から先端側に向かう順に、内筒１０２と、イオン発生部材５０と、ノズル形成部材４１と、ガス帯電部材４０と、狭小流路形成部材３０と、微粒子センサの先端であるキャップ１０１とを備える。また、ケーシング５の側面には流入孔４５と、流入孔４５よりも先端側に位置する流出孔３５とが形成されている。ケーシング５は、ステンレス等の金属製の部材で形成され、ケーシング５を構成する各部材１０１，３０，４０，４１，５０，１０２は溶接等により部材同士が接続されている。
【００２６】
内筒１０２は、筒状の部材である。内筒１０２の基端側にはケーブル１２０が取り付けられている。内筒１０２は、内筒１０２よりも先端側に位置するケーシング５の構成部材５０，４１，４０，３０，１０１とケーブル１２０との間の導電パスとして機能する。
【００２７】
イオン発生部材５０は、内筒１０２の先端側に位置しており、先端側に位置する筒状の中間部材５１と、後端側に位置する円柱状の保持部材５７と、第２の電極２０とを備える。中間部材５１の内部には、イオン発生室７２が形成されている。イオン発生室７２には、第２の電極２０の先端部２１が配置されている。先端部２１は、コロナ放電によってイオンを発生させる構成部位であり、「イオン発生部」とも呼ぶ。
【００２８】
保持部材５７は、主に、第１と第２の電極１０，２０をケーシング５内部において保持させるために用いられる。保持部材５７には、第２の電極２０を挿通する第１のパイプ挿通孔５３（図４参照）と、第１の電極１０を挿通する第２のパイプ挿通孔５２と、気体供給流路としての噴射孔５４（図３参照）とが形成されている。第１と第２のパイプ挿通孔５３，５２及び噴射孔５４は、軸線ＣＬ方向に沿ってそれぞれ延びている。噴射孔５４は、ケーブル１２０の空気供給管１２３（図２）からの空気をイオン発生室７２へと流入させるための流路である。
【００２９】
第２の電極２０は、イオン発生部材５０の先端側に位置するノズル形成部材４１が対極となってコロナ放電を生じさせることで陽イオンを発生させる。第２の電極２０は、軸線ＣＬ方向に延びる針状の電極であり、ケーシング５内に収容されている。図４に示すように、第２の電極２０と保持部材５７とを絶縁するために、第２の電極２０と保持部材５７との間には、絶縁性のセラミックパイプ２５が配置されている。
【００３０】
ノズル形成部材４１は、ノズル形成部材４１の先端側に位置するガス帯電部材４０と一体に形成されている。ノズル形成部材４１には、連通孔４２が形成されており、ノズル形成部材４１の先端側に位置する帯電室７１と、ノズル形成部材４１の基端側に位置するイオン発生室７２とは、連通孔４２を介して連通されている。連通孔４２は、微小穴（オリフィス）である。本実施形態では、イオン発生室７２の直径は約１０．０ｍｍであるのに対し、連通孔４２の直径は約０．３ｍｍである。
【００３１】
ガス帯電部材４０は、筒状の部材である。図３に示すとおり、ガス帯電部材４０の側面には流入孔４５を備え、ガス帯電部材４０の先端側に位置する狭小流路形成部材３０の側方部の一部に設けられた溝部３４によって、流入孔４５から流入した軸線ＣＬ方向と直交する方向の排ガスの流れは、軸線ＣＬ方向に沿った流れ（基端側に向かう流れ）に変更される。
【００３２】
狭小流路形成部材３０は筒状の部材である。狭小流路形成部材３０の基端側は、ガス帯電部材４０の先端側の内側に挿入されることにより取り付けられている。図４に示すように、狭小流路形成部材３０の内部には、第２の電極１０を挿通するパイプ挿通孔３３が形成されている。また、図３に示すように、狭小流路形成部材３０の内部には、狭小流路としてのガス流路３１が形成されている。狭小流路形成部材３０の側方部には、被測定ガスを排出する流出孔３５が形成されている。
【００３３】
ガス流路３１はイジェクター形状である。詳細には、ガス流路３１は、基端側から先端側に向かう順に、第１の流路３１ａと、最狭小流路３１ｃと、第２の流路３１ｂと、を備える。第１の流路３１ａは、基端側から先端側に向かうに従って開口面積（流路断面積）が小さくなる流路である。最狭小流路３１ｃは、ガス流路３１の中で最も開口面積（流路断面積）が小さい流路である。第２の流路３１ｂは、基端側から先端側に向かうに従って開口面積（流路断面積）が大きくなる流路である。
【００３４】
また、狭小流路形成部材３０の先端側には円板状のキャップ１０１が取り付けられており、狭小流路形成部材３０とキャップ１０１の内部には、帯電室７０が形成されている。後述するように、帯電室７０，７１は、被測定ガス中の微粒子をイオンにより帯電させる部分である。
【００３５】
第１の電極１０は、帯電室７０に設けられており、狭小流路形成部材３０を対極（陰極）として、コロナ放電によって発生した陽イオンとの間で斥力を生じさせる。図４に示すように、第１の電極１０は、最も先端側に位置する部分に屈曲部１７を有し、屈曲部１７によって、先端部１１が１８０°折り返され、先端部１１が最狭小流路３１ｃに対向する。
【００３６】
第１の電極１０は、保持部材５７の第２のパイプ挿通孔５２、ノズル形成部材４１のパイプ挿通孔４３、狭小流路形成部材３０のパイプ挿通孔３３に挿通されている。なお、第１の電極１０は、各部材５７，４１，３０と絶縁するために、第１の電極１０と各部材５７，４１，３０との間には、絶縁性のセラミックパイプ１５が配置されている。
【００３７】
保持部材５７の外周には鍔部５７ｆが設けられている。鍔部５７ｆは、保持部材５７の外周に取り付けられる絶縁性を有する円環状の第１と第２の保持部材６１，６２によって狭持されている。また、第１と第２の保持部材６１，６２の外側には、微粒子センサ１００を排ガス配管４１５に固定するための取付固定部１０３が取り付けられる。
【００３８】
取付固定部１０３は、略円筒形状の本体部１０３ｓと、本体部１０３ｓの先端側に設けられたフランジ１０３ｆとを有している。取付固定部１０３の本体部１０３ｓの筒内と、第１と第２の保持部材６１，６２の外周とには、互いに係合し合う段部がそれぞれ形成されている。これらの段部が互いに係合し合うことにより、イオン発生部材５０は取付固定部１０３の筒内の所定の位置で係止される。なお、保持部材５７は、鍔部５７ｆの外周面と取付固定部１０３の筒内の内壁面との間が離間した状態で、第１と第２の保持部材６１，６２を介して取付固定部１０３の筒内に保持される。また、取付固定部１０３のフランジ１０３ｆには、リング状のガスケット６４がイオン発生部材５０の周囲を囲むように配置されている。さらに、第１の保持部材６１の段部と取付固定部１０３の筒内における段部との間には板パッキン６５が配置されている。
【００３９】
ここで、取付固定部１０３は導電性を有する部材（例えば、ステンレス等の金属部材）によって構成されるが、取付固定部１０３は、第１と第２の保持部材６１，６２によってイオン発生部材５０と絶縁されている。また、第１の保持部材６１は、フランジ１０３ｆの先端側の面よりも先端側に突出した部位を有しており、微粒子センサ１００が排ガス配管４１５に取り付けられたときに、排ガス配管４１５とケーシング５とを絶縁する。
【００４０】
取付固定部１０３の基端側には、ジョイント部１０４が取り付けられている。ジョイント部１０４には、軸線ＣＬ方向に延びる貫通孔１０４ｐが設けられている。貫通孔１０４ｐには、保持部材５７および内筒１０２が挿通されている。なお、貫通孔１０４ｐの内壁面と、イオン発生部材５０および内筒１０２の外表面との間には、空隙が形成されており、ジョイント部１０４とイオン発生部材５０とを絶縁する。また、ジョイント部１０４の外周には、六角レンチなどの工具と係合させるための工具係合部１０４ｅが設けられている。
【００４１】
外筒１０５は、導電性の部材（例えば、ステンレス等の金属部材）により形成されており、ジョイント部１０４の先端側に溶接等によって取り付けられている。外筒１０５は略円筒状であり、内筒１０２とケーブル１２０との連結部を内部に収容することで連結部を保護する。外筒１０５とケーブル１２０との間には、ケーブル１２０を保護するための円環状のグロメット６６が配置されている。外筒１０５の基端側は、加締部１０５ｃにおいて、ケーブル１２０を保持するために加締められている。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態の微粒子センサ１００において、イオン発生室７２の帯電室７１側の面ＳＦは、絶縁体により形成されている絶縁体領域４８を含む。
【００４３】
図５は、ノズル形成部材４１における絶縁体領域４８が形成された部位を拡大した模式図である。図５（Ａ）は、図４における絶縁体領域４８を拡大した模式図であり、図５（Ｂ）は、絶縁体領域４８を基端側から見た模式図である。軸線ＣＬ２は、連通孔４２の中心軸を示す。図５（Ａ）に示すように、イオン発生室７２の帯電室７１側の面ＳＦは、すり鉢状となっている。つまり、面ＳＦは、基端側から先端側に向かうほど径方向内側に位置する斜面となっている。
【００４４】
面ＳＦを構成するノズル形成部材４１は、導電体により形成されている。本実施形態において、面ＳＦの絶縁体領域４８は、セラミックによりコーティングされている。このため、ノズル形成部材４１が絶縁体領域４８を備えない場合、コロナ放電により第２の電極２０から発生したイオンが、導電性である面ＳＦに捕捉される虞がある。しかし、本実施形態では、ノズル形成部材４１が絶縁体領域４８を備えているため、面ＳＦのうちで絶縁体領域４８が形成された部分ではイオンが捕捉されることを抑制できる。本実施形態において、面ＳＦのうち、絶縁体領域４８は５０％以上を占める。
【００４５】
また、本実施形態において、図５（Ｂ）に示すとおり、連通孔４２の内壁は、絶縁体により形成されていない非絶縁体領域４９である。このため、絶縁体領域４８をコーティングにより形成する場合、連通孔４２の内壁までコーティングが及ぶことによって、連通孔４２の径がセンサ個体間で変わる（ばらつく）ことを抑制できる。この結果、連通孔４２の径が変わることによる、イオンがイオン発生室７２から出る量のばらつきを抑制でき、センサ個体間での煤量の検出精度のばらつきが生じるのを抑制することができる。
【００４６】
Ａ３．微粒子センサの検出動作：
図６は、微粒子センサ１００の先端部１００ｅの断面を模式的に示す図である。ここで図６では、第１の電極１０は、先端部１１以外の図示を省略してある。さらに、図６には、排ガス配管４１５（図２）における排ガスの流れ方向（矢印Ｆ）と、先端部１００ｅの内部におけるガスの流れ方向とを模式的に図示してある。
【００４７】
図６に示すように、排ガス中の煤量を検出する際、微粒子センサ１００は、イオン発生室７２内で陽イオンＰＩを発生させる。具体的には、電気回路部１１２（図２）によって第２の電極２０を陽極とし、ノズル形成部材４１を陰極として所定の電圧を印加し、第２の電極２０の先端部２１とノズル形成部材４１との間にコロナ放電を発生させて、イオン発生室７２内に陽イオンＰＩを発生させる。
【００４８】
イオン発生室７２内に発生した陽イオンＰＩは、エア供給部１１３（図２）から噴射孔５４を介してイオン発生室７２に供給される高圧気体とともに、連通孔４２から帯電室７１へと噴射される。これにより、帯電室７１に負圧が発生し、微粒子としての煤Ｓを含む被測定ガスとしての排ガスが流入孔４５から帯電室７１へと吸引される。
【００４９】
ここで、連通孔４２から空気（圧縮空気）を噴射させて帯電室７１に負圧を発生させることにより、検出対象となる排ガスを良好に帯電室７１へ取り込むことができる。このため、排ガス中の煤Ｓの量の検出精度を向上できる。具体的には、帯電室７１に負圧を発生させることにより、排ガス配管４１５を流れる排ガスのガス流速等の外的影響を低減し、流入孔４５を介して所定量の排ガスを安定して帯電室７１に取り込むことができる。
【００５０】
連通孔４２から噴射された陽イオンＰＩを含む空気と、流入孔４５から吸引された排ガスとは、帯電室７１において混合される。これによって、排ガス中に微粒子である煤Ｓが存在する場合に、陽イオンＰＩが煤Ｓに吸着して煤Ｓが帯電する。
【００５１】
ここで、図３で説明したとおり、流入孔４５は溝部３４を介して帯電室７１に連通している。この構成により、流入孔４５から帯電室７１に流入する排ガスの流れ方向と、連通孔４２から帯電室７１に噴射される空気の噴射方向とが互いに対向し合うことになるため、帯電室７１において、より大きな乱流が発生する。この乱流により、空気と排ガスとの混合が促進され、煤Ｓの帯電が促進される。
【００５２】
帯電室７１において空気と混合された排ガスとは、ガス流路３１を介して帯電室７０へと流れる。帯電室７０には、第１の電極１０の先端部１１が、排ガスの流れ方向に沿って配置されている。電気回路部１１２は、第１の電極１０を陽極とし、第１の電極１０を囲むケーシング５を陰極として両極に電圧を印加されている。これにより、陽イオンＰＩと第１の電極１０との間で斥力が生じる。
【００５３】
ここで、煤Ｓに吸着しなかった陽イオンＰＩ（余剰陽イオンＰＩ）は、斥力によって第１の電極１０から離れる方向に移動する。すなわち、余剰陽イオンＰＩは斥力によって、排ガスの流れに拘わらず先端部１１を取り囲むケーシング５の内壁面に向かう方向に進む。そして、ケーシング５のうち先端部１１を取り囲む部分（狭小流路形成部材３０やキャップ１０１）は陰極として機能しているため、該部分の内壁面に衝突した余剰陽イオンＰＩは内壁面に捕捉される。
【００５４】
一方、煤Ｓに吸着した陽イオンＰＩ（吸着陽イオンＰＩ）は、余剰陽イオンＰＩに比べ、煤Ｓの質量分だけ質量が大きい。このため、外部の電気的な斥力や引力による影響が余剰陽イオンＰＩに比較して小さい。この結果、電気的な力を受けても排ガスの流れによって、流出孔３５から排ガス配管４１５内へと排出される。これにより、余剰陽イオンＰＩと吸着陽イオンＰＩとが分離される。
【００５５】
微粒子センサ１００では、ケーシング５によって捕捉した陽イオンＰＩの捕捉量に応じた電流の変化を検出することができる。センサ制御部１１１（図２）は、電気回路部１１２を介して、微粒子センサ１００における電流の変化を、微粒子センサ１００の検出信号として検出し、その検出信号に基づいて排ガス中に含まれる煤Ｓの量を検出する。
【００５６】
以上に説明したとおり、本実施形態の微粒子センサ１００は以下のような有利な効果を奏する。本実施形態の微粒子センサ１００において、ノズル形成部材４１は、導電体により形成されている。一方、イオン発生室７２の帯電室７１側の面ＳＦの少なくとも一部は、絶縁体領域４８である。このため、面ＳＦが絶縁体領域４８を備えない場合、コロナ放電により第２の電極２０から発生したイオンが、面ＳＦに捕捉される虞がある。しかし、面ＳＦが絶縁体領域４８を備えることにより、イオンが面ＳＦに捕捉されることを抑制できる。
【００５７】
このため、イオンを効率的にイオン発生室７２から帯電室７１へ到達させることができる。この結果として、面ＳＦに絶縁体領域４８を備えない場合と比較して、第２の電極２０から発生させるイオン（陽イオンＰＩ）の量を少なくすることができる。これにより、第２の電極２０に印加する電圧を小さくできる。第２の電極２０に印加する電圧を小さくできることは以下の二つの更なる効果につながる。第１の効果としては、第２の電極２０の周囲に形成されたセラミックパイプ１５の厚みを薄くしてもリーク電流が生じるのを抑えることができるため、煤量の検出制度を低下させることなく微粒子センサ１００の小型化を図ることができる。また、第２の効果としては、電圧制御回路の構成を複雑に設計せずに済むため、センサシステム１３０のコスト削減にもつなげられる。
【００５８】
Ｂ．変形例
Ｂ１．変形例１：
上述の実施形態において、面ＳＦの絶縁体領域４８は、セラミックのコーティングにより形成されていた。しかし、これに限定されず、絶縁体領域４８は、ガラスや樹脂などの他の絶縁材料を用いたコーティングにより形成されていてもよい。ただし、高温の被測定ガスに含まれる微粒子の量を検出する用途においては、絶縁体領域４８の構成材料としては、樹脂ではなく、セラミックまたはガラス、ガラスとセラミックの混合物を用いるとよい。
【００５９】
Ｂ２．変形例２：
上述の実施形態において、絶縁体領域４８は、コーティングにより形成されているが、絶縁体領域４８は、コーティング以外の方法で形成されていてもよい。コーティング以外の方法としては、例えば、面ＳＦの形状に合わせて予め成形された絶縁体部品を面ＳＦへ接着させる方法が挙げられる。この場合、接着方法としては、例えば、ろう付けを用いることができる。
【００６０】
Ｂ３．変形例３：
上述の実施形態において、連通孔４２の内壁は、非絶縁体領域４９としたが、これに限られない。つまり、連通孔４２の内壁を、絶縁体領域４８としてもよい。連通孔４２の内壁を絶縁体領域４８とした場合、連通孔４２を再度、先端のとがったもので貫通させることにより、連通孔４２の径を調整してもよい。
【００６１】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
５…ケーシング
１０…第１の電極
１１…先端部
１５…セラミックパイプ
１７…屈曲部
２０…第２の電極
２１…先端部
２５…セラミックパイプ
３０…狭小流路形成部材
３１…ガス流路
３１ａ…第１の流路
３１ｂ…第２の流路
３１ｃ…最狭小流路
３３…パイプ挿通孔
３４…溝部
３５…流出孔
４０…ガス帯電部材
４１…ノズル形成部材
４２…連通孔
４３…パイプ挿通孔
４５…流入孔
４８…絶縁体領域
４９…非絶縁体領域
５０…イオン発生部材
５１…中間部材
５２…第２のパイプ挿通孔
５３…第１のパイプ挿通孔
５４…噴射孔
５７…保持部材
５７ｆ…鍔部
６１…第１の保持部材
６２…第２の保持部材
６４…ガスケット
６５…板パッキン
６６…グロメット
７０…帯電室
７１…帯電室
７２…イオン発生室
１００…微粒子センサ
１００ｅ…先端部
１０１…キャップ
１０２…内筒
１０３…取付固定部
１０３ｆ…フランジ
１０３ｓ…本体部
１０４…ジョイント部
１０４ｅ…工具係合部
１０４ｐ…貫通孔
１０５…外筒
１１０…センサ駆動部
１１１…センサ制御部
１１２…電気回路部
１１３…エア供給部
１２０…ケーブル
１２１…第２の絶縁電線
１２３…空気供給管
１２４…信号線
１３０…センサシステム
４００…内燃機関
４１０…燃料供給部
４１１…燃料配管
４１５…排ガス配管
４１６…フィルタ装置
４２０…車両制御部
５００…車両
ＣＬ…軸線
ＣＬ２…軸線
ＰＩ…陽イオン
Ｓ…煤
ＳＦ…面
【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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