CN108291885A - 颗粒状物质的测定装置用部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

颗粒状物质的测定装置用部件具备：由陶瓷构成且在内部具有供气体流动的流路的基部；以将所述流路分割成多个的方式设置在所述流路的内部且由多孔质陶瓷构成的过滤部；以及以夹着所述过滤部的方式设置于所述基部的静电电容形成用的一对电极，所述基部的所述流路的壁面比所述过滤部的表面致密。

Description

颗粒状物质的测定装置用部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及颗粒状物质的测定装置用部件及其制造方法。
背景技术
作为为了测定从柴油发动机排出的废气中的颗粒状物质的量而使用的颗粒状物质的测定装置用部件，例如已知有日本特开2014-159783号公报(以下称为专利文献1)所记载的颗粒状物质的测定装置用部件。专利文献1所记载的颗粒状物质的测定装置用部件具备：由多孔质性的隔壁划分成多个单元的过滤器；以及在将至少一个单元设为测定用单元时夹着该单元而设置的一对电极。而且，在专利文献1所记载的颗粒状物质的测定装置用部件中，基于一对电极间的静电电容，算出被过滤器捕获到的废气中的颗粒状物质的堆积量。
然而，在使用专利文献1所记载的颗粒状物质的测定装置用部件而测定出颗粒状物质的堆积量的情况下，难以提高实际的堆积量与测定值之间的线性度。作为难以提高线性度的原因，例如举出如下方面：在单元的隔壁中的与一对电极的排列方向垂直的面上堆积颗粒状物质的情况以及在单元的隔壁中的与一对电极的排列方向平行的面上堆积颗粒状物质的情况下，即便颗粒状物质的量相同，电极间的静电电容的变化也不同。
发明内容
颗粒状物质的测定装置用部件具有：由陶瓷构成且在内部具有供气体流动的流路的基部；以将所述流路分割成多个的方式设置在所述流路的内部且由多孔质陶瓷构成的过滤部；以及以夹着所述过滤部的方式设置于所述基部的静电电容形成用的一对电极，所述基部的所述流路的壁面比所述过滤部的表面致密。
附图说明
图1是颗粒状物质的测定装置用部件的立体图。
图2是表示图1所示的颗粒状物质的测定装置用部件的纵剖面的剖视图。
图3是表示图1所示的颗粒状物质的测定装置用部件的横剖面的剖视图。
图4是表示图1所示的颗粒状物质的测定装置用部件中的电极的布线图案的示意图。
图5是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例中的电极的布线图案的示意图。
图6是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图7是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的横剖面的剖视图。
图8是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图9是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图10是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图11是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例中的电极的布线图案的示意图。
图12是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例中的电极的布线图案的示意图。
图13是表示颗粒状物质的测定装置用部件的制造方法的示意图。
图14是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图15是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图16是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图17是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图18是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图19是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图20是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图21是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图22是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图23是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图24是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图25的(a)是颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的立体图，图25的(b)是表示图25的(a)的C-C线剖面(纵剖面)的剖视图，图25的(c)是表示图25的(a)的D-D线剖面(纵剖面)的剖视图。
图26是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图27是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图28是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图29是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的纵剖面的剖视图。
图30是表示颗粒状物质的测定装置用部件的变形例的横剖面的剖视图。
具体实施方式
图1是表示颗粒状物质的测定装置用部件100的结构的立体图。如图1所示，颗粒状物质的测定装置用部件100具备：在内部具有流路11的基部1；以及在流路11的内部设置的过滤部2。颗粒状物质的测定装置用部件100还在基部1具备静电电容形成用的一对电极3。颗粒状物质的测定装置用部件100例如用于对从柴油发动机排出的废气中的颗粒状物质的量进行测定。
基部1是用于形成供气体流动的流路11的构件。基部1例如由氧化铝等绝缘性的陶瓷构成。基部1例如在内部具有一个或多个流路11。在图1所示的颗粒状物质的测定装置用部件100中，基部1的外形为长方体形状，且基部1在内部具有两个流路11。流路11沿着基部1的主面的长边方向延伸。各个流路11由过滤部2分割为多个，分割后的一个一个的空间也被称为分割流路12。流路11在基部1的一个侧面和处于与该一个侧面对置的位置的侧面开口。两个流路11在基部1的厚度方向上排列。基部1例如能够设定为，主面的长边方向的长度为40mm，短边方向的长度(宽度)为10mm，厚度为5mm。另外，由过滤部2分割而形成的分割流路12(过滤部2之间的分割流路12)能够设定为，宽度为1.2mm，底面与顶面的间隔为1.2mm。流路11的长度与基部1的长度相等，能够设定为40mm。
过滤部2是用于捕获气体中的颗粒状物质的构件。如图2所示，过滤部2设置在流路11的内部。如图3所示，在颗粒状物质的测定装置用部件100中，过滤部2为板状，且沿着基部1的长边方向(沿着流路11的长度方向)设置。过滤部2以将基部1的流路11分割为多个区域(分割流路12)的方式设置有多个。颗粒状物质的测定装置用部件100在一个流路11中设置有四个过滤部2。四个过滤部2分别并排地排列。过滤部2由多孔质陶瓷构成。作为多孔质陶瓷，例如举出多孔质氧化铝。通过由多孔质氧化铝构成过滤部2，从而能够使在流路11中流动的气体通过过滤部2。此时，过滤部2能够捕获气体中所含的颗粒状物质的一部分(使其堆积)。
在此，在颗粒状物质的测定装置用部件100中，基部1的流路11的壁面比过滤部2的表面致密。由此，能够使颗粒状物质难以堆积于基部1的流路11的壁面，并且，能够使颗粒状物质容易堆积于过滤部2的表面。其结果是，能够使颗粒状物质的堆积容易集中于过滤部2，因此，能够提高颗粒状物质的堆积量与测定值之间的线性度。其结果是，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的测定精度。
基部1的流路11的壁面比过滤部2的表面致密这一情况例如可以通过以下的方法来确认。具体而言，使用扫描型电子显微镜(SEM)对基部1的流路11的壁面以及过滤部2的表面进行观察。而且，对得到的SEM图像进行图像处理，求出表面的气孔率。结果是，可以认为气孔率小的一方更为致密。基部1的流路11的壁面的气孔率例如能够设定为3％以下。过滤部2的表面的气孔率例如能够设定为40～70％。需要说明的是，在此所说的流路11的壁面是指，流路11中的与气体相面对的基部1的内表面的整体。即，在此所说的壁面不仅包含流路11的内侧面，也包含顶面以及底面。
另外，在此所说的“基部1的流路11的壁面比过滤部2的表面致密”也包含流路11中的仅仅顶面以及底面比过滤部2的表面致密这一情况。该情况下，也能够使颗粒状物质难以堆积于基部1的流路11的顶面以及底面，并且能够使颗粒状物质容易堆积于过滤部2的表面。其结果是，能够使颗粒状物质的堆积容易集中于过滤部2，因此，能够提高颗粒状物质的堆积量与测定值之间的线性度。
通过将基部1的流路11的壁面的气孔率设为3％以下，能够使颗粒状物质难以进入基部1的内部。其结果是，能够降低颗粒状物质附着于电极3的可能性，因此，能够降低因颗粒状物质附着于电极3而导致无法准确地测定电极3间的静电电容的可能性。其结果是，能够进一步提高颗粒状物质的测定装置用部件100的测定精度。
基部1以及过滤部2一体地形成。通过将基部1以及过滤部2一体地形成，由此能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的长期可靠性。具体而言，在将基部1以及过滤部2分别形成之后再进行接合这样的情况下，例如可能会从基部1以及过滤部2的界面发生剥离。尤其是在接合使用接合材料等的情况下，由于接合材料劣化而可能无法将过滤部2准确地固定于基部1。与此相对，通过将基部1以及过滤部2一体地形成(烧成)，能够降低从基部1以及过滤部2的界面发生劣化的可能性。
尤其是通过使基部1以及过滤部2由相同的陶瓷构成，能够使基部1以及过滤部2的热膨胀率接近。由此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100在热循环下的长期可靠性。在此所说的“由相同的陶瓷构成”是指，构成基部1以及过滤部2的陶瓷的主成分(占据80质量％以上的成分)相同。
在颗粒状物质的测定装置用部件100中，基部1以及过滤部2由氧化铝构成。氧化铝在制造上便宜，且容易如下述所示那样进行表面的气孔率的调整。
具有气孔率为3％以下的表面的基部1以及具有气孔率为40～70％这种程度的表面的过滤部2例如可以通过以下的方法而一体地形成。具体而言，针对成为基部1的部分，使用包含93质量％的氧化铝粉末以及7质量％的树脂粘合剂的陶瓷糊剂。另外，针对成为过滤部2的部分，使用包含55质量％的氧化铝粉末、38质量％的造孔材料以及7质量％的树脂粘合剂的陶瓷糊剂。使用刮刀法将这些陶瓷糊剂加工成规定的形状的生片(green sheet)。此时，通过在生片上印刷导电性糊剂，能够形成静电电容形成用的电极3。然后，使用单轴压机对这些生片进行加压层叠。在根据需要进行了表面的加工之后，以1500℃进行烧成，由此能够形成上述的气孔率的过滤部2以及基部1。
过滤部2的尺寸例如能够设定为，沿着基部1的宽度方向的长度为0.3mm，沿着基部1的厚度方向的长度与流路11的底面和顶面之间的间隔相等，为1.2mm，沿着基部1的长度方向的长度为40mm。
电极3是用于形成静电电容的构件。如图2所示，电极3以夹着过滤部2的方式成对地设置于基部1。更具体而言，在如颗粒状物质的测定装置用部件100那样设置有多个流路11的情况下，以夹着位于各个流路11的过滤部2的方式设置电极3。电极3例如可以设置为，以跨越的方式覆盖多个过滤部2，也可以设置为与过滤部2一一对应。而且，如图2所示，在如颗粒状物质的测定装置用部件100那样沿上下方向设置有两个流路11的情况下，电极3可以位于上侧的流路11的上方、上侧的流路11与下侧的流路11之间以及下侧的流路11的下方。位于上侧的流路11与下侧的流路11之间的电极3能够与上侧的流路11的上方的电极3之间形成静电电容，并且，还能够与下侧的流路11的下方的电极3之间形成静电电容。
在夹着过滤部2的一对电极3之间形成静电电容。当颗粒状物质由过滤部2捕获到时，一对电极3之间的静电电容发生变化。利用外部的检测装置对该静电电容的变化进行检测，由此能够测定由过滤部2捕获到的颗粒状物质的堆积量。
在颗粒状物质的测定装置用部件100中，电极3埋设于基部1。由此，能够降低电极3受到气体所引起的腐蚀等的影响的可能性。另外，能够降低颗粒状物质等附着于电极3的表面的可能性，因此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的测定精度。需要说明的是，在颗粒状物质的测定装置用部件100中，电极3设置(埋设)在基部1的内部，但不局限于此。具体而言，设置电极3的位置例如也可以为基部1的外表面(流路11的壁面以外的面)。
如图4所示，在颗粒状物质的测定装置用部件100中，电极3具有例如线状的布线图案，并且沿着过滤部2设置。这样，通过沿着过滤部2设置电极3，能够提高由过滤部2捕获到的颗粒状物质的量与电极3间的静电电容的变化之间的线性度。这是因为，通过沿着过滤部2设置电极3，能够减少因附着于过滤部2以外(例如流路11的壁面)的颗粒状物质而导致静电电容发生变化这种情况。需要说明的是，电极3在俯视时的形状不局限于线状，例如也可以为圆形，还可以为矩形。
另外，通过将电极3设为线状的布线图案，与将电极3设为圆形或矩形的情况相比，能够增大电阻值。因此，还能够通过对该电极3施加高电压而使其作为加热器发挥功能。由此，能够通过加热来去除由过滤部2捕获到的颗粒状物质。
另外，在使电极3发热时，可以流通直流电流，也可以流通交流电流。尤其是通过流通交流电流而能够降低电极3所产生的迁移(migration)，因此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件的长期可靠性。
尤其是如图5所示的例子那样，电极3具有线状的布线图案，并且设置在基部1中的夹着过滤部2的区域以及未夹着过滤部2的区域，在俯视时，电极3中的位于未夹着过滤部2的区域的部分的宽度也可以比位于夹着过滤部2的区域的部分的宽度窄。由此，通过确保电极3中的位于夹着过滤部2的区域的部分的宽度而良好地形成电极3间的静电电容，并且，通过缩窄电极3中的位于未夹着过滤部2的区域的部分的宽度，由此能够增大电阻值。由此，能够作为静电电容形成用的电极3而有效地发挥功能，同时还作为加热器而有效地发挥功能。
在图4以及图5所示的例子中，夹着过滤部2的一对电极3分别成为，将沿着多个过滤部2的各个过滤部2设置的部分的端部彼此连接而蜿蜒的弯曲形状的一根线状的布线图案。而且，该一个电极的端部向基部1的外表面引出，一对电极3分别成为一个系统的布线。
作为电极3，例如能够使用铂金或钨等金属材料。另外，在将电极3形成为线状的布线图案的情况下，例如能够设定为，宽度为2mm，长度为38mm，厚度为30μm。
在上述的颗粒状物质的测定装置用部件100中，形成为基部1在内部具有流路11这样的形状，但不局限于此。具体而言，例如，如图6所示，也可以具备：一对基部1，其是由陶瓷构成的板状的构件，且以主面对置的方式并列设置；过滤部2，其以将一对基部1间的空间分割而形成流路的方式设置，且由多孔质陶瓷构成；以及静电电容形成用的一对电极3，其分别设置于一对基部1，且以夹着过滤部2的方式设置，一对基部1的对置的主面比过滤部2的表面致密。在其他的颗粒状物质的测定装置用部件100中，利用过滤部2将基部1与基部1之间的空间分割而形成流路11。通过使气体在该流路11流动，从而利用过滤部2捕获颗粒状物质，并且，能够通过检测电极3间的静电电容的变化而测定颗粒状物质的量。在这样的颗粒状物质的测定装置用部件100中，与上述的颗粒状物质的测定装置用部件100同样地能够提高测定精度。
更具体而言，在图6所示的颗粒状物质的测定装置用部件100中，三个基部1隔开两个空间地并列设置，在该两个空间中分别设置有各六个过滤部2。基部1的数量可以为两个，也可以为三个以上，另外，过滤部2的数量也能够适当变更。
在图6所示的颗粒状物质的测定装置用部件100中，过滤部2兼用作侧壁，但也可以将与过滤部2相接的基部1作为侧壁而设置于外侧的过滤部2之外。这与在图2所示的颗粒状物质的测定装置用部件100中将外侧的过滤部2以与基部1的侧壁相接的方式配置是同样的。通过这种方式，颗粒状物质的测定装置用部件100的刚性提高，并且能够减小强度较小的过滤部2露出的面积，因此，能够抑制因热应力引起的变形以及因外力造成的损伤，成为可靠性高的部件。另外，与流路11相面对的壁面全部为过滤部2，从而成为捕获效率更高且灵敏度好的部件。
另外，在图1所示的颗粒状物质的测定装置用部件100中，流路11的端部开口，但不局限于此。例如，如图7所示，流路11的端部也可以局部地被密封部4密封。尤其可以是，流路11的一方的端部局部地开口，并且，另一方的端部中的与一方的端部的开口的部分对置的部分被密封，流路11的一方的端部局部地被密封，并且，另一方的端部中的与一方的端部的被密封的部分对置的部分开口。
这样，在流路11的内部流动的气体容易通过过滤部2，因此，容易利用过滤部2来捕获颗粒状物质。其结果是，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的测定精度。需要说明的是，在图7中，以箭头示出气体的流动。
另外，作为密封部4，例如能够使用氟树脂等树脂材料。另外，作为其他的密封部4，也可以由与过滤部2或基部1相同的陶瓷构成。由此，能够减小过滤部2或基部1与密封部4之间的热膨胀差，因此，能够提高热循环下的长期可靠性。
另外，也可以是，过滤部2由陶瓷构成，并且与基部1以及密封部4一起一体地形成(烧成)。由此，能够降低从密封部4与基部1、密封部4与过滤部2之间的界面产生劣化的可能性。
在图8～图10所示的颗粒状物质的测定装置用部件100中，具有多孔度彼此不同的多个过滤器2。能够实现可知晓颗粒状物质的粒度分布的颗粒状物质的测定装置用部件100或能够长时间连续进行颗粒状物质的捕获且寿命长的颗粒状物质的测定装置用部件100这样的、附加价值更高的部件。
具体而言，在图8所示的例子中，由多孔质陶瓷构成的过滤部2具有气孔的大小即气孔径不同的三种过滤部2a、2b、2c。在图8所示的例子中，具有气孔径相对大的第一过滤部2a、气孔径相对小的第三过滤部2c、以及气孔径处于它们中间的第二过滤部2b。
由于具有气孔径不同的多个过滤部2a、2b、2c，因此由各个过滤部2a、2b、2c捕获的颗粒状物质各自的平均粒径彼此不同。因此，根据由分别夹着气孔径不同的多个过滤部2a、2b、2c的电极3检测到的静电电容可知晓捕获到的颗粒状物质的粒度分布，从而能够推测例如将包含颗粒状物质的废气排出的发动机中的燃烧状态、位于颗粒状物质的测定装置用部件100的上游的PM过滤器的状态。
另外，在图8所示的例子中，气孔径不同的多个过滤部2a、2b、2c按照气孔径的大小顺序而排列。具体而言，在图8所示的例子中，过滤部2在图面的上下方向上排列了三段空间(流路11)，在上段配置有第一过滤部2a，在中段配置有第二过滤部2b，在下段配置有第三过滤部2c。即，在各段中，相同气孔径的过滤部2配置为一列。若这样排列，则能够将夹着相同气孔径的过滤部2的电极3并排配置，能够使这些电极3如图4所示的例子那样汇总成一个。
过滤部2的气孔径的大小的种类不局限于三个，也可以为两个，还可以为四个以上。另外，在图8所示的例子中，相同气孔径的过滤部2沿横向排列成一列，但也可以沿纵向排列成一列。还可以随机地排列，但也可以如上述那样排列成一列。
需要说明的是，在此所说的气孔径是平均气孔径。就气孔径而言，通过拍摄过滤部2的表面或剖面的SEM图像并进行图像解析，由此针对该SEM图像的范围内的气孔算出平均气孔径即可。使用SEM的倍率为100倍且1.0mm×1.3mm的视野的SEM图像进行即可。
过滤部2的气孔径例如为1μm～60μm。若在过滤部2如上述的例子那样具有气孔径不同的三种过滤部2a、2b、2c的情况下，则例如第一过滤部2a的气孔径为10μm～60μm，第二过滤部2b的气孔径为5μm～30μm，第三过滤部2c的气孔径为1μm～15μm即可。
另外，在图9以及图10所示的例子中，由多孔质陶瓷构成的过滤部2具有气孔率不同的两种过滤部2d、2e。在图9以及图10所示的例子中，具有气孔率相对大的第四过滤部2d和气孔率相对小的第五过滤部2e。而且，在与流路11的长度方向垂直的剖视下，位于外侧的过滤部2的气孔率大于位于内侧的过滤部2的气孔率。在与流路11的长度方向垂直的剖视下，在外侧配置有第四过滤部2d，在内侧配置有第五过滤部2e。在图9所示的例子中，在上下方向的外侧配置有第四过滤部2d，在上下方向的内侧配置有第五过滤部2e。在图面的上下方向上排列有三段空间(流路11)，在上段以及下段的空间(流路11)配置有第四过滤部2d，在中段的空间(流路11)配置有第五过滤部2e。在图10所示的例子中，在图面的左右方向的外侧配置有第四过滤部2d，在左右方向的内侧配置有第五过滤部2e。在上下方向上排列有三段空间(流路11)，在各个空间内沿左右方向配置有六个过滤部2。该六个过滤部2中的左边两个以及右边两个为第四过滤部2d，位于第四过滤部2d之间的两个为第五过滤部2e。
当包含颗粒状物质的气体在颗粒状物质的测定装置用部件100内的空间(流路11)流动时，在空间的中心部(与流路11的长度方向垂直的剖视下的内侧区域)流动的气体的流量趋向于比在空间的外周部(与流路11的长度方向垂直的剖视下的外侧区域)流动的气体的流量大。因此，内侧的过滤部2捕获比外侧的过滤部2更多的颗粒状物质，从而较快发生颗粒状物质的堵塞。当颗粒状物质的堵塞发生较快时，进行通过加热器加热来去除颗粒状物质的再生的频率变高，因此，颗粒状物质的测定装置用部件100的劣化也会变快。
与此相对，如上所述，若在与流路的长度方向垂直的剖视下，位于外侧的过滤部2(第四过滤部2d)的气孔率大于位于内侧的过滤部2(第五过滤部2e)的气孔率，则气体容易流向气孔率大的过滤部2(第四过滤部2d)，与流路的长度方向垂直的剖面中的根据位置的不同而引起的气体流量差变小。因此，不会发生仅仅是内侧的过滤部2较快地被颗粒状物质堵塞这一情况，因此，能够长时间且连续地捕获颗粒状物质，成为长寿命的颗粒状物质的测定装置用部件100。
在图9以及图10中，分别是位于上下方向的外侧、左右方向的外侧的过滤部2(第四过滤部2d)的气孔率大于位于内侧的过滤部2(第五过滤部2e)的气孔率，但也可以将它们组合，使位于上下左右方向的外侧、即位于剖面中的外周部的过滤部2的气孔率大于位于上下左右方向的内侧、即位于剖面中的中心部的过滤部2的气孔率。若为基部1与过滤部2在上下方向上交替配置的情况，则如图9所示的例子那样在上下方向的外侧配置第四过滤部2d且在内侧配置第五过滤部2e这一结构在后述的制造方法中能够容易制造，故是优选的。
作为用于比较过滤部2的气孔率的气孔率的测定方法，例如举出水银压入法(JIS规格R1655：2003)、SEM图像的图像解析等。SEM图像的图像解析能够通过拍摄过滤部2的剖面的SEM图像并进行图像解析、由此算出该SEM图像的范围内的气孔的面积率来进行。例如，使用SEM的倍率为100倍且1.0mm×1.3mm的视野的SEM图像进行即可。
在过滤部2的气孔率为40～70％的情况下，气孔率相对大的过滤部2d以及气孔率相对小的过滤部2e各自的气孔率为50～70％以及40～60％即可。
颗粒状物质的测定装置用部件的制造方法的特征在于，具备：准备多个第一陶瓷生片12的工序；准备多个第二陶瓷生片22的工序；在第一陶瓷生片12形成电极层32的工序；在第二陶瓷生片22形成贯通孔112的工序；将形成有电极层32的第一陶瓷生片12与形成有贯通孔112的第二陶瓷生片22层叠而形成层叠体102的工序；以及对层叠体102进行烧成的工序。
根据这样的制造方法，将由陶瓷构成的致密的基部1与由多孔质陶瓷构成的过滤部2一体地形成，从而能够制造上述那样的颗粒状物质的测定装置用部件100。
另外，也可以如图11以及图12所示的例子那样，一对电极3分别由两个弯曲形状的线状的布线图案构成，成为两个系统的布线。在图11所示的例子中，两个布线图案在流路11的宽度方向上并排配置，在图12所示的例子中，两个布线图案在流路11的长度方向上并排配置。
这样，夹着过滤部2而配置的一对电极3分别成为两个系统的布线，由此，能够一边利用一个系统的电极3来检测颗粒状物质，一边利用另一个系统的电极3来去除捕获到的颗粒状物质。因此，无需为了去除颗粒状物质而停止颗粒状物质的检测，能够连续地进行颗粒状物质的检测。在图11以及图12所示的例子中，夹着过滤部2而配置的一对电极3分别成为两个系统的布线，但不局限于此。例如，也可以为三个系统以上的布线。
图13是按照工序而示出颗粒状物质的测定装置用部件的制造方法的示意图。首先，如图13的(a)所示的例子那样，准备多个第一陶瓷生片12以及多个第二陶瓷生片22。第一陶瓷生片12是在之后的烧成工序中通过烧结而成为基部1的部分，第二陶瓷生片22是同样地成为过滤部2的部分。相对于由致密的陶瓷构成的基部1，过滤部2由多孔质陶瓷构成。因此，第二陶瓷生片22相对于第一陶瓷生片12，在之后的烧成工序中烧结后，气孔变多(气孔率变大)。具体而言，第二陶瓷生片22相比第一陶瓷生片12，在烧成工序进行烧结时，较多地包含成为气孔的成分。具体而言，为有机粘合剂成分多的物质、包含造孔材料的物质等。或者为烧结助剂成分少的物质，以降低烧结性而增加气孔。
从容易进行气孔径或气孔率的调整这一点出发，优选使用造孔材料。造孔材料是在之后的烧成工序中烧掉的颗粒状的材料。作为造孔材料，例如举出丙烯酸树脂珠(甲基丙烯酸酯共聚物)、碳粉、结晶纤维素。造孔材料的粒径为过滤部2的气孔径的1倍～1.2倍即可。若为制作上述那样的、气孔径为1μm～60μm的过滤部2的情况，则使用平均粒径为1μm～72μm的造孔材料即可。气孔率的调整能够通过造孔材料的粒径和量进行调整。
对于第一陶瓷生片12而言，在基部1由氧化铝质陶瓷构成的情况下，首先，在氧化铝粉末以及烧结助剂(SiO2、MgO、CaO等粉末)中混合丙烯酸系树脂等有机粘合剂、甲苯或丙酮等有机溶剂、水等溶剂混合而制作料浆。使用该料浆并通过刮刀法等成膜方法而形成片状即可。对于第二陶瓷生片22而言，制作向第一陶瓷生片12用的料浆添加造孔材料而成的料浆即可。第二陶瓷生片22相对于第一陶瓷生片12而包含造孔材料。
在过滤部2具有气孔径不同的结构的情况下，例如，作为向第二陶瓷生片22用的料浆添加的造孔材料而使用平均粒径互不相同的造孔材料，制作所包含的造孔材料的平均粒径不同的多种第二陶瓷生片22即可。在过滤部2具有气孔率不同的结构的情况下，例如，使向第二陶瓷生片22用的料浆添加的造孔材料量互不相同，制作所包含的造孔材料的平均粒径不同的多种第二陶瓷生片22即可。
接着，如图13的(b)所示的例子那样，在第一陶瓷生片12形成电极层32。电极层32在之后的烧成工序中通过烧结而成为电极3。电极层32的形成通过将以成为电极3的主成分的铂金或钨等金属材料为主成分的金属糊剂涂敷在第一陶瓷生片12上而进行即可。金属糊剂能够通过向金属材料的粉末添加树脂粘合剂以及溶剂并进行混匀而制作。通过丝网印刷法等将金属糊剂涂敷为电极3的布线图案形状即可。
另外，如图13的(c)所示的例子那样，在第二陶瓷生片22形成贯通孔112。贯通孔112是成为流路11的部分。通过使用模具的冲裁加工或激光加工而在第二陶瓷生片22形成贯通孔112即可。
接着，如图13的(d)所示的例子那样，将形成有电极层32的第一陶瓷生片12与形成有贯通孔112的第二陶瓷生片22层叠而形成层叠体102。在图13的(d)所示的例子中，三个成为基体1的部分分别通过层叠两层第一陶瓷生片12而形成，成为过滤部2的部分通过层叠两层第二陶瓷生片22而形成。也可以都使用一层或三层以上的陶瓷生片。
图13的(d)所示的例子是制作图6所示的例子那样的将电极3埋设于基部1的颗粒状物质的测定装置用部件100时的层叠体102，因此，电极层32位于两层第一陶瓷生片12的层间。在形成有电极层32的第一陶瓷生片12上层叠未形成电极层32的第一陶瓷生片12。
在制作图2所示的例子那样的颗粒状物质的测定装置用部件100的情况下，在形成有电极层32的第一陶瓷生片12上重叠未形成电极层32的第一陶瓷生片12，在此基础上，仅重叠第二陶瓷生片22的成为过滤部2的部分，进而，以包围其周围的方式重叠框状的第一陶瓷生片12即可。
在上述的图6所示的例子那样的、将在颗粒状物质的测定装置用部件100的外侧的过滤部2之外与过滤部2相接的基部1设为侧壁的结构的情况下，在图13的(d)所示的层叠体102的侧面进一步粘贴第一陶瓷生片12即可。或者，将上述的框状的第一陶瓷生片12的内侧面与第二陶瓷生片22的成为位于外侧的过滤部2的部分相接即可。
在形成层叠体102时，将形成有电极层32的第一陶瓷生片12与形成有贯通孔112的第二陶瓷生片22重叠，通过单轴加压机等进行加压而压接，由此使它们一体化即可。
若在贯通孔112中预先填充会在之后的烧成工序中烧掉的树脂等，则能够抑制第一陶瓷生片12的位于贯通孔的上下位置的部分的变形。
然后，通过对层叠体102进行烧成，由此成为上述那样的、由陶瓷构成的致密的基部1与由多孔质陶瓷构成的过滤部2被一体形成的颗粒状物质的测定装置用部件100。在基部1以及过滤部2由氧化铝质陶瓷构成的情况下，烧成温度为1500℃～1600℃即可。
另外，如图14所示，位于流路11的中央侧(中心部)的相邻的过滤部2彼此的间隔也可以比位于空间(流路11)的端部侧(外周部)的相邻的过滤部2彼此的间隔大(宽)。通常，在流路11的中心部流动的气体的流量趋向于比在外周部流动的气体的流量大，因此，通过在该中心部增大过滤部2彼此的间隔，从而能够使气体顺畅地流动。
另外，如图15所示，位于空间(流路11)的中央侧(中心部)的过滤部2的厚度也可以比位于流路11的端部侧(外周部)的过滤部2的厚度小。在图15中，电极3设置至基部1的端部(例如，电极31设置在基部1的右上端部)。然而，在基部1的端部形成电极3(电极31等)时，有时根据向电极3施加的电压的大小而需要进行增加基部1的宽度的改良等，以确保电极与外部的绝缘距离。
对此，如图15所示，也可以构成为，位于流路11的中央侧的过滤部2的厚度(过滤部2的排列方向上的宽度)比位于流路11的端部侧的过滤部2的厚度(过滤部2的排列方向上的宽度)小。通过上述结构，即便因颗粒状物质的测定装置用部件100的内侧(流路11的内部)与外侧之间的压力差(气压差)而使基部1产生向内侧凹陷这样的变形，也能够降低因该变形而产生的热应力。具体而言，基部1的变形越靠近流路11的中央侧而趋向于越大。在变形大的中央侧，通过减小过滤部2的厚度，由此使过滤部2挠曲而能够吸收热应力。由此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的耐久性。
另外，反之，如图16所示，也可以为，位于空间(流路11)的中央侧(中心部)的过滤部2的厚度比位于流路11的端部侧(外周部)的过滤部2的厚度大。在该情况下，与图15的情况相反地，气体容易流向端部侧。如前所述，原本气体趋向于容易流向中央侧，但通过采用图16所示的结构，能够使气体容易流向端部侧，因此，能够使各个流路11中的气体的流量接近均匀。气体的流量接近均匀意味着，由过滤部2分别捕获的颗粒状物质的量也接近均匀。其结果是，能够缩短通过加热而去除颗粒状物质时所需的时间。由此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的长期可靠性。
需要说明的是，在如图2所示那样流路11被基部1包围的情况下，也可以构成为越靠近端部侧越减小过滤部2的厚度。但是，在如图6所示那样流路11被基部1和过滤部2包围而形成的情况下，也可以采用图17所示的结构。在图17所示的颗粒状物质的测定装置用部件100中，随着远离中央侧而过滤部2的厚度变小，但位于最外周的过滤部2的厚度不受到该限定。具体而言，“位于最外周的过滤部2”的厚度大于“位于最外周的过滤部2以外的过滤部2中的位于最靠端部侧的过滤部2”的厚度。由此，能够使各个流路11中的气体的流量接近均匀，同时还能够减少气体容易从最外周的过滤部2向外部逃逸的情况。因此，能够确保通过颗粒状物质的测定装置用部件100的气体量，同时能够使各个流路11中的气体的流量接近均匀。
另外，如图18所示，过滤部2中的面向流路11的壁面也可以为凹陷的形状。具体而言，过滤部2中的面向流路11的壁面也可以为中央呈弧状凹陷的形状。由此，能够增加过滤部2的表面积，因此，能够增加可由过滤部2捕获的颗粒状物质的量。
另外，如图18所示，多个过滤部2中的位于最外周的过滤部2的外侧的壁面(不面向流路11而是向外部露出的壁面)也可以为凹陷的形状。更具体而言，该壁面也可以具有中央呈弧状凹陷的形状。由此，能够降低外部与过滤部2接触的可能性，因此，能够降低过滤部2发生破损的可能性。由此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的长期可靠性。
另外，也可以为，基部1具有玻璃成分，并且，如图19所示那样该玻璃成分向过滤部2的一部分扩展。换言之，基部1具有玻璃成分，并且，过滤部2在基部1的附近具有玻璃扩散区域20。由此，能够提高基部1与过滤部2之间的紧贴性，因此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的长期可靠性。
另外，如图20所示，也可以是，在将过滤部2沿上下方向分为三层(上层22、中层23、下层24)时，与基部1相邻的上层22以及下层24的气孔率大于中层23的气孔率。由此，能够利用上层22以及下层24来吸收在热循环下在过滤部2以及基部1产生的热应力。由此，能够降低在气体流动频繁的中层23产生热应力的可能性。其结果是，能够降低中层23发生损伤的可能性，因此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的长期可靠性。
另外，如图21所示，基部1中的面向流路11的部分也可以呈弧状鼓起。由此，过滤部2的上端以及下端被基部1中的呈弧状鼓起的部分夹住，因此，能够提高对弯曲应力的强度。由此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的长期可靠性。
相反，如图22所示，基部1中的面向流路11的部分也可以呈弧状凹陷。由此，能够使在流路11流动的气体的动作更加顺畅。具体而言，能够减少气体在由基部1的表面与过滤部2的壁面构成的角部的附近停滞的情况。由此，能够提高颗粒状物质的测定装置用部件100的灵敏度。
此外，如图23所示，也可以将流路1l的角平滑地形成。更具体而言，也可以是，基部1中的面向流路11的部分呈弧状凹陷，过滤部2中的面向流路11的壁面呈弧状凹陷，从而使它们平滑地连续。由此，能够使气体的流动更加顺畅，因此，能够进一步提高颗粒状物质的测定装置用部件100的灵敏度。
另外，也可以是，在与流路11的长度方向垂直的剖视下，由基部1中的面向流路11的部分与过滤部2中的面向流路11的壁面构成的角部形成为弧状。由此，能够使气体在角部处的流动更加顺畅。
此外，也可以是，由基部1中的面向流路11的部分与过滤部2中的面向流路11的壁面构成的角部形成为弧状，并且，该角部的形状为弧状的区域在流路11的长度方向上连续。由此，能够使气体在角部处的流动更加顺畅。
另外，如图24所示，也可以是，在与流路11的长度方向垂直的剖视下，在过滤部2中的面向流路11的壁面设置有凹部。由此，能够增加过滤部2的壁面的表面积，因此，能够增加可由过滤部2捕获的颗粒状物质的量。
就以上的颗粒状物质的测定装置用部件100而言，对流路11从基部1的一个侧面朝向位于与该一个侧面对置的位置的侧面延伸的例子进行了说明，但不局限于此。例如，如图25所示的例子那样，也可以是，流路11的一端在基部1的一个侧面开口，并且另一端在位于基部1的一端的面(下表面)开口。或者，也可以在基部1的对置的两个侧面与位于基部1的一端部的面(下表面)开口。具体而言，也可以在相邻的面上设置气体的流入口以及流出口。通过使设置有流出口的一个面沿着废气的流动方向配置，由此即便流入口较小，废气也容易从设置于另一个面的流入口流入。
另外，如图26所示，也可以是，在观察纵向剖面时，过滤部2由宽度不同的两个部分构成。换言之，过滤部2也可以由宽度宽的部分(宽度大的部分)与宽度窄的部分(宽度小的部分)构成。通过使过滤部2具有宽度宽的部分，从而在向颗粒状物质的测定装置用部件100沿上下方向施加了外力时，能够降低过滤部2折断的可能性。另外，通过使过滤部2具有宽度窄的部分，能够使气体容易流向过滤部2。
另外，如图27所示，也可以是，流路11形成为在上下方向上随着朝向外侧(在位于上侧的流路11中朝向上侧，在位于下侧的流路11中朝向下侧)而宽度变宽的形状。更具体而言，流路11也可以形成为长边位于外侧的梯形。通常，在以纵向剖面观察时，与流路11的内侧(中心侧)相比，气体在外侧更趋向于难以流动，但通过将流路11形成为上述的形状，能够降低气体在流路11的外侧的滞留。需要说明的是，在图27中，通过将壁面形成为直线状而使流路11成为梯形，但不局限于此。例如，在壁面也可以具有一个阶梯差，还可以具有多个阶梯差。
另外，如图28所示，也可以是，基部1与位于最靠外侧的过滤部2相比而向外部突出。由此，能够减少由于异物与位于最靠外侧的过滤部2碰撞而导致过滤部2损伤的可能性。
此外，如图29所示，也可以是，基部1与位于最靠外侧的过滤部2相比而向外部突出，并且，位于最靠外侧的过滤部2的表面由保护层5覆盖。由此，能够进一步降低过滤部2损伤的可能性。另外，能够降低气体经由位于最靠外侧的过滤部2而从流路11向外部流动的情况。作为保护层，例如能够使用使陶瓷粉末分散而成的树脂材料等。
另外，如图30所示，也可以是，在观察横向剖面时，流路11的端部被密封部4局部地密封，并且，密封部4中的面向流路11的部分的形状在流路侧呈凹状即弧状。由此，能够降低气体在流路11中的密封部4的附近滞留的情况。
附图标记说明
1：基部
11：流路
12：分割流路
2：过滤部
3：电极
4：密封部
5：保护层
100、200：颗粒状物质的测定装置用部件

Claims (17)

1.一种颗粒状物质的测定装置用部件，其特征在于，具备：
基部，所述基部由陶瓷构成，且在内部具有供气体流动的流路；
过滤部，所述过滤部以将所述流路分割成多个的方式设置在所述流路的内部，且由多孔质陶瓷构成；以及
静电电容形成用的一对电极，所述一对电极以夹着所述过滤部的方式设置于所述基部，
所述基部的所述流路的壁面比所述过滤部的表面致密。
2.一种颗粒状物质的测定装置用部件，其特征在于，具备：
一对基部，所述一对基部是由陶瓷构成的板状的构件，且以主面对置的方式并列设置；
过滤部，所述过滤部以对所述一对基部间的空间进行分割而形成流路的方式设置，且由多孔质陶瓷构成；以及
静电电容形成用的一对电极，所述一对电极分别设置于所述一对基部，且以夹着所述过滤部的方式设置，
所述一对基部的对置的所述主面比所述过滤部的表面致密。
3.根据权利要求1或2所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述电极埋设于所述基部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述基部以及所述过滤部一体地形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述基部以及所述过滤部由相同的陶瓷构成。
6.根据权利要求5所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述基部以及所述过滤部由氧化铝构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述电极具有线状的布线图案，并且所述电极沿着所述过滤部设置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述电极具有线状的布线图案，并且所述电极设置在所述基部中的夹着所述过滤部的区域以及未夹着所述过滤部的区域，在俯视时，所述电极中的位于未夹着所述过滤部的区域的部分的宽度比位于夹着所述过滤部的区域的部分的宽度窄。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述颗粒状物质的测定装置用部件具有多孔度互不相同的多个所述过滤部。
10.根据权利要求9所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述多孔度是气孔径。
11.根据权利要求9所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述多孔度是气孔率，在与所述流路的长度方向垂直的剖视下，位于外侧的所述过滤部的气孔率比位于内侧的所述过滤部的气孔率大。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
在与所述流路的长度方向垂直的剖视下，由所述基部中的面向所述流路的部分与所述过滤部中的面向所述流路的壁面构成的角部形成为弧状。
13.根据权利要求12所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
所述角部的形状呈弧状的区域在所述流路的长度方向上连续。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
在与所述流路的长度方向垂直的剖视下，在所述过滤部中的面向所述流路的壁面设置有凹部。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
在与所述流路的长度方向垂直的剖视下，所述过滤部中的面向所述流路的壁面形成为中央凹陷的弧状。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的颗粒状物质的测定装置用部件，其中，
在将所述过滤部沿上下方向分成三层、即上层、中层及下层时，与所述基部相邻的所述上层以及所述下层的气孔率大于所述中层的气孔率。
17.一种颗粒状物质的测定装置用部件的制造方法，其特征在于，包括：
准备多个第一陶瓷生片的工序；
准备多个第二陶瓷生片的工序；
在所述第一陶瓷生片形成电极层的工序；
在所述第二陶瓷生片形成贯通孔的工序；
将形成有所述电极层的所述第一陶瓷生片与形成有所述贯通孔的所述第二陶瓷生片层叠而形成层叠体的工序；以及
对所述层叠体进行烧成的工序。
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