JP2009276151A - 粒子状物質検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一方の端部に二以上の貫通孔2が形成された一方向に長い検出装置本体1と、貫通孔2を形成する壁の内部に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の電極11,12とを備え、前記貫通孔内に流入する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、前記一対の電極に電圧を印加することにより前記貫通孔内に生じる放電により荷電された、前記貫通孔内に流入する流体に含有される粒子状物質を、貫通孔2の壁面に電気的に吸着させることが可能であり、貫通孔2を形成する壁の電気的な特性の変化を測定することにより貫通孔2の壁面に吸着された粒子状物質を検出することが可能な粒子状物質検出装置100。
【選択図】図2
Description
アルミナ、コージェライト化原料、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、及びチタニアからなる群から選択される少なくとも一種の誘電体原料と、成形原料として使用する他の成分とを混合し、スラリー状の成形原料を調製する。誘電体原料としては、上記原料が好ましいが、これに限定されるものではない。他の原料としては、バインダー、可塑剤、分散剤、分散媒等を使用することが好ましい。
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をシート状に成形加工して、グリーンシートを形成する。成形加工方法は、成形原料をシート状に成形してグリーンシートを形成することができれば特に限定されず、ドクターブレード法、プレス成形法、圧延法、カレンダーロール法等の公知の方法を使用することができる。このとき、グリーンシートを積層したときに貫通孔が形成されるように、貫通孔形成用のグリーンシートを作製する。
得られた、グリーンシートの積層体を60〜150℃で乾燥し、1200〜1600℃で焼成して粒子状物質検出装置を作製する。グリーンシートが有機バインダーを含有する場合には、焼成の前に、400〜800℃で脱脂することが好ましい。
(成形原料の調製)
アルミナを誘電体原料として使用し、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−2−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエートを使用し、分散媒として有機溶剤(キシレン:ブタノール=6:4(質量比))を使用し、これらをアルミナ製ポットに入れて混合し、グリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、アルミナ100質量部に対して、バインダー7質量部、可塑剤3.5質量部、分散剤1.5質量部、有機溶剤100質量部とした。
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をドクターブレード法を用いてシート状に成形加工した。このとき、グリーンシートを積層したときにキャビティが形成されるように、キャビティ形成用のグリーンシートも作製した。グリーンシートの厚さは、250μmとした。
得られた、グリーンシートの積層体(粒子状物質検出装置の未焼成体)を120℃で乾燥し、1500℃で焼成して粒子状物質検出装置を作製した。得られた粒子状物質検出装置は、0.7cm×0.2cm×12cmの直方体において、他方の端部が、図1Bに示すように細くなった形状であった。細くなった他方の端部は、幅4.25cm、長さ1.2cmであった。各貫通孔は、排ガスの流通方向に垂直な断面形状が10mm×0.5mmの長方形であり、各貫通孔間の距離は1mmであった。電極の厚さは50μmであった。電極と貫通孔との間の距離は、250μmであった。
放電用の電源としては、パルス電源とDC電源を用い、電極の取り出し端子に接続した。
得られた粒子状物質検出装置を、ディーゼルエンジンの排気管に設置した。ディーゼルエンジンとしては、排気量2000ccの直噴−ディーゼルエンジンを使用し、回転数1500rpm、トルク24N・m、EGR(exhaust gas recirculation)開度50%、排ガス温度200℃、吸入空気1.3m3(室温換算)/分の運転条件下で排ガスを発生させた。スモークメータ(AVL社製、商品名:型式4158)による排ガス中の粒子状物質量は、2.0mg/m3であった。粒子状物質の検出は、以下のように行った。ディーゼルエンジンから排ガスを発生させながら、粒子状物質を荷電集塵する前に、一対の電極間の初期の静電容量(pF)を、1分間に亘って6回測定し、その後、粒子状物質を1分間に亘って荷電集塵し、その後、荷電集塵操作を停止して、再度、静電容量(一対の電極間の1分間集塵後の静電容量)(pF)を、1分間に亘って6回測定した。初期の静電容量及び1分間集塵後の静電容量は、いずれも6回の測定の平均値を求めた。尚、本測定においては、ヒーターによる粒子状物質の燃焼は行わないこととした。粒子状物質を荷電集塵する際には、高電圧電源による印加電圧をDC2.0kVとし、電極間の静電容量測定時には、測定部から印加電圧をAC2V、周波数を10kHzとした。結果を表1に示す。表1において、「変化率」とは、初期の測定値(静電容量)に対する、一分間集塵後の測定値(静電容量)の比率を意味する。
Claims (13)
- 一方の端部に二以上の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体と、前記貫通孔を形成する壁の内部に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の電極とを備え、
前記貫通孔内に流入する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、前記一対の電極に電圧を印加することにより前記貫通孔内に生じる放電により荷電された、前記貫通孔内に流入する流体に含有される粒子状物質を、前記貫通孔の壁面に電気的に吸着させることが可能であり、貫通孔を形成する壁の電気的な特性の変化を測定することにより前記貫通孔の壁面に吸着された粒子状物質を検出することが可能な粒子状物質検出装置。 - 前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面において、前記一対の電極と、前記一対の電極の一方の端部同士を結んだ線分と、他方の端部同士を結んだ線分とにより囲まれる範囲内に、前記貫通孔の少なくとも一部が形成された請求項1に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記貫通孔の貫通方向に垂直な断面において、前記一対の電極と、前記一対の電極の一方の端部同士を結んだ線分と、他方の端部同士を結んだ線分とにより囲まれる範囲内に、少なくとも一の前記貫通孔が形成された請求項2に記載の粒子状物質検出装置。
- 前記検出装置本体の他方の端部に、前記一対の電極のなかの少なくとも一方の電極の取り出し端子が配設された請求項1〜3のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
- 前記検出装置本体の他方の端部に、前記一対の電極のなかの一方の電極の取り出し端子が配設され、
前記検出装置本体の一方の端部と他方の端部との間の位置に、前記一対の電極のなかの他方の電極の取り出し端子が配設された請求項4に記載の粒子状物質検出装置。 - 前記貫通孔の壁面に沿うようにして検出装置本体の内部に配設された、前記貫通孔を形成する壁の電気的な特性の変化を安定的に測定するための温調用の加熱部を更に備え、前記検出装置本体の他方の端部に、前記加熱部の取り出し端子が配設された請求項1〜5のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
- 前記貫通孔の、前記流体が流入する入口部分及び前記流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されている請求項1〜6のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
- 前記検出装置本体の中心軸に直交する断面形状が、貫通孔の貫通方向において、一方の端部側から中央部に向かって漸次太くなり、中央部分で最も太く、更に他方の端部側に向かって漸次細くなる形状である請求項1〜7のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
- 前記貫通孔の壁面に吸着した粒子状物質を、前記一対の電極に電圧を印加して前記貫通孔内に放電を起こして酸化除去することが可能な請求項1〜8のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
- 前記貫通孔内に起きる放電が、無声放電、ストリーマ放電、及びコロナ放電からなる群から選択される一種である請求項1〜9のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
- 前記誘電体が、アルミナ、コージェライト、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、及びチタニアからなる群から選択される少なくとも一種である請求項1〜10のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
- 前記二以上の貫通孔のそれぞれに対応する二以上の前記一対の電極を備え、前記二以上の一対の電極がそれぞれ独立して、粒子状物質の吸着、電気的特性の変化の測定、及び付着した粒子状物質の放電による除去を行うことが可能な電気的回路を有する請求項1〜11のいずれかに記載の粒子状物質検出装置。
- 前記電気的回路により、二以上の前記一対の電極のそれぞれの粒子状物質を吸着する操作が順次連続的に行われるように、それぞれの前記一対の電極が、粒子状物質の吸着、電気的特性の変化の測定、及び付着した粒子状物質の放電による除去を連続的に行うことが可能である請求項12に記載の粒子状物質検出装置。
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