JP4574411B2 - Wrinkle detection sensor and wrinkle detection method - Google Patents

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Description

本発明は、煤検出センサ、及び煤検出方法に関する。さらに詳しくは、ガス流路を通過するガスに含まれる煤の量を高精度かつ連続的に検出することが可能な煤検出センサ、及び煤検出方法に関する。   The present invention relates to a wrinkle detection sensor and a wrinkle detection method. More particularly, the present invention relates to a soot detection sensor and a soot detection method capable of continuously detecting the amount of soot contained in gas passing through a gas flow path with high accuracy.

内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮して排気ガス中から除去する必要性が高まっている。特に、ディーゼルエンジンから排出される微粒子(以下、PMということがある)の除去に関する規制は欧米、日本国内ともに強化される方向にあり、このPMをディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFということがある)と呼ばれるフィルタで捕集して、外部へ排出されるPMの量を低減する技術が開発されている。   There is an increasing need to remove particulates and harmful substances in exhaust gas from internal combustion engines, boilers and the like from the exhaust gas in consideration of environmental impact. In particular, regulations regarding the removal of particulates (hereinafter sometimes referred to as PM) discharged from diesel engines are in a direction to be strengthened both in Europe, the United States, and Japan, and this PM may be referred to as a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF). ) Technology for reducing the amount of PM collected by a filter called) and discharged to the outside.

このようなDPFとしては、例えば、多孔質の隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造のフィルタが用いられており、このセルを交互に目封じすることで、セルを構成する多孔質の隔壁がフィルタの役目を果し、排気ガスを浄化することができる。   As such a DPF, for example, a filter having a honeycomb structure in which a plurality of cells serving as fluid flow paths are formed by porous partition walls is used. By alternately sealing the cells, The porous partition walls constituting the film serve as a filter and can purify the exhaust gas.

ところで、このようなPMを含むガスを浄化するフィルタは、その使用を継続すると、捕集されたPMが隔壁の表面を閉塞し、圧力損失が大きくなるためにフィルタ性能が低下する。特に、自動車に搭載されるDPFの場合には、フィルタ性能の低下のみならず、圧力損失の増大によってエンジンの性能が低下したり、或いは燃費の悪化を招来する点において好ましくない。従って、フィルタに捕集されたPM量が再生を必要とする量になった際には、フィルタを加熱することによって、捕集されたPMを燃焼させて除去する処理(「再生」と称される)が行われている。   By the way, if such a filter for purifying gas containing PM is continuously used, the trapped PM blocks the surface of the partition wall, and the pressure loss increases, so that the filter performance deteriorates. In particular, in the case of a DPF mounted in an automobile, it is not preferable in that not only the filter performance is lowered but also the performance of the engine is lowered or the fuel consumption is deteriorated due to an increase in pressure loss. Therefore, when the amount of PM collected by the filter reaches an amount that requires regeneration, the filter is heated to burn and remove the collected PM (referred to as “regeneration”). Has been carried out.

例えば、DPFを再生する方法としては、ポスト噴射(爆発行程後半ないしは排気行程において燃料を噴射することを意味する)により供給された燃料を燃焼させることによって、或いはDPFの上流に加熱ヒータを配置することによって、排出される排気ガスの温度を上昇させ、その高温の排気ガスを利用してDPFを加熱する再生方法等が知られている。   For example, as a method of regenerating the DPF, a heater is disposed by burning the fuel supplied by post injection (meaning that fuel is injected in the latter half of the explosion stroke or the exhaust stroke) or upstream of the DPF. Thus, a regeneration method or the like is known in which the temperature of the exhaust gas discharged is raised and the DPF is heated using the high-temperature exhaust gas.

そして、現在実用化及び提案されているDPFにおいては、フィルタに捕集されたPM量が再生を必要とする量になったことの検出は、例えば、フィルタの出入口のフィルタ圧力損失によるフィルタ前後の排圧の差圧をDPF差圧センサにより検出し、電子制御等でこの差圧の値を所定の判定値と比較することによって行われている(例えば、特許文献1参照)。   In the DPF currently put into practical use and proposed, the detection that the amount of PM collected by the filter has become a quantity that needs to be regenerated is, for example, before and after the filter due to the filter pressure loss at the inlet / outlet of the filter. The differential pressure of the exhaust pressure is detected by a DPF differential pressure sensor, and the value of the differential pressure is compared with a predetermined determination value by electronic control or the like (for example, see Patent Document 1).

また、PMとしての煤(カーボン微粒子)が、電気導電性を有していることを利用したパーティキュレート検出素子も提案されている(例えば、特許文献2参照)。このパーティキュレート検出素子は、導電性微粒子を捕獲する耐熱性電気絶縁部材と、この耐熱性電気絶縁部材に配設され、耐熱性電気絶縁部材の電気抵抗を測定する相対向する一対の電極部とからなるものである。
特開昭60−47937号公報 特開昭59−60018号公報
In addition, a particulate detection element using the fact that soot (carbon fine particles) as PM has electrical conductivity has also been proposed (see, for example, Patent Document 2). The particulate detection element includes a heat-resistant electrical insulating member that captures conductive fine particles, and a pair of opposing electrode portions that are disposed on the heat-resistant electrical insulating member and measure the electrical resistance of the heat-resistant electrical insulating member. It consists of
JP 60-47937 A JP 59-60018 A

しかしながら、フィルタ前後の排圧の差圧をDPF差圧センサにより検出する方法に関しては、エンジンの運転条件が変わると、排出される排気ガスの流量や温度が変化して、基準となるフィルタ圧力損失が大きく変化する。このため、上述したフィルタ前後の排圧の差圧を直接検出する方法については、その検出精度が低いという問題があった。   However, regarding the method of detecting the differential pressure of the exhaust pressure before and after the filter by the DPF differential pressure sensor, when the engine operating condition changes, the flow rate and temperature of the exhaust gas that is discharged changes, and the reference filter pressure loss Changes significantly. For this reason, the method for directly detecting the differential pressure between the exhaust pressure before and after the filter described above has a problem that the detection accuracy is low.

このため、各エンジンの運転条件毎に判定値を設定し、そのデータをマップデータ等にして電子制御装置に予め記憶させておき、そのエンジンの運転条件に対応した判定値を抽出する方法も提案されているが、エンジン性能の経時変化や、エンジンの固体差による変化に対して上述したマップが対応できないという問題がある。   For this reason, a method is also proposed in which a judgment value is set for each engine operating condition, the data is stored as map data in the electronic control device in advance, and a judgment value corresponding to the engine operating condition is extracted. However, there is a problem that the above-described map cannot cope with changes in engine performance over time or changes due to engine differences.

また、導電性微粒子を捕獲する耐熱性電気絶縁部材を備えたパーティキュレート検出素子については、一対の電極部相互間の導通が確保される程度に、耐熱性電気絶縁部材上にパーティキュレート(煤)が堆積するまでは検出感度が得られないため、低濃度に関する感度及び応答性が低いという問題があった。   In addition, for particulate detection elements having a heat-resistant electrical insulation member that captures conductive fine particles, particulates (煤) are placed on the heat-resistant electrical insulation member to such an extent that conduction between a pair of electrode portions is ensured. Since the detection sensitivity cannot be obtained until the deposit is deposited, there has been a problem that the sensitivity and responsiveness relating to the low concentration are low.

また、我が国では、環境への影響を考慮して、例えば、DPFを備えた排出ガス浄化システム等の機能を車上で自己診断する装置(OBD:On−Board Diagnostic System)の導入が検討され、2008年モデル以降の車両において装着義務付けの方針が示されている。この場合には、DPFを通過して排出される微量の煤等の検出に関しても検討されているが、上述した従来の方法に関しては検出精度や応答性が低いため、OBDの検出センサとして使用することは困難である。   In Japan, considering the impact on the environment, for example, the introduction of an on-board diagnostic system (OBD) that diagnoses the functions of an exhaust gas purification system equipped with a DPF on the vehicle has been studied. The policy of obligatory installation is shown in vehicles after the 2008 model. In this case, the detection of a small amount of soot discharged through the DPF has been studied, but the conventional method described above is low in detection accuracy and responsiveness, and therefore used as an OBD detection sensor. It is difficult.

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、ガス流路を通過するガスに含まれる煤の量を高精度かつ連続的に検出することが可能な煤検出センサ、及び煤検出方法を提供する。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and a soot detection sensor and a soot detection method capable of detecting the amount of soot contained in gas passing through a gas flow path with high accuracy and continuously. I will provide a.

本発明は、以下の煤検出センサ、及び煤検出方法を提供するものである。   The present invention provides the following wrinkle detection sensor and wrinkle detection method.

[1] 煤を含むガスが通過するガス流路内に設置して、前記ガスに含まれる前記煤を検出する煤検出センサであって、互いに対向する一対の導電性電極と、前記一対の導電性電極に一の表面が挟持され、且つ他の表面が前記ガス流路内を通過する前記ガスに接するように配設された誘電体と、を備え、互いに対向する前記一対の導電性電極の相互間に、前記誘電体の前記他の表面に前記ガス流路内を通過する前記ガスに含まれる前記煤が所定量付着した際に、前記誘電体の前記他の表面に沿面放電が生じるように電圧が印加される電圧印加手段を有するとともに、前記誘電体の前記他の表面に沿面放電が発生する際の前記一対の導電性電極の状態を測定して、前記ガスに含まれる前記煤を検出する煤検出センサであり、前記誘電体の前記一の表面と、前記一対の導電性電極との間の少なくとも一部に、0.1〜0.7mmの間隔の隙間が設けられている煤検出センサ(以下、「第一の発明」ということがある)。 [1] A soot detection sensor that is installed in a gas flow path through which gas containing soot passes and detects the soot contained in the gas, the pair of conductive electrodes facing each other, and the pair of conductive One surface of the conductive electrode, and another surface of the dielectric electrode disposed in contact with the gas passing through the gas flow path. When a predetermined amount of the soot contained in the gas passing through the gas flow path adheres to the other surface of the dielectric, a creeping discharge is generated on the other surface of the dielectric. in conjunction with a voltage applying means is voltage Ru is applied, wherein the dielectric other surface creeping discharge is measured state of the pair of conductive electrodes at the time of generating, the soot contained in the gas A wrinkle detecting sensor for detecting the one of the dielectrics. A wrinkle detection sensor (hereinafter referred to as “first invention” ) in which a gap of 0.1 to 0.7 mm is provided in at least a part between the surface and the pair of conductive electrodes. ).

[2] 前記一対の導電性電極の相互間に、直流電圧、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧が印加された前記[1]に記載の煤検出センサ。   [2] The soot detection sensor according to [1], wherein a DC voltage, an AC voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes.

[3] 前記一対の導電性電極の相互間で消費する単位時間当たりの電力量を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する前記[1]又は[2]に記載の煤検出センサ。   [3] The method according to [1] or [2], wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring an amount of electric power consumed per unit time between the pair of conductive electrodes.煤 Detection sensor.

[4] 前記一対の導電性電極の相互間に流れる電流値を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する前記[1]又は[2]に記載の煤検出センサ。   [4] The soot detection sensor according to [1] or [2], wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring a current value flowing between the pair of conductive electrodes.

[5] 単位時間当たりに、前記誘電体の前記他の表面に生じる沿面放電の回数を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する前記[1]又は[2]に記載の煤検出センサ。   [5] The above [1] or [2], wherein the amount of the soot contained in the gas is detected by measuring the number of creeping discharges generated on the other surface of the dielectric per unit time.煤 detection sensor.

[6] 前記一対の導電性電極の相互間に、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧が印加されている場合に、印加された電圧の最大電圧値を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する前記[1]又は[2]に記載の煤検出センサ。   [6] When an alternating voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes, the maximum voltage value of the applied voltage is measured to be included in the gas. The wrinkle detection sensor according to [1] or [2], wherein the wrinkle detection sensor detects an amount of the wrinkle.

] 所定の時間間隔毎に、前記一対の導電性電極の相互間に印加する電圧値を増大して、前記誘電体の前記他の表面に強制的に沿面放電を生じさせる前記[1]〜[]のいずれかに記載の煤検出センサ。 [ 7 ] The voltage value applied between the pair of conductive electrodes is increased at predetermined time intervals to forcibly generate creeping discharge on the other surface of the dielectric. [7] The wrinkle detection sensor according to any one of to [ 6 ].

] ガス流路内を通過するガスに含まれる煤を検出する煤検出方法であって、互いに対向する一対の導電性電極と、前記一対の導電性電極に一の表面が挟持された誘電体とを、少なくとも前記誘電体の他の表面が前記ガス流路内を通過する前記ガスに接するように配設し、互いに対向する前記一対の導電性電極の相互間に、前記誘電体の前記他の表面に前記ガス流路内を通過する前記ガスに含まれる前記煤が所定量付着した際に、前記誘電体の前記他の表面に沿面放電が生じるように電圧を印加し、前記誘電体の前記他の表面に沿面放電が発生する際の前記一対の導電性電極の状態を測定して、前記ガスに含まれる前記煤を検出する煤検出方法(以下、「第二の発明」ということがある)。 [ 8 ] A soot detection method for detecting soot contained in a gas passing through a gas flow path, a pair of conductive electrodes facing each other, and a dielectric having one surface sandwiched between the pair of conductive electrodes A body is disposed so that at least the other surface of the dielectric is in contact with the gas passing through the gas flow path, and the dielectric of the dielectric is interposed between the pair of conductive electrodes facing each other. When a predetermined amount of the soot contained in the gas passing through the gas flow path adheres to another surface, a voltage is applied so that creeping discharge is generated on the other surface of the dielectric, and the dielectric A soot detection method (hereinafter referred to as “second invention”) for detecting the soot contained in the gas by measuring the state of the pair of conductive electrodes when creeping discharge occurs on the other surface There is).

] 前記一対の導電性電極の相互間に、直流電圧、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧を印加する前記[]に記載の煤検出方法。 [ 9 ] The soot detection method according to [ 8 ], wherein a DC voltage, an AC voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes.

10] 前記一対の導電性電極の相互間で消費する単位時間当たりの電力量を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する前記[]又は[]に記載の煤検出方法。 [ 10 ] The method according to [ 8 ] or [ 9 ], wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring an amount of power consumed per unit time between the pair of conductive electrodes.煤 Detection method.

11] 前記一対の導電性電極の相互間に流れる電流値を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する前記[]又は[]に記載の煤検出方法。 [ 11 ] The soot detection method according to [ 8 ] or [ 9 ], wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring a current value flowing between the pair of conductive electrodes.

12] 単位時間当たりに、前記誘電体の前記他の表面に生じる沿面放電の回数を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する前記[]又は[]に記載の煤検出方法。 [ 12 ] The above [ 8 ] or [ 9 ], wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring the number of creeping discharges generated on the other surface of the dielectric per unit time.煤 detection method.

13] 前記一対の導電性電極の相互間に、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧が印加されている場合に、印加された電圧の最大電圧値を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する前記[]又は[]に記載の煤検出方法。 [ 13 ] When an AC voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes, the maximum voltage value of the applied voltage is measured to be included in the gas. The wrinkle detection method according to [ 8 ] or [ 9 ], wherein the amount of wrinkle to be detected is detected.

14] 前記誘電体の前記一の表面と、前記一対の導電性電極との間の少なくとも一部に、0.1〜0.7mmの間隔の隙間を設ける前記[]〜[13]のいずれかに記載の煤検出方法。 [ 14 ] The above-mentioned [ 8 ]-[ 13 ], wherein a gap having a spacing of 0.1-0.7 mm is provided in at least a part between the one surface of the dielectric and the pair of conductive electrodes. The wrinkle detection method according to any one of the above.

15] 所定の時間間隔毎に、前記一対の導電性電極の相互間に印加する電圧値を増大して、前記誘電体の前記他の表面に強制的に沿面放電を生じさせる前記[]〜[14]のいずれかに記載の煤検出方法。 [15] a predetermined time interval, increasing the voltage applied therebetween the pair of conductive electrodes, wherein the generating force the creeping discharge on the other surface of the dielectric [8] The wrinkle detection method according to any one of to [ 14 ].

本発明の煤検出センサは、ガス流路を通過するガスに含まれる煤の量を高精度かつ連続的に検出することができる。特に、本発明の煤検出センサは、微量の煤等も検出することが可能であるため、DPFの性能低下や破損等を検知するためのOBDの検出センサとしても好適に用いることができる。また、本発明の煤検出方法は、ガス流路を通過するガスに含まれる煤の量を高精度かつ連続的に検出することが可能な方法である。   The soot detection sensor of the present invention can continuously detect the amount of soot contained in the gas passing through the gas flow path with high accuracy. In particular, since the soot detection sensor of the present invention can detect a very small amount of soot and the like, it can also be suitably used as an OBD detection sensor for detecting a decrease in performance or damage of the DPF. Further, the soot detection method of the present invention is a method capable of continuously detecting the amount of soot contained in the gas passing through the gas flow path with high accuracy.

以下、図面を参照して、本発明(第一及び第二の発明)の煤検出センサ、及び煤検出方法の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。   Hereinafter, embodiments of a wrinkle detection sensor and a wrinkle detection method according to the present invention (first and second inventions) will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is construed as being limited thereto. However, various changes, modifications, and improvements can be made based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

図1は、本発明(第一の発明)の煤検出センサの一の実施の形態を模式的に示す断面図である。本実施の形態の煤検出センサ1は、煤4を含むガスが通過するガス流路5内に設置して、このガスに含まれる煤4を検出する煤検出センサ1であって、互いに対向する一対の導電性電極3(3a,3b)と、一対の導電性電極3に一の表面11が挟持され、且つ他の表面12がガス流路5内を通過するガスに接するように配設された所定の形状の誘電体2と、を備え、互いに対向する一対の導電性電極3の相互間に、誘電体2の他の表面12にガス流路5内を通過するガスに含まれる煤4が所定量付着した際に、誘電体2の他の表面12に沿面放電が生じるように電圧が印加されている。なお、図1に示す本実施の形態の煤検出センサ1の一対の導電性電極3a,3bにおいては、一方の導電性電極3aを電源14に電気的に接続し、他方の導電性電極3bを接地している。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one embodiment of a wrinkle detection sensor of the present invention (first invention). The soot detection sensor 1 of the present embodiment is a soot detection sensor 1 that is installed in a gas flow path 5 through which gas containing soot 4 passes and detects soot 4 contained in this gas, and is opposed to each other. A pair of conductive electrodes 3 (3a, 3b) and one surface 11 are sandwiched between the pair of conductive electrodes 3, and the other surface 12 is disposed so as to be in contact with the gas passing through the gas flow path 5. 4 having a predetermined shape of the dielectric 2 and included in the gas passing through the gas flow path 5 on the other surface 12 of the dielectric 2 between the pair of conductive electrodes 3 facing each other. When a predetermined amount adheres, a voltage is applied so that creeping discharge occurs on the other surface 12 of the dielectric 2. In the pair of conductive electrodes 3a and 3b of the wrinkle detection sensor 1 of the present embodiment shown in FIG. 1, one conductive electrode 3a is electrically connected to the power source 14, and the other conductive electrode 3b is connected. Grounded.

このように、本実施の形態の煤検出センサ1を構成する一対の導電性電極3の相互間には、初期状態、即ち、ガス流路5内を通過するガスに接するように配設された誘電体2の他の表面12に煤4が付着していない状態では、この他の表面12に沿面放電が起こらない程度の大きさの電圧が印加されている。このような状態でガス流路5にガスが通過し、誘電体2の他の表面12に煤4が所定量付着して、誘電体2の表面12の、沿面放電を生じる際に必要な最低電位差値が低下すると、誘電体2の表面12に電流が流れ易くなり、この誘電体2の他の表面12に沿面放電が生じる。   Thus, between the pair of conductive electrodes 3 constituting the wrinkle detection sensor 1 of the present embodiment, the initial state, that is, the gas passing through the gas flow path 5 is disposed so as to be in contact with the gas. In the state where the ridge 4 is not attached to the other surface 12 of the dielectric 2, a voltage of a magnitude that does not cause creeping discharge is applied to the other surface 12. In this state, the gas passes through the gas flow path 5, and a predetermined amount of soot 4 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2, so that the minimum necessary for creeping discharge on the surface 12 of the dielectric 2 is generated. When the potential difference value decreases, current easily flows on the surface 12 of the dielectric 2, and creeping discharge occurs on the other surface 12 of the dielectric 2.

エンジン等の内燃機関から排出される排気ガスに含まれる煤4には、ほぼ一定の割合及び分布で正負の電荷をもっており、電界が存在する空間に入ると電気的な引力により静電捕集される。本実施の形態の煤検出センサ1においては、一対の導電性電極3には電圧が印加されているために、この一対の導電性電極3に挟持された誘電体2の他の表面12には電界が存在し、この電界によって煤4が静電捕集される。このため、例えば、単に誘電体2の他の表面12に煤が堆積するのを待って検出を行うのではなく、煤検出センサ1の誘電体2に煤4を捕集して検出を行うことができるため、検出感度に優れている。   The soot 4 contained in the exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an engine has positive and negative charges at a substantially constant rate and distribution, and when entering the space where an electric field exists, it is electrostatically collected by an electric attractive force. The In the wrinkle detection sensor 1 of the present embodiment, since a voltage is applied to the pair of conductive electrodes 3, the other surface 12 of the dielectric 2 sandwiched between the pair of conductive electrodes 3 There is an electric field, and the trap 4 is electrostatically collected by this electric field. For this reason, for example, the detection is performed by collecting the soot 4 on the dielectric 2 of the soot detection sensor 1 instead of simply waiting for soot to accumulate on the other surface 12 of the dielectric 2. Therefore, it has excellent detection sensitivity.

ガス流路5を通過するガスに含まれる煤4の量が多いほど、短時間でより多くの煤4が静電捕集され、誘電体2の表面12の、沿面放電を生じる際に必要な最低電位差値が早く低下する。このため、本実施の形態の煤検出センサ1における電力量や電流値、また、単位時間当たりに誘電体2の他の表面12に生じる沿面放電の回数等を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量に換算して検出することができる。   The larger the amount of soot 4 contained in the gas passing through the gas flow path 5, the more soot 4 is electrostatically collected in a short time, which is necessary for generating creeping discharge on the surface 12 of the dielectric 2. The minimum potential difference value decreases quickly. For this reason, it is contained in gas by measuring the electric energy and electric current value in the soot detection sensor 1 of this Embodiment, the frequency | count of the creeping discharge which arises on the other surface 12 of the dielectric material 2 per unit time, etc. It can be detected in terms of the amount of 煤 4.

煤検出センサ1を構成する一対の導電性電極3に印加する電圧の種類については特に制限はないが、誘電体2の他の表面12に煤4が付着した際に好適に沿面放電を生じる電圧であることが好ましく、例えば、直流電圧、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧を好適例として挙げることができる。   The type of voltage applied to the pair of conductive electrodes 3 constituting the soot detection sensor 1 is not particularly limited, but is a voltage that suitably causes creeping discharge when the soot 4 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2. For example, a DC voltage, an AC voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage can be given as a suitable example.

上述したように本実施の形態の煤検出センサ1は、誘電体2の他の表面12に煤4が付着して沿面放電が生じる現象によって得られる様々な物理的な測定値において、それらの測定値からガスに含まれる煤4の量を換算することができる測定値を選択して測定し、得られた所定の測定値よりガスに含まれる煤4の量を検出するものである。   As described above, the soot detection sensor 1 according to the present embodiment is capable of measuring various physical measurement values obtained by the phenomenon in which the soot 4 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2 to cause creeping discharge. The measurement value that can convert the amount of soot 4 contained in the gas from the value is selected and measured, and the amount of soot 4 contained in the gas is detected from the obtained predetermined measurement value.

具体的には、例えば、一対の導電性電極3の相互間で消費する単位時間当たりの電力量を測定することによりガスに含まれる煤4の量を検出する方法や、誘電体2の他の表面12に沿面放電が生じた際における、一対の導電性電極3の相互間に流れる電流値を測定することによりガスに含まれる煤4の量を検出する方法や、さらに、単位時間当たりに誘電体2の他の表面12に生じる沿面放電の回数を測定することによりガスに含まれる煤4の量を検出する方法等を挙げることができる。   Specifically, for example, a method of detecting the amount of soot 4 contained in the gas by measuring the amount of power per unit time consumed between the pair of conductive electrodes 3, A method of detecting the amount of soot 4 contained in the gas by measuring the value of the current flowing between the pair of conductive electrodes 3 when creeping discharge occurs on the surface 12, and further, the dielectric per unit time The method etc. which detect the quantity of the soot 4 contained in gas by measuring the frequency | count of the creeping discharge which arises on the other surface 12 of the body 2 can be mentioned.

例えば、単位時間当たりの電力量を測定して煤4の量を検出する方法としては、図1に示すような一対の導電性電極3の相互間に、所定の電源14を用いて直流電圧を印加し、電力計測回路13により単位時間当たりの消費電力量に比例する電圧信号を出力する。このようにして得られた電圧信号と、ガス流路5を通過したガス量とにより、ガスに含まれる煤4の量を算出する方法を挙げることができる。   For example, as a method of measuring the amount of power per unit time and detecting the amount of 煤 4, a DC voltage is applied between a pair of conductive electrodes 3 as shown in FIG. And a voltage signal proportional to the power consumption per unit time is output by the power measuring circuit 13. A method for calculating the amount of soot 4 contained in the gas can be mentioned based on the voltage signal thus obtained and the amount of gas passing through the gas flow path 5.

また、例えば、一対の導電性電極3の相互間に流れる電流値を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量を検出することもできるし、さらに、単位時間当たりに、誘電体2の他の表面12に生じる沿面放電の回数を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量を検出することもできる。   Further, for example, the amount of soot 4 contained in the gas can be detected by measuring the value of the current flowing between the pair of conductive electrodes 3, and further, the dielectric 2 per unit time can be detected. By measuring the number of creeping discharges generated on the other surface 12, the amount of soot 4 contained in the gas can be detected.

また、例えば、一対の導電性電極3の相互間に、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧が印加されている場合に、印加された電圧の最大電圧値を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量を検出することもできる。このように、電圧値が経時的に変化する電圧(交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧等)を印加している場合には、煤4が誘電体2の表面12に付着することにより、沿面放電を生じる際に必要な最低電位差値が変化し、これに伴い上述した最大電圧値が変化する。このため、この最大電圧値を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量を検出することができる。   In addition, for example, when an alternating voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes 3, the maximum voltage value of the applied voltage is measured to be included in the gas. It is also possible to detect the amount of soot 4 that is produced. Thus, when a voltage (AC voltage, pulse voltage, sawtooth waveform voltage, or the like) whose voltage value changes with time is applied, the ridge 4 adheres to the surface 12 of the dielectric 2, The minimum potential difference value required when creeping discharge occurs changes, and the maximum voltage value described above changes accordingly. For this reason, the amount of soot 4 contained in the gas can be detected by measuring the maximum voltage value.

なお、本実施の形態の煤検出センサ1においては、所定量の煤4が誘電体2の他の表面12に付着して沿面放電を生じると、付着した煤4は酸化されて二酸化炭素となり、ガス流路5を通過するガスとともに排出される。このため、沿面放電を生じる毎に、この誘電体2の他の表面12は初期状態、即ち、煤4が付着していない状態に戻り、連続的に煤4の検出が可能となる。なお、特に限定されることはないが、例えば、所定の時間間隔毎に、一対の導電性電極3の相互間に印加する電圧値を増大して、誘電体2の他の表面12に強制的に沿面放電を生じさせるように構成してもよい。また、自動車のエンジンから排出されるガスに含まれる煤4を検出する場合には、エンジン始動時に、誘電体2の他の表面12に強制的に沿面放電を生じさせ、誘電体2の他の表面12を初期状態に戻してもよい。このように構成することによって、高精度に煤4の検出を行うことができる。   In the soot detection sensor 1 of the present embodiment, when a predetermined amount of soot 4 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2 to cause creeping discharge, the attached soot 4 is oxidized to carbon dioxide, It is discharged together with the gas passing through the gas flow path 5. For this reason, every time a creeping discharge occurs, the other surface 12 of the dielectric 2 returns to the initial state, that is, the state in which the soot 4 is not attached, and the soot 4 can be continuously detected. Although not particularly limited, for example, the voltage value applied between the pair of conductive electrodes 3 is increased at predetermined time intervals to force the other surface 12 of the dielectric 2 to be forced. It may be configured to cause creeping discharge. Further, when detecting soot 4 contained in the gas discharged from the engine of the automobile, creeping discharge is forcibly generated on the other surface 12 of the dielectric 2 when the engine is started, The surface 12 may be returned to the initial state. By configuring in this way, it is possible to detect the eyelid 4 with high accuracy.

煤検出センサ1を構成する一対の導電性電極3の形状、及び誘電体2の形状については特に制限はなく、誘電体2の他の表面12に、ガス流路5内を通過するガスに含まれる煤4が付着、好ましくは静電捕集により付着し易く、且つ、この一対の導電性電極3の相互間に印加した電圧により、煤4が付着した他の表面12に沿面放電が有効に生じる形状であることが好ましく、例えば、図2に示すように、棒状の電極(導電性電極3a)、及びこの棒状の電極の外側に配設された中空筒状の電極(導電性電極3b)から構成された一対の導電性電極3と、この一対の導電性電極3の間に配設された筒状の誘電体2とを備えた煤検出センサ1を挙げることができる。   There are no particular restrictions on the shape of the pair of conductive electrodes 3 constituting the soot detection sensor 1 and the shape of the dielectric 2, and the other surface 12 of the dielectric 2 is included in the gas passing through the gas flow path 5. The ridges 4 adhere, preferably by electrostatic collection, and the voltage applied between the pair of conductive electrodes 3 effectively causes creeping discharge on the other surface 12 to which the ridges 4 adhere. For example, as shown in FIG. 2, a rod-shaped electrode (conductive electrode 3a) and a hollow cylindrical electrode (conductive electrode 3b) disposed outside the rod-shaped electrode are preferable. A wrinkle detection sensor 1 that includes a pair of conductive electrodes 3 configured of the above and a cylindrical dielectric 2 disposed between the pair of conductive electrodes 3 can be given.

また、図3に示すように、所定の間隔を隔てて配設された棒状の一対の導電性電極3a,3bと、この棒状の一対の導電性電極3a,3bを覆うように配設された誘電体2とを備えた煤検出センサ1であってもよい。ここで、図2及び図3は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。また、図2及び図3においては、図1に示す煤検出センサと同様に構成されている各要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   Further, as shown in FIG. 3, the pair of rod-shaped conductive electrodes 3a and 3b disposed at a predetermined interval and the pair of rod-shaped conductive electrodes 3a and 3b are disposed to cover the pair of rod-shaped conductive electrodes 3a and 3b. The wrinkle detection sensor 1 provided with the dielectric 2 may be sufficient. Here, FIG. 2 and FIG. 3 are cross-sectional views showing other examples of a pair of conductive electrodes and a dielectric constituting the wrinkle detection sensor of the present embodiment. 2 and 3, the same components as those in the wrinkle detection sensor shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

また、図4及び図5に示すように、一対の導電性電極3a,3bが板状で、この板状の一対の導電性電極3a,3bに誘電体2が挟持されて構成された煤検出センサ1であってもよい。このような煤検出センサ1においては、図4に示すように導電性電極3a,3bよりも誘電体2が大きくてもよいし、図5に示すように、導電性電極3a,3bと誘電体2とが略同程度、又は導電性電極3a,3bよりも誘電体2が小さくてもよい。ここで、図4及び図5は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す斜視図である。また、図4及び図5においては、図1に示す煤検出センサと同様に構成されている各要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   As shown in FIGS. 4 and 5, the pair of conductive electrodes 3a and 3b are plate-shaped, and the wrinkle detection is configured by sandwiching the dielectric 2 between the pair of plate-shaped conductive electrodes 3a and 3b. The sensor 1 may be used. In such a wrinkle detection sensor 1, the dielectric 2 may be larger than the conductive electrodes 3a and 3b as shown in FIG. 4, or the conductive electrodes 3a and 3b and the dielectric are shown in FIG. 2 may be substantially the same, or the dielectric 2 may be smaller than the conductive electrodes 3a and 3b. Here, FIG. 4 and FIG. 5 are perspective views showing other examples of a pair of conductive electrodes and a dielectric constituting the wrinkle detection sensor of the present embodiment. 4 and 5, the same components as those in the wrinkle detection sensor shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

また、図6及び図7に示すように、例えば、一対の導電性電極3a,3bの一部が鉤の手状等に屈曲したものであってもよい。この屈曲した部分を誘電体2の他の表面12側に位置することにより、煤4(図1参照)が付着する他の表面12に沿面放電が生じ易くなり、検出感度を向上させることができる。ここで、図6及び図7は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。また、図6及び図7においては、図1に示す煤検出センサと同様に構成されている各要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   Further, as shown in FIGS. 6 and 7, for example, a part of the pair of conductive electrodes 3a and 3b may be bent in the shape of a heel or the like. By positioning the bent portion on the other surface 12 side of the dielectric 2, creeping discharge is likely to occur on the other surface 12 to which the ridge 4 (see FIG. 1) adheres, and the detection sensitivity can be improved. . Here, FIG. 6 and FIG. 7 are cross-sectional views showing other examples of a pair of conductive electrodes and a dielectric constituting the wrinkle detection sensor of the present embodiment. 6 and 7, the same components as those in the wrinkle detection sensor shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

また、図8及び図9に示すように、棒状の一対の導電性電極3a,3bと、この棒状の一対の導電性電極3a,3bの端面によって挟持された誘電体2と備えた煤検出センサ1であってもよい。なお、図8に示す煤検出センサ1を構成する導電性電極3a,3bは円柱状であり、図9に示す煤検出センサ1を構成する導電性電極3a,3bは四角柱である。ここで、図8は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す平面図であり、図9は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す斜視図である。また、図8及び図9においては、図1に示す煤検出センサと同様に構成されている各要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   Further, as shown in FIGS. 8 and 9, a wrinkle detection sensor including a pair of rod-shaped conductive electrodes 3a and 3b and a dielectric 2 sandwiched between end surfaces of the pair of rod-shaped conductive electrodes 3a and 3b. 1 may be sufficient. Note that the conductive electrodes 3a and 3b constituting the wrinkle detection sensor 1 shown in FIG. 8 are cylindrical, and the conductive electrodes 3a and 3b constituting the wrinkle detection sensor 1 shown in FIG. 9 are square pillars. Here, FIG. 8 is a plan view showing another example of a pair of conductive electrodes and a dielectric constituting the wrinkle detection sensor of the present embodiment, and FIG. 9 is a wrinkle detection sensor of the present embodiment. It is a perspective view which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise. In FIGS. 8 and 9, elements that are configured in the same manner as the wrinkle detection sensor shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

このように本実施の形態の煤検出センサ1を構成する一対の導電性電極3a,3bと誘電体2との形状については、ガス流路を通過するガスに含まれる煤4が付着する誘電体2の他の表面12に沿面放電を生じさせることが可能な形状あればよい。なお、特に限定されることはないが、図10に示すように、誘電体2の他の表面12に沿面放電を生じ易くし、発生した沿面放電が他の部位に分散しないようにするために、誘電体2が、一対の導電性電極3a,3bに接触していない表面における一対の導電性電極3a,3b間の距離(最短距離)が長い部分が、一対の導電性電極3a,3b間の距離(最短距離)が短い部分の二倍以上の長さとなるように構成されたものであることが好ましい。   Thus, about the shape of a pair of electroconductive electrodes 3a and 3b and the dielectric 2 which comprise the soot detection sensor 1 of this Embodiment, the dielectric to which soot 4 contained in the gas which passes a gas flow path adheres Any shape that can cause a creeping discharge on the other surface 12 of the two is sufficient. Although not particularly limited, as shown in FIG. 10, it is easy to cause creeping discharge on the other surface 12 of the dielectric 2 so that the generated creeping discharge is not dispersed to other parts. The portion where the distance between the pair of conductive electrodes 3a and 3b (shortest distance) is long on the surface where the dielectric 2 is not in contact with the pair of conductive electrodes 3a and 3b is between the pair of conductive electrodes 3a and 3b. It is preferable that the distance (shortest distance) is configured to be at least twice as long as the short part.

さらに、本実施の形態の煤検出センサ1においては、誘電体2の他の表面12に沿面放電を生じ易くし、発生した沿面放電が他の部位に分散しないようにするために、一対の導電性電極3の対向する相互間の距離X、即ち、誘電体2の他の表面12における煤4が付着して沿面放電が生じる部位の幅については、0.5〜10mmであることが好ましい。この一対の導電性電極3の対向する相互間の距離Xが0.5mm以下であると、少量の煤4が付着しただけで沿面放電が生じてしまうため、検出精度及び分解能が低下することがある。また、一対の導電性電極3の対向する相互間の距離Xが10mmを超えると、煤4の量が少ない場合に、沿面放電が生じる程度の量が付着するまでに時間が掛かり過ぎ、応答性が低下することがある。ここで、図10は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。また、図10においては、図1に示す煤検出センサと同様に構成されている各要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   Furthermore, in the soot detection sensor 1 of the present embodiment, a pair of conductive layers is used to facilitate the occurrence of creeping discharge on the other surface 12 of the dielectric 2 and to prevent the generated creeping discharge from being distributed to other parts. It is preferable that the distance X between the opposing electrodes 3, that is, the width of the portion where creeping 4 is deposited on the other surface 12 of the dielectric 2 to cause creeping discharge is 0.5 to 10 mm. If the distance X between the pair of conductive electrodes 3 facing each other is 0.5 mm or less, creeping discharge is generated only by a small amount of ridges 4 being attached, so that detection accuracy and resolution may be reduced. is there. Further, if the distance X between the pair of conductive electrodes 3 facing each other exceeds 10 mm, it takes too much time until the amount of creeping discharge occurs when the amount of ridges 4 is small, and the responsiveness. May decrease. Here, FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of a pair of conductive electrodes and a dielectric constituting the wrinkle detection sensor of the present embodiment. In FIG. 10, elements that are configured similarly to the wrinkle detection sensor shown in FIG.

また、本実施の形態の煤検出センサにおいては、図11、図12(a)、図12(b)、及び図13に示すように、誘電体2の一の表面11と、一対の導電性電極3との間の少なくとも一部に、0.1〜0.7mmの間隔の隙間15が設けられたものであることが好ましい。ここで、図11は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す斜視図であり、図12(a)は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図であり、図12(b)は、図12(a)に示す煤検出センサの誘電体の他の表面側の平面図である。また、図13は、本実施の形態の煤検出センサを構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例の一部を拡大した拡大断面図である。また、図11、図12(a)、図12(b)及び図13においては、図1に示す煤検出センサと同様に構成されている各要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   In the wrinkle detection sensor of the present embodiment, as shown in FIGS. 11, 12A, 12B, and 13, one surface 11 of the dielectric 2 and a pair of conductive properties It is preferable that a gap 15 having an interval of 0.1 to 0.7 mm is provided at least at a part between the electrode 3 and the electrode 3. Here, FIG. 11 is a perspective view showing another example of a pair of conductive electrodes and a dielectric constituting the wrinkle detection sensor of the present embodiment, and FIG. FIG. 12B is a cross-sectional view showing another example of a pair of conductive electrodes and a dielectric that constitute the soot detection sensor, and FIG. 12B shows another surface of the dielectric of the soot detection sensor shown in FIG. FIG. FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view in which a part of another example of a pair of conductive electrodes and a dielectric constituting the wrinkle detection sensor of the present embodiment is enlarged. In addition, in FIGS. 11, 12A, 12B, and 13, each element configured in the same manner as the wrinkle detection sensor shown in FIG. Omitted.

このように、誘電体2の一の表面11と、一対の導電性電極3との間の少なくとも一部に、0.1〜0.7mmの間隔の隙間15が設けられていると、この隙間15に電界が形成され、この隙間15に煤4が静電捕集され易くなる。また、この隙間15に煤4が捕集されることにより沿面放電が生じるため、沿面放電の発生頻度が増加し、沿面放電が生じる電圧値も低下する。このことから、これらの値を測定することにより、ガス流路を通過するガスに含まれる煤4の量を高精度かつ連続的に検出することができる。   As described above, when the gap 15 having an interval of 0.1 to 0.7 mm is provided in at least a part between the one surface 11 of the dielectric 2 and the pair of conductive electrodes 3, the gap An electric field is formed at 15, and the basket 4 is easily electrostatically collected in the gap 15. In addition, since the creeping 4 is collected in the gap 15, creeping discharge occurs, so that the frequency of creeping discharge increases and the voltage value at which creeping discharge occurs also decreases. Thus, by measuring these values, the amount of soot 4 contained in the gas passing through the gas flow path can be detected with high accuracy and continuously.

また、本実施の形態の煤検出センサ1によってガスに含まれる煤4の量を検出する場合には、例えば、図14に示すように、誘電体2の他の表面12側をガス流路5に挿入し、煤検出センサ1の他の部位をガス流路5の外側に配設して用いることが好ましい。これまでに説明したように、本実施の形態の煤検出センサ1は、誘電体2の他の表面12が実質的なセンサ部分となるため、少なくとも誘電体2の他の表面12が測定対象となるガスに接するように配設されていればよい。また、本実施の形態の煤検出センサ1は、図15に示すように、例えば、エンジン直後のガス流路5a内に設置して、エンジンから排出された直後の煤4の検出に用いて、DPF6を再生する時期を判断することに使用することもできるし、また、例えば、DPF6等のフィルタ直後のガス流路5b内に設置して、DPF6を通過した微量若しくはほとんど含まれない煤4の検出に用いて、排出ガス浄化システム等の機能を車上で自己診断する装置に使用することもできる。ここで、図14及び図15は、本実施の形態の煤検出センサをガス流路内に設置した状態を模式的に示す説明図である。なお、図15に示す矢印は排気ガスの流れを示すものである。   When the amount of soot 4 contained in the gas is detected by the soot detection sensor 1 according to the present embodiment, for example, as shown in FIG. The other part of the wrinkle detection sensor 1 is preferably disposed outside the gas flow path 5 and used. As described above, in the wrinkle detection sensor 1 according to the present embodiment, the other surface 12 of the dielectric 2 is a substantial sensor portion, so that at least the other surface 12 of the dielectric 2 is a measurement object. What is necessary is just to be arrange | positioned so that it may contact gas. Further, as shown in FIG. 15, the soot detection sensor 1 of the present embodiment is installed, for example, in the gas flow path 5a immediately after the engine, and is used to detect the soot 4 immediately after being discharged from the engine. It can also be used to determine when to regenerate the DPF 6, or, for example, installed in the gas flow path 5b immediately after the filter, such as the DPF 6, so that the trace 4 that has passed through the DPF 6 or hardly contained It can also be used for detection and for devices that self-diagnose functions such as exhaust gas purification systems on the vehicle. Here, FIG.14 and FIG.15 is explanatory drawing which shows typically the state which installed the soot detection sensor of this Embodiment in the gas flow path. In addition, the arrow shown in FIG. 15 shows the flow of exhaust gas.

なお、図1に示すような一対の導電性電極3a,3bを構成する導電性物質としては、例えば、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、金(Au)、銀(Ag)、及び銅(Cu)群から選択される少なくとも一種の金属を含むことが好ましい。このような金属を含む材料は、耐熱性、及び耐食性に優れ、高温或いは腐食性ガス雰囲気下において使用されることのある煤検出センサ1の導電性電極3a,3bとして好適に用いることができる。   As the conductive material constituting the pair of conductive electrodes 3a and 3b as shown in FIG. 1, for example, iron (Fe), nickel (Ni), chromium (Cr), molybdenum (Mo), platinum (Pt ), Gold (Au), silver (Ag), and copper (Cu) group. Such a metal-containing material is excellent in heat resistance and corrosion resistance, and can be suitably used as the conductive electrodes 3a and 3b of the soot detection sensor 1 that may be used in a high temperature or corrosive gas atmosphere.

また、沿面放電を生じるための誘電体2としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、窒化珪素、サイアロン、アルミナチタネート、コージェライト、及びムライトからなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。このような材料から構成された誘電体2とすることにより、その表面12に良好に沿面放電を生じさせることができる。   In addition, the dielectric 2 for generating creeping discharge preferably includes at least one selected from the group consisting of alumina, zirconia, zircon, silicon nitride, sialon, alumina titanate, cordierite, and mullite. By using the dielectric 2 made of such a material, creeping discharge can be favorably generated on the surface 12 thereof.

本実施の形態の煤検出センサ1は、これまでに説明したように、誘電体2の他の表面12に煤4を所定量付着させ、誘電体2の他の表面12の、沿面放電を生じる際に必要な最低電位差値を低下させることにより、この誘電体2の他の表面12に沿面放電を生じさせるものである。このため、一対の導電性電極3a,3bの相互間には、誘電体2が初期の清浄状態(即ち、煤の付着していない状態)において放電を開始する電圧よりも低い電圧が印加されており、特に限定されることはないが、この電圧の値としては、誘電体2が初期の清浄状態において放電を開始する電圧の20〜80%の電圧を印加することが好ましい。印加する電圧が20%未満であると、誘電体2の他の表面12に放電が発生するまでに大量の煤が付着しなければならず、検出感度が低下することがある。また、印加する電圧が80%を超えると、放電が発生し易くなりすぎて、検出精度が低下することがある。   As described above, the soot detection sensor 1 of the present embodiment causes a predetermined amount of soot 4 to adhere to the other surface 12 of the dielectric 2 to cause creeping discharge of the other surface 12 of the dielectric 2. The creepage discharge is generated on the other surface 12 of the dielectric 2 by reducing the minimum potential difference value required at this time. For this reason, a voltage lower than the voltage at which the dielectric 2 starts discharging in the initial clean state (that is, the state in which no soot is attached) is applied between the pair of conductive electrodes 3a and 3b. Although not particularly limited, it is preferable to apply a voltage of 20 to 80% of the voltage at which the dielectric 2 starts discharging in the initial clean state as the value of this voltage. If the applied voltage is less than 20%, a large amount of soot must adhere to the other surface 12 of the dielectric 2 before discharge occurs, and the detection sensitivity may decrease. On the other hand, when the applied voltage exceeds 80%, discharge is likely to occur and the detection accuracy may be lowered.

次に、本発明(第二の発明)の煤検出方法について説明する。本実施の形態の煤検出方法は、上述した第一の発明の実施の形態(煤検出センサ)を用いて実現することができる。例えば、図1に示す煤検出センサ1を用いて煤の検出を行う場合には、互いに対向する一対の導電性電極3a,3bと、一対の導電性電極3a,3bに一の表面11が挟持された誘電体2とを、少なくとも誘電体2の他の表面12がガス流路5内を通過するガスに接するように配設し、互いに対向する一対の導電性電極3a,3bの相互間に、誘電体2の他の表面12にガス流路5内を通過するガスに含まれる煤4が所定量付着した際に、誘電体2の他の表面12に沿面放電が生じるように電圧を印加し、誘電体2の他の表面12に沿面放電が発生する際の一対の導電性電極3a,3bの状態を測定して、ガスに含まれる煤4を検出する煤検出方法である。   Next, the wrinkle detection method of the present invention (second invention) will be described. The wrinkle detection method of the present embodiment can be realized using the above-described embodiment of the first invention (wrinkle detection sensor). For example, in the case of detecting wrinkles using the wrinkle detection sensor 1 shown in FIG. 1, one surface 11 is sandwiched between a pair of conductive electrodes 3a and 3b facing each other and a pair of conductive electrodes 3a and 3b. The dielectric 2 is disposed so that at least the other surface 12 of the dielectric 2 is in contact with the gas passing through the gas flow path 5, and between the pair of conductive electrodes 3a and 3b facing each other. When a predetermined amount of soot 4 contained in the gas passing through the gas flow path 5 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2, a voltage is applied so that creeping discharge occurs on the other surface 12 of the dielectric 2. The soot detection method detects the soot 4 contained in the gas by measuring the state of the pair of conductive electrodes 3a and 3b when creeping discharge occurs on the other surface 12 of the dielectric 2.

本実施の形態の煤検出方法は、誘電体2の他の表面12に煤4が付着していない状態では、この他の表面12に沿面放電が起こらない程度の大きさの電圧を一対の導電性電極3a,3bに印加し、ガス流路5をガスが通過して、誘電体2の他の表面12に煤4が所定量付着すると、誘電体2の表面12の、沿面放電を生じる際に必要な最低電位差値が低下して、誘電体2の表面12に電流が流れ易くなり、誘電体2の他の表面12に沿面放電が生じることを利用した煤検出方法である。本実施の形態の煤検出方法においては、誘電体2の他の表面12に煤4が付着して沿面放電が生じる現象によって得られる様々な物理的な測定値において、それらの測定値からガスに含まれる煤4の量を換算することができる測定値を選択して測定し、得られた所定の測定値より、ガスに含まれる煤4の量を検出するものである。本実施の形態の煤検出方法においては、上述した測定値としては、誘電体2の他の表面12に沿面放電が発生する際の一対の導電性電極3a,3bから測定することのできる様々な測定値を挙げることができ、例えば、電力量や電流値、また、単位時間当たりに誘電体2の他の表面12に生じる沿面放電の回数等を挙げることができる。   In the wrinkle detection method of the present embodiment, in a state where the wrinkles 4 are not attached to the other surface 12 of the dielectric 2, a voltage having a magnitude that does not cause creeping discharge on the other surface 12 is applied to the pair of conductive layers. When the gas passes through the gas flow path 5 and is applied to the conductive electrodes 3a and 3b and a predetermined amount of soot 4 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2, a creeping discharge occurs on the surface 12 of the dielectric 2. This is a soot detection method that utilizes the fact that the minimum potential difference value required for the dielectric layer 2 decreases, current easily flows on the surface 12 of the dielectric 2, and creeping discharge occurs on the other surface 12 of the dielectric 2. In the soot detection method of the present embodiment, various physical measurement values obtained by the phenomenon in which soot 4 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2 to cause creeping discharge, and these measured values are converted into gas. The measurement value that can convert the amount of soot 4 contained is selected and measured, and the amount of soot 4 contained in the gas is detected from the obtained predetermined measurement value. In the soot detection method of the present embodiment, the above-described measured values include various values that can be measured from the pair of conductive electrodes 3a and 3b when creeping discharge occurs on the other surface 12 of the dielectric 2. The measured value can be exemplified, and for example, the electric energy and the current value, and the number of creeping discharges generated on the other surface 12 of the dielectric 2 per unit time can be exemplified.

一対の導電性電極3に印加する電圧の種類については特に制限はないが、誘電体2の他の表面12に煤4が付着した際に好適に沿面放電を生じるように、例えば、直流電圧、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧を印加することが好ましい。   The type of voltage applied to the pair of conductive electrodes 3 is not particularly limited. For example, a direct current voltage may be used so that creeping discharge is suitably generated when the ridge 4 is attached to the other surface 12 of the dielectric 2. It is preferable to apply an alternating voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage.

上述したように、本実施の形態の煤検出方法においては、一対の導電性電極3a,3bから測定することのできる様々な測定値を測定して、ガスに含まれる煤4を検出することができ、例えば、単位時間当たりの電力量を測定して煤4の量を検出する方法としては、図1に示すような一対の導電性電極3の相互間に、所定の電源14を用いて直流電圧を印加し、電力計測回路13により単位時間当たりの消費電力量に比例する電圧信号を出力させ、この電圧信号と、ガス流路5を通過したガス量とにより、ガスに含まれる煤4の量を算出する方法を挙げることができる。   As described above, in the soot detection method of this embodiment, various measurement values that can be measured from the pair of conductive electrodes 3a and 3b are measured to detect the soot 4 contained in the gas. For example, as a method of measuring the amount of electric power per unit time and detecting the amount of 煤 4, a predetermined power source 14 is used between the pair of conductive electrodes 3 as shown in FIG. A voltage is applied and a voltage signal proportional to the amount of power consumed per unit time is output by the power measuring circuit 13, and the voltage signal and the amount of gas that has passed through the gas flow path 5 are used to generate A method for calculating the amount can be mentioned.

また、例えば、一対の導電性電極3の相互間に流れる電流値を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量を検出することもできるし、さらに、単位時間当たりに、誘電体2の他の表面12に生じる沿面放電の回数を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量を検出することもできる。   Further, for example, the amount of soot 4 contained in the gas can be detected by measuring the value of the current flowing between the pair of conductive electrodes 3, and further, the dielectric 2 per unit time can be detected. By measuring the number of creeping discharges generated on the other surface 12, the amount of soot 4 contained in the gas can be detected.

また、例えば、一対の導電性電極3の相互間に、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧が印加されている場合に、印加された電圧の最大電圧値を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量を検出することもできる。このように、電圧値が経時的に変化する電圧(交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧等)を印加している場合には、煤4が誘電体2の他の表面12に付着することにより、沿面放電を生じる際に必要な最低電位差値が変化し、これに伴い上述した最大電圧値が変化する。このため、この最大電圧値を測定することにより、ガスに含まれる煤4の量を検出することができる。   In addition, for example, when an alternating voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes 3, the maximum voltage value of the applied voltage is measured to be included in the gas. It is also possible to detect the amount of soot 4 that is produced. As described above, when a voltage whose voltage value changes with time (an AC voltage, a pulse voltage, a sawtooth waveform voltage, or the like) is applied, the ridge 4 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2. Thus, the minimum potential difference value required when creeping discharge occurs changes, and the maximum voltage value described above changes accordingly. For this reason, the amount of soot 4 contained in the gas can be detected by measuring the maximum voltage value.

本実施の形態の煤検出方法においては、所定量の煤4が誘電体2の他の表面12に付着して沿面放電を生じると、付着した煤4は酸化されて二酸化炭素となり、ガス流路5を通過するガスとともに排出される。このため、沿面放電を生じる毎に、この誘電体2の他の表面12は初期状態、即ち、煤4が付着していない状態に戻り、連続的に煤4の検出が可能となる。なお、特に限定されることはないが、例えば、所定の時間間隔毎に、一対の導電性電極3の相互間に印加する電圧値を増大して、誘電体2の他の表面12に強制的に沿面放電を生じさせてもよい。また、自動車のエンジンから排出されるガスに含まれる煤4を検出する場合には、エンジン始動時に、誘電体2の他の表面12に強制的に沿面放電を生じさせ、誘電体2の他の表面12を初期状態に戻してもよい。このように構成することによって、高精度に煤4の検出を行うことができる。   In the soot detection method of the present embodiment, when a predetermined amount of soot 4 adheres to the other surface 12 of the dielectric 2 to cause creeping discharge, the attached soot 4 is oxidized to carbon dioxide, and the gas flow path It is discharged together with the gas passing through 5. For this reason, every time a creeping discharge occurs, the other surface 12 of the dielectric 2 returns to the initial state, that is, the state in which the soot 4 is not attached, and the soot 4 can be continuously detected. Although not particularly limited, for example, the voltage value applied between the pair of conductive electrodes 3 is increased at predetermined time intervals to force the other surface 12 of the dielectric 2 to be forced. Creeping discharge may be generated. Further, when detecting soot 4 contained in the gas discharged from the engine of the automobile, creeping discharge is forcibly generated on the other surface 12 of the dielectric 2 when the engine is started, The surface 12 may be returned to the initial state. By configuring in this way, it is possible to detect the eyelid 4 with high accuracy.

また、本実施の形態の煤検出方法によってガスに含まれる煤4の量を検出する場合には、例えば、図14に示すように、誘電体2の他の表面12側をガス流路5に挿入し、煤検出センサ1のそれ以外の部位をガス流路5の外側に配設して用いることが好ましい。本実施の形態の煤検出方法は、誘電体2の他の表面12に煤を付着させて沿面放電を生じさせることにより、ガスに含まれる煤4の検出を行うものであるため、少なくとも誘電体2の他の表面12を測定対象となるガスに接するように配設すればよい。また、本実施の形態の煤検出方法においては、図15に示すように、例えば、エンジン直後のガス流路5a内に煤検出センサ1を設置して、エンジンから排出された直後の煤4の検出に用いて、DPF6を再生する時期を判断することに使用することもできるし、また、例えば、DPF6等のフィルタ直後のガス流路5b内に煤検出センサ1を設置して、DPF6を通過した微量若しくはほとんど含まれない煤4の検出に用いて、排出ガス浄化システム等の機能を車上で自己診断することに使用することもできる。   Further, when the amount of soot 4 contained in the gas is detected by the soot detection method of the present embodiment, for example, as shown in FIG. It is preferable to insert and use other portions of the wrinkle detection sensor 1 outside the gas flow path 5. Since the soot detection method of the present embodiment detects soot 4 contained in the gas by causing soot on the other surface 12 of the dielectric 2 to cause creeping discharge, at least the dielectric Two other surfaces 12 may be disposed so as to be in contact with the gas to be measured. Moreover, in the soot detection method of this Embodiment, as shown in FIG. 15, for example, the soot detection sensor 1 is installed in the gas flow path 5a immediately after the engine, and the soot 4 immediately after being discharged from the engine It can also be used to determine when to regenerate the DPF 6 for detection. For example, the soot detection sensor 1 is installed in the gas flow path 5b immediately after the filter such as the DPF 6 and passes through the DPF 6. It can also be used for self-diagnosis of the functions of the exhaust gas purification system etc. on the vehicle by detecting the soot 4 that is hardly contained or hardly contained.

本実施の形態の煤検出方法は、これまでに説明したように、誘電体2の他の表面12に煤4を所定量付着させ、この誘電体2の表面12の沿面放電を生じるのに必要な最低電位差値を低下させることにより、誘電体2の他の表面12に沿面放電を生じさせるものである。このため、一対の導電性電極3a,3bの相互間には、特に限定されることはないが、誘電体2が初期の清浄状態(即ち、煤の付着していない状態)において放電を開始する電圧の20〜80%の電圧を印加することが好ましい。印加する電圧が20%未満であると、誘電体2の他の表面12に放電が発生するまでに大量の煤が付着しなければならず、検出感度が低下することがある。また、印加する電圧が80%を超えると、放電が発生し易くなりすぎて、検出精度が低下することがある。   As described above, the soot detection method of the present embodiment is necessary for causing a predetermined amount of soot 4 to adhere to the other surface 12 of the dielectric 2 and causing creeping discharge on the surface 12 of the dielectric 2. By reducing the minimum potential difference value, creeping discharge is generated on the other surface 12 of the dielectric 2. For this reason, there is no particular limitation between the pair of conductive electrodes 3a and 3b, but the dielectric 2 starts to discharge in an initial clean state (ie, a state in which no soot is attached). It is preferable to apply a voltage of 20 to 80% of the voltage. If the voltage to be applied is less than 20%, a large amount of soot must adhere to the other surface 12 of the dielectric 2 before discharge occurs, and the detection sensitivity may decrease. On the other hand, if the applied voltage exceeds 80%, discharge is likely to occur and the detection accuracy may be lowered.

なお、本実施の形態の煤検出方法において使用する一対の導電性電極3及び誘電体2は、上述した第一の発明の実施の形態(煤検出センサ)に用いられる一対の導電性電極及び誘電体と同様に構成されたものを好適に用いることができ、第一の発明の実施の形態で説明した形状や材料から構成されていることが好ましい。   The pair of conductive electrodes 3 and the dielectric 2 used in the wrinkle detection method of the present embodiment is a pair of conductive electrodes and dielectrics used in the above-described embodiment of the first invention (wrinkle detection sensor). What was comprised similarly to the body can be used suitably, and it is preferable that it is comprised from the shape and material which were demonstrated in embodiment of 1st invention.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
図14に示すような、互いに対向する一対の導電性電極3と、一対の導電性電極3に一の表面11が挟持された所定の形状の誘電体2とを備えた煤検出センサ1を製造した。なお、誘電体2は、ジルコンを用いて作製し、一対の導電性電極3は、鉄−ニッケル−クロム合金を用いて作製した。本実施例の煤検出センサにおける、一対の導電性電極の対向する相互間の距離、即ち、実際に沿面放電が起こる誘電体の他の表面の最短距離の長さ(以下、「沿面放電距離」という)は5mmとした。
Example 1
As shown in FIG. 14, a wrinkle detection sensor 1 having a pair of conductive electrodes 3 facing each other and a dielectric 2 having a predetermined shape with one surface 11 sandwiched between the pair of conductive electrodes 3 is manufactured. did. The dielectric 2 was made using zircon, and the pair of conductive electrodes 3 was made using an iron-nickel-chromium alloy. In the soot detection sensor of the present embodiment, the distance between the pair of conductive electrodes facing each other, that is, the length of the shortest distance of the other surface of the dielectric where the creeping discharge actually occurs (hereinafter, “the creeping discharge distance”). Was 5 mm.

このような煤検出センサ1を、軽油燃料を用いたバーナーから排出される排気ガスが通過するガス流路5に、誘電体2の他の表面12がガス流路5内を通過するガスに接するように設置し、一対の導電性電極3の相互間に、誘電体2の他の表面12に煤4が所定量付着した際に、誘電体2の他の表面12に沿面放電が生じるように電圧を印加した。本実施例においては、一対の導電性電極の相互間に、設定電圧値が3kVで、パルス波形、パルス幅100nsec、周期1000Hzの電圧を印加した。表1にそれぞれの値を示す。なお、設定電圧値とは、電源において設定した電圧値のことである。   Such a soot detection sensor 1 is in contact with the gas passage 5 through which the exhaust gas discharged from the burner using light oil fuel passes, and the other surface 12 of the dielectric 2 is in contact with the gas passing through the gas passage 5. When a predetermined amount of ridges 4 adhere to the other surface 12 of the dielectric 2 between the pair of conductive electrodes 3, a creeping discharge is generated on the other surface 12 of the dielectric 2. A voltage was applied. In this example, a voltage having a set voltage value of 3 kV, a pulse waveform, a pulse width of 100 nsec, and a period of 1000 Hz was applied between a pair of conductive electrodes. Table 1 shows the respective values. The set voltage value is a voltage value set in the power supply.

Figure 0004574411
Figure 0004574411

軽油燃料を用いたバーナーを燃焼させ、ガス流路にバーナーから発生したガス(煤を含む排気ガス)を通気した。ガスの流量を一定に保持しながら、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)を変化させて、一対の導電性電極の相互間に流れる時間平均の電流(nA)、時間平均の電力(mW)、一対の導電性電極の相互間に掛かる電圧(V)、及び1分間当たりの沿面放電の回数(回/min)を測定する試験を行った。測定結果を、表1に示す。また、ガス流路内を通過するガスの流速(m/sec)、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)、及びガスの温度(℃)を、表1に示す。 A burner using light oil fuel was burned, and gas generated from the burner (exhaust gas including soot) was vented to the gas flow path. While maintaining the gas flow rate constant, the concentration (mg / m 3 ) of soot contained in the gas is changed, the time average current (nA) flowing between the pair of conductive electrodes, A test was conducted to measure power (mW), voltage (V) applied between a pair of conductive electrodes, and the number of creeping discharges per minute (times / min). The measurement results are shown in Table 1. Table 1 shows the flow rate (m / sec) of the gas passing through the gas flow path, the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3 ), and the gas temperature (° C.).

得られた、一対の導電性電極の相互間に流れる時間平均の電流(nA)、時間平均の電力(mW)、一対の導電性電極の相互間に掛かる電圧(V)、及び1分間当たりの沿面放電の回数(回/min)は、煤の濃度(mg/m3)に対応して変化しており、上述した値を測定することにより、ガスに含まれる煤の濃度を検出することができるとが判明した。 The obtained time average current (nA) flowing between the pair of conductive electrodes, time average power (mW), voltage (V) applied between the pair of conductive electrodes, and per minute The number of creeping discharges (times / min) changes corresponding to the soot concentration (mg / m 3 ), and by measuring the above-mentioned value, the soot concentration contained in the gas can be detected. It turns out that you can.

(実施例2)
沿面放電距離を3mmとし、一対の導電性電極の相互間に、設定電圧値が1kVで、パルス波形、パルス幅50nsec、周期500Hzの電圧を印加した以外は、実施例1の煤検出センサと同様に構成された煤検出センサを製造し、この煤検出センサをガス流路に設置して、実施例1と同様の試験を行った。一対の導電性電極の相互間に流れる時間平均の電流(nA)、時間平均の電力(mW)、一対の導電性電極の相互間に掛かる電圧(V)、1分間当たりの沿面放電の回数(回/min)、ガス流路内を通過するガスの流速(m/sec)、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)、及びガスの温度(℃)を、表1に示す。
(Example 2)
Similar to the soot detection sensor of Example 1 except that the creeping discharge distance is 3 mm, a voltage having a set voltage value of 1 kV, a pulse waveform, a pulse width of 50 nsec, and a frequency of 500 Hz is applied between a pair of conductive electrodes. The soot detection sensor configured as described above was manufactured, this soot detection sensor was installed in the gas flow path, and the same test as in Example 1 was performed. Time average current (nA) flowing between the pair of conductive electrodes, time average power (mW), voltage applied between the pair of conductive electrodes (V), number of creeping discharges per minute ( Table 1 shows the gas flow rate (m / sec), the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3 ), and the gas temperature (° C.).

(実施例3)
沿面放電距離を3mmとし、一対の導電性電極の相互間に、設定電圧値が2kVの直流電圧を印加した以外は、実施例1の煤検出センサと同様に構成された煤検出センサを製造し、この煤検出センサをガス流路に設置して、実施例1と同様の試験を行った。一対の導電性電極の相互間に流れる時間平均の電流(nA)、時間平均の電力(mW)、一対の導電性電極の相互間に掛かる電圧(V)、1分間当たりの沿面放電の回数(回/min)、ガス流路内を通過するガスの流速(m/sec)、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)、及びガスの温度(℃)を、表1に示す。
(Example 3)
A wrinkle detection sensor having the same configuration as that of the wrinkle detection sensor of Example 1 was manufactured except that a creeping discharge distance was 3 mm and a DC voltage having a set voltage value of 2 kV was applied between a pair of conductive electrodes. The soot detection sensor was installed in the gas flow path, and the same test as in Example 1 was performed. Time average current (nA) flowing between the pair of conductive electrodes, time average power (mW), voltage applied between the pair of conductive electrodes (V), number of creeping discharges per minute ( Table 1 shows the gas flow rate (m / sec), the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3 ), and the gas temperature (° C.).

(実施例4)
沿面放電距離を3mmとし、一対の導電性電極の相互間に、設定電圧値が3kVで、周期60Hzの交流電圧を印加した以外は、実施例1の煤検出センサと同様に構成された煤検出センサを製造し、この煤検出センサをガス流路に設置して、実施例1と同様の試験を行った。一対の導電性電極の相互間に流れる時間平均の電流(nA)、時間平均の電力(mW)、一対の導電性電極の相互間に掛かる電圧(V)、1分間当たりの沿面放電の回数(回/min)、ガス流路内を通過するガスの流速(m/sec)、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)、及びガスの温度(℃)を、表1に示す。
Example 4
A soot detection configured in the same manner as the soot detection sensor of Example 1 except that the creeping discharge distance is 3 mm, and an AC voltage having a set voltage value of 3 kV and a period of 60 Hz is applied between a pair of conductive electrodes. A sensor was manufactured, and this soot detection sensor was installed in the gas flow path, and the same test as in Example 1 was performed. Time average current (nA) flowing between the pair of conductive electrodes, time average power (mW), voltage applied between the pair of conductive electrodes (V), number of creeping discharges per minute ( Table 1 shows the gas flow rate (m / sec), the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3 ), and the gas temperature (° C.).

実施例2〜4の煤検出センサにおいても、ガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)が変化することにより、それぞれの測定値が変化しており、これらのいずれかの測定を行うことにより、ガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)を検出することができる。 In the soot detection sensors of Examples 2 to 4 as well, each measurement value is changed by changing the concentration (mg / m 3 ) of soot contained in the gas, and any one of these measurements should be performed. Accordingly, it is possible to detect the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3).

(実施例5)
沿面放電距離を0.5mmとし、一対の導電性電極の相互間に、設定電圧値が0.8kV、のこぎり波形、パルス幅0.03nsec、周期0.03Hzの電圧を印加した以外は、実施例1の煤検出センサと同様に構成された煤検出センサを製造し、この煤検出センサをガス流路に設置して、実施例1と同様の試験を行い、一対の導電性電極の相互間で測定された最大電圧値(V)の変化を測定した。測定した最大電圧値(V)、ガス流路内を通過するガスの流速(m/sec)、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)、及びガスの温度(℃)を、表2に示す。
(Example 5)
Example except that the creeping discharge distance is 0.5 mm and a voltage having a set voltage value of 0.8 kV, a sawtooth waveform, a pulse width of 0.03 nsec, and a period of 0.03 Hz is applied between a pair of conductive electrodes. A soot detection sensor configured in the same manner as the soot detection sensor 1 is manufactured, this soot detection sensor is installed in the gas flow path, the same test as in Example 1 is performed, and between the pair of conductive electrodes Changes in the measured maximum voltage value (V) were measured. The measured maximum voltage value (V), the flow rate of the gas passing through the gas flow path (m / sec), the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3 ), and the gas temperature (° C.) It is shown in 2.

Figure 0004574411
Figure 0004574411

表2に示すように、実施例5の煤検出センサにおいては、設定電圧値として0.8kVののこぎり波形電圧を印加しているが、誘電体の表面に煤が付着することにより、設定電圧値よりも低い電圧で沿面放電が生じるため、測定される最大電圧値(V)の値が煤の濃度(mg/m3)とともに低下している。このため、一対の導電性電極の相互間の最大電圧値(V)の変化を測定することにより、ガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)を検出することができる。 As shown in Table 2, in the soot detection sensor of Example 5, a sawtooth waveform voltage of 0.8 kV is applied as the set voltage value. However, the set voltage value is obtained by attaching soot to the surface of the dielectric. Since creeping discharge occurs at a lower voltage, the measured maximum voltage value (V) decreases with the soot concentration (mg / m 3 ). Therefore, the concentration (mg / m 3 ) of soot contained in the gas can be detected by measuring the change in the maximum voltage value (V) between the pair of conductive electrodes.

(実施例6)
沿面放電距離を1mmとし、一対の導電性電極の相互間に、設定電圧値が2kV、周期60Hzの交流電圧を印加した以外は、実施例5の煤検出センサと同様に構成された煤検出センサを製造し、この煤検出センサをガス流路に設置して、実施例5と同様の試験を行った。測定した最大電圧値(V)、ガス流路内を通過するガスの流速(m/sec)、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)、及びガスの温度(℃)を、表2に示す。
(Example 6)
A soot detection sensor configured in the same manner as the soot detection sensor of Example 5 except that a creeping discharge distance is 1 mm and an AC voltage having a set voltage value of 2 kV and a period of 60 Hz is applied between a pair of conductive electrodes. The soot detection sensor was installed in the gas flow path, and the same test as in Example 5 was performed. The measured maximum voltage value (V), the flow rate of the gas passing through the gas flow path (m / sec), the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3 ), and the gas temperature (° C.) It is shown in 2.

(実施例7)
沿面放電距離を1mmとし、一対の導電性電極の相互間に、設定電圧値が2kV、パルス波形、パルス幅100nsec、周期500Hzの電圧を印加した以外は、実施例5の煤検出センサと同様に構成された煤検出センサを製造し、この煤検出センサをガス流路に設置して、実施例5と同様の試験を行った。測定した最大電圧値(V)、ガス流路内を通過するガスの流速(m/sec)、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)、及びガスの温度(℃)を、表2に示す。
(Example 7)
Similar to the soot detection sensor of Example 5 except that the creeping discharge distance is 1 mm and a voltage having a set voltage value of 2 kV, a pulse waveform, a pulse width of 100 nsec, and a cycle of 500 Hz is applied between a pair of conductive electrodes. The configured soot detection sensor was manufactured, and this soot detection sensor was installed in the gas flow path, and the same test as in Example 5 was performed. The measured maximum voltage value (V), the flow rate of the gas passing through the gas flow path (m / sec), the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3 ), and the gas temperature (° C.) It is shown in 2.

実施例6及び7の煤検出センサにおいても、ガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)が変化することにより、一対の導電性電極の相互間の最大電圧値(V)が変化しており、この一対の導電性電極の相互間の最大電圧値(V)を測定することにより、ガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)を検出することができる。 Also in the soot detection sensors of Examples 6 and 7, the maximum voltage value (V) between the pair of conductive electrodes is changed by changing the soot concentration (mg / m 3 ) contained in the gas. The concentration (mg / m 3 ) of soot contained in the gas can be detected by measuring the maximum voltage value (V) between the pair of conductive electrodes.

(実施例8)
沿面放電距離を3mmとし、一対の導電性電極の相互間に、設定電圧値が2kV、パルス波形、パルス幅50nsec、周期1000Hzの電圧を印加した以外は、実施例1の煤検出センサと同様に構成された煤検出センサを製造し、この煤検出センサをガス流路に設置して、実施例1と同様の試験を行った。本実施例の煤検出センサにおいては、300秒隔毎に、一対の導電性電極の相互間に印加する電圧値を、数秒間、約4倍に増大して、誘電体の他の表面に強制的に沿面放電を生じさせた。連続して長時間の測定を行う場合には、時間が経過するに従って測定するそれぞれの値が徐々に不安定になることがあるが、本実施例の煤検出センサにおいては、強制的に沿面放電を生じさせる度に、誘電体が初期の状態(煤が付着していない状態)になるため、長時間連続して高精度かつ安定した煤の検出を行うことができる。
(Example 8)
Similar to the soot detection sensor of Example 1, except that the creeping discharge distance is 3 mm and a voltage having a set voltage value of 2 kV, a pulse waveform, a pulse width of 50 nsec, and a period of 1000 Hz is applied between a pair of conductive electrodes. A configured soot detection sensor was manufactured, and this soot detection sensor was installed in the gas flow path, and the same test as in Example 1 was performed. In the soot detection sensor of this embodiment, the voltage value applied between the pair of conductive electrodes is increased approximately four times for several seconds every 300 seconds, and forced on the other surface of the dielectric. A creeping discharge was generated. When measuring continuously for a long time, each measured value may become unstable gradually as time elapses. Since the dielectric is in an initial state (a state in which no soot is attached) every time the occurrence of the occurrence of the occurrence of the above, highly accurate and stable soot detection can be performed continuously for a long time.

(実施例9)
図12(a)及び図12(b)に示すような、互いに対向する一対の導電性電極3と、一対の導電性電極3に一の表面11が挟持され、且つ他の表面12がガス流路5内を通過するガスに接するように配設された所定の形状の誘電体2とを備え、誘電体2の一の表面11と、一対の導電性電極3との間の少なくとも一部に、幅0.4mmの隙間15が設けられた煤検出センサ1を製造した。なお、誘電体2は、ジルコンを用いて作製し、一対の導電性電極3は、鉄−ニッケル−クロム合金を用いて作製した。本実施例の煤検出センサにおける、沿面放電距離は1mmとした。
Example 9
As shown in FIGS. 12A and 12B, a pair of conductive electrodes 3 facing each other, one surface 11 is sandwiched between the pair of conductive electrodes 3, and the other surface 12 is a gas flow. A dielectric 2 having a predetermined shape arranged so as to be in contact with the gas passing through the path 5, and at least partly between one surface 11 of the dielectric 2 and the pair of conductive electrodes 3. The wrinkle detection sensor 1 provided with a gap 15 having a width of 0.4 mm was manufactured. The dielectric 2 was made using zircon, and the pair of conductive electrodes 3 was made using an iron-nickel-chromium alloy. The creeping discharge distance in the soot detection sensor of this example was 1 mm.

本実施例の煤検出センサをガス流路に設置して、実施例5と同様の試験を行った。測定した最大電圧値(V)、ガス流路内を通過するガスの流速(m/sec)、このガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)、及びガスの温度(℃)を、表3に示す。 The soot detection sensor of this example was installed in the gas flow path, and the same test as in Example 5 was performed. The measured maximum voltage value (V), the flow rate of the gas passing through the gas flow path (m / sec), the concentration of soot contained in the gas (mg / m 3 ), and the gas temperature (° C.) 3 shows.

Figure 0004574411
Figure 0004574411

実施例9の煤検出センサにおいても、実施例5の煤検出センサと同様に、ガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)が変化することにより、一対の導電性電極の相互間の最大電圧値(V)が変化しており、この一対の導電性電極の相互間の最大電圧値(V)を測定することにより、ガスに含まれる煤の濃度(mg/m3)を検出することができる。 In the soot detection sensor of Example 9 as well, as in the soot detection sensor of Example 5, the maximum concentration between the pair of conductive electrodes can be obtained by changing the concentration (mg / m 3 ) of soot contained in the gas. The voltage value (V) is changing, and the concentration (mg / m 3 ) of soot contained in the gas is detected by measuring the maximum voltage value (V) between the pair of conductive electrodes. Can do.

本発明の煤検出センサは、ガス流路を通過するガスに含まれる煤の量を高精度かつ連続的に検出することができることから、例えば、エンジン直後のガス流路内に設置して、エンジンから排出された直後の煤の検出に用いて、DPFを再生する時期を判断することに使用することもできるし、また、例えば、DPF等のフィルタ直後のガス流路内に設置して、フィルタを通過した微量若しくはほとんど含まれない煤の検出に用いて、排出ガス浄化システム等の機能を車上で自己診断する装置に使用することもできる。また、本発明の煤検出方法は、ガス流路を通過するガスに含まれる煤の量を高精度かつ連続的に検出することが可能な方法であり、例えば、エンジンから排出された直後の煤の量を検出して、DPFを再生する時期を判断することや、フィルタを通過した微量若しくはほとんど含まれない煤の検出のために用いることができる。   Since the soot detection sensor of the present invention can detect the amount of soot contained in the gas passing through the gas flow path with high accuracy and continuously, for example, it is installed in the gas flow path immediately after the engine, It can also be used to detect the soot immediately after being discharged from the pipe, and can be used to determine when to regenerate the DPF. For example, the filter can be installed in a gas flow path immediately after the filter such as a DPF. It can also be used for a device for self-diagnosis of functions such as an exhaust gas purification system on a vehicle by detecting traces or soot that are hardly contained. In addition, the soot detection method of the present invention is a method capable of continuously detecting the amount of soot contained in the gas passing through the gas flow path with high accuracy. For example, the soot detection immediately after being discharged from the engine This amount can be used to determine when to regenerate the DPF, or to detect soot that has passed through the filter or is hardly contained.

本発明の煤検出センサの一の実施の形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprise one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 図12(a)に示す煤検出センサの誘電体の他の表面側の平面図である。It is a top view of the other surface side of the dielectric of the wrinkle detection sensor shown to Fig.12 (a). 本発明の煤検出センサの一の実施の形態を構成する一対の導電性電極と誘電体との他の例の一部を拡大した拡大断面図である。It is the expanded sectional view which expanded a part of other example of a pair of electroconductive electrode and dielectric material which comprises one Embodiment of the wrinkle detection sensor of this invention. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態をガス流路内に設置した状態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the state which installed one Embodiment of the soot detection sensor of this invention in the gas flow path. 本発明の煤検出センサの一の実施の形態をガス流路内に設置した状態を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the state which installed one Embodiment of the soot detection sensor of this invention in the gas flow path.

符号の説明Explanation of symbols

1…煤検出センサ、2…誘電体、3…一対の導電性電極、3a,3b…導電性電極、4…煤、5,5a,5b…ガス流路、6…DPF、11…表面(誘電体の一の表面)、12…表面(誘電体の他の表面)、13…電力計測回路、14…電源、15…隙間、X…一対の導電性電極の相互間の距離。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Soot detection sensor, 2 ... Dielectric material, 3 ... A pair of electroconductive electrode, 3a, 3b ... Conductive electrode, 4 ... Soot, 5, 5a, 5b ... Gas flow path, 6 ... DPF, 11 ... Surface (dielectric) One surface of the body), 12 surface (other surface of the dielectric), 13 power measuring circuit, 14 power source, 15 gap, X the distance between the pair of conductive electrodes.

Claims (15)

煤を含むガスが通過するガス流路内に設置して、前記ガスに含まれる前記煤を検出する煤検出センサであって、
互いに対向する一対の導電性電極と、前記一対の導電性電極に一の表面が挟持され、且つ他の表面が前記ガス流路内を通過する前記ガスに接するように配設された誘電体と、を備え、
互いに対向する前記一対の導電性電極の相互間に、前記誘電体の前記他の表面に前記ガス流路内を通過する前記ガスに含まれる前記煤が所定量付着した際に、前記誘電体の前記他の表面に沿面放電が生じるように電圧が印加される電圧印加手段を有するとともに、前記誘電体の前記他の表面に沿面放電が発生する際の前記一対の導電性電極の状態を測定して、前記ガスに含まれる前記煤を検出する煤検出センサであり、
前記誘電体の前記一の表面と、前記一対の導電性電極との間の少なくとも一部に、0.1〜0.7mmの間隔の隙間が設けられている煤検出センサ
A soot detection sensor that is installed in a gas flow path through which soot-containing gas passes and detects the soot contained in the gas,
A pair of conductive electrodes facing each other, and a dielectric disposed so that one surface is sandwiched between the pair of conductive electrodes and the other surface is in contact with the gas passing through the gas flow path. With
When a predetermined amount of the soot contained in the gas passing through the gas flow path adheres to the other surface of the dielectric between the pair of conductive electrodes facing each other, the dielectric and has a voltage application means a voltage Ru applied to creeping discharge is generated on the other surface, to measure the state of the pair of conductive electrodes when creeping discharge is generated in the other surface of the dielectric A soot detection sensor for detecting the soot contained in the gas ,
A wrinkle detection sensor in which a gap of 0.1 to 0.7 mm is provided in at least a part between the one surface of the dielectric and the pair of conductive electrodes .
前記一対の導電性電極の相互間に、直流電圧、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧が印加された請求項1に記載の煤検出センサ。   The soot detection sensor according to claim 1, wherein a DC voltage, an AC voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes. 前記一対の導電性電極の相互間で消費する単位時間当たりの電力量を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する請求項1又は2に記載の煤検出センサ。   The soot detection sensor according to claim 1 or 2, wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring an amount of power per unit time consumed between the pair of conductive electrodes. 前記一対の導電性電極の相互間に流れる電流値を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する請求項1又は2に記載の煤検出センサ。   3. The soot detection sensor according to claim 1, wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring a current value flowing between the pair of conductive electrodes. 単位時間当たりに、前記誘電体の前記他の表面に生じる沿面放電の回数を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する請求項1又は2に記載の煤検出センサ。   The soot detection sensor according to claim 1 or 2, wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring the number of creeping discharges generated on the other surface of the dielectric per unit time. 前記一対の導電性電極の相互間に、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧が印加されている場合に、印加された電圧の最大電圧値を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する請求項1又は2に記載の煤検出センサ。   When an alternating voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes, the maximum voltage value of the applied voltage is measured, whereby the gas included in the gas is measured. The wrinkle detection sensor according to claim 1 or 2 that detects the amount of. 所定の時間間隔毎に、前記一対の導電性電極の相互間に印加する電圧値を増大して、前記誘電体の前記他の表面に強制的に沿面放電を生じさせる請求項1〜のいずれかに記載の煤検出センサ。 A predetermined time interval, increasing the voltage applied therebetween the pair of conductive electrodes, one of the dielectric the other claims forcibly cause creeping discharge on the surface 1-6 of the Crab detection sensor according to crab. ガス流路内を通過するガスに含まれる煤を検出する煤検出方法であって、
互いに対向する一対の導電性電極と、前記一対の導電性電極に一の表面が挟持された誘電体とを、少なくとも前記誘電体の他の表面が前記ガス流路内を通過する前記ガスに接するように配設し、
互いに対向する前記一対の導電性電極の相互間に、前記誘電体の前記他の表面に前記ガス流路内を通過する前記ガスに含まれる前記煤が所定量付着した際に、前記誘電体の前記他の表面に沿面放電が生じるように電圧を印加し、前記誘電体の前記他の表面に沿面放電が発生する際の前記一対の導電性電極の状態を測定して、前記ガスに含まれる前記煤を検出する煤検出方法。
A soot detection method for detecting soot contained in a gas passing through a gas flow path,
A pair of conductive electrodes opposed to each other and a dielectric having one surface sandwiched between the pair of conductive electrodes are in contact with at least the other surface of the dielectric in contact with the gas passing through the gas flow path. Arranged so that
When a predetermined amount of the soot contained in the gas passing through the gas flow path adheres to the other surface of the dielectric between the pair of conductive electrodes facing each other, the dielectric A voltage is applied so that creeping discharge is generated on the other surface, and the state of the pair of conductive electrodes when the creeping discharge is generated on the other surface of the dielectric is measured and included in the gas. A wrinkle detection method for detecting the wrinkles.
前記一対の導電性電極の相互間に、直流電圧、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧を印加する請求項に記載の煤検出方法。 The soot detection method according to claim 8 , wherein a DC voltage, an AC voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes. 前記一対の導電性電極の相互間で消費する単位時間当たりの電力量を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する請求項又はに記載の煤検出方法。 The soot detection method according to claim 8 or 9 , wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring an amount of power per unit time consumed between the pair of conductive electrodes. 前記一対の導電性電極の相互間に流れる電流値を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する請求項又はに記載の煤検出方法。 The soot detection method according to claim 8 or 9 , wherein an amount of the soot contained in the gas is detected by measuring a value of a current flowing between the pair of conductive electrodes. 単位時間当たりに、前記誘電体の前記他の表面に生じる沿面放電の回数を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する請求項又はに記載の煤検出方法。 The soot detection method according to claim 8 or 9 , wherein the amount of soot contained in the gas is detected by measuring the number of creeping discharges generated on the other surface of the dielectric per unit time. 前記一対の導電性電極の相互間に、交流電圧、パルス電圧、又はのこぎり波形電圧が印加されている場合に、印加された電圧の最大電圧値を測定することにより、前記ガスに含まれる前記煤の量を検出する請求項又はに記載の煤検出方法。 When an alternating voltage, a pulse voltage, or a sawtooth waveform voltage is applied between the pair of conductive electrodes, the maximum voltage value of the applied voltage is measured, whereby the gas included in the gas is measured. The method for detecting wrinkles according to claim 8 or 9 , wherein the amount of the wrinkles is detected. 前記誘電体の前記一の表面と、前記一対の導電性電極との間の少なくとも一部に、0.1〜0.7mmの間隔の隙間を設ける請求項13のいずれかに記載の煤検出方法。 The scissors according to any one of claims 8 to 13 , wherein a gap having an interval of 0.1 to 0.7 mm is provided in at least a part between the one surface of the dielectric and the pair of conductive electrodes. Detection method. 所定の時間間隔毎に、前記一対の導電性電極の相互間に印加する電圧値を増大して、前記誘電体の前記他の表面に強制的に沿面放電を生じさせる請求項14のいずれかに記載の煤検出方法。 A predetermined time interval, increasing the voltage applied therebetween the pair of conductive electrodes, one of said dielectric of said other surface to force the claims 8 to 14, causing creeping discharge The method for detecting wrinkles according to crab.
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