CN111033220A

CN111033220A - 微粒检测元件及微粒检测器

Info

Publication number: CN111033220A
Application number: CN201880056715.5A
Authority: CN
Inventors: 菅野京一; 水野和幸; 奥村英正
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2020-04-17
Also published as: JPWO2019049567A1; WO2019049567A1; DE112018004010T5; US20200200710A1

Abstract

微粒检测元件具备：壳体(12)，该壳体(12)具有供气体通过的气体流路(13)；电荷产生部(20)，该电荷产生部(20)对导入至壳体(12)内的气体中的微粒附加通过放电而产生的电荷，由此使该微粒形成为带电微粒；捕集电极(42)，该捕集电极(42)在壳体(12)内设置成在气体流路(13)露出，对带电微粒和未附加于微粒的电荷中的任一者、即捕集对象进行捕集；以及多个露出电极，该多个露出电极在气体流路内露出、且包括捕集电极(42)。壳体(12)在连接面具有包括凹部及凸部中的至少一方的短路抑制结构(75)，该连接面是在气体流路(13)露出的内周面中的、将多个露出电极中的至少2个电极连接的部分。

Description

微粒检测元件及微粒检测器

技术领域

本发明涉及微粒检测元件及微粒检测器。

背景技术

以往，作为微粒检测器而已知如下微粒检测器，其对导入至壳体内的被测定气体中的微粒附加电荷，利用测定电极对附加有电荷的微粒进行捕集，并基于捕集到的微粒的电荷量而测定微粒的个数(例如专利文献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

但是，在微粒检测器中，有时具有导电性的微粒会附着于壳体的内周面。在这种情况下，有时附着的微粒形成在壳体的内周面露出的电极间的短路路径而导致电极间发生短路。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于，抑制露出电极间的短路。

本发明为了实现上述主要目的而采用以下手段。

本发明的微粒检测元件用于对气体中的微粒进行检测，其具备：

壳体，该壳体具有供所述气体通过的气体流路；

电荷产生部，该电荷产生部对导入至所述壳体内的所述气体中的微粒附加通过放电而产生的电荷，由此使该微粒形成为带电微粒；

捕集电极，该捕集电极在所述壳体内设置成在所述气体流路露出，对所述带电微粒和未附加于所述微粒的所述电荷中的任一者、即捕集对象进行捕集；以及

多个露出电极，该多个露出电极在所述气体流路内露出、且包括所述捕集电极，

所述壳体在连接面具有包括凹部及凸部中的至少一方的短路抑制结构，所述连接面是在所述气体流路露出的内周面中的、将所述多个露出电极中的至少2个电极连接的部分。

对于该微粒检测元件而言，电荷产生部产生电荷而使得气体中的微粒形成为带电微粒，捕集电极对捕集对象(带电微粒和未附加于微粒的电荷中的任一者)进行捕集。由于物理量根据捕集电极捕集到的捕集对象而发生变化，因此，使用该微粒检测元件能够对气体中的微粒进行检测。此时，有时微粒的一部分随着微粒检测元件的使用而附着于壳体的内周面。因此，在微粒的至少一部分具有导电性的情况下，有可能具有导电性的微粒附着于壳体的内周面而形成露出电极之间的短路路径。不过，本发明的微粒检测元件的壳体在连接面具有包括凹部及凸部中的至少一方的短路抑制结构，该连接面是在气体流路露出的内周面中的、将至少2个露出电极连接的部分。因该短路抑制结构而使得沿着露出电极之间的连接面的路径长度增大，因此，即便微粒附着于内周面也难以形成露出电极之间的短路路径。因此，该微粒检测元件能够抑制至少2个露出电极之间的短路。在这种情况下，本发明的微粒检测元件可以用于对所述气体中的所述微粒的量进行检测。“微粒的量”例如可以是微粒的数量、质量、表面积中的至少任一种。

本发明的微粒检测元件可以形成为，所述露出电极包括电场产生电极，该电场产生电极设置于所述壳体内、且产生使所述捕集对象朝向所述捕集电极移动的电场，所述壳体具有将所述气体流路分隔为多条分支流路的分隔部，所述捕集电极及所述电场产生电极在所述多条分支流路的任一条分支流路露出，所述壳体在作为将所述捕集电极和所述电场产生电极连接的部分的连接面具有所述短路抑制结构。在捕集电极和电场产生电极配置为面对分支流路的情况下，沿着两电极间的连接面的路径长度容易缩短，因此，在捕集电极与电场产生电极之间的连接面设置短路抑制结构的意义重大。

在这种情况下，可以形成为，将所述捕集电极和所述电场产生电极设为1组电极，以针对所述多条分支流路分别配设有所述1组电极的方式配设有多组电极，关于针对所述分支流路而配设的多组电极中的1组以上的电极，所述连接面具有所述短路抑制结构。据此，关于针对分支流路而配设的多组电极中的、连接面具有短路抑制结构的电极组，能够抑制捕集电极与电场产生电极之间的短路。

本发明的微粒检测元件可以形成为，所述壳体是多个层层叠而成的层叠体，所述凹部及所述凸部中的至少1个在所述连接面中借助作为所述多个层中的相邻的2层之间的台阶的台阶部而与周围连接。据此，仅通过以形成台阶部的方式对相邻的多个层进行层叠便能够形成凹部、凸部。因此，与例如在形成某一层之后进行在该层设置出凹部、凸部的其他加工的情况相比，能够比较容易地制造具有凹部、凸部的层叠体。

本发明的微粒检测元件可以具备加热部，该加热部对所述壳体的所述连接面进行加热。据此，利用加热部使附着于连接面的微粒燃烧而将其除去，从而能够抑制在连接面形成短路路径。另外，因连接面具有短路抑制结构而能够抑制露出电极之间的短路，因此，例如还能够使得加热部的使用间隔延长。

本发明的微粒检测元件可以形成为，所述露出电极包括电场产生电极，该电场产生电极设置于所述壳体内、且产生使所述捕集对象朝向所述捕集电极移动的电场，对于所述壳体而言，所述内周面在与所述气体流路的中心轴垂直的截面中为多边形，且具有捕集电极配设面以及电场产生电极配设面，该捕集电极配设面是构成所述多边形的1条边的面、且供所述捕集电极配置，该电场产生电极配设面是构成所述多边形的1条边的面、且供所述电场产生电极配置，在所述连接面中的作为将所述捕集电极配设面和所述电场产生电极配设面连接的部分的连接侧面具有所述短路抑制结构。在这种情况下，所述壳体的所述内周面在所述截面中可以为四边形。此处，“多边形”中包括近似多边形，例如还包括因连接面具有短路抑制结构而使得内周面的截面未形成为严格的多边形的情况。同样地，“四边形”中包括近似四边形。

本发明的微粒检测元件可以具备电场产生电极，该电场产生电极设置于所述壳体内、且产生使所述捕集对象朝向所述捕集电极移动的捕集用电场。在这种情况下，所述露出电极包括所述电场产生电极(即，所述电场产生电极在所述气体流路露出)，所述壳体在作为将所述捕集电极和所述电场产生电极连接的部分的所述连接面具有所述短路抑制结构。

本发明的微粒检测元件可以形成为，所述电荷产生部具有：放电电极，该放电电极在所述壳体内设置成在所述气体流路露出；以及对置电极，该对置电极在所述壳体内配置成在所述气体流路露出、且与所述放电电极对置。即，所述露出电极可以包括所述放电电极和所述对置电极。在这种情况下，所述壳体可以在作为将所述放电电极和所述对置电极连接的部分的所述连接面具有所述短路抑制结构。

本发明的微粒检测元件可以形成为，所述捕集对象为所述带电微粒，所述微粒检测元件具备：除去电极，该除去电极设置为比所述捕集电极靠所述气体的气流的上游侧，捕获未附加于所述微粒的所述电荷并将其除去；以及施加电极，该施加电极产生使未附加于所述微粒的所述电荷朝向所述除去电极移动的除去用电场。在这种情况下，所述露出电极可以包括所述除去电极和所述施加电极(即，所述除去电极及所述施加电极在所述气体流路露出)，所述壳体可以在作为将所述除去电极和所述施加电极连接的部分的所述连接面具有所述短路抑制结构。

本发明的微粒检测器具备：上述任一方案的微粒检测元件；以及检测部，该检测部基于根据所述捕集电极捕集到的所述捕集对象而发生变化的物理量对所述微粒进行检测。因此，该微粒检测器能获得与上述的本发明的微粒检测元件同样的效果，例如能够抑制至少2个露出电极之间的短路。在这种情况下，所述检测部可以基于所述物理量对所述微粒的量进行检测。“微粒的量”例如可以为微粒的数量、质量、表面积中的至少一种。对于该微粒检测器而言，在所述捕集对象是未附加于所述微粒的所述电荷的情况下，所述检测部可以基于所述物理量和所述电荷产生部产生的电荷(例如电荷的数量或电荷量)对所述微粒进行检测。

应予说明，本说明书中，除了正电荷、负电荷以外，“电荷”还包括离子。除了对微粒的量进行测定的情况以外，“对微粒的量进行检测”还包括判定微粒的量是否落入规定的数值范围(例如是否超过规定的阈值)的情况。“物理量”只要是基于捕集对象的数量(电荷量)而发生变化的参数即可，例如可以举出电流等。

附图说明

图1是表示微粒检测器10的概要结构的立体图。

图2是图1的A－A截面图。

图3是图1的B－B截面的局部截面图。

图4是表示图3中的左侧连接面70a周围的局部截面图。

图5是微粒检测元件11的分解立体图。

图6是表示变形例的短路抑制结构175a的局部截面图。

图7是表示变形例的短路抑制结构275a的局部截面图。

图8是表示变形例的短路抑制结构375a的局部截面图。

图9是变形例的微粒检测器710的截面图。

图10是图9的C－C截面图。

具体实施方式

接下来，利用附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示作为本发明的微粒检测器的一个实施方式的微粒检测器10的概要结构的立体图。图2是图1的A－A截面图，图3是图1的B－B截面的局部截面图，图4是表示图3中的左侧连接面70a周围的局部截面图，图5是微粒检测元件11的分解立体图。应予说明，本实施方式中，上下方向、左右方向及前后方向如图1～图4所示。

微粒检测器10对气体(例如汽车的废气)中含有的微粒17的数量进行测量。如图1、图2所示，该微粒检测器10具备微粒检测元件11。另外，如图2所示，微粒检测器10具备放电用电源29、除去用电源39、捕集用电源49、检测装置50以及加热器用电源69。如图2所示，微粒检测元件11具备壳体12、电荷产生装置20、剩余电荷除去装置30、捕集装置40以及加热器装置60。

在壳体12的内部具有供气体通过的气体流路13。如图2所示，气体流路13具有：气体导入口13a，借助该气体导入口13a而将气体向壳体12内导入；多条(此处为3条)分支流路13b～13d，它们位于比气体导入口13a靠下游侧的位置、且使得气体分流。从气体导入口13a导入至壳体12内的气体从分支流路13b～13d通过而向壳体12外排出。气体流路13的与气体流路13的中心轴垂直的截面(此处为沿着上下左右方向的截面)形成为近似四边形。气体导入口13a及分支流路13b～13d的与气体流路13的中心轴垂直的截面均形成为近似四边形。如图1及图5所示，壳体12形成为长条的近似长方体形状。如图2、图3、图5所示，壳体12构成为：多个层(此处为第一层～第十一层14a～14k)在规定的层叠方向(此处为上下方向)上层叠而成的层叠体。壳体12为绝缘体，例如由氧化铝等陶瓷制成。在第四层～第八层14d～14h分别设置有沿着厚度方向(此处为上下方向)将各层贯通的贯通孔或切口，该贯通孔或切口构成气体流路13。第一层～第三层14a～14c构成气体流路13的顶部。第五层14e构成为：将分支流路13b和分支流路13c上下分隔的分隔部。第七层14g构成为：将分支流路13c和分支流路13d上下分隔的分隔部。第九层～第十一层14i～14k构成气体流路13的底部。如图3所示，第四层、第六层、第八层14d、14f、14h分别构成分支流路13b、13c、13d的侧壁(此处为左右的壁)。本实施方式中，第四层、第六层、第八层14d、14f、14h的厚度比其他层的厚度厚。如图4所示，第四层、第六层、第八层14d、14f、14h分别具有多个层(此处为层15a～15f这6层)。因此，本实施方式中的壳体12是对26个层进行层叠而成的层叠体。第四层、第六层、第八层14d、14f、14h各自的面对分支流路13b～13d的左侧侧面72a～72c以及右侧侧面82a～82c均具备短路抑制结构75，该短路抑制结构75具有凹部92及凸部93(参照图4)。下文中对短路抑制结构75进行说明。

如图2所示，电荷产生装置20具有：在壳体12的靠近气体导入口13a的那侧设置的放电电极21及对置电极22。放电电极21设置于第三层14c的下表面、且在气体流路13内露出。对置电极22设置于第九层14i的上表面、且在气体流路13内露出。放电电极21及对置电极22沿着壳体12中的气体流路13的内周面而配设。对置电极22配置成：隔着气体流路13而与放电电极21对置。放电电极21及对置电极22为长方形的平板状电极。放电电极21及对置电极22与放电用电源29连接。对置电极22也可以与地线连接。

在电荷产生装置20中，如果从放电用电源29向放电电极21与对置电极22之间施加高电压(例如直流电压或高频的脉冲电压等)，则因两个电极间的电位差而在放电电极21的附近引起放电。因该放电而使得放电电极21的周围存在的气体实现离子化，由此产生电荷18(此处为正电荷)。由此，从电荷产生装置20通过的气体中的微粒17被附加电荷18而成为带电微粒P(参照图2)。

剩余电荷除去装置30具有施加电极32和除去电极34。施加电极32及除去电极34位于电荷产生装置20的下游、且位于捕集装置40的上游。施加电极32设置于第三层14c的下表面、且在气体流路13内露出。除去电极34设置于第九层14i的上表面、且在气体流路13内露出。施加电极32和除去电极34配设于彼此对置的位置。施加电极32是由除去用电源39施加微小的正电位V2的电极。除去电极34是与地线连接的电极。由此，在剩余电荷除去装置30的施加电极32与除去电极34之间产生弱电场。因此，在电荷产生装置20产生的电荷18中的、未附加于微粒17的剩余的电荷18因该弱电场而被吸引至除去电极34并被捕获进而向地线丢弃。由此，剩余电荷除去装置30抑制剩余的电荷18被捕集装置40的捕集电极42捕集而作为微粒17的数量被计数。

捕集装置40是用于对捕集对象(此处为带电微粒P)进行捕集的装置，并设置于比电荷产生装置20及剩余电荷除去装置30靠下游的分支流路13b～13d。捕集装置40具有：1个以上的捕集电极42，它们对带电微粒P进行捕集；以及1个以上的电场产生电极44，它们使带电微粒P朝向捕集电极42移动。本实施方式中，捕集装置40构成为：作为捕集电极42而具有第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c，作为电场产生电极44而具有第一电场产生电极～第三电场产生电极44a～44c。捕集电极42及电场产生电极44均设置成在气体流路13露出。第一捕集电极42a及第一电场产生电极44a构成1组电极。同样地，第二捕集电极42b及第二电场产生电极44b构成1组电极，第三捕集电极42c及第三电场产生电极44c构成1组电极。即，捕集装置40具有多组(此处为3组)电极。1组电极(成组的1个捕集电极42和1个电场产生电极44)配设于彼此上下对置的位置。第一电场产生电极～第三电场产生电极44a～44c分别产生使得带电微粒P朝向构成各自所属的组的第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c移动的电场。多组电极在各分支流路13b～13c分别配设有1组。具体而言，第一电场产生电极44a配设于第三层14c的下表面，第一捕集电极42a配设于第五层14e的上表面。第二电场产生电极44b配设于第五层14e的下表面，第二捕集电极42b配设于第七层14g的上表面。第三电场产生电极44c配设于第七层14g的下表面，第三捕集电极42c配设于第九层14i的上表面。

第一电场产生电极～第三电场产生电极44a～44c均由捕集用电源49施加电压V1。第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c均经由电流表52而与地线连接。由此，在分支流路13b产生从第一电场产生电极44a朝向第一捕集电极42a的电场，在分支流路13c产生从第二电场产生电极44b朝向第二捕集电极42b的电场，在分支流路13d产生从第三电场产生电极44c朝向第三捕集电极42c的电场。因此，在气体流路13流动的带电微粒P进入分支流路13b～13d中的任一条分支流路，因此处产生的电场而向下方移动，并被吸引至第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c中的任一者而被捕集。此处，电压V1为正电位，电压V1的等级例如为100V左右至几kV。各电极34、42各自的尺寸、各电极34、42上的各电场的强度(即电压V1、V2的大小)设定成：使得带电微粒P被捕集电极42捕集而不会被除去电极34捕集，另外，使得未附着于微粒17的电荷18被除去电极34捕集。

检测装置50具备电流表52和运算装置54。电流表52的一个端子与捕集电极42连接，另一个端子与地线连接。该电流表52对基于捕集电极42捕集到的带电微粒P的电荷18的电流进行测定。运算装置54基于电流表52的电流而对微粒17的个数进行运算。运算装置54可以具有作为通过控制各电源29、39、49、69的通断、电压而控制各装置20、30、40、60的控制部的功能。

加热器装置60具有：在第十层14i与第十一层14k之间配设的加热器电极62。加热器电极62例如为布设成锯齿状的带状的发热体。加热器电极62配置成：至少存在于第三捕集电极42c的正下方。另外，如图3所示，加热器电极62配置成：在与气体流路13的中心轴垂直的截面中至少存在于分支流路13b～13d的侧壁(第四层、第六层、第八层14d、14f、14h)的正下方。本实施方式中，加热器电极62遍及气体流路13的正下方的大致整个区域而布设，还存在于对置电极22及除去电极34的正下方。加热器电极62与加热器用电极69连接，如果利用加热器用电极69进行通电则发热。加热器电极62所产生的热例如通过借助壳体12的热传导、借助气体流路13的辐射等而传递至捕集电极42等各电极及壳体12，从而对这些电极及壳体12的内周面进行加热。

对短路抑制结构75以及具有短路抑制结构75的连接面70进行详细说明。对于壳体12而言，在壳体12中的在气体流路13露出的内周面具备捕集电极42及电场产生电极44。因此，壳体12的内周面的一部分构成连接面70，该连接面70是将捕集电极42和电场产生电极44连接的部分。如图3所示，作为连接面70，与3组电极(第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c以及第一电场产生电极～第三电场产生电极44a～44c)分别对应地存在左侧连接面70a～70c及右侧连接面80a～80c。连接面70是有可能因具有导电性的微粒17的附着而形成捕集电极42与电场产生电极44之间的短路路径的面。左侧连接面70a～70c及右侧连接面80a～80c具有短路抑制结构75a～75c、85～85c。将短路抑制结构75a～75c、85～85c统称为短路抑制结构75。

左侧连接面70a是壳体12的内周面中的、在左侧将第一捕集电极42a和第一电场产生电极44a连接的面。左侧连接面70a具有：左侧顶面71a；左侧侧面72a，其与左侧顶面71a连接；以及左侧底面73a，其与左侧侧面72a连接。左侧顶面71a是分支流路13b的顶面、即第三层14c的下表面的一部分，且是从第一电场产生电极44a的左端部至作为分支流路13b的左侧壁的第四层14d的部分。左侧侧面72a是分支流路13b的左侧侧面，且是分支流路13b的左侧壁(此处为第四层14d)中的在分支流路13b露出的部分。左侧底面73a是分支流路13b的底面、即第五层14e的上表面的一部分，且是从作为第一分支流路13b的左侧壁的第四层14d至第一捕集电极42a的左端部的部分。

右侧连接面80a是壳体12的内周面中的、在右侧将第一捕集电极42a和第一电场产生电极44a连接的面。右侧连接面80a具有右侧顶面81a、右侧侧面82a以及右侧底面83a。这些结构要素与左侧顶面71a、左侧侧面72a以及左侧底面73a左右对称且形成为同样的结构，因此，省略详细的说明。

左侧连接面70b及右侧连接面80b是壳体12的内周面中的、将第二捕集电极42b和第二电场产生电极44b连接的面。左侧连接面70c及右侧连接面80c是壳体12的内周面中的、将第三捕集电极42c和第三电场产生电极44c连接的面。左侧连接面70b、70c及右侧连接面80b、80c具有与左侧连接面70a及右侧连接面80a同样的结构。因此，对左侧连接面70b、70c及右侧连接面80b、80c的结构要素标注将左侧连接面70a及右侧连接面80a的对应的构成要素的末尾的符号a变更为符号b或符号c后的符号，并省略详细的说明。

左侧连接面70a～70c及右侧连接面80a～80c分别构成为：作为短路抑制结构75而分别具有短路抑制结构75a～75c、85a～85c。短路抑制结构75a～75c、85a～85c均形成为同样的结构，因此，对短路抑制结构75a进行详细说明。短路抑制结构75a是左侧连接面70a的一部分，本实施方式中，左侧连接面70a中的作为将左侧顶面71a和左侧侧面72a连接的部分的左侧侧面72a具有短路抑制结构75a。如图4所示，短路抑制结构75a具有多个(此处为3个)凹部92以及多个(此处为3个)凸部93。多个凹部92及多个凸部93在上下方向上交替配置。凹部92是左侧侧面72a中的、形成向远离气体流路13(此处为分支流路13b)的中心轴的方向(此处为左侧)凹陷的形状的部分。凸部93是左侧侧面72a中的、形成为向接近气体流路13(此处为分支流路13b)的中心轴的方向(此处为右侧)突出的形状的部分。在相邻的凹部92与凸部93之间存在将二者连接的台阶部94。本实施方式中，短路抑制结构75a具有5个台阶部94。另外，如上所述，包括左侧侧面72a在内的第四层14d构成为层15a～15f的层叠体。并且，多个台阶部94分别构成为层15a～15f中的相邻的2层之间的台阶。例如，图4中位于最上方的台阶部94为层15a与层15b之间的台阶，其构成为层15b的上表面的一部分。另外，各层15a～15f的在分支流路13b露出的端面(此处为右端面)分别构成各凹部92或各凸部93的端面。例如，层15a的右端面整体构成凹部92的端面，层15b的右端面整体构成凸部93的端面。这样，凹部92及凸部93与各层15a～15f一一对应。凹部92优选形成有能够使得微粒17进入的间隙。例如，凹部92的宽度可以为大于微粒17的平均粒径的值。凹部92及凸部93形成为能够与因自身所设置的层(此处为第四层14d)的构成粒子的形状而必然形成的微小的表面形状区分开来的宽度或形状。例如，凹部92及凸部93的宽度可以设为1.5μm以上。凹部92及凸部93的宽度可以设为300μm以下。此处，凹部92及凸部93的宽度方向设为与气体流路13的中心轴垂直的方向(此处为上下方向)。凸部93的突出高度(此处与台阶部94的左右方向长度相等)可以设为20μm以上。凸部93的突出高度可以设为100μm以下。

对于左侧连接面70a而言，第一捕集电极42a与第一电场产生电极44a之间的沿着左侧连接面70a的路径长度R因存在该短路抑制结构75a而增大。例如，图4中的沿着左侧连接面70a的路径长度R为左侧顶面71a的左右方向上的长度即路径长度R1、沿着左侧侧面72a的凹部92、凸部93以及台阶部94的长度即路径长度R2、以及左侧底面73a的左右方向上的长度即路径长度R3之和。由于左侧侧面72a具有短路抑制结构75a，因此，与左侧侧面72a平坦而不存在短路抑制结构75a的情形下的路径长度即第三层14c与第五层14e之间的上下方向上的距离相比，左侧侧面72a的路径长度R2更大。因此，与不存在短路抑制结构75a的情况相比，左侧连接面70a的路径长度R更大。

本实施方式中，凹部92及凸部93形成为沿着气体流路13的中心轴方向(此处为前后方向)而延伸，在壳体12的内周面中沿着气体流路13的中心轴方向从入口至出口的整个区域存在短路抑制结构75。例如，如图1中的左侧的放大图所示，短路抑制结构75a所具有的凹部92及凸部93还存在于壳体12的内周面中的气体导入口13a附近(此处为前端附近)。因此，并不局限于图3、4所示的截面，在与气体流路13的中心轴垂直的任任意截面中，都在壳体12的内周面(此处为内周面中的左右的侧面)存在短路抑制结构75。

如图1、图5所示，在壳体12的左端的上下表面分别配设有多个端子19。上述各电极21、22、32、34、42、44借助壳体12内配设的配线而与该多个端子19中的任一个电导通。同样地，加热器电极62借助配线而与2个端子19电导通。配线例如配设于第一层～第十一层14a～14k的上下表面、或者配设于在第一层～第十一层14a～14k设置的通孔内。虽然图2中省略了图示，不过，各电源29、39、49、69及电流表52借助该端子19而与微粒检测元件11内的各电极导通。

以下，对这样构成的微粒检测元件11的制造方法进行说明。首先，与第一层～第十一层14a～14k对应地，准备多个含有陶瓷原料粉末的未烧成的陶瓷生片。如上所述，第四层、第六层、第七层14d、14f、14h分别构成为包括6个层15a～15f，因此，共准备26个生片。预先通过冲切处理等而在与第四层～第八层14d～14h对应的生片设置出构成气体流路13的空间及通孔。接下来，与第一层～第十一层14a～14k分别对应地，进行在各陶瓷生片形成各种图案的图案印刷处理及干燥处理。具体而言，待形成的图案例如为上述各电极、与各电极连接的配线及端子19等的图案。以如下方式进行图案印刷：利用公知的丝网印刷技术而将图案形成用浆糊涂敷于生片上。在图案印刷处理过程中或图案印刷处理的前后，还进行形成配线的导电性浆糊向通孔的填充。接下来，进行用于对生片彼此进行层叠及接合的接合用浆糊的印刷处理及干燥处理。然后，进行如下压接处理：按照规定的顺序对形成有接合用浆糊的生片进行层叠并施加规定的温度、压力条件而进行压接，由此形成为一个层叠体。在进行该压接处理时，预先向构成气体流路13的空间填充因烧成而消失的消失材料(例如可可碱等)。然后，将层叠体切断并切出与壳体12的大小相应的层叠体。然后，在规定的烧成温度下对切出的层叠体进行烧成。消失材料在烧成时消失，因此，填充有消失材料的部分构成气体流路13。由此，得到微粒检测元件11。

此处，本实施方式中的短路抑制结构75的凹部92及凸部93与各层15a～15f分别一一对应，多个台阶部94分别构成为层15a～15f中的相邻的2层之间的台阶。因此，在微粒检测元件11的制造工序中，在对构成层15a～15f的生片分别进行冲切处理而形成构成气体流路13的空间时，只要预先在层叠时相邻的生片之间形成大小(此处为左右方向上的宽度)不同的空间即可。据此，仅对构成层15a～15f的生片进行层叠便能够形成具有凹部92及凸部93的短路抑制结构75。因此，例如在生片的冲切处理之后或多个生片的层叠之后，无需进行用于形成凹部92或凸部93的形状的其他加工处理。

这样，在壳体12由陶瓷材料构成的情况下，能够获得以下效果，从而就这一点而言是优选的。一般情况下，陶瓷材料的耐热性较高，容易耐受用于利用加热器电极62进行后述的微粒17的除去的温度、例如使得作为微粒17的主成分的碳燃烧的600℃至800℃的高温。此外，一般情况下，陶瓷材料的杨氏模量较高，因此，即便减薄壳体12的壁部、分隔部的厚度，也容易维持壳体12的刚性，能够抑制由热冲击、外力所导致的壳体12的变形。由于壳体12的变形得到抑制，因此，能够抑制由例如电荷产生装置20放电时的气体流路13中的电场分布变化、分支流路13b～13d的流路厚度(此处为上下的高度)的变化等而引起微粒数的检测精度降低。因此，设为由陶瓷材料构成壳体12，从而能够抑制壳体12的变形，并且能够减薄壳体12的壁部、分隔部的厚度而使壳体12变得紧凑。作为陶瓷材料，并未特别限定，例如可以举出氧化铝、氮化硅、多铝红柱石、堇青石、氧化镁、氧化锆等。

接下来，对微粒检测器10的使用例进行说明。在测量汽车的废气中含有的微粒的情况下，将微粒检测元件11安装于发动机的排气管内。此时，将微粒检测元件11安装成使得废气从气体导入口13a导入至壳体12内并从分支流路13b～13d通过之后而排出。另外，将各电源29、39、49、69以及检测装置50与微粒检测元件11连接。

从气体导入口13a导入至壳体12内的废气中含有的微粒17携带通过电荷产生装置20的放电而产生的电荷18(此处为正电荷)，由此构成带电微粒P。带电微粒P保持原样地从电场较弱且除去电极34的长度比捕集电极42的长度短的剩余电荷除去装置30通过、且向分支流路13b～13d中的任意分支流路流入，进而到达捕集装置40。另一方面，即便电场较弱，未附加于微粒17的电荷18也被吸引至剩余电荷除去装置30的除去电极34并借助除去电极58而向GND丢弃。由此，未附加于微粒17的不需要的电荷18几乎不会到达捕集装置40。

到达捕集装置40的带电微粒P被第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c中的任一者利用电场产生电极44所产生的电场而捕集。然后，利用电流表52对基于附着于捕集电极42的带电微粒P的电荷18的电流进行测定，运算装置54基于该电流而对微粒17的个数进行运算。本实施方式中，第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c与1个电流表52连接，利用电流表52对基于附着于第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c的带电微粒P的电荷18的总数的电流进行测定。电流I与电荷量q的关系为I＝dq/(dt)、q＝∫Idt。运算装置54在规定期间内对电流值进行积分(累计)而求出电流值的积分值(蓄积电荷量)，利用蓄积电荷量除以基本电荷(日语：素電荷)而求出电荷的总数(捕集电荷数)，利用该捕集电荷数除以附加于1个微粒17上的电荷的数量的平均值(平均带电数)，由此求出附着于捕集电极42的微粒17的个数Nt。运算装置54检测出上述个数Nt而作为废气中的微粒17的数量。不过，有时微粒17的一部分从捕集电极42通过而未被捕集电极42捕集、或者在被捕集电极42捕集之前附着于壳体12的内周面。因此，可以考虑上述未被捕集电极42捕集的微粒17的比例而预先确定微粒17的捕集率，运算装置54检测出利用个数Nt除以该捕集率所得的值、即总数Na而作为废气中的微粒17的数量。

如果微粒17等大量堆积于捕集电极42，则有时新的带电微粒P不会被捕集电极42捕集。因此，定期或者在堆积量达到规定量的定时，利用加热器电极62对捕集电极42进行加热，由此，对捕集电极42上的堆积物进行加热而将其烧除，从而对捕集电极42的电极面进行更新。

此处，随着微粒检测元件11的使用，有时微粒17(还包括带电微粒P在内)的一部分未被捕集电极42捕集而是附着于壳体12的内周面。通常，微粒17多数情况下例如为碳等具有导电性的材料，因此，如果微粒17大量附着于壳体12的内周面，则微粒17有可能形成沿着壳体12的内周面的短路路径而使得捕集电极42与电场产生电极44之间短路。与此相对，本实施方式的微粒检测元件11的壳体12在左侧连接面70a具有短路抑制结构75a，该左侧连接面70a是在气体流路13露出的内周面中的、将第一捕集电极42a和第一电场产生电极44a连接的部分。如上所述，因该短路抑制结构75a而使得沿着左侧连接面70a的路径长度R增大，因此，即便微粒17附着于左侧连接面70a，也难以在左侧连接面70a形成短路路径。因此，因存在短路抑制结构75a而能够抑制第一捕集电极42a与第一电场产生电极44a之间的短路。关于右侧连接面80a，也同样地具有短路抑制结构85a，因此，能够抑制第一捕集电极42a与第一电场产生电极44a之间的短路。同样地，左侧连接面70b及右侧连接面80b分别具有短路抑制结构75b、85b，因此，能够抑制第二捕集电极42b与第二电场产生电极44b之间的短路。左侧连接面70c及右侧连接面80c分别具有短路抑制结构75c、85c，因此，能够抑制第三捕集电极42c与第三电场产生电极44c之间的短路。

除了捕集电极42与电场产生电极44之间的短路路径以外，即便在气体流路13中露出且具有电位差的电极之间(此处为施加电极32与除去电极34之间、以及放电电极21与对置电极22之间)，如果微粒17附着于壳体12的内周面，则也有可能形成短路路径。本实施方式中，短路抑制结构75所具有的凹部92及凸部93形成为沿着气体流路13的中心轴方向而延伸，在施加电极32与除去电极34之间的连接面、以及放电电极21与对置电极22之间的连接面也存在短路抑制结构75a～75c、85a～85c。因此，因存在短路抑制结构75还能够抑制施加电极32与除去电极34之间的短路、以及放电电极21与对置电极22之间的短路。

此处，明确本实施方式的结构要素与本发明的结构要素之间的对应关系。本实施方式中的壳体12相对于本发明中的壳体，电荷产生装置20相当于电荷产生部，捕集电极42相当于捕集电极，放电电极21、对置电极22、施加电极32、除去电极34、捕集电极42以及电场产生电极44相当于露出电极，连接面70相当于连接面，短路抑制结构75相当于短路抑制结构。另外，第五层、第七层14e、14g相当于分隔部，加热器装置60相当于加热部，第五层、第七层、第九层14e、14g、14i的上表面相当于捕集电极配设面，第三层、第五层、第七层14c、14e、14g的下表面相当于电场产生电极配设面，左侧侧面72a～72c及右侧侧面82a～82c相当于连接侧面，检测装置50相当于检测部。

对于以上详细叙述的本实施方式的微粒检测元件11而言，在作为在气体流路13露出的壳体12的内周面中的、将露出电极之间(此处为捕集电极42与电场产生电极44之间)连接的部分的连接面70具有包括凹部92及凸部93的短路抑制结构75。因该短路抑制结构75而使得沿着捕集电极42与电场产生电极44之间的连接面70的路径长度R增大。因此，即便微粒17附着于壳体12的内周面，也难以形成捕集电极42与电场产生电极44之间的短路路径。因此，该微粒检测元件11能够抑制捕集电极42与电场产生电极44之间的短路。同样地，作为露出电极的放电电极21与对置电极22之间的连接面具有短路抑制结构，作为露出电极的施加电极32与除去电极34之间的连接面具有短路抑制结构75，因此，还能够抑制这些露出电极之间的短路。

另外，壳体12具有将气体流路13分隔为多条分支流路13b～13d的第五层、第七层14e、14g，第一捕集电极42a及第一电场产生电极44a在多条分支流路13b～13d中的分支流路13b露出。在第一捕集电极42a和第一电场产生电极44a配置为面对分支流路13b的情况下，由于两电极间的上下方向上的距离缩近，因此，沿着连接面(此处为左侧连接面70a及右侧连接面80a)的两电极间的路径长度容易缩短。因此，通过使左侧连接面70a及右侧连接面80a具有短路抑制结构75a、85a而抑制两电极间的短路的意义重大。关于第二捕集电极42b与第二电场产生电极44b之间、第三捕集电极42c与第三电场产生电极44c之间也一样。即，将1个捕集电极42和1个电场产生电极44设为1组电极，捕集装置40以针对多条分支流路13b～13c分别配设有1组电极的方式而具有多组(此处为3组)电极。并且，多组电极中的每一组电极的连接面70均具有短路抑制结构75。因此，对于在分支流路13b～13d配设的任一组电极，都能够抑制捕集电极42与电场产生电极44之间的短路。

此外，壳体12为多个层(此处为上述的26个层)层叠而成的层叠体，凹部92及凸部93在连接面70利用多个层15a～15f中的相邻的2层之间(例如层15a、15b之间)的台阶、即台阶部94而与周围连接。因此，仅通过以形成台阶部94的方式对相邻的多层进行层叠便能够形成凹部92、凸部93。具体而言，本实施方式中，形成形状互不相同的层(例如层15a和层15b)并以彼此相邻的方式对它们进行层叠，由此产生台阶部94而形成凹部92、凸部93。因此，例如与在形成层14d之后进行在该层14d设置出凹部92、凸部93的其他加工的情形相比，能够比较容易地制造具有凹部92、凸部93的壳体12。

进而，微粒检测元件11具备对壳体12的连接面70进行加热的加热器装置60。因此，利用加热器装置60使连接面70的微粒17燃烧而将其除去，由此能够抑制在连接面70形成短路路径。另外，由于连接面70具有短路抑制结构75，从而能够抑制捕集电极42与电场产生电极44之间的短路，因此，与例如不具有短路抑制结构75的情况相比，还能够使得加热器装置60的使用间隔延长。关于放电电极21与对置电极22之间的连接面、以及施加电极32与除去电极34之间的连接面也一样，能够利用加热器装置60抑制在连接面形成短路路径、或者使得该过程中使用的加热器装置60的使用间隔延长。另外，本实施方式中，加热器装置60兼用作使捕集电极42的微粒燃烧的装置，因此，利用加热器装置60使连接面70的微粒17燃烧的期间，成为运算装置54无法检测出微粒17的个数的期间(不灵敏时间)。对于本实施方式的微粒检测元件11而言，能够使加热器装置60的使用间隔延长，因此，能够缩短该不灵敏时间。

应予说明，本发明并未受到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而实施。

例如，上述实施方式中，短路抑制结构75a具有凹部92和凸部93，但并不局限于此，只要具有凹部92和凸部93中的至少一方即可。

上述实施方式中，左侧连接面70a中的左侧侧面72a具有短路抑制结构75a，但并不局限于此，只要左侧连接面70a具有短路抑制结构75a即可。例如，如图6所示，左侧顶面71a及左侧侧面72a也可以具有短路抑制结构175a。图6所示的具有凸部93的第五层14e例如可以以如下方式而制造。首先，通过多个生片的层叠而形成从第五层14e中除去凸部93之后的形状、即凸部93的两侧的凹部92连接而形成为1个凹部的形状的层。然后，在层叠后的生片通过图案印刷而设置形成凸部93的浆糊。

上述实施方式中，凹部92的端面与上下方向平行，由凹部92形成的空间的截面为四边形，但并不局限于此。例如，如图7的短路抑制结构275a所示，凹部92的端面可以为倾斜面。或者，如图8的短路抑制结构375a所示，凹部92的端面可以为弯曲面。关于凸部93也一样，端面既可以设为倾斜面也可以设为弯曲面。

上述实施方式中，短路抑制结构75a形成为通过使多个层15a～15f的形状不同而形成的形状，但并不局限于此。例如，如图7的短路抑制结构275a那样，可以对具有凹部92及凸部93中的至少一方的相同形状的层15a～15f进行层叠而形成短路抑制结构75a。

上述实施方式中，第一捕集电极42a和第一电场产生电极44a的左侧连接面70a及右侧连接面80a均具有短路抑制结构75，但并不局限于此，只要至少一方具有短路抑制结构75即可。例如，可以设为在左侧连接面70a和右侧连接面80a中的假定为不具有短路抑制结构75时的最短路径长度较短的一方至少具有短路抑制结构75。关于左侧连接面70b及右侧连接面80b、左侧连接面70c及右侧连接面80c也一样。

上述实施方式中，3组电极(第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c及第一电场产生电极～第三电场产生电极44a～44c)中的每一组的各连接面70均具有短路抑制结构75，但并不局限于此。也可以是电极间的连接面70不具有短路抑制结构75的1组电极。例如，关于多组电极，对假定为不具有短路抑制结构75时的连接面70的最短路径长度进行比较，针对连接面70的最短路径长度最短的1组电极，可以设为至少连接面70具有短路抑制结构75。或者，关于多组电极中的假定为不具有短路抑制结构75时的连接面70的最短路径长度最长的1组电极，可以设为至少其连接面70不具有短路抑制结构75。例如，关于多组电极中的电极间的距离(例如第一捕集电极42a与第一电场产生电极44a之间的上下方向上的距离)最小的1组电极，可以设为至少连接面70具有短路抑制结构75。或者，关于多组电极中的电极间的距离最大的1组电极，可以设为至少连接面70不具有短路抑制结构75。

上述实施方式中，露出电极中的放电电极21与对置电极22之间、施加电极32与除去电极34之间、以及捕集电极42与电场产生电极44之间的连接面分别具有短路抑制结构75，但并不局限于此。只要将多个露出电极中的至少2个电极连接的连接面具有短路抑制结构，便能够抑制该至少2个电极之间的短路。另外，具有短路抑制结构的连接面并不局限于隔着气体流路13而对置的露出电极之间的连接面。例如，将施加电极32和第一电场产生电极44a连接的连接面(第三层14c的下表面的一部分)也可以具有短路抑制结构。

上述实施方式中，在各分支流路13b～13d分别配置有捕集电极42与电场产生电极44构成的1组电极，但并不局限于此，只要分别配置至少1组即可。另外，也可以存在未配置1组电极的分支流路。在这种情况下，也只要在多条分支流路13b～13d分别配置至少1个捕集电极42即可。通过在多条分支流路13b～13d分别配设捕集电极42，从而容易利用捕集电极42对带电微粒P进行捕集。

上述实施方式中，在与气体流路13的中心轴垂直的任意截面中，都在壳体12的内周面存在短路抑制结构75，但并不局限于此。例如在左侧连接面70a设置有短路抑制结构75a的情况下，只要构成为在与气体流路13的中心轴垂直的任意截面中存在短路抑制结构75a即可。不过，优选如上述实施方式那样在与气体流路13的中心轴垂直的左侧连接面70a的任意截面中都存在短路抑制结构75a。此处，左侧连接面70a设为：壳体12的内周面中的至少包括假定为不具有短路抑制结构75a时形成为第一捕集电极42a与第一电场产生电极44a的左侧的最短路径的部分的面。例如，如上述实施方式那样在第一捕集电极42a和第一电场产生电极44a对置的情况下，如果假定为不存在短路抑制结构75a，则壳体12的在气体流路13露出的内周面中的、在与气体流路13的中心轴垂直且从第一电场产生电极44a和第一捕集电极42a同时通过的截面中存在的左侧的部分，均为第一捕集电极42a与第一电场产生电极44a的左侧的最短路径。因此，左侧连接面70a定义为至少包括该部分(壳体12的在气体流路13露出的内周面中的、在与气体流路13的中心轴垂直且从第一电场产生电极44a和第一捕集电极42a同时通过的截面中存在的左侧的部分)的集合的面。关于左侧连接面70a以外的连接面70等其他连接面也一样。

上述实施方式中，凹部92及凸部93与各层15a～15f分别一一对应，但并不局限于此。例如，1个凸部93可以形成为形状相同的多个层上下重叠的层叠体。即便这样，也与上述实施方式相同，能够获得由多个台阶部94分别构成为层15a～15f中的相邻的2层之间的台阶而带来的效果。即，与进行设置出凹部92、凸部93的其他加工的情形相比，能获得能够比较容易地制造凹部92、凸部93的效果。

上述实施方式中，关于形成为层15a～15f的生片，预先在层叠时相邻的生片之间形成大小(此处为左右方向上的宽度)不同的空间，由此在层叠时形成台阶部94，但并不局限于此。例如，可以将在形成为层15a～15f的生片形成的空间的大小设为相同，并使得相邻的2层之间彼此错开地层叠以便在这些生片中的相邻的2层之间产生台阶部94。在这种情况下，也与上述实施方式相同，能够比较容易地制造具有凹部92、凸部93的壳体12。

上述实施方式中，气体流路13的与中心轴垂直的截面形成为近似四边形，但并不局限于此。例如，气体流路13的与气体流路13的中心轴垂直的截面可以为圆形(正圆形)(参照后述的图9、图10)，也可以为椭圆形，还可以为四边形以外的多边形。

上述实施方式中，加热器装置60具有埋设于第十层、第十一层14j、14k之间的加热器电极62，但并不局限于此，加热器装置60也可以在气体流路13露出。另外，加热器装置60还可以具有埋设于第一层、第二层14a、14b的加热器电极等而具有多个加热器电极。

上述实施方式中，气体流路13具有分支流路13b～13d，不过，分支流路的数量也可以设为2个、4个以上等。另外，气体流路13也可以不分支。

上述实施方式中，电场产生电极44在气体流路13露出，但并不局限于此，也可以埋设于壳体12。另外，可以将配设成从上下方夹持第一捕集电极42a的一对电场产生电极设置于壳体12而代替第一电场产生电极44a，并利用因施加于该一对电场产生电极之间的电压而产生的电场使带电微粒P朝向第一捕集电极42a移动。关于第二电场产生电极～第四电场产生电极44b～44d也一样。关于施加电极32也一样。即，施加电极32可以埋设于壳体12。另外，可以将配设成从上下方夹持除去电极34的一对施加电极设置于壳体12而代替施加电极32。

上述实施方式中，捕集电极42和电场产生电极44一一对置，但并不局限于此。例如，电场产生电极44的数量可以比捕集电极42的数量少。例如，图2中可以省略第二电场产生电极、第三电场产生电极44b、44c，利用第一电场产生电极44a产生的电场而使带电微粒P分别朝向第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c移动。在这种情况下，视为第一电场产生电极44a与最近的第一捕集电极42a构成1组电极，从而只要设为至少左侧连接面70a或连接面70b具有短路抑制结构75即可。另外，第一电场产生电极～第三电场产生电极44a～44c均使带电微粒P朝向下方移动，但并不局限于此。例如，可以将图2中的第一捕集电极42a和第一电场产生电极44a颠倒配置。

上述实施方式中，第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c与1个电流表52连接，但并不局限于此，也可以与不同的电流表52连接。据此，运算装置54能够分别对附着于第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c的微粒17的个数进行运算。在这种情况下，例如，可以使分别施加于第一电场产生电极～第三电场产生电极44a～44c的电压不同、或者使分支流路13b～13d的流路厚度(图2、3中为上下方向上的高度)不同，由此使得第一捕集电极～第三捕集电极42a～42c分别对不同粒径的微粒17进行捕集。

上述实施方式中，向第一电场产生电极～第三电场产生电极44a～44c施加了电压V1，不过，也可以不施加电压。即便在未利用电场产生电极44而产生电场的情况下，通过预先将分支流路13b～13d的流路厚度设为微小的值(例如0.01mm以上且小于0.2mm)，也能够使得布朗运动激烈的粒径较小的带电微粒P与捕集电极42碰撞。由此，捕集电极42能够对带电微粒P进行捕集。在这种情况下，微粒检测元件11可以不具备电场产生电极44。

上述实施方式中，放电电极21及对置电极22设为平板状的电极，但并不局限于此。例如，可以将放电电极21设为针状电极。在这种情况下，如果向针状的放电电极21与对置电极22之间施加高电压，则因两个电极之间的电位差而产生气体放电(此处为电晕放电)。气体在该气体放电的过程中通过，从而，与上述实施方式相同，气体中的微粒17被附加电荷18而成为带电微粒P。或者，电荷产生装置20可以具有配设成中间夹设有电介质的放电电极和感应电极。对于该情况下的电荷产生装置20，如果从放电用电源29向放电电极与感应电极之间施加有高频的高电压(例如脉冲电压)，则因介电势垒放电而从放电电极产生电荷18。因此，该情况下的电荷产生装置20也与上述实施方式相同，能够向气体中的微粒17附加电荷18。作为电介质，可以使用壳体12。例如，如果使放电电极在气体流路13露出并将感应电极埋设于壳体12，则壳体12中的放电电极与感应电极之间的部分作为电介质而发挥作用。

上述实施方式中，在壳体12内且在比电荷产生装置20靠气流的下游侧的位置设置捕集电极42，将含有微粒17的气体从电荷产生元件20的上游侧导入至壳体12内，但并不特别限定于该结构。另外，上述实施方式中，捕集电极42的捕集对象设为带电微粒P，不过，捕集对象也可以是未附加于微粒17的电荷18。例如，可以采用图9所示的变形例的微粒检测元件711以及具备该微粒检测元件711的微粒检测器710的结构。图10是图9的C－C截面图。微粒检测元件711不具备剩余电荷除去装置30，具备壳体712、电荷产生装置720、捕集装置740以及气体流路713而代替壳体12、电荷产生装置20、捕集装置40以及气体流路13。壳体712具备：近似圆筒状的主体部712a；以及底部712b，其配设成将主体部712a的后端的开口封闭、且兼用作对电场产生电极744进行支撑的支撑部件。电荷产生装置720具有：放电电极721；以及配置成与放电电极721对置的对置电极722。放电电极721及对置电极722配设于主体部712a的内周面，与气体流路713的中心轴方向(此处为前后方向)垂直的截面中的形状为圆弧状。对置电极722配设于壳体12的气体流路713的内周面中的上侧。从放电用电源29向放电电极721与对置电极722之间施加高电压。另外，微粒检测器710具备：对放电用电源29施加电压时的电流进行测定的电流表28。捕集装置740具备：捕集电极742，其配设于主体部712a的气体流路713的内周面；以及电场产生电极744，其配设于气体流路713的中心轴附近(此处为主体部712a的中心轴附近)。如图10所示，捕集电极742在与气体流路713的中心轴方向(此处为前后方向)垂直的截面中的形状为圆形(环状)。如图9、图10所示，捕集电极742为圆柱状的电极，轴向沿着前后方向。在捕集电极742连接有检测装置50，在电场产生电极744连接有捕集用电源49。对置电极722和捕集电极742可以为相同电位。放电电极721、对置电极722、捕集电极742以及电场产生电极744是在气体流路713露出的露出电极。气体流路713具有空气导入口713e、气体导入口713a、混合区域713f以及气体排出口713g。空气导入口713e在壳体12的前端沿着主体部712a的轴向而开口，将不含有微粒17的气体(此处为空气)以经由电荷产生装置20的方式向壳体12内导入。气体导入口713a是在上下方向上将主体部712a的上侧部分贯穿的孔，将含有微粒17的气体以不经由电荷产生装置20的方式向壳体12内导入。混合区域713f设置于电荷产生装置720的下游且设置于捕集装置740的上游，在该混合区域713f使得来自空气导入口713e的空气和来自气体导入口713a的气体混合。气体排出口713g是在上下方向上将主体部712a的上侧部分贯穿的孔，将从混合区域713f及捕集装置740通过之后的气体向壳体12外排出。对于该微粒检测器710而言，捕集电极742的尺寸、捕集电极742上的电场的强度(即电压V1的大小)设定为：使得带电微粒P不会被捕集电极742捕集而是从气体排出口713g排出，另外，使得未附加于微粒17的电荷18被捕集电极742捕集。对于粒子检测元件711而言，加热器电极62埋设于主体部712a中的下侧的部分。不过，也可以埋设于主体部712a的上侧、底部712b等其他部分。

壳体712的内周面的一部分形成作为将捕集电极742和电场产生电极744连接的部分的连接面770。连接面770具有：第一面771，其是主体部712a的内周面中的位于比捕集电极742靠后方的位置的部分；以及第二面772，其是底部712b中的壳体712的内周面(此处为前表面)。第二面772具有短路抑制结构775。如图9、图10所示，短路抑制结构775具有多个(此处为3个)凹部92以及多个(此处为4个)凸部93。多个凹部92及多个凸部93以电场产生电极744为中心而交替地配置成同心圆形。

对于这样构成的微粒检测器710而言，如果放电用电源29使得放电电极721侧形成为高电位而向放电电极721与对置电极722之间施加电压，则在放电电极721的附近发生气体放电。由此，在放电电极721与对置电极722之间的空气中产生电荷18，所产生的电荷18在混合区域713f附加于气体中的微粒17。因此，即便含有微粒17的气体未从电荷产生装置720通过，电荷产生装置720也能够与电荷产生装置20同样地使微粒17形成为带电微粒P。另外，由于含有微粒17的气体未从电荷产生装置20通过，因此，微粒17难以附着于壳体12的内周面中的放电电极721及对置电极722附近。因此，难以形成作为露出电极的放电电极721与对置电极722之间的短路路径。另外，能够抑制放电电极721及对置电极722因微粒17的附着而变脏。

另外，对于微粒检测器710而言，利用捕集用电源49施加的电压V1而产生从电场产生电极744朝向捕集电极742的电场，由此，捕集电极742对捕集对象(此处为未附加于微粒17的电荷18)进行捕集。另一方面，带电微粒P未被捕集电极742捕集而是从气体排出口713g排出。然后，从电流表52将基于捕集电极742捕集到的电荷18的电流值输入，运算装置54基于输入的电流值而对气体中的微粒17的数量进行检测。例如，运算装置54导出电流表28测定出的电流值与电流表52测定出的电流值的电流差，利用导出的电流差的值除以基本电荷而求出未被捕集电极742捕集而是从气体流路13通过的电荷18的数量(通过电荷数)。然后，运算装置54利用通过电荷数除以附加于1个微粒17的电荷18的数量的平均值(平均带电数)，由此求出气体中的微粒17的个数Nt。这样，即便在捕集电极742的捕集对象并非带电微粒P而是未附加于微粒17的电荷18的情况下，由于捕集电极742捕集到的捕集对象的数量与气体中的微粒17的数量具有相关性，因此，也能够利用微粒检测元件711检测出气体中的微粒17的数量。另外，捕集电极742不对带电微粒P进行捕集，因此，捕集电极742难以变脏。

有时微粒17(还包括带电微粒P)的一部分随着该微粒检测器710的使用而附着于壳体12的内周面。此时，由于捕集电极742与电场产生电极744的连接面770(更具体而言，为第二面772)具有短路抑制结构775，因此，能够抑制因附着于连接面770的微粒17而形成短路路径。因此，与上述实施方式相同，能够抑制捕集电极742与电场产生电极744的短路。

对于微粒检测元件711而言，可以考虑未附加于微粒17的电荷18中的未被捕集电极742捕集的电荷18的比例而预先确定电荷18的捕集率。在这种情况下，运算装置54可以从电流表28测定出的电流值减去利用电流表52测定出的电流值除以捕集率所得的值而导出电流差。另外，微粒检测器710可以不具备电流表28。在这种情况下，只要运算装置54预先调整来自放电用电源29的施加电压以使得例如每单位时间产生规定量的电荷18，并且由运算装置54导出规定的电流值(与电荷产生装置720产生的规定量的电荷18的数量对应的电流值)与电流表52测定出的电流值的电流差即可。

上述实施方式中，检测装置50对气体中的微粒17的数量进行检测，但并不局限于此，只要对气体中的微粒17进行检测即可。例如，检测装置50不仅可以对气体中的微粒17的数量进行检测，还可以对气体中的微粒17的量进行检测。作为微粒17的量，除了微粒17的数量以外，可以举出微粒17的质量或表面积。在检测装置50对气体中的微粒17的质量进行检测的情况下，例如运算装置54可以对微粒17的个数Nt进一步乘以每1个微粒17的质量(例如质量的平均值)而求出气体中的微粒17的质量。或者，运算装置54可以预先以映射的形式对蓄积电荷量与捕集到的带电微粒P的合计质量之间的关系进行存储，并由运算装置54利用该映射且根据蓄积电荷量而直接导出气体中的微粒17的质量。在运算装置54求解气体中的微粒17的表面积的情况下，也可以使用与求解气体中的微粒17的质量时相同的方法。另外，在捕集电极42的捕集对象为未附加于微粒17的电荷18的情况下，检测装置50也可以同样地对微粒17的质量或表面积进行检测。

上述实施方式中，对测定带正电的带电微粒P的个数的情况进行了说明，不过，即便是带负电的带电微粒P，也可以同样地对微粒17的个数进行测定。

本申请以2017年9月6日申请的日本专利申请第2017－171121号为基础而主张优先权，并通过引用而将其全部内容都并入本说明书中。

产业上的可利用性

本发明能够用于对气体(例如汽车的废气)中含有的微粒进行检测的微粒检测器。

附图标记说明

10…微粒检测器，11…微粒检测元件，12…壳体，13…气体流路，13a…气体导入口，13b～13d…分支流路，14a～14k…第一层～第十一层，15a～15f…层，17…微粒，18…电荷，19…端子，20…电荷产生装置，21…放电电极，22…对置电极，28…电流表，29…放电用电源，30…剩余电荷除去装置，32…施加电极，34…除去电极，39…除去用电源，40…捕集装置，42…捕集电极，42a～42c…第一捕集电极～第三捕集电极，44…电场产生电极，44a～44c…第一电场产生电极～第三电场产生电极，49…捕集用电源，50…检测装置，52…电流表，54…运算装置，60…加热器装置，62…加热器电极，69…加热器用电源，70…连接面，70a～70c…左侧连接面，71a～71c…左侧顶面，72a～72c…左侧侧面，73a～73c…左侧底面，75、75a～75c…短路抑制结构，80a～80c…右侧连接面，81a～81c…右侧顶面，82a～82c…右侧侧面，83a～83c…右侧底面，85a～85c…短路抑制结构，92…凹部，93…凸部，94…台阶部，175a～375a…短路抑制结构，710…微粒检测器，711…微粒检测元件，712…壳体，712a…主体部，712b…底部，713…气体流路，713a…气体导入口，713e…空气导入口，混合区域713f，气体排出口713g，720…电场产生装置，721…放电电极，722…对置电极，740…捕集装置，742…捕集电极，744…电场产生电极，770…连接面，771…第一面，772…第二面，775…短路抑制结构，P…带电微粒。

Claims

1.一种微粒检测元件，其用于对气体中的微粒进行检测，

所述微粒检测元件的特征在于，具备：

壳体，该壳体具有供所述气体通过的气体流路；

2.根据权利要求1所述的微粒检测元件，其特征在于，

所述露出电极包括电场产生电极，该电场产生电极设置于所述壳体内、且产生使所述捕集对象朝向所述捕集电极移动的电场，

所述壳体具有将所述气体流路分隔为多条分支流路的分隔部，

所述捕集电极及所述电场产生电极在所述多条分支流路的任一条分支流路露出，

所述壳体在作为将所述捕集电极和所述电场产生电极连接的部分的连接面具有所述短路抑制结构。

3.根据权利要求2所述的微粒检测元件，其特征在于，

将所述捕集电极和所述电场产生电极设为1组电极，以针对所述多条分支流路分别配设有所述1组电极的方式配设有多组电极，

针对配设于所述分支流路的多组电极中的1组以上的电极，所述连接面具有所述短路抑制结构。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的微粒检测元件，其特征在于，

所述壳体是多个层层叠而成的层叠体，

所述凹部及所述凸部中的至少1个在所述连接面中借助作为所述多个层中的相邻的2层之间的台阶的台阶部而与周围连接。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的微粒检测元件，其特征在于，

所述微粒检测元件具备加热部，该加热部对所述壳体的所述连接面进行加热。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的微粒检测元件，其特征在于，

所述壳体的所述内周面在与所述气体流路的中心轴垂直的截面中为多边形，且具有捕集电极配设面和电场产生电极配设面，该捕集电极配设面是构成所述多边形的1条边的面、且供所述捕集电极配置，该电场产生电极配设面是构成所述多边形的1条边的面、且供所述电场产生电极配置，在所述连接面中的作为将所述捕集电极配设面和所述电场产生电极配设面连接的部分的连接侧面具有所述短路抑制结构。

7.一种微粒检测器，其特征在于，具备：

权利要求1～6中任一项所述的微粒检测元件；以及

检测部，该检测部基于根据所述捕集电极捕集到的所述捕集对象而发生变化的物理量对所述微粒进行检测。