CN110612442A - 微粒数检测器 - Google Patents
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Abstract
微粒数检测器10具备：电荷产生元件、捕集装置、以及个数测定装置。电荷产生元件向被导入至通气管12内的气体中的微粒附加通过放电而产生的电荷，使其成为带电微粒。捕集装置利用通过电场产生部42而产生的电场，将带电微粒捕集于捕集电极48。个数测定装置基于根据捕集电极48所捕集到的带电微粒的数量而发生变化的捕集电极48的物理量，来检测带电微粒的数量。此处，通气管12具备：由陶瓷材料构成的致密质的骨架形成部13(13a～13d)、以及由杨氏模量比陶瓷材料的杨氏模量低的材料构成且与骨架形成部13接触的致密质的应力缓和部14(14a～14d)。
Description
技术领域
本发明涉及微粒数检测器。
背景技术
作为微粒数检测器，已知有如下微粒数检测器，即，电荷产生元件通过电晕放电而产生离子，并将该离子附加给被导入至陶瓷制通气管内的气体中的微粒，捕集电极对已带电的微粒进行捕集，个数测定器基于所捕集到的微粒的电荷量，来测定微粒数(例如参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/146456号小册子
发明内容
然而，在使用上述微粒数检测器来测定高温气体中的微粒数的情况下，如果水附着于陶瓷制的通气管，则有可能因热冲击而产生裂纹。裂纹贯穿通气管壁面的情况必然会导致测定精度降低，即便在裂纹没有贯穿通气管壁面的情况下，也可能导致测定精度降低。即，在产生了没有贯穿通气管壁面的裂纹的情况下，通过该裂纹而释放的应力导致：通气管壁面发生变形，设置于壁面的电荷产生元件错位。在发生电晕放电所需要的不均匀电场中，由于电力线的分布集中于端部，所以，轻微的变形就会导致电场分布发生大幅变化。随之导致离子密度的空间分布也发生变化，因此，附着于每个微粒的离子的量偏离设计值，导致测定精度降低。
本发明是为了解决上述课题而实施的，其主要目的在于，防止电荷产生元件错位。
本发明的微粒数检测器具备：
电荷产生元件，该电荷产生元件向被导入至通气管内的气体中的微粒附加通过放电而产生的电荷，使其成为带电微粒；
带电微粒捕集部，该带电微粒捕集部设置于比所述电荷产生元件更靠向所述气体的气流下游侧的位置，对所述带电微粒进行捕集；以及
个数检测部，该个数检测部基于根据所述带电微粒捕集部所捕集到的所述带电微粒的数量而发生变化的所述带电微粒捕集部的物理量，来检测所述带电微粒的数量，
所述通气管具备：由陶瓷材料构成的致密质的骨架形成部、以及由杨氏模量比所述陶瓷材料的杨氏模量低的材料构成且与所述骨架形成部接触的致密质的应力缓和部。
或者，
本发明的微粒数检测器具备：
电荷产生元件，该电荷产生元件向被导入至通气管内的气体中的微粒附加通过放电而产生的电荷，使其成为带电微粒；
剩余电荷捕集部，该剩余电荷捕集部设置于比所述电荷产生元件更靠向所述气体的气流下游侧的位置，对没有被附加到所述微粒上的剩余电荷进行捕集；以及
个数检测部，该个数检测部基于根据所述剩余电荷捕集部所捕集到的所述剩余电荷的数量而发生变化的所述剩余电荷捕集部的物理量，来检测所述带电微粒的数量，
所述通气管具备：由陶瓷材料构成的致密质的骨架形成部、以及由杨氏模量比所述陶瓷材料的杨氏模量低的材料构成且与所述骨架形成部接触的致密质的应力缓和部。
该微粒数检测器中，电荷产生元件向被导入至通气管内的气体中的微粒附加通过放电而产生的电荷，使其成为带电微粒。带电微粒捕集部对该带电微粒进行捕集，个数检测部基于根据带电微粒捕集部所捕集到的带电微粒的数量而发生变化的带电微粒捕集部的物理量，来检测气体中的微粒的数量。或者，剩余电荷捕集部对剩余电荷进行捕集，个数检测部基于根据剩余电荷捕集部所捕集到的剩余电荷的数量而发生变化的剩余电荷捕集部的物理量，来检测带电微粒的数量。此处，通气管具备：由陶瓷材料构成的致密质的骨架形成部、以及由杨氏模量比构成骨架形成部的陶瓷材料的杨氏模量低的材料构成且与该骨架形成部接触的致密质的应力缓和部。由此，由于通气管整体为致密质，所以，包含微粒的气体不会穿过通气管的壁面。另外，在测定高温气体中的微粒数的情况下，当水附着于通气管时，水附着的部分被骤冷，产生由热冲击带来的能量，不过，通气管中的应力缓和部会降低其能量密度，因此，能够缓和应力集中，抑制在通气管产生裂纹。由此，能够防止电荷产生元件因裂纹而发生错位，进而，能够将测定精度维持在较高水平。
应予说明，本说明书中，所谓“电荷”，除了包含正电荷和负电荷以外，还包含离子。所谓“检测微粒的数量”，除了包含测定微粒的数量的情形以外，还包含判定微粒的数量是否落入规定的数值范围(例如是否超过规定的阈值)的情形。所谓“物理量”，只要是基于带电微粒的数量(电荷量)而发生变化的参数即可，例如可以举出电流等。所谓“致密质”，是指开口气孔率为5％以下(优选为3％以下，更优选为1％以下)。
本发明的微粒数检测器中，可以为，所述骨架形成部为将所述通气管分割成多个得到的拼合式部件，所述应力缓和部为将多个所述拼合式部件接合的接合层。据此，将多个拼合式部件以接合层接合而制作通气管，因此，通气管的制造变得容易。另外，可以为，所述通气管为方筒，所述拼合式部件为将所述通气管按每个面进行分割而分割成4个得到的部件。据此，拼合式部件为面状部件，作为应力缓和部的接合层容许在面方向上伸缩，因此，能够进一步抑制在通气管产生裂纹。
本发明的微粒数检测器中，可以为，所述骨架形成部为与所述通气管相同形状的管体，所述应力缓和部呈层状设置于所述管体的外表面、内表面以及内部中的至少1处。在测定高温气体中的微粒数的情况下，当水附着于通气管时，产生热冲击的能量，但是，可通过应力缓和部来减少该能量密度的至少一部分。另外，在应力缓和部呈层状设置于管体的外表面的情况下，应力缓和部还发挥出保护通气管的作用。在应力缓和部呈层状设置于管体的内部的情况下，应力缓和部自管体剥离的可能性特别小。
本发明的微粒数检测器中，可以为，所述应力缓和部的杨氏模量为构成所述骨架形成部的陶瓷材料的杨氏模量的0.7倍以下。据此，能够充分降低水附着于通气管时产生的热应力。
本发明的微粒数检测器中，优选为，所述骨架形成部由选自由氧化铝、氮化硅、多铝红柱石、堇青石以及氧化镁构成的组中的至少1种陶瓷材料构成。另外，优选为，所述应力缓和部由结晶玻璃构成。应予说明，本发明的微粒数检测器通常安装于由金属材料构成的排气管，因此，如果骨架形成部由接近金属材料的CTE(10ppm/℃以上)的材料构成，则能够降低热应力。就这一点而言，氧化镁适合作为骨架形成部的材料。另外，本发明的微粒数检测器中，在电荷产生元件及带电微粒捕集部(或剩余电荷捕集部)设置有具有导电性的电极。电极的材料可以为例如包含Pt的导电材料。Pt的CTE为10.5ppm/℃，在金属材料中也比较低。因此，在作为电极的材料使用包含Pt的导电材料的情况下，可以将氧化铝作为骨架形成部的材料。
本发明的微粒数检测器可以为：带电微粒捕集部配置于一对捕集电场生成电极之间，如果向这一对捕集电场生成电极之间外加捕集电压，则会对带电微粒进行捕集。另外，本发明的微粒数检测器可以在所述电荷产生元件与所述带电微粒捕集部之间具备除去剩余电荷的剩余电荷除去部。剩余电荷除去部可以为：配置于一对除去电场生成电极之间，如果向这一对除去电场生成电极之间外加低于捕集电压的除去电压，则会对没有被附加到微粒上的剩余电荷进行捕集。
本发明的微粒数检测器例如在大气环境调查、室内环境调查、污染调查、汽车等的燃烧粒子计量、粒子生成环境监视、粒子合成环境监视等中使用。
附图说明
图1是表示微粒数检测器10的概略构成的截面图。
图2是图1的A－A截面图。
图3是表示杨氏模量比与安全率比之间的关系的图表。
图4是通气管112的截面图。
图5是通气管212的截面图。
图6是通气管12的变形例的截面图。
图7是电荷产生元件120的立体图。
图8是表示微粒数检测器310的概略构成的截面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。图1是表示微粒数检测器10的概略构成的截面图，图2是图1的A－A截面图。
微粒数检测器10对气体(例如汽车的尾气)中所包含的微粒的数量进行计量。该微粒数检测器10在陶瓷制的通气管12内具备：电荷产生元件20、捕集装置40、剩余电荷除去装置50、个数测定装置60以及加热器装置70。
通气管12具有：将气体向通气管12内导入的气体导入口12a、将从通气管12通过的气体排出的气体排出口12b、以及气体导入口12a与气体排出口12b之间的空间、即中空部12c。如图2所示，通气管12为方筒、即截面四边形的筒。通气管12具备：由陶瓷材料构成的致密质的骨架形成部13、以及由杨氏模量比构成骨架形成部13的陶瓷材料的杨氏模量低的材料构成且与骨架形成部13接触的致密质的应力缓和部14。骨架形成部13包括：将通气管12按每个面进行分割而分割成4个得到的部件。具体而言，骨架形成部13包括：上表面部件13a、下表面部件13b、以及2个壁面部件13c、13d。作为构成4个部件13a～13d的陶瓷材料，没有特别限定，例如可以举出：氧化铝(杨氏模量：280GPa、CTE：8.0ppm/℃)、氮化硅(杨氏模量：270GPa、CTE：3.5ppm/℃)、多铝红柱石(杨氏模量：210GPa、CTE：5.8ppm/℃)、堇青石(杨氏模量：145GPa、CTE：0.1ppm/℃以下)、氧化镁(杨氏模量：245GPa、CTE：12.9ppm/℃)等。应予说明，CTE表示热膨胀系数(40～850℃)(以下相同)。另外，4个部件13a～13d为致密质，开口气孔率为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下。应力缓和部14为将4个部件13a～13d接合的接合层14a～14d。具体而言，应力缓和部14包括：将上表面部件13a和壁面部件13c接合的接合层14a、将上表面部件13a和壁面部件13d接合的接合层14b、将下表面部件13b和壁面部件13c接合的接合层14c、以及将下表面部件13b和壁面部件13d接合的接合层14d。作为构成4个接合层14a～14d的材料，可以使用金属、没有结晶相析出的通常的玻璃，不过，结晶玻璃在软化时具有形状随动性，所以有利于密封，且在结晶后不会软化，就这几点而言，优选结晶玻璃。作为结晶玻璃，没有特别限定，例如可以举出：Neoceram(杨氏模量：100GPa、CTE：0.1ppm/℃)、SOFC用的结晶玻璃(杨氏模量：50～150GPa、CTE：9.5～13.0ppm/℃)等。应予说明，结晶玻璃也称为玻璃陶瓷。另外，4个接合层14a～14d为致密质，开口气孔率为5％以下，优选为3％以下，更优选为1％以下。骨架形成部13与应力缓和部14之间的热膨胀系数差优选为±1ppm/℃以下，更优选为±0.5ppm/℃以下。
以下，给出上述通气管12的制作方法。首先，制作各部件13a～13d。即，将原料粉末成型为规定形状的成型体，将该成型体烧成，得到由致密的陶瓷材料形成的部件13a～13d。应予说明，各种电极等在成型时进行埋设。接下来，将玻璃粉末糊料(玻璃粉末、粘合剂以及溶剂的混合物)涂布于接合部分，使得各部件13a～13d一体化，对该一体化得到的部件进行加热，经过玻璃软化点(例如500℃)、碳的热分解温度(例如600℃)之后，进而，于高温(例如800℃)进行维持，使结晶相生长，由此，制成由结晶玻璃形成的接合层14a～14d。应予说明，可以使用玻璃粉末的生片或玻璃片(将玻璃粉末塞满模具进行压制并根据需要进行加热使其固化而得到的)来代替玻璃粉末糊料。玻璃粉末的生片及玻璃片为固体，因此，与糊料相比，操作容易，就这一点而言优选。另外，玻璃片中不存在碳，因此，加热后不易产生针孔等，就这一点而言优选。
以通气管12的1/4模型(图2的单点划线包围的部分)计算出热应力。具体而言，于环境温度600℃，针对杨氏模量比为0.9、0.7、0.3的情形，分别求出水附着于包括骨架形成部13(此处为氧化铝)与应力缓和部14的分界在内的区域而使得该区域达到100℃时的安全率。将其结果示于图3。应予说明，杨氏模量比＝应力缓和部的杨氏模量/氧化铝的杨氏模量、安全率＝氧化铝的许用应力/最大应力、氧化铝的许用应力＝2160MPa。杨氏模量比为0.9、0.7、0.3时的最大应力分别为700MPa、500MPa、300MPa。由图3可知：当杨氏模量比为0.7以下时，安全率达到5以上，故优选。
电荷产生元件20设置于通气管12中的靠近气体导入口12a一侧。该电荷产生元件20具有：针状电极22、以及与该针状电极22对置而设置的对置电极24。另外，针状电极22和对置电极24与外加电压Vp(例如脉冲电压等)的放电用电源26连接。对置电极24为接地电极。如果向针状电极22与对置电极24之间外加电压Vp，则因两电极间的电位差而发生气体放电。通过气体在该气体放电中通过，使得气体中的微粒16被附加电荷18而成为带电微粒P。
捕集装置40为捕集带电微粒P的装置，其设置于通气管12内的中空部12c(比电荷产生元件20更靠向尾气的气流下游侧)。捕集装置40具有：电场产生部42以及捕集电极48。电场产生部42具有：埋设于中空部12c的壁的负极44、以及埋设于与该负极44对置的壁的正极46。捕集电极48暴露于埋设有正极46的中空部12c的壁。向电场产生部42的负极44外加负电位－V1，向正极46外加接地电位Vss。负电位－V1的水平为－mV等级至－几十V。由此，在中空部12c的内部产生从正极46朝向负极44的电场。因此，进入至中空部12c的带电微粒P被产生的电场吸引向正极46，并被设置于途中的捕集电极48捕集。
剩余电荷除去装置50为用于除去没有被附加到微粒16上的电荷18的装置，其设置于中空部12c中的比捕集装置40更靠向尾气的气流上游侧的位置(电荷产生元件20与捕集装置40之间)。剩余电荷除去装置50具有电场产生部52以及除去电极58。电场产生部52具有：埋设于中空部12c的壁的负极54、以及埋设于与该负极54对置的壁的正极56。除去电极58暴露于埋设有正极56的中空部12c的壁。向电场产生部52的负极54外加负电位－V2，向正极56外加接地电位Vss。负电位－V2的水平为－mV等级至－几十V。负电位－V2的绝对值比向捕集装置40的负极44外加的负电位－V1的绝对值小1个数量级以上。由此，产生从正极56朝向负极54的弱电场。因此，在电荷产生元件20通过气体放电而产生的电荷18中的、没有被附加到微粒16上的电荷18被弱电场吸引向正极56，经由设置于其途中的除去电极58而被抛向GND。
个数测定装置60为基于捕集电极48所捕集到的带电微粒P的电荷18的量来测定微粒16的个数的装置，其具有电流测定部62及个数计算部64。在电流测定部62与捕集电极48之间，自捕集电极48侧开始串联连接有：电容器66、电阻器67以及开关68。开关68优选为半导体开关。如果开关68接通而使得捕集电极48和电流测定部62电连接，则基于附着于捕集电极48的带电微粒P所附加的电荷18的电流经由由电容器66和电阻器67构成的串联电路，以瞬态响应的形式向电流测定部62传递。电流测定部62可以使用通常的电流计。个数计算部64基于来自电流测定部62的电流值，运算微粒16的个数。
加热器装置70具有：加热器电极72以及加热器电源74。加热器电极72埋设于设置有捕集电极48的壁。加热器电源74向加热器电极72的两端所设置的端子彼此之间外加电压而使电流流通于加热器电极72，由此，使加热器电极72发热。应予说明，在以消除了被称之为SOF(SolubleOrganic Fraction：可溶性有机成分)的高分子烃带来的影响的状态对微粒数进行测定之时，也利用加热器装置70。
接下来，对微粒数检测器10的使用例进行说明。在对汽车的尾气中所包含的微粒进行计量的情况下，将微粒数检测器10安装在发动机的排气管内。此时，按照尾气从微粒数检测器10的气体导入口12a导入通气管12内并从气体排出口12b排出的方式，来安装微粒数检测器10。
从气体导入口12a导入至通气管12内的尾气中所包含的微粒16通过电荷产生元件20时，被附加电荷18(电子)而成为带电微粒P，然后，进入中空部12c。带电微粒P直接通过剩余电荷除去装置50并到达捕集装置40，其中，该剩余电荷除去装置50的电场较弱，且除去电极58的长度相对于中空部12c的长度而言较短，只为1/20～1/10。另外，没有被附加到微粒16上的电荷18也进入中空部12c。像这样的电荷18即便电场较弱也会被吸引到剩余电荷除去装置50的正极56，经由设置于其途中的除去电极58而被抛向GND。由此，没有被附加到微粒16上的不需要的电荷18几乎不会到达捕集装置40。
带电微粒P如果到达捕集装置40，则被吸引向正极46，被设置于其途中的捕集电极48捕集。基于附着于捕集电极48的带电微粒P的电荷18的电流经由由电容器66和电阻器67构成的串联电路，并以瞬态响应的形式向个数测定装置60的电流测定部62传递。
电流I与电荷量q的关系为I＝dq/(dt)、q＝∫Idt。因此，个数计算部64在开关68接通的期间(开关接通期间)，对来自电流测定部62的电流值进行积分(累计)而求出电流值的积分值(蓄积电荷量)。在经过开关接通期间后，蓄积电荷量除以基本电荷而求出电荷的总数(捕集电荷数)，通过该捕集电荷数除以附加于1个微粒16上的电荷的数量的平均值，能够求出在一定时间(例如5～15秒钟)内附着于捕集电极48上的微粒16的个数。而且，个数计算部64在规定期间(例如1～5分钟)内反复进行：计算出一定时间内的微粒16的个数的运算，并进行积分，由此，能够计算出：在规定期间内附着于捕集电极48的微粒16的个数。另外，通过利用由电容器66和电阻器67所带来的瞬态响应，即便是较小的电流，也能够进行测定，能够高精度地检测出微粒16的个数。如果是pA(皮安)水平或nA(纳安)水平的微小电流，则通过使用例如电阻值较大的电阻器67而增大时间常数，就能够进行微小电流的测定。
在测定微粒16的个数的情况下，如果包含微粒16的尾气穿过通气管12的壁面而在通气管12的内部和外部往来，则测定精度会降低，不过，本实施方式中，通气管12整体为致密质，包含微粒16的尾气不会穿过通气管12的壁面，因此，能够将测定精度维持在较高水平。另外，在测定高温的尾气中的微粒数的情况下，如果水附着于通气管12，则会在水附着的部分产生由热冲击带来的能量，不过，通气管12中的应力缓和部14(接合层14a～14d)减少该能量密度的至少一部分，因此，能够抑制在通气管12产生裂纹。由此，能够防止电荷产生元件20因裂纹而发生错位(特别是针状电极22的前端错位)，进而，能够将测定精度维持在较高水平。应予说明，如果针状电极22的前端错位，则离子密度的空间分布也发生变化，因此，有时附加于1个微粒16的电荷的数量的平均值(用于计算微粒16的个数的参数)偏离设计值，导致测定精度降低。
测定微粒的个数之后，有时微粒等堆积于捕集电极48。这种情况下，控制加热器电源74，以便向加热器电极72的一对端子之间外加规定的再生电压。被外加规定的再生电压的加热器电极72达到能够将捕集电极48所捕集到的带电微粒P烧掉的温度。由此，能够将捕集电极48再生。
此处，对本实施方式的微粒数检测器10的构成要素和本发明的微粒数检测器的构成要素的对应关系进行明确。本实施方式的通气管12相当于本发明的通气管，电荷产生元件20相当于电荷产生元件，捕集装置40相当于带电微粒捕集部，个数测定装置60相当于个数检测部。
以上详细说明的微粒数检测器10中，通气管12整体为致密质，包含微粒的尾气不会穿过通气管12的壁面。另外，即便水附着于通气管12，由于通气管12中的应力缓和部14抑制裂纹的产生，所以，也能够防止电荷产生元件20因裂纹而发生错位。因此，根据微粒数检测器10，能够将测定精度维持在较高水平。
另外，将多个部件13a～13d以接合层14a～14d接合而制作通气管12，因此，通气管12的制作变得容易。
此外，多个部件13a～13d为面状部件，接合层14a～14d容许在面方向上伸缩，因此，能够进一步抑制在通气管12产生裂纹。
应予说明，本发明并不受上述实施方式的任何限定，当然只要属于本发明的技术范围就可以以各种方案进行实施。
上述的实施方式中，采用了具备骨架形成部13和应力缓和部14的通气管12，不过，取而代之，可以采用图4或图5所示的通气管112、212。图4是通气管112的截面图，图5是通气管212的截面图。它们是相当于图1的A－A截面图的附图。符号42、44、46、48、72表示与上述实施方式相同的构成要素，因此，省略它们的说明。
图4所示的通气管112具备：与通气管112相同形状的管体、即骨架形成部113、以及将该骨架形成部113的外表面覆盖的层状的应力缓和部114。骨架形成部113由陶瓷材料构成。陶瓷材料的具体例如上述的实施方式所述。应力缓和部114由杨氏模量比构成骨架形成部113的陶瓷材料的杨氏模量低的材料(例如结晶玻璃)构成。在测定高温气体中的微粒数的情况下，当水附着于通气管112时，会产生热冲击的能量，不过，可通过应力缓和部114来减少其能量密度的至少一部分。因此，能够抑制在通气管112产生裂纹。另外，应力缓和部114还发挥出保护通气管112的作用。可以代替该应力缓和部114，设置将骨架形成部113的内表面覆盖(不过，电极22、24、48、58除外)的层状的应力缓和部，或者，也可以除了设置该应力缓和部114以外，还设置将骨架形成部113的内表面覆盖(不过，电极22、24、48、58除外)的层状的应力缓和部。应予说明，关于通气管112，也与上述的实施方式同样地调查了杨氏模量比与安全率之间的关系，结果，当杨氏模量比为0.7以下时，安全率达到5以上。
图5所示的通气管212具备：与通气管212相同形状的管体、即骨架形成部213、以及埋入于该骨架形成部213内部的层状(较薄的筒状)的应力缓和部214。骨架形成部213由陶瓷材料构成。陶瓷材料的具体例如上述的实施方式所述。应力缓和部214由杨氏模量比构成骨架形成部213的陶瓷材料的杨氏模量低的材料(例如结晶玻璃)构成。在测定高温气体中的微粒数的情况下，当水附着于通气管212时，会产生热冲击的能量，不过，可通过应力缓和部214来减少其能量密度的至少一部分。因此，能够抑制在通气管212产生裂纹。另外，应力缓和部214自骨架形成部213剥离的可能性较小。除了设置该应力缓和部214以外，还可以设置图4的应力缓和部114，也可以设置将骨架形成部213的内表面覆盖(不过，电极22、24、48、58除外)的层状的应力缓和部。
上述的实施方式中，将通气管12的接合层14a～14d作为应力缓和部14，不过，除此以外，可以在通气管12的外表面、内表面以及内部中的至少1处设置层状的应力缓和部。
上述的实施方式中，给出了将通气管12分割成4个的例子，不过，如图6所示，也可以将通气管12分割成上下2个得到的拼合式部件13e、13f(骨架形成部13)以接合层14e、14f(应力缓和部14)接合。应予说明，图6的符号42、44、46、48、72表示与上述实施方式相同的构成要素，因此，省略它们的说明。
上述的实施方式中，使通气管12为方筒，不过，并不特别限定于方筒，也可以为圆筒，也可以为截面多边形的筒体。另外，可以使通气管12的截面的轮廓形状为圆形，且使通气管12的截面的中空部12c为四边形。关于这一点，图4～图6中也是同样的。
上述的实施方式中，采用了具备针状电极22和对置电极24的电荷产生元件20，不过，取而代之，也可以采用图7所示的电荷产生元件120。电荷产生元件120在电介质层126的表面和背面分别设置有放电电极122和感应电极124。放电电极122在与长方形的金属薄板相对的长边设置有多个三角形的微细突起122a。感应电极124为长方形的电极，与放电电极122的长度方向平行地设置有2条。如果向该电荷产生元件120的两电极间外加高频的高电压，则发生放电而产生离子(电荷)。
上述的实施方式中，对微粒的个数进行了测定，不过，取而代之，可以判定微粒的个数是否落入规定的数值范围(例如，是否超过规定的阈值)。
上述的实施方式中，作为基于带电微粒的数量(电荷量)而发生变化的参数，例示了电流，不过，并不特别限于电流，只要是基于带电微粒的数量(电荷量)而发生变化的参数即可。
上述的实施方式中，设置有剩余电荷除去装置50，不过，也可以省略该剩余电荷除去装置50。
上述的实施方式中，基于流通于捕集装置40的捕集电极48的电流来求出带电微粒P的数量，不过，也可以像图8所示的微粒数检测器310那样，省略捕集装置40(电场产生部42以及捕集电极48)，个数测定装置360基于流通于剩余电荷除去装置50的除去电极58的电流来求出剩余电荷的数量，在电荷产生元件20产生的电荷的总数减去该剩余电荷的数量，求出带电微粒P的数量。这种情况下，也如图2所示，通气管12具备：由陶瓷材料构成的致密质的骨架形成部13(13a～13d)、以及由杨氏模量比陶瓷材料的杨氏模量低的材料构成且与骨架形成部13接触的致密质的应力缓和部14(14a～14d)。据此，微粒数检测器310中，通气管12整体为致密质，包含微粒的尾气不会穿过通气管12的壁面。另外，即便水附着于通气管12，由于通气管12中的应力缓和部14抑制裂纹的产生，所以，也能够防止电荷产生元件20因裂纹而发生错位。因此，能够将测定精度维持在较高水平。应予说明，可以采用图4的通气管112、图5的通气管212、图6的通气管12，来代替图2的通气管12。
本申请将2017年5月15日申请的日本专利申请第2017－96234号作为主张优先权的基础，其全部内容通过引用而包含在本说明书当中。
产业上的可利用性
本发明可利用于：对气体中的微粒的数量进行检测。
符号说明
10微粒数检测器，12a气体导入口，12b气体排出口，12c中空部，13骨架形成部，13a上表面部件，13b下表面部件，13c、13d壁面部件，13e、13f拼合式部件，14应力缓和部，14a～14f接合层，16微粒，18电荷，20电荷产生元件，22针状电极，24对置电极，26放电用电源，40捕集装置，42电场产生部，44负极，46正极，48捕集电极，50剩余电荷除去装置，52电场产生部，54负极，56正极，58除去电极，60个数测定装置，62电流测定部，64个数计算部，66电容器，67电阻器，68开关，70加热器装置，72加热器电极，74加热器电源，112通气管，113骨架形成部，114应力缓和部，120电荷产生元件，122放电电极，122a微细突起，124感应电极，126电介质层，212通气管，213骨架形成部，214应力缓和部，310微粒数检测器，360个数测定装置。
Claims (8)
1.一种微粒数检测器，其中，具备：
电荷产生元件，该电荷产生元件向被导入至通气管内的气体中的微粒附加通过放电而产生的电荷，使其成为带电微粒；
带电微粒捕集部，该带电微粒捕集部设置于比所述电荷产生元件更靠向所述气体的气流下游侧的位置，对所述带电微粒进行捕集；以及
个数检测部，该个数检测部基于根据所述带电微粒捕集部所捕集到的所述带电微粒的数量而发生变化的所述带电微粒捕集部的物理量，来检测所述带电微粒的数量，
所述通气管具备：由陶瓷材料构成的致密质的骨架形成部、以及由杨氏模量比所述陶瓷材料的杨氏模量低的材料构成且与所述骨架形成部接触的致密质的应力缓和部。
2.一种微粒数检测器，其中，具备：
电荷产生元件，该电荷产生元件向被导入至通气管内的气体中的微粒附加通过放电而产生的电荷，使其成为带电微粒；
剩余电荷捕集部，该剩余电荷捕集部设置于比所述电荷产生元件更靠向所述气体的气流下游侧的位置，对没有被附加到所述微粒上的剩余电荷进行捕集；以及
个数检测部，该个数检测部基于根据所述剩余电荷捕集部所捕集到的所述剩余电荷的数量而发生变化的所述剩余电荷捕集部的物理量，来检测所述带电微粒的数量，
所述通气管具备：由陶瓷材料构成的致密质的骨架形成部、以及由杨氏模量比所述陶瓷材料的杨氏模量低的材料构成且与所述骨架形成部接触的致密质的应力缓和部。
3.根据权利要求1或2所述的微粒数检测器，其中，
所述骨架形成部为将所述通气管分割成多个得到的拼合式部件，所述应力缓和部为将多个所述拼合式部件接合的接合层。
4.根据权利要求3所述的微粒数检测器，其中，
所述通气管为方筒，所述拼合式部件为将所述通气管按每个面进行分割而分割成4个得到的部件。
5.根据权利要求1或2所述的微粒数检测器，其中，
所述骨架形成部为与所述通气管相同形状的管体，
所述应力缓和部呈层状设置于所述管体的外表面、内表面以及内部中的至少1处。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的微粒数检测器，其中，
所述应力缓和部的杨氏模量为构成所述骨架形成部的陶瓷材料的杨氏模量的0.7倍以下。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的微粒数检测器，其中，
所述骨架形成部由选自由氧化铝、氮化硅、多铝红柱石、堇青石以及氧化镁构成的组中的至少1种陶瓷材料构成。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的微粒数检测器，其中，
所述应力缓和部由结晶玻璃构成。
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