CN107076691B - 颗粒状物质检测传感器 - Google Patents
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Abstract
颗粒状物质检测传感器具备使从内燃机排出的排气中所含的颗粒状物质的一部分堆积的被堆积部，以及由配置在被堆积部的第1电极与离开第1电极而配置的第2电极构成的一对检测电极。在第1电极形成有朝向第2电极突出的突出部，通过该突出部使得第1电极与第2电极之间的距离局部变短，因此能够聚集并堆积更多的颗粒状物质，能够提高检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及能够提高检测灵敏度的颗粒状物质检测传感器。
背景技术
在内燃机的排气管上设置有捕集排气中包含的颗粒状物质(ParticulateMatter：PM)的排气净化装置。该排气净化装置具备具有检测排气中包含的颗粒状物质的量的颗粒状物质检测传感器的颗粒状物质检测装置，基于通过该颗粒状物质检测装置得到的信息，进行排气净化装置的故障探测。
作为排气净化装置中使用的颗粒状物质检测传感器，例如有专利文献1示出的传感器。在专利文献1的颗粒状物质检测传感器，将电极层与绝缘层交替地层叠且使电极层的端面露出，从而形成相互平行配设的多个检测电极。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-78130号
发明内容
发明所要解决的课题
然而在专利文献1的颗粒状物质检测传感器中存在以下的课题。
专利文献1的颗粒状物质检测传感器的多个检测电极相互平行地以等间隔配设。因此，在为了使颗粒状物质聚集于检测电极而施加电压时，在检测电极间形成均匀的电场。因此，颗粒状物质在产生电场的范围内被随机捕集到颗粒状物质检测传感器上，因此颗粒状物质堆积、附着在检测电极间，在检测电极间形成由颗粒状物质形成的导通路径为止需要花费时间，所以存在检测灵敏度降低的课题。
本发明鉴于相关背景而做成，意在提供能够提高颗粒状物质的检测灵敏度的颗粒状物质检测传感器。
解决课题的手段
本发明的一方式为颗粒状物质检测传感器，其特征在于，具备供从内燃机排出的排气中所含的颗粒状物质的一部分堆积的被堆积部、以及由配置该被堆积部的第1电极及与该第1电极离开而配置的第2电极构成的一对检测电极，在所述第1电极及所述第2电极中的至少一方形成有朝向另一方突出的突出部，所述第1电极与所述第2电极之间的距离形成为在所述突出部中局部地变短，所述第1电极与所述第2电极之间的等电位线在所述突出部中相比于其他部位变密。
发明效果
在上述颗粒状物质检测传感器中，在所述一对检测电极设有所述突出部。由此，能够提高所述颗粒状物质检测传感器的检测灵敏度。即，通过设置所述突出部，所述第1电极与所述第2电极之间的距离在所述突出部中局部地变短。因此，在形成有所述突出部的部位中，所述第1电极与所述第2电极之间的等电位线变密，与所述突出部以外的部位相比形成更强的电场。所以，颗粒状物质被优先聚集至所述突出部。此外，在附着并堆积在所述突出部的所述颗粒状物质具有导电性的情况下，由于所述突出部与所述颗粒状物质成为等电位，因此颗粒状物质起到所述突出部的作用，变得更容易聚集颗粒状物质。由此，选择性地使颗粒状物质附着在所述突出部，并快速地使颗粒状物质附着在所述第1电极与所述第2电极之间，能够通过颗粒状物质使所述第1电极与所述第2电极之间导通。因此，能够提高所述颗粒状物质检测传感器的检测灵敏度。
如以上所述，根据本发明，可提供能够提高颗粒状物质的检测灵敏度的颗粒状物质检测传感器。
附图说明
图1为实施例1的颗粒状物质检测传感器的说明图。
图2为表示实施例1的颗粒状物质检测传感器的构造的说明图。
图3为在实施例1的颗粒状物质检测传感器中，(a)为在颗粒状物质检测传感器内形成的等电位线的说明图，(b)为颗粒状物质附着、堆积后的颗粒状物质检测传感器的说明图。
图4为实施例2的颗粒状物质检测传感器的说明图。
图5为实施例3的颗粒状物质检测传感器的说明图。
图6为实施例4的颗粒状物质检测传感器的说明图。
具体实施方式
在本发明的颗粒状物质检测传感器中，优选在第1电极及第2电极双方形成有突出部，第1电极的突出部与第2电极的突出部被配设成相互对置。在该情况下，能够在突出部对置的部位形成更强的电场。因此，在突出部对置的部位，能够聚集更多的颗粒状物质，所以能够提高颗粒状物质检测传感器的检测灵敏度。
此外，优选的是，第1电极及第2电极中的至少一方具有多个突出部。在该情况下，在形成有各突出部的部位，通过分别聚集颗粒状物质，能够更稳定地收集颗粒状物质。因此，能够进一步提高颗粒状物质检测传感器的检测灵敏度。
此外，优选的是，所述颗粒状物质检测传感器将多个检测电极与具有电绝缘性的多个绝缘部件交替地层叠而形成，在对形成有突出部的检测电极进行夹持的一对绝缘部件中的一方，形成有朝向另一方的绝缘部件突出的绝缘凸部，在一对绝缘部件的另一方，在与绝缘凸部对置的位置形成有绝缘凹部。在该情况下，具有能够在检测电极容易地形成突出部的效果。
此外，优选的是，将多个检测电极与绝缘部件交替地层叠配置，并将它们接合，来制造颗粒状物质检测传感器时，在以绝缘凸部与绝缘凹部对置的方式配置的一对绝缘部件之间，将检测电极层叠的状态下，将一对绝缘部件彼此在层叠方向上进行压焊，从而使被夹持在一对绝缘部件之间的检测电极以沿着绝缘凸部及绝缘凹部的方式变形，形成突出部。在该情况下，能够通过一对绝缘部件容易地在检测电极形成突出部，能够容易地制造颗粒状物质的检测灵敏度优良的颗粒状物质检测传感器。
实施例
(实施例1)参照图1～图3来说明实施例1的颗粒状物质检测传感器1。如图1所示，实施例1的颗粒状物质检测传感器1具备供从内燃机排出的排气中包含的颗粒状物质P的一部分堆积的被堆积部10、以及由配置在被堆积部10的第1电极11和与第1电极11分离配置的第2电极12构成的一对检测电极11、12。在第1电极11形成有朝向第2电极12突出的突出部111，第1电极11与第2电极12之间的距离形成为在突出部111中局部缩短。
以下，对于实施例1所涉及的颗粒状物质检测传感器1进行更详细地说明。本例的颗粒状物质检测传感器1用于对从搭载于汽车的内燃机通过排气管而排出的排气中所含的颗粒状物质P进行检测。基于通过颗粒状物质检测传感器1得到的信息，进行排气净化装置的故障检测。颗粒状物质检测传感器1被配设为朝向排气管的内侧突出，将颗粒状物质检测传感器1的轴向上的配置在排气管的内侧的端部侧设为前端侧，将其相反侧设为基端侧。
如图1及图2所示，颗粒状物质检测传感器1具备供排气中的颗粒状物质P堆积的被堆积部10、以及相互分离而配置在被堆积部10的多个检测电极11、12。颗粒状物质检测传感器1通过将由绝缘性材料构成的9个绝缘部件21、22与配置在绝缘部件21、22之间的8个检测电极11、12交替地层叠从而形成为棒状。在将绝缘部件21、22与检测电极11、12层叠而形成的颗粒状物质检测传感器1的前端，形成有检测电极11、12的端部露出的被堆积部10。
8个检测电极11、12由铜合金形成，作为正极的第1电极11与作为负极的第2电极12交替地配置。各第1电极11分别具备朝向相邻配设的第2电极12突出的突出部111。在本例中，从颗粒状物质检测传感器1的前端侧观察时，第1电极11的突出部111呈山形、三角形，或呈大致山形、大致三角形，第1电极11呈多个突出部111连续形成的波纹形状。
第2电极12呈平坦的平板状。此外，在第1电极11及第2电极12形成有向基端侧延伸的引出电极部112、122。此外，第1电极11的突出部111与第2电极12之间的最短距离为10μm。
绝缘部件21、22通过将氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等的陶瓷材料形成为平板状而成。在本例中，一对绝缘部件21、22具有与第1电极11对应的形状。在夹持第1电极11的一对绝缘部件21、22中的绝缘部件21中，在与第1电极11对置的对置面上形成有朝向绝缘部件22突出的多个绝缘凸部211。此外，在绝缘部件22中，在与第1电极11对置的对置面上、且与绝缘部件21的多个绝缘凸部211对置的位置形成有绝缘凹部221。
在该一对绝缘部件21、22之间配置薄板状的第1电极11，且将一对绝缘部件21、22在层叠方向上进行压焊。由此，第1电极11以沿着一对绝缘部件21、22中的绝缘凸部211及绝缘凹部221的方式变形，在第1电极11形成突出部111。
如图3(b)所示，通过在被堆积部10堆积的颗粒状物质P，在被堆积部10露出的第1电极11与第2电极12导通，由此第1电极11与第2电极12之间的电阻值降低。伴随检测电极11、12间的电阻值的变化，流过检测电极11、12间的作为电气信号的电流量发生变化。由此，从颗粒状物质检测传感器1输出的电流値发生变化。也就是说，从颗粒状物质检测传感器1输出的电流値根据被堆积部10中的颗粒状物质P的堆积量而变化，具有与颗粒状物质P的堆积量有关的信息。通过使用该电流値能够检测被堆积部10中的颗粒状物质P的堆积量。在本例中，在颗粒量检测机构中检测出的电流被向具备并联电阻的控制单元输出，控制单元输出用电流値与并联电阻积算出的电压。该电压成为颗粒状物质检测传感器1的输出。
接下来，对具有上述构成的实施例1所涉及的颗粒状物质检测传感器1的作用效果进行说明。在实施例1所涉及的颗粒状物质检测传感器1中，在一对第1电极11设置突出部111。由此，能够提高颗粒状物质检测传感器1的检测灵敏度。即，如图3(a)所示，通过设置突出部111，第1电极11与第2电极12之间的距离在突出部111中局部变短。因此，在形成有突出部111的部位中，第1电极11与第2电极12之间的等电位线L变密，与突出部111以外的部位相比形成更强的电场。因此，如图3(b)所示，颗粒状物质P优先地聚集并附着于突出部111。此外，在突出部111附着的颗粒状物质P具有导电性的情况下，由于突出部111与附着在突出部111的颗粒状物质P成为等电位，因此附着在突出部111的颗粒状物质P起到突出部111的作用，变得更容易聚集颗粒状物质P。由此，能够选择性地使颗粒状物质P附着于突出部111，能够快速地通过颗粒状物质P使第1电极11与第2电极12之间导通。所以，能够提高颗粒状物质检测传感器1的检测灵敏度。
此外，第1电极11具有多个突出部111。因此，在形成有各突出部111的部位分别聚集并堆积颗粒状物质P，从而能够更稳定地收集颗粒状物质P。所以，能够进一步提高颗粒状物质检测传感器1的检测灵敏度。
此外，第1电极11与第2电极12的最短距离处于1μm以上50μm以下的范围内。为此，能够在确保颗粒状物质检测传感器1的生产性的同时提高颗粒状物质检测传感器1的检测灵敏度。特别是，如本例所示那样，将第1电极11、第2电极12及绝缘部件21、22层叠而成的层叠式的颗粒状物质检测传感器1中，优选第1电极11与第2电极12的最短距离为1μm以上且尽可能使该距离较小。第1电极11与第2电极12的最短距离越小，越能够快速地使第1电极11与第2电极12导通，能够进一步提高颗粒状物质检测传感器1的检测灵敏度。
此外，颗粒状物质检测传感器1使多个检测电极11、12与具有电绝缘性的多个绝缘部件21、22交替地层叠而形成，在夹持形成有突出部111的第1电极11的绝缘部件21中，形成有朝向绝缘部件22突出的绝缘凸部211，在一对绝缘部件22中，在与绝缘凸部211对置的位置形成有绝缘凹部221。因此，能够容易地在第1电极11形成突出部111。
此外，将多个检测电极11、12与绝缘部件21、22交替地地层叠配置，并将它们接合，从而在制造颗粒状物质检测传感器1时，在以绝缘凸部211与绝缘凹部221对置的方式进行配置的一对绝缘部件21、22之间，层叠了第1电极11的状态下，将一对绝缘部件21、22彼此在层叠方向上进行压焊，由此使被夹持在一对绝缘部件21、22之间的第1电极11沿着绝缘凸部211及绝缘凹部221而变形，形成突出部111。因此，能够通过一对绝缘部件21、22容易地在第1电极11形成突出部111，能够容易地制造颗粒状物质P的检测灵敏度优良的颗粒状物质检测传感器1。
如以上所述，根据本例，可提供能够提高颗粒状物质P的检测灵敏度的颗粒状物质检测传感器1。
(实施例2)接着，参照图4说明实施例2所涉及的颗粒状物质检测传感器1。如图4所示，实施例2所涉及的颗粒状物质检测传感器1将实施例1的颗粒状物质检测传感器1的构造的一部分变更而成。在实施例2所涉及的颗粒状物质检测传感器1中，在第1电极11及第2电极12双方形成有突出部111、121。第1电极11具有与实施例1相同的结构。第2电极12形成为，在被堆积部10中相对于与颗粒状物质检测传感器1的层叠方向正交的直线与第1电极11线对称。因此，第1电极11的突出部111与第2电极12的突出部121相互对置。
此外，在夹持第2电极12的一对绝缘部件21、22中的、与第2电极12的对置面上，在与第2电极12的突出部121对应的位置形成有绝缘凸部211及绝缘凹部221。其他的结构与实施例1所涉及的颗粒状物质检测传感器1相同。另外，对于在本例或本例有关的图面中所使用的符号中的、与实施例1中使用的符号相同的符号，只要未特别示出，则表示与实施例1相同的构成要素等。
在实施例2所涉及的颗粒状物质检测传感器1中，在第1电极11及第2电极12双方形成突出部111、121，并被配设为第1电极11的突出部111与第2电极12的突出部121相互对置。因此，能够通过突出部111、121对置的部位形成较强的电场。所以，能够在突出部111、121对置的部位聚集并堆积更多的颗粒状物质P，能够提高颗粒状物质检测传感器1中的检测灵敏度。此外，在本例中也能够获得与实施例1同样的作用效果。
(实施例3)接着，参照图5对实施例3所涉及的颗粒状物质检测传感器1进行说明。如图5所示，实施例3所涉及的颗粒状物质检测传感器1将实施例2所涉及的颗粒状物质检测传感器1中的用于聚集并堆积颗粒状物质P的突出部111、121的结构的一部进行变更而成。图5所示的实施例3涉及的颗粒状物质检测传感器1在第1电极11及第2电极12双方形成呈梯形、或大致梯形形状的多个突出部111-1、121-1。其他的结构与实施例2所涉及的颗粒状物质检测传感器1相同。另外，对于在本例或本例有关的图面中使用的符号中的、与实施例2中使用的符号相同的符号，只要未特示出，则表示与实施例2相同的构成要素等。
(实施例4)接着，参照图6对实施例4所涉及的颗粒状物质检测传感器1进行说明。如图6所示，本例示出与实施例1～实施例3的构成不同的颗粒状物质检测传感器1的例子。颗粒状物质检测传感器100具备供排气中的颗粒状物质P堆积的被堆积部10，以及相互离开而配置在被堆积部10的一对检测电极13、14。被堆积部10呈大致长方形的板状，并由绝缘性材料形成。一对检测电极13、14由导电性材料形成，在被堆积部10的表面由图样印刷等形成为平膜状。一对检测电极13、14由第1电极13及第2电极14形成，并分别具有与被堆积部10中的长度方向平行地形成的电极基部131、141、以及从电极基部131、141与长度方向正交并延伸设置的多个梳齿部132、142。第1电极13及第2电极14以电极基部131、141相互面对的方式配置，且以在第1电极13中的梳齿部142之间插入第2电极14中的梳齿部132的方式配置。
在各梳齿部132、142分别形成有多个突出部133、143。突出部133、143呈山形、三角形，或大致山形、大致三角形，多个突出部133、143连续地被形成，从而形成波纹形状的梳齿部132、142。另外，在本例的颗粒状物质检测传感器100中，第1电极13与第2电极14的最短距离设为50μm。
在本例中，能够获得更简洁的构造的颗粒状物质检测传感器100。此外，在本例所示的在被堆积部10的表面将检测电极13、14形成为平膜状的表面印刷式的颗粒状物质检测传感器100中，优选第1电极13与第2电极14的最短距离为50μm以上且尽可能地小。在该情况下，能够确保第1电极13与第2电极14的生产性，且能够使两者之间的距离减小，能够进一步提高颗粒状物质检测传感器100的检测灵敏度。此外，实施例4所涉及的颗粒状物质检测传感器100也能够获得与实施例1所涉及的颗粒状物质检测传感器1相同的作用效果。
符号说明
1、100颗粒状物质检测传感器，10被堆积部，11、12、13、14检测电极，11、13第1电极，12、14第2电极，111、121、111-1、121-1、133、143突出部。
Claims (6)
1.一种颗粒状物质检测传感器(1)，其特征在于，具备：
被堆积部(10)，供从内燃机排出的排气中所含的颗粒状物质的一部分进行堆积；以及
一对检测电极(11，12)，由配置在该被堆积部(10)的第1电极(11)以及与该第1电极(11)离开而配置的第2电极(12)构成，多个所述一对检测电极(11，12)和具有电绝缘性的多个绝缘部件(21、22)交替地层叠而形成，
在所述第1电极(11)及所述第2电极(12)中的至少一方形成有朝向另一方突出的多个突出部(111，121)，该多个突出部在与其突出的方向正交的方向上连续地形成，并且，在与所述突出的方向正交的方向上，
在连续地形成于所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)的至少一方的多个所述突出部(111，121)之间，未配置所述第1电极(11)或者所述第2电极(12)中的另一方，所述第1电极(11)和所述第2电极(12)成为不相邻的配置，并且，
在夹持形成有所述突出部(111，121)的所述检测电极(11，12)的一对所述绝缘部件(21，22)的一方，形成有朝向所述绝缘部件(21，22)中的另一方突出的绝缘凸部(211)，在一对所述绝缘部件(21，22)的另一方的与所述绝缘凸部(211)对置的位置形成有绝缘凹部(221)，所述第1电极(11)与所述第2电极(12)之间的距离在多个所述突出部(111，121)的突出方向上形成为最短距离，
所述第1电极(11，13)与所述第2电极(12，14)之间的等电位线(L)在形成有所述突出部(111，121)的多个部位相比于其他部位形成为变密。
2.一种颗粒状物质检测传感器(100)，其特征在于，具备：
被堆积部(10)，供从内燃机排出的排气中所含的颗粒状物质的一部分进行堆积；以及
一对检测电极(13，14)，由配置在由绝缘性材料形成的该被堆积部(10)的表面的第1电极(13)以及在该表面上与所述第1电极(13)离开而配置的第2电极(14)构成，
所述第1电极(13)与所述第2电极(14)以各自的电极基部(131，141)相互面对的方式配置，并且具有与各电极基部(131，141)的长度方向正交地延伸设置的多个梳齿部(132，142)，
在所述第1电极(13)中的梳齿部(132)以及所述第2电极(14)中的梳齿部(142)的至少一方形成朝向另一方突出的多个突出部(133，143)，该多个突出部在与其突出的突出方向正交的方向上连续地形成，并且，在与所述突出方向正交的方向上，在连续地形成于所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)的至少一方的多个所述突出部(133，143)之间，未配置另一方的所述梳齿部(132，142)，所述第1电极(13)中的梳齿部(132)与所述第2电极(14)中的梳齿部(142)成为不相邻的配置，并且，
所述第1电极(11)中的梳齿部(132)与所述第2电极(14)中的梳齿部(142)之间的距离在多个所述突出部(133，143)的突出方向上形成为最短距离，所述第1电极(13)与所述第2电极(14)之间的等电位线(L)在形成有所述突出部(133，143)的多个部位相比于其他部位变密。
3.如权利要求1或2所述的颗粒状物质检测传感器(1，100)，其特征在于，
所述第1电极(11，13)与所述第2电极(12，14)的最短距离为1μm以上且50μm以下。
4.如权利要求1或2所述的颗粒状物质检测传感器(1，100)，其特征在于，
在所述第1电极(11，13)以及所述第2电极(12，14)这两方形成有使相互对置的部位突出变形的所述突出部(111，121，133，143)，所述第1电极(11，13)的所述突出部(111，121，133，143)的突出端与所述第2电极(12，14)的所述突出部(111，121，133，143)的突出端配设为相互对置。
5.如权利要求1或2所述的颗粒状物质检测传感器(1，100)，其特征在于，
在所述被堆积部(10)中，多个所述突出部(111，121，133，143)形成山形或者梯形形状，并且在与所述突出方向正交的方向上形成连续的一连串波形形状，所述第1电极(11，13)与所述第2电极(12，14)之间的等电位线(L)在与所述突出方向正交的方向上交替地具有相比于所述其他部位变密的部位和相比于所述其他部位变稀疏的部位。
6.一种颗粒状物质检测传感器(1)的制造方法，其特征在于，该颗粒状物质检测传感器(1)具备：被堆积部(10)，供从内燃机排出的排气中所含的颗粒状物质的一部分进行堆积；以及一对检测电极(11，12)，由配置在该被堆积部(10)的第1电极(11)以及与该第1电极(11)离开而配置的第2电极(12)构成，
在所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)的至少一方形成有朝向另一方突出的突出部(111，121)，
所述第1电极(11)与所述第2电极(12)之间的距离在所述突出部(111，121)中形成为局部变短，所述第1电极(11)与所述第2电极(12)之间的等电位线(L)在所述突出部(111，121)中相比于其他部位变密，
将多个所述一对检测电极(11，12)和具有电绝缘性的多个绝缘部件(21，22)交替地层叠而形成，在夹持形成有所述突出部(111，121)的所述检测电极(11，12)的一对所述绝缘部件(21，22)的一方，形成有朝向所述绝缘部件(21，22)中的另一方突出的绝缘凸部(211)，在所述一对绝缘部件(21，22)的另一方的与所述绝缘凸部(211)对置的位置形成有绝缘凹部(221)，
所述颗粒状物质检测传感器(1)的制造方法包括如下步骤：
通过将多个所述一对检测电极(11，12)与所述绝缘部件(21，22)交替地层叠配置，并将它们接合，来制造所述颗粒状物质检测传感器(1)时，在以所述绝缘凸部(211)与所述绝缘凹部(221)对置的方式而配置的一对所述绝缘部件(21，22)之间将所述检测电极(11，12)层叠的状态下，将一对所述绝缘部件(21，22)彼此在层叠方向上进行压焊，从而使被夹持在一对所述绝缘部件(21，22)之间的所述检测电极(11，12)沿着所述绝缘凸部(211)及所述绝缘凹部(221)变形，并形成多个所述突出部(111，121)。
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