JP2011033577A - Fine particle sensor - Google Patents

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JP2011033577A JP2009182630A JP2009182630A JP2011033577A JP 2011033577 A JP2011033577 A JP 2011033577A JP 2009182630 A JP2009182630 A JP 2009182630A JP 2009182630 A JP2009182630 A JP 2009182630A JP 2011033577 A JP2011033577 A JP 2011033577A
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soot
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Hiroyuki Nishiyama
寛幸 西山
Tomonori Kondo
智紀 近藤
Norihiko Nadanami
紀彦 灘浪
Wataru Matsutani
渉 松谷
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fine particle sensor effectively collecting fine particles such as soot from measured gas such as exhaust gas and improving a sensitivity in detecting the fine particles. <P>SOLUTION: The soot detection sensor 1 is equipped with: a detection part 27 detecting soot based on a resistance variable in accordance with a condition of soot deposition; and a cover 33 having a shielding part to block passage of the measured gas, and the cover 33 has a gas through-hole 35 allowing to pass the measured gas. Formulas (1) and (2) are satisfied; the formula (1): (A/B)×100≤40, and the formula (2): A<SP>1/2</SP>/T≥0.5, in which A represents an area of the gas through-hole 35 projected on a virtual plane of the detection part 27, B represents an area of the shielding part projected on the virtual plane, and T represents a minimum distance from an opening end of the gas through-hole 35 to the virtual plane. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば内燃機関等において発生する粒子状物質、例えばカーボンからなる煤(パティキュレート・マター:PM)など検出する微粒子センサに関する。   The present invention relates to a particulate sensor that detects particulate matter generated in, for example, an internal combustion engine, such as soot (particulate matter: PM) made of carbon.

従来より、例えばディーゼルエンジンの排気に含まれる煤の量を検出する装置として、酸素センサをベースとし、煤の燃焼によって減少した酸素濃度を測定することにより、排気中の煤の量を求める粒子状物質検出装置が提案されている(特許文献1参照)。   Conventionally, for example, as a device for detecting the amount of soot contained in the exhaust of a diesel engine, a particulate form for obtaining the amount of soot in the exhaust by measuring the oxygen concentration reduced by soot combustion based on an oxygen sensor A substance detection device has been proposed (see Patent Document 1).

また、同様に排気に含まれる煤の量を検出するために、電気的加熱によって、検出部に付着した煤から炭化水素や水分を除去して、電極間の比抵抗を安定化させることにより、煤捕集量を正確に測定する装置が提案されている(特許文献2参照)。   Similarly, in order to detect the amount of soot contained in the exhaust gas, by removing hydrocarbons and moisture from the soot adhering to the detection part by electric heating, and stabilizing the specific resistance between the electrodes, An apparatus for accurately measuring the amount of soot collected has been proposed (see Patent Document 2).

特開2005−337782号公報JP-A-2005-337782 特開昭59−196453号公報JP 59-196453 A

ところが、上述した従来技術では、排気中の煤を効率よく捕集することが難しく、そのため、装置の感度が低く、よって、煤の量(従って排気中の煤の濃度)を、精度良く検出できないという問題があった。   However, in the above-described prior art, it is difficult to efficiently collect the soot in the exhaust gas. Therefore, the sensitivity of the apparatus is low, and therefore the amount of soot (and hence the soot concentration in the exhaust gas) cannot be detected with high accuracy. There was a problem.

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、排気等の被測定ガスから効率良く煤等の微粒子を捕集して、微粒子を検出する際の感度を高めることができる微粒子センサを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to efficiently collect particulates such as soot from a gas to be measured such as exhaust gas, and to increase sensitivity when detecting the particulates. It is an object to provide a fine particle sensor capable of

(1)請求項1の発明は、被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサにおいて、前記被測定ガス中に含まれる微粒子が到達することによって変化する電気的特性に基づいて、該微粒子の検出を行う検出部と、前記被測定ガスの前記検出部への到達を制限する遮蔽部を有するカバーと、を備え、前記カバーには、前記被測定ガスの通過が可能なガス抜け穴が形成されるとともに、前記ガス抜け穴と前記検出部とは、前記ガス抜け穴が前記検出部の表面を含む仮想平面上に投影された場合に、少なくとも一部が重なるように配置されており、且つ、前記ガス抜け穴が前記仮想平面上に投影された面積をA、前記遮蔽部が前記仮想平面上に投影された面積をB、前記ガス抜け穴の開口端から前記仮想平面に到る最短距離をTとした場合に、下記式(1)、(2)を満たすことを特徴とする。   (1) According to the first aspect of the present invention, in the fine particle sensor for detecting the fine particles in the gas to be measured, the detection of the fine particles is performed based on the electrical characteristics that change as the fine particles contained in the gas to be measured reach. And a cover having a shielding unit that restricts the measurement gas from reaching the detection unit, and the cover is formed with a gas hole through which the measurement gas can pass. In addition, the gas escape hole and the detection unit are arranged so that at least a part thereof overlaps when the gas escape hole is projected on a virtual plane including the surface of the detection unit, and the gas escape hole Where A is the projected area on the virtual plane, B is the projected area of the shielding part on the virtual plane, and T is the shortest distance from the open end of the gas escape hole to the virtual plane. ,following (1), and satisfies the (2).

(A/B)×100≦40 ・・・(1)
1/2/T≧0.5 ・・・(2)
本発明では、被測定ガスの検出部への到達を制限するカバーが設けられ、そのカバーには、被測定ガスの通過が可能なガス抜け穴が形成されるとともに、ガス抜け穴と検出部とは、ガス抜け穴が検出部の表面を含む仮想平面上に投影された場合に、少なくとも一部が重なるように配置されている。また、ガス抜け穴が仮想平面上に投影された面積A(仮想平面に対して垂直に投影された投影面積A)と、遮蔽部が仮想平面上に投影された面積B(仮想平面に対して垂直に投影された投影面積B)と、ガス抜け穴の開口端から仮想表面に到る最短距離Tとの関係が、前記式(1)、(2)を満たすように設定されている。なお、前記遮蔽部の面積Bは、ガス抜け穴の面積Aを含む値である。
(A / B) × 100 ≦ 40 (1)
A 1/2 /T≧0.5 (2)
In the present invention, a cover for restricting the measurement gas to reach the detection unit is provided, and in the cover, a gas hole through which the gas to be measured can pass is formed. When the gas escape holes are projected on a virtual plane including the surface of the detection unit, they are arranged so that at least a part thereof overlaps. In addition, the area A (the projected area A projected perpendicular to the virtual plane) where the gas escape hole is projected on the virtual plane and the area B (the perpendicular to the virtual plane) where the shielding part is projected onto the virtual plane. The relationship between the projected area B) projected onto the virtual surface and the shortest distance T from the opening end of the gas escape hole to the virtual surface is set so as to satisfy the expressions (1) and (2). The area B of the shielding part is a value including the area A of the gas escape hole.

本発明では、遮蔽部に当たる被測定ガスの一部はガス抜け穴を通過するので、検出部では被測定ガスが集中することになる。しかし、遮蔽部の面積Bに対してガス抜け穴の面積Aが大き過ぎると、被測定ガスが集中しない(被測定ガスがガス抜け穴に集まらない)ので、前記式(1)の範囲に設定している。   In the present invention, a part of the gas to be measured that hits the shielding part passes through the gas escape hole, so that the gas to be measured is concentrated in the detection part. However, if the area A of the gas escape hole is too large with respect to the area B of the shielding part, the gas to be measured does not concentrate (the gas to be measured does not collect in the gas escape hole). Yes.

また、ガス抜け穴の面積Aに対して、ガス抜け穴の開口端から仮想平面に到る最短距離Tが大き過ぎると、ガス抜け穴を通過した時点で早くなった被測定ガスの流速が検出部に到達するまでに遅くなる。また、ガス抜け穴を通過後の被測定ガスが検出部の表面と平行な方向に拡散する。検出部での微粒子の捕集量は、これらの影響を受けて減少することが、後述の実験例から確認されているので、前記式(2)の範囲に設定している。   Further, if the shortest distance T from the opening end of the gas escape hole to the virtual plane is too large with respect to the area A of the gas escape hole, the flow velocity of the gas to be measured that has become faster when passing through the gas escape hole reaches the detection unit. To be late. Further, the gas to be measured after passing through the gas escape hole diffuses in a direction parallel to the surface of the detection unit. It has been confirmed from the experimental examples described later that the amount of collected fine particles at the detection unit decreases under these influences, and is thus set in the range of the formula (2).

従って、本発明の微粒子センサでは、センサ周囲から検出部に到る被測定ガスの流れを好適に整流することができるので、煤等の微粒子を捕集する能力が高い。即ち、検出部に流入する被測定ガスの気流をコントロールできるので(ガス抜け穴の手前で被測定ガスが集中し、ガス抜け穴を通過したガス流速が早くなるので)、煤等の微粒子を効率良く捕集することができる。よって、センサの感度が向上するので、煤の量(従って被測定ガス中の煤の濃度)を精度良く求めることができる。   Therefore, in the fine particle sensor of the present invention, the flow of the gas to be measured from the sensor periphery to the detection unit can be suitably rectified, so that the ability to collect fine particles such as soot is high. In other words, since the gas flow of the gas to be measured flowing into the detector can be controlled (the gas to be measured is concentrated before the gas vent hole and the gas flow rate through the gas vent hole is increased), soot and other fine particles are efficiently captured. Can be collected. Therefore, since the sensitivity of the sensor is improved, the amount of soot (and hence the soot concentration in the gas to be measured) can be obtained with high accuracy.

ここで、検出部の表面を含む仮想平面とは、ガス抜け穴と検出部との間に2つの平行な仮想平面を配置し、2つの仮想平面の距離を最大とした場合に、検出部に当接する側の仮想平面である。   Here, the virtual plane including the surface of the detection unit refers to the detection unit when two parallel virtual planes are arranged between the gas escape hole and the detection unit and the distance between the two virtual planes is maximized. It is a virtual plane on the side in contact.

なお、検出部における電気的特性の変化としては、例えば抵抗や起電力の変化が挙げられ、この抵抗や起電力の変化をセンサ出力(例えば電圧)の変化として検出することができる。   Note that changes in electrical characteristics in the detection unit include, for example, changes in resistance and electromotive force, and changes in resistance and electromotive force can be detected as changes in sensor output (for example, voltage).

(2)請求項2の発明では、前記検出部は、被測定ガス中に含まれる微粒子の付着状態によって変化する電気的特性に基づいて、該微粒子の検出を行う平板状の部材であることを特徴とする。   (2) In the invention of claim 2, the detection unit is a flat plate member that detects the fine particles based on electrical characteristics that change depending on the adhesion state of the fine particles contained in the gas to be measured. Features.

本発明は、平板状の検出部を示したものであり、この検出部の表面に付着した微粒子の状態(微粒子の有無や微粒子の量)に応じて、検出部の電気的特性(例えば一対の検出部の表面に電極を配置した場合には、電極間の抵抗値)が変化するので、この電気的特性の変化に基づいて、微粒子の有無や量(ひいては被測定ガス中の微粒子の濃度)を検出することができる。   The present invention shows a flat detection unit, and the electrical characteristics of the detection unit (for example, a pair of particles) depending on the state of the fine particles adhering to the surface of the detection unit (the presence or absence of fine particles and the amount of fine particles). When electrodes are placed on the surface of the detector, the resistance between the electrodes changes). Based on this change in electrical characteristics, the presence and amount of fine particles (and the concentration of fine particles in the gas under measurement) Can be detected.

(3)請求項3の発明では、前記遮蔽部は、平板状であることを特徴とする。
図1(a)に示す様に、本発明は、例えば平板状の検出部に対向して、(例えばそれと平行に)平板状の遮蔽部が配置された例を示している。なお、同図には、ガス抜け穴の面積A、(面積Aを含む)遮蔽部の面積B、距離Tの位置が例示されているが、面積A,Bは、仮想平面側(検出部側)に投影された面積(同図上方から見た場合の面積)である。
(3) In invention of Claim 3, the said shielding part is flat form, It is characterized by the above-mentioned.
As shown in FIG. 1A, the present invention shows an example in which a flat shield portion is disposed (for example, in parallel) opposite to a flat detector portion. In the figure, the area A of the gas escape hole, the area B of the shielding part (including the area A), and the position of the distance T are illustrated, but the areas A and B are on the virtual plane side (detection part side). Is the area projected from the top of the figure.

(4)請求項4の発明では、前記検出部は、前記カバーによって包囲されていることを特徴とする。
図1(b)に示す様に、本発明では、例えば平板状の検出部を包囲するように、例えば四角筒状のカバーが配置され、そのカバーの一部(同図上側)が遮蔽部として機能する。なお、同図には、ガス抜け穴の面積A、(面積Aを含む)遮蔽部の面積B、距離Tの位置が例示されているが、面積A,Bは、仮想平面側(検出部側)に投影された面積(同図上方から見た場合の面積)である。
(4) The invention of claim 4 is characterized in that the detection section is surrounded by the cover.
As shown in FIG. 1B, in the present invention, for example, a rectangular tube-like cover is disposed so as to surround a flat detection portion, and a part of the cover (upper side in the figure) serves as a shielding portion. Function. In the figure, the area A of the gas escape hole, the area B of the shielding part (including the area A), and the position of the distance T are illustrated, but the areas A and B are on the virtual plane side (detection part side). Is the area projected from the top of the figure.

また、カバーの形状は円筒状であることも可能であり、図1(c)に例示している。カバーが円筒状である場合にも、煤等の微粒子の捕集に機能する遮蔽部の面積Bを、前述の例と同様に設定することができる。   Further, the shape of the cover may be cylindrical, and is illustrated in FIG. Even when the cover is cylindrical, the area B of the shielding part that functions to collect particulates such as soot can be set in the same manner as in the above-described example.

(5)請求項5の発明では、前記ガス抜け穴の最大径及び前記ガス抜け穴の開口端から前記仮想平面に到る最短距離Tは、0.1mm以上であることを特徴とする。
本発明では、ガス抜け穴の最大径や及び前記最短距離Tは、0.1mm以上であるので、ガス抜け穴や遮蔽部と検出部との間の間隙が、煤によって塞がれにくいという利点がある。
(5) The invention of claim 5 is characterized in that the maximum diameter of the gas escape hole and the shortest distance T from the opening end of the gas escape hole to the virtual plane are 0.1 mm or more.
In the present invention, since the maximum diameter of the gas escape hole and the shortest distance T are 0.1 mm or more, there is an advantage that the gap between the gas escape hole or the shielding part and the detection part is not easily blocked by the flaw. .

(a)は請求項3の発明を例示する説明図、(b)、(c)は請求項4の発明を例示する説明図である。(A) is explanatory drawing which illustrates invention of Claim 3, (b), (c) is explanatory drawing which illustrates invention of Claim 4. 第1実施形態の煤検出センサを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the wrinkle detection sensor of 1st Embodiment. (a)は第1実施形態の煤検出センサの素子部を示す平面図、(b)はそのX−X’断面図、(c)はその第1基板の表側を示す説明図である。(A) is a top view which shows the element part of the wrinkle detection sensor of 1st Embodiment, (b) is the X-X 'sectional drawing, (c) is explanatory drawing which shows the front side of the 1st board | substrate. 第1実施形態の煤検出センサの電気的構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electrical structure of the wrinkle detection sensor of 1st Embodiment. 第1実施形態の煤検出センサの素子部の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the element part of the wrinkle detection sensor of 1st Embodiment. 実験例1のセンサパラメータを示す説明図(表1)である。It is explanatory drawing (Table 1) which shows the sensor parameter of Experimental example 1. FIG. 実験例1の(A/B)×100とセンサ出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between (A / B) x100 of example 1 of an experiment, and a sensor output. 比較例の煤検出センサの素子部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the element part of the wrinkle detection sensor of a comparative example. 実験例2のセンサパラメータを示す説明図(表2)である。It is explanatory drawing (Table 2) which shows the sensor parameter of Experimental example 2. FIG. 実験例2のA1/2/Tとセンサ出力との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between A 1/2 / T and sensor output in Experimental Example 2. (a)は第2実施形態の煤検出センサの素子部を示す平面図、(b)はそのY−Y’断面図である。(A) is a top view which shows the element part of the wrinkle detection sensor of 2nd Embodiment, (b) is the Y-Y 'sectional drawing. (a)は第3実施形態の煤検出センサの素子部を示す平面図、(b)はそのZ−Z’断面図である。(A) is a top view which shows the element part of the wrinkle detection sensor of 3rd Embodiment, (b) is the Z-Z 'sectional drawing. (a)は第4実施形態の煤検出センサを示す説明図、(b)は第5実施形態の煤検出センサを示す説明図、(c)は第4実施形態の煤検出センサを示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the wrinkle detection sensor of 4th Embodiment, (b) is explanatory drawing which shows the wrinkle detection sensor of 5th Embodiment, (c) is explanatory drawing which shows the wrinkle detection sensor of 4th Embodiment. It is.

次に、本発明の微粒子センサの実施の形態について説明する。
[第1実施形態]
本実施形態では、微粒子センサとして、被測定ガス中の煤の量(従って煤の濃度)を検出する煤検出センサを例に挙げて説明する。
Next, an embodiment of the fine particle sensor of the present invention will be described.
[First Embodiment]
In the present embodiment, a soot detection sensor that detects the amount of soot in the gas to be measured (and hence the soot concentration) will be described as an example of the particulate sensor.

a)まず、煤検出センサの構成について説明する。
本実施形態の煤検出センサは、例えばディーゼルエンジンの排気流路において、煤を捕集するパテュキュレートフィルタの後流側に配置されて、排気中の煤の濃度を検出する抵抗変化式センサである。
a) First, the configuration of the wrinkle detection sensor will be described.
The soot detection sensor of the present embodiment is a resistance variable sensor that is disposed on the downstream side of a particulate filter that collects soot, for example, in an exhaust passage of a diesel engine, and detects the concentration of soot in the exhaust. is there.

図2に示す様に、煤検出センサ1は、排気に晒される先端側(図2左側)に、煤の濃度を検出するための素子部3を備え、その後端側(図2右側)に、素子部3を保持するとともに、(素子部3から伸びるリード線等を収容して)センサ1自身を排気管等に固定する本体部5を備えている。   As shown in FIG. 2, the soot detection sensor 1 is provided with an element part 3 for detecting the concentration of soot on the front end side (left side in FIG. 2) exposed to exhaust, and on the rear end side (right side in FIG. 2), While holding the element part 3, it has a main body part 5 (accommodating a lead wire or the like extending from the element part 3) to fix the sensor 1 itself to an exhaust pipe or the like.

前記素子部3は、電気絶縁性を有するアルミナ等からなる長尺(縦45mm×横3.8mm×厚み1.3mm)の第1基板7と、同様に電気絶縁性を有するアルミナ等からなる長尺(縦41mm×横3.8×厚み1.0)の第2基板9と、同様に電気絶縁性を有するアルミナ等からなる長尺(縦45mm×横(最大)7mm×厚み0.5mm)の第3基板11とが、積層一体化された焼結体である。   The element part 3 is a long first substrate 7 made of alumina having electrical insulation (length 45 mm × width 3.8 mm × thickness 1.3 mm) and a length made of alumina having electrical insulation. A long substrate (length 45 mm × width (maximum) 7 mm × thickness 0.5 mm) made of a second substrate 9 having a length (length 41 mm × width 3.8 × thickness 1.0) and similarly alumina having electrical insulation properties The third substrate 11 is a sintered body laminated and integrated.

以下、各構成について詳細に説明する。
図3(c)に示す様に、第1基板7には、その表面に一対の電極部13、15が形成されており、この電極部13、15は、その先端側(同図左側)に櫛歯電極17、19を備えるとともに、後端側にリード部21、23を備えている。この櫛歯電極17、19及び両電極17、19間に露出した基板表面によって、煤の量(従って煤の濃度)を検出する検出部27を構成している。
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
As shown in FIG. 3 (c), the first substrate 7 has a pair of electrode portions 13 and 15 formed on the surface thereof, and the electrode portions 13 and 15 are disposed on the tip side (the left side in FIG. 3). Comb electrodes 17 and 19 are provided, and lead portions 21 and 23 are provided on the rear end side. The comb-teeth electrodes 17 and 19 and the substrate surface exposed between the electrodes 17 and 19 constitute a detection unit 27 that detects the amount of wrinkles (and hence the concentration of wrinkles).

図3(b)に示す様に、第1基板7の電極部13、15が形成されている側の表面(同図上方:表側)には、検出部27が露出されている一方、電極部13、15のリード部21、23を覆うように、第2基板9が一体に接合されている。なお、第1基板7の先端側には、ヒータ25が内蔵されている。   As shown in FIG. 3B, the detection unit 27 is exposed on the surface of the first substrate 7 on the side where the electrode units 13 and 15 are formed (upper side in FIG. 3). The second substrate 9 is integrally joined so as to cover the lead portions 21 and 23 of the 13 and 15. A heater 25 is built in the front end side of the first substrate 7.

また、第2基板9の表面には、(第2基板9より長尺の)第3基板11が一体に接合されており、これにより、第3基板11の先端側は、所定の間隙29を介して、第1基板7の検出部27の上方を覆っている。   In addition, a third substrate 11 (longer than the second substrate 9) is integrally bonded to the surface of the second substrate 9, so that the front end side of the third substrate 11 has a predetermined gap 29. The upper part of the detection part 27 of the 1st board | substrate 7 is covered.

この第3基板11は、図3(a)に示す様に、後端側に第1、第2基板7、9の幅と同じ基端部(縦39.5mm×横3.8mm)31を備えるとともに、先端側に基端部31よりも幅の広いカバー(縦7mm×横7mm)33を備えている。   As shown in FIG. 3A, the third substrate 11 has a base end portion (length 39.5 mm × width 3.8 mm) 31 that is the same as the width of the first and second substrates 7 and 9 on the rear end side. In addition, a cover (length 7 mm × width 7 mm) 33 wider than the base end portion 31 is provided on the distal end side.

カバー33は、被測定ガスの検出部27への到達を制限する遮蔽部(詳しくは煤の通過を阻止する基板)であり、検出部27と対向するように検出部27と平行に配置されるとともに、検出部27より先端側及び幅方向(素子部3の長手方向及び厚み方向と直角の方向:図3(a)の上下方向)に張り出して、検出部27の全面を覆うように配置されている。   The cover 33 is a shielding part (specifically, a substrate that prevents passage of soot) from restricting the gas to be measured to reach the detection part 27, and is arranged in parallel with the detection part 27 so as to face the detection part 27. In addition, it is arranged so as to protrude from the detection unit 27 and in the width direction (the direction perpendicular to the longitudinal direction and thickness direction of the element unit 3: the vertical direction in FIG. 3A) and cover the entire surface of the detection unit 27. ing.

また、カバー33の中央近傍には、直径2mmの円形のガス抜け穴35が形成されており、このガス抜け穴35は、板厚方向に見た場合に、検出部27と重なるように配置されている(図3(a)参照)。   In addition, a circular gas escape hole 35 having a diameter of 2 mm is formed in the vicinity of the center of the cover 33, and this gas escape hole 35 is disposed so as to overlap the detection unit 27 when viewed in the plate thickness direction. (See FIG. 3 (a)).

即ち、ガス抜け穴35と検出部27とは、ガス抜け穴35が検出部27の表面を含む仮想平面(図3(b)の上下方向に直角な平面)上に投影された場合に、少なくとも一部が重なるように配置されている。なお、ガス抜け穴35の中心は、幅方向における中央で、且つ、先端側から3.5mm(従ってカバー33の面積中心)の位置にある。   That is, the gas escape hole 35 and the detection unit 27 are at least partly projected when the gas escape hole 35 is projected on a virtual plane including the surface of the detection unit 27 (a plane perpendicular to the vertical direction in FIG. 3B). Are arranged to overlap. The center of the gas escape hole 35 is at the center in the width direction and at a position of 3.5 mm (accordingly, the area center of the cover 33) from the tip side.

特に本実施形態では、ガス抜け穴35が検出部27の表面を含む仮想平面上に投影された面積をA(投影面積A)、カバー(遮蔽部)33が同仮想平面上に投影された面積をB(投影面積B:斜線部分、なお、BはAを含む面積である)、ガス抜け穴35の開口端から仮想平面(ここでは検出部27)に到る最短距離をTとした場合に、下記式(1)、(2)を満たすように、設定されている。   In particular, in the present embodiment, A (projection area A) is an area where the gas escape hole 35 is projected on a virtual plane including the surface of the detection unit 27, and an area where the cover (shielding part) 33 is projected on the virtual plane. B (projection area B: hatched portion, where B is an area including A), T is the shortest distance from the opening end of the gas escape hole 35 to the virtual plane (here, the detection unit 27). It is set so as to satisfy the expressions (1) and (2).

(A/B)×100≦40 ・・・(1)
1/2/T≧0.5 ・・・(2)
なお、前記最短距離Tとは、第2基板9の厚みよって形成される第1基板7と第3基板11との間の間隙29の高さである。
(A / B) × 100 ≦ 40 (1)
A 1/2 /T≧0.5 (2)
The shortest distance T is the height of the gap 29 between the first substrate 7 and the third substrate 11 formed by the thickness of the second substrate 9.

b)次に、煤検出センサ1の要部である素子部3の製造方法について簡単に説明する。
なお、製造工程の途中の材料には番号を付していない。
まず、例えばアルミナ等からなる絶縁性セラミックシートを積層してなる積層体内部に、発熱体パターンを埋設して、第1基板部7となる第1シートを形成した。
b) Next, the manufacturing method of the element part 3 which is the principal part of the wrinkle detection sensor 1 is demonstrated easily.
In addition, the number is not attached | subjected to the material in the middle of a manufacturing process.
First, for example, a heating element pattern was embedded in a laminated body formed by laminating insulating ceramic sheets made of alumina or the like to form a first sheet to be the first substrate portion 7.

次に、両電極部13、15を形成するために、例えばPtペーストを、第1シートの表面にスクリーン印刷した。
次に、第2シートの表面に、第2基板部9となる例えばアルミナからなる第2シートを積層した。
Next, in order to form both electrode parts 13 and 15, for example, Pt paste was screen-printed on the surface of the first sheet.
Next, the 2nd sheet | seat which consists of alumina which becomes the 2nd board | substrate part 9 on the surface of the 2nd sheet | seat was laminated | stacked.

次に、第2シートの表面に、第3基板部11となる例えばアルミナからなる第3シートを積層した。なお、この第3シートには、ガス抜け穴35となる開口があけてある。
ここで、第3シートを積層する際には、第3シートの先端側と第1シートの先端側には、第2シートの厚み分の隙間があるので、この間隙に、後に焼成の際に消失する材料からなるスペーサを配置しておく。
Next, on the surface of the second sheet, a third sheet made of, for example, alumina to be the third substrate portion 11 was laminated. The third sheet has an opening serving as a gas escape hole 35.
Here, when laminating the third sheet, there is a gap corresponding to the thickness of the second sheet on the leading end side of the third sheet and the leading end side of the first sheet. A spacer made of a disappearing material is arranged.

そして、第1〜第3シートの積層体を乾燥した後、例えば1520℃で2時間焼成して、素子部3を得た。
c)次に、煤検出センサ1を作動させる電気的構成について説明する。
And after drying the laminated body of the 1st-3rd sheet | seat, it baked, for example at 1520 degreeC for 2 hours, and the element part 3 was obtained.
c) Next, an electrical configuration for operating the wrinkle detection sensor 1 will be described.

本実施形態の煤検出センサ1は、両電極部13、15間の抵抗の変化に対応した電圧を検出する抵抗変化型センサであり、そのため、図4に示す様に、煤検出センサ1の電極部13、15のリード部21、23は、煤検出センサ1を作動させてそのセンサ出力を取り出すためのセンサ制御回路41に接続されている。また、ヒータ25の両端は、ヒータ25に電圧を印加するとともに、その印加電圧を制御するヒータ制御回路43に接続されている。   The wrinkle detection sensor 1 of the present embodiment is a resistance change type sensor that detects a voltage corresponding to a change in resistance between both electrode portions 13 and 15, and therefore, as shown in FIG. 4, the electrodes of the wrinkle detection sensor 1 The lead parts 21 and 23 of the parts 13 and 15 are connected to a sensor control circuit 41 for operating the wrinkle detection sensor 1 and taking out the sensor output. Further, both ends of the heater 25 are connected to a heater control circuit 43 that applies a voltage to the heater 25 and controls the applied voltage.

なお、前記センサ制御回路41としては、例えば両電極部13、15間に一定電流を供給し、それによって(煤の量による抵抗の変化に応じて)生ずる両電極部13、15間の電圧を検出する回路を採用できる。その他、ホイートストンブリッジ回路等を用いた周知の抵抗変化型センサに用いられる回路を採用することができる。   As the sensor control circuit 41, for example, a constant current is supplied between the electrode portions 13 and 15, and the voltage between the electrode portions 13 and 15 generated thereby (according to a change in resistance due to the amount of soot) is determined. A detection circuit can be employed. In addition, a circuit used for a known resistance change type sensor using a Wheatstone bridge circuit or the like can be employed.

また、煤検出センサ1の動作を制御するために、周知のマイクロコンピュータを主要部とする電子制御装置45を備えており、この電子制御装置45は、前記センサ制御回路41、ヒータ制御回路51に接続されている。   In addition, in order to control the operation of the wrinkle detection sensor 1, an electronic control device 45 having a known microcomputer as a main part is provided. The electronic control device 45 is connected to the sensor control circuit 41 and the heater control circuit 51. It is connected.

d)次に、煤検出センサ1を用いて被測定ガス中の煤の濃度を検出する方法について説明する。
まず、前処理として、ヒータ25に通電して、煤検出センサ1の検出部27の表面に付着している煤を焼却することにより、煤検出センサ1のクリーニングを実施する。
d) Next, a method for detecting the concentration of soot in the measurement gas using the soot detection sensor 1 will be described.
First, as a pretreatment, the heater 25 is energized and the soot adhering to the surface of the detection unit 27 of the soot detection sensor 1 is incinerated to clean the soot detection sensor 1.

次に、ディーゼルエンジンの排気を供給した状態で、その排気中に、煤検出センサ1の素子部3を所定の動作温度で所定時間晒す。なお、所定の動作温度とは、排気の温度のことである。   Next, with the exhaust of the diesel engine being supplied, the element part 3 of the soot detection sensor 1 is exposed to the exhaust at a predetermined operating temperature for a predetermined time. The predetermined operating temperature is the exhaust temperature.

これにより、煤検出センサ1の検出部27の表面には、煤が付着する。つまり、前記図3(b)にて矢印に示す様に、カバー33の表面側に当たった排気は、ガス抜け穴35を通過して、間隙29内にて検出部27の表面に平行な方向に広がって、素子部3外に流出し、このとき、検出部27の表面に煤が付着する。   Thereby, wrinkles adhere to the surface of the detection unit 27 of the wrinkle detection sensor 1. That is, as shown by the arrow in FIG. 3B, the exhaust that has hit the surface side of the cover 33 passes through the gas escape hole 35 in a direction parallel to the surface of the detection unit 27 in the gap 29. It spreads and flows out of the element unit 3, and at this time, wrinkles adhere to the surface of the detection unit 27.

従って、検出部27に煤が付着した両電極部13、15間に、例えば所定の一定電流を供給し、その時に両電極部13、15間に発生した電圧を、センサ出力として測定する。
ここで、煤が付着した両電極部13、15間の抵抗(従って抵抗に対応したセンサ出力)は、煤の量と相関関係があり、また、検出部27に付着した煤の量は、(排気の温度と排気に晒した時間が一定であれば)排気に含まれる煤の濃度と相関関係がある。
Therefore, for example, a predetermined constant current is supplied between the electrode parts 13 and 15 with the wrinkles attached to the detection part 27, and the voltage generated between the electrode parts 13 and 15 at that time is measured as a sensor output.
Here, the resistance between the electrode portions 13 and 15 to which the soot has adhered (and therefore the sensor output corresponding to the resistance) has a correlation with the amount of soot, and the amount of soot attached to the detection unit 27 is ( There is a correlation with the concentration of soot in the exhaust (if the temperature of the exhaust and the time exposed to the exhaust are constant).

これらの相関関係は、予め実験によって求めたデータとして電子制御装置45のメモリ内に記憶されているので、このデータに基づいて、センサ出力から煤の量を求め、煤の量から煤の濃度を求めることができる。   Since these correlations are stored in the memory of the electronic control unit 45 as data obtained by experiments in advance, the amount of soot is obtained from the sensor output based on this data, and the concentration of soot is obtained from the amount of soot. Can be sought.

e)この様に、本実施形態では、検出部27に対向して、被測定ガスの通過を阻止するカバー33が設けられるとともに、カバー33には、検出部27に対する投影領域が重なる様にガス抜け穴35が形成されている。また、ガス抜け穴35が仮想平面上に投影された面積A(投影面積A)と、カバー33が仮想平面上に投影された面積B(投影面積B)と、ガス抜け穴35の開口端から仮想平面に到る最短距離Tとの関係が、前記式(1)、(2)を満たすように設定されている。   e) As described above, in the present embodiment, the cover 33 that prevents the gas to be measured from passing is provided so as to face the detection unit 27, and the cover 33 has the gas so that the projection area with respect to the detection unit 27 overlaps. A through hole 35 is formed. Further, the area A (projected area A) where the gas escape hole 35 is projected on the virtual plane, the area B (projected area B) where the cover 33 is projected on the virtual plane, and the open end of the gas escape hole 35 are assumed to be the virtual plane. Is set so as to satisfy the expressions (1) and (2).

従って、本実施形態の煤検出センサ1は、被測定ガスのセンサ周囲から検出部27に到る流れを好適に整流することができるので、後述する実験例から明かな様に、煤を捕集する能力が高く、よって、煤検出センサ1の感度が向上するという顕著な効果を奏する。その結果、煤の量(従って被測定ガス中の煤の濃度)を精度良く求めることができる。   Therefore, the soot detection sensor 1 of the present embodiment can suitably rectify the flow of the gas to be measured from the periphery of the sensor to the detection unit 27, so that soot is collected as will be apparent from an experimental example described later. Therefore, it has a remarkable effect that the sensitivity of the wrinkle detection sensor 1 is improved. As a result, the amount of soot (and hence the soot concentration in the gas to be measured) can be obtained with high accuracy.

なお、ガス抜け穴35の最大径や、検出部27とカバー33との間隙29が小さい場合には、ガス抜け穴35や間隙29が塞がり易いので、いずれも0.1mm以上が好ましい。   In addition, when the maximum diameter of the gas escape hole 35 and the gap 29 between the detection unit 27 and the cover 33 are small, the gas escape hole 35 and the gap 29 are likely to be closed.

また、本実施形態では、カバー33の厚みを0.5mmとしたが、これに限定されることなく、ガス抜け穴35の最大径(ここでは直径)の10倍までは、同様な効果が得られる。ただ、あまりカバー33が厚いと、煤がガス抜け穴35を通過する際の管摩擦が増加して、煤がガス抜け穴35を塞ぎやすくなるため、カバー33の厚みは、0.1〜3mm程度が好適である。   In the present embodiment, the thickness of the cover 33 is 0.5 mm. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained up to 10 times the maximum diameter (here, the diameter) of the gas escape hole 35. . However, if the cover 33 is too thick, the tube friction when the soot passes through the gas vent hole 35 increases and the soot easily closes the gas vent hole 35. Therefore, the thickness of the cover 33 is about 0.1 to 3 mm. Is preferred.

f)なお、以下に、本実施形態の変形例を示す。
図5(a)に示す煤検出センサ51の素子部53は、長方形のカバー(遮蔽部)55を有し、そのカバー55には正方形のガス抜け穴57が形成されている。
f) A modification of the present embodiment will be shown below.
The element portion 53 of the soot detection sensor 51 shown in FIG. 5A has a rectangular cover (shielding portion) 55, and a square gas escape hole 57 is formed in the cover 55.

また、図5(b)に示す煤検出センサ61の素子部63は、長方形のカバー(遮蔽部)65を有し、そのカバー65には、六角形のガス抜け穴67が形成されている。
更に、図5(c)に示す煤検出センサ71の素子部73は、長方形のカバー(遮蔽部)75を有し、そのカバー75には、小径の円形のガス抜け穴77が5個形成されている。この5個のガス抜け穴77の配置は、素子部73の中心軸に対して線対称であり、5個のガス抜け穴77の面積の合計が、前記面積Aに相当する。
5B has a rectangular cover (shielding portion) 65, and a hexagonal gas escape hole 67 is formed in the cover 65. As shown in FIG.
Further, the element portion 73 of the soot detection sensor 71 shown in FIG. 5C has a rectangular cover (shielding portion) 75, and the cover 75 has five small-diameter circular gas vent holes 77 formed therein. Yes. The arrangement of the five gas escape holes 77 is axisymmetric with respect to the central axis of the element portion 73, and the total area of the five gas escape holes 77 corresponds to the area A.

上述した各煤検出センサ51、61、71においても、前記第1実施形態の煤検出センサ1と同様な効果を奏する。
<実験例1>
次に、本発明の効果を確認した実験例について説明する。
The above-described wrinkle detection sensors 51, 61, 71 also have the same effects as the wrinkle detection sensor 1 of the first embodiment.
<Experimental example 1>
Next, experimental examples in which the effect of the present invention has been confirmed will be described.

本実験例1は、煤検出センサにおいて、「(A/B)×100」の計算式のセンサパラメータA、Bを変更したときに、センサ出力に及ぼす影響を調べたものである。
本実験例1では、前記第1実施形態と同様な素子部を備えた煤検出センサの複数の試料(本発明の範囲内の実施例No.1〜18、本発明の範囲外の比較例No.1〜6)を作製した。
In Experimental Example 1, the influence on the sensor output when the sensor parameters A and B of the calculation formula of “(A / B) × 100” are changed in the wrinkle detection sensor is examined.
In Experimental Example 1, a plurality of samples of the wrinkle detection sensor having the same element portion as in the first embodiment (Examples Nos. 1 to 18 within the scope of the present invention, Comparative Example No outside the scope of the present invention) .1-6) were prepared.

具体的には、図6の表1に示す様に、ガス抜け穴の面積A(穴面積)とカバー(遮蔽部)の面積B(板面積)とを設定し、A/Bの面積比を変更した各種の素子部を作製した。なお、板面積Bには、面積Aを含んでいる。但し、ガス抜け穴の開口端と検出部との最短距離Tは一定(1mm)とした。   Specifically, as shown in Table 1 of FIG. 6, the area A (hole area) of the gas escape hole and the area B (plate area) of the cover (shielding part) are set, and the A / B area ratio is changed. Various element portions were prepared. The plate area B includes the area A. However, the shortest distance T between the opening end of the gas escape hole and the detection part was constant (1 mm).

そして、各試料の煤検出センサの素子部を、モデルガス装置(煤発生装置)に取り付け、下記の実験条件にて、試験ガスに5分間晒して、検出部に煤を付着させた。
(実験条件)
・供給する試験ガスの流量:1000L/min
・試験ガスに含まれる煤の濃度:150mg/m3
・ガス温度:100℃
・ガス流速:2.1m/sec
次に、煤を付着させた各煤検出センサを作動させて、その際の煤検出センサの出力を測定した。その結果を図7に示す。
And the element part of the soot detection sensor of each sample was attached to the model gas apparatus (soot generating apparatus), and it exposed to test gas for 5 minutes on the following experimental conditions, and the soot was made to adhere to a detection part.
(Experimental conditions)
-Flow rate of supplied test gas: 1000 L / min
・ Concentration of soot contained in test gas: 150 mg / m 3
-Gas temperature: 100 ° C
・ Gas flow velocity: 2.1m / sec
Next, each wrinkle detection sensor to which wrinkles were attached was operated, and the output of the wrinkle detection sensor at that time was measured. The result is shown in FIG.

図7に示す様に、(A/B)×100の値が40以下の範囲では、そうでないものに比べて、センサ出力が大きく増加していることが分かる。
なお、図8に示す様に、カバーを全く備えていない素子部を備えた煤検出センサを作製し、同様な実験を行ったところ、そのセンサ出力は2Vであった。
<実験例2>
次に、実験例2について説明する。
As shown in FIG. 7, it can be seen that in the range where the value of (A / B) × 100 is 40 or less, the sensor output is greatly increased compared to the case where the value is not so.
As shown in FIG. 8, when a wrinkle detection sensor having an element portion without any cover was produced and a similar experiment was performed, the sensor output was 2V.
<Experimental example 2>
Next, Experimental Example 2 will be described.

本実験例2は、煤検出センサにおいて、「A1/2/T」の計算式のセンサパラメータA、Tを変更したときに、センサ出力に及ぼす影響を調べたものである。
本実験例2では、前記第1実施形態と同様な素子部を備えた煤検出センサの複数の試料(本発明の範囲内の実施例No.19〜26、本発明の範囲外の比較例No.7〜13)を作製した。
In Experimental Example 2, the influence on the sensor output when the sensor parameters A and T in the calculation formula of “A 1/2 / T” are changed in the soot detection sensor is examined.
In Experimental Example 2, a plurality of samples of wrinkle detection sensors having the same element portion as in the first embodiment (Examples Nos. 19 to 26 within the scope of the present invention, Comparative Example No. outside the scope of the present invention) .7-13) were prepared.

具体的には、図9の表2に示す様に、ガス抜け穴の面積(穴面積)Aとガス抜け穴の開口端と検出部との最短距離Tとを設定し、AとTとを変更した各種の素子部を作製した。但し、カバーの面積B(面積Aを含む)は一定(25mm2)とした。 Specifically, as shown in Table 2 of FIG. 9, the area (hole area) A of the gas escape hole and the shortest distance T between the open end of the gas escape hole and the detection unit were set, and A and T were changed. Various element parts were produced. However, the area B (including area A) of the cover was constant (25 mm 2 ).

そして、各試料の煤検出センサの素子部を、モデルガス装置(煤発生装置)に取り付け、前記実験例1と同じ実験条件にて、試験ガスに5分間晒して、検出部に煤を付着させた。   Then, the element part of the soot detection sensor of each sample is attached to a model gas apparatus (soot generator), and exposed to the test gas for 5 minutes under the same experimental conditions as in Experimental Example 1 to attach soot to the detection part. It was.

次に、煤を付着させた各煤検出センサを作動させて、その際の煤検出センサの出力を測定した。その結果を図10に示す。
図10に示す様に、A1/2/Tの値が0.5以上の範囲では、そうでないものに比べて、センサ出力が大きく増加していることが分かる。
<実験例3>
次に、実験例3について説明する。
Next, each wrinkle detection sensor to which wrinkles were attached was operated, and the output of the wrinkle detection sensor at that time was measured. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 10, it can be seen that when the value of A 1/2 / T is in the range of 0.5 or more, the sensor output is greatly increased as compared with the case where the value is not so.
<Experimental example 3>
Next, Experimental Example 3 will be described.

本実験例3では、前記第1実施形態と同様な素子部を備えた煤検出センサの複数の試料を作製した。
具体的には、ガス抜け穴の直径を(0.09mm)とした試料Xと、最短距離Tを(0.9mm)とした試料Yとを作製した。また、ガス抜け穴の直径を(1.01mm)とし、最短距離Tを(1.01mm)とした試料Zを作製した。なお、他の寸法は、前記第1実施形態と同様とした。
In Experimental Example 3, a plurality of samples of the wrinkle detection sensor provided with the same element portion as in the first embodiment were produced.
Specifically, a sample X in which the diameter of the gas escape hole was (0.09 mm) and a sample Y in which the shortest distance T was (0.9 mm) were produced. In addition, a sample Z was prepared in which the diameter of the gas escape hole was (1.01 mm) and the shortest distance T was (1.01 mm). Other dimensions are the same as those in the first embodiment.

そして、各試料の煤検出センサの素子部を、モデルガス装置(煤発生装置)に取り付け、前記実験例1と同じ実験条件にて、試験ガスに5分間晒して、検出部に煤を付着させた。   Then, the element part of the soot detection sensor of each sample is attached to a model gas apparatus (soot generator), and exposed to the test gas for 5 minutes under the same experimental conditions as in Experimental Example 1 to attach soot to the detection part. It was.

その結果、試料Xの煤検出センサでは、ガス抜け穴が煤で塞がってしまい、試料Yの煤検出センサでは、隙間(カバーと検出部との間隙)が煤で塞がってしまったが、試料Zでは、ガス抜け穴も間隙も煤で塞がれなかった。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態と同様な内容の説明は省略する。
As a result, in the soot detection sensor of sample X, the gas escape hole is closed with soot, and in the soot detection sensor of sample Y, the gap (the gap between the cover and the detection unit) is closed with soot. Neither the gas vent hole nor the gap was blocked by the heel.
[Second Embodiment]
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same content as the first embodiment will be omitted.

図11に示す様に、本実施形態の煤検出センサ81は、第1基板83と第2基板85が積層された積層基板86を備えるとともに、第1基板83の先端側に、前記第1実施形態と同様な検出部87を備えている。   As shown in FIG. 11, the wrinkle detection sensor 81 of the present embodiment includes a laminated substrate 86 in which a first substrate 83 and a second substrate 85 are laminated, and the first embodiment is arranged on the distal end side of the first substrate 83. A detection unit 87 similar to the embodiment is provided.

また、積層基板86の周囲には、積層基板86全体を覆うように、積層基板86が固定される本体部89に達するまで、金属製の四角筒状のカバー91が配置されており、このカバー91の一方の側(図11(b)の上方)が、遮蔽部93とされている。   In addition, a metal rectangular tubular cover 91 is disposed around the multilayer substrate 86 so as to cover the entire multilayer substrate 86 until reaching the main body 89 to which the multilayer substrate 86 is fixed. One side of 91 (above FIG. 11B) is a shielding part 93.

この遮蔽部93は、検出部87と平行に形成されており、遮蔽部93の先端側には、ガス抜け穴95が形成されている。詳しくは、ガス抜け穴95は、ガス抜け穴95自身を検出部87側に投影した場合に、検出部87と重なるように形成されている。なお、カバー91には、ガス抜け穴95と反対側に、同様なガス排出穴97が形成されている。   The shielding portion 93 is formed in parallel with the detection portion 87, and a gas escape hole 95 is formed on the distal end side of the shielding portion 93. Specifically, the gas escape hole 95 is formed so as to overlap the detection part 87 when the gas escape hole 95 itself is projected onto the detection part 87 side. A similar gas discharge hole 97 is formed on the cover 91 on the side opposite to the gas escape hole 95.

本実施形態においては、ガス抜け穴97の(第1実施形態と同様な)仮想平面への投影面積がAであり、遮蔽部93の仮想平面への投影面積がBであり、ガス抜け穴97の開口端から仮想平面への最短距離がTである。そして、本実施形態においても、前記第1実施形態と同様に、前記式(1)、(2)を満たしている。   In the present embodiment, the projected area of the gas escape hole 97 on the virtual plane (similar to the first embodiment) is A, the projected area of the shielding part 93 on the virtual plane is B, and the opening of the gas escape hole 97 is The shortest distance from the end to the virtual plane is T. Also in the present embodiment, the expressions (1) and (2) are satisfied as in the first embodiment.

従って、本実施形態においても、前記第1実施形態と同様な効果を奏するとともに、カバー91が筒形であるので、カバー91(従って遮蔽部93)が破損し難いという利点がある。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明するが、前記第1実施形態と同様な内容の説明は省略する。
Therefore, the present embodiment has the same effect as the first embodiment and has an advantage that the cover 91 (and thus the shielding portion 93) is not easily damaged because the cover 91 is cylindrical.
[Third Embodiment]
Next, the third embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.

本実施形態の煤検出センサは、煤の量に応じてセンサの起電力が変化する起電力式のセンサである。
a)まず、煤検出センサの構成について説明する。
The soot detection sensor of this embodiment is an electromotive force type sensor in which the electromotive force of the sensor changes according to the amount of soot.
a) First, the configuration of the wrinkle detection sensor will be described.

図12に示す様に、本実施形態の煤検出センサ101の素子部103は、第1基板に相当するセンサ素子基板105と第2基板107と第3基板109とが積層されたものである。   As shown in FIG. 12, the element portion 103 of the wrinkle detection sensor 101 of the present embodiment is formed by stacking a sensor element substrate 105 corresponding to a first substrate, a second substrate 107 and a third substrate 109.

このうち、第3基板109は、前記第1実施形態と同様に、その先端側に、後端側より幅が広い平板状の(遮蔽部として機能する)カバー111を備えており、カバー111のほぼ中央に、同様に、円形のガス抜け穴113が形成されている。   Among these, the third substrate 109 is provided with a flat plate-like cover 111 (functioning as a shielding part) wider than the rear end side at the front end side thereof, as in the first embodiment. Similarly, a circular gas escape hole 113 is formed in the approximate center.

また、第2基板107は、前記第1実施形態と同様に、第1基板105と第3基板109との間に所定距離Tの間隙115を形成するためのスペーサとして機能する。
更に、センサ素子基板105は、例えばジルコニア等の酸素イオン導電体からなる固体電解質基板(又はプロトン導電体からなる基板)117と、ヒータ119を有する例えばアルミナからなる遮蔽板121とを、大気導入部123となる空間が形成されるように、間隙をあけて一体に接合したものである。なお、大気導入部123は大気側(図12右側)と連通するように構成されるとともに、排気に接する側の周囲は、排気が大気導入部123に侵入しないように気密されている。
Further, the second substrate 107 functions as a spacer for forming a gap 115 of a predetermined distance T between the first substrate 105 and the third substrate 109 as in the first embodiment.
Further, the sensor element substrate 105 includes, for example, a solid electrolyte substrate (or a substrate made of a proton conductor) 117 made of an oxygen ion conductor such as zirconia, and a shielding plate 121 made of alumina or the like having a heater 119. The gaps are joined together with a gap so that a space of 123 is formed. The atmosphere introduction unit 123 is configured to communicate with the atmosphere side (the right side in FIG. 12), and the periphery on the side in contact with the exhaust is airtight so that the exhaust does not enter the atmosphere introduction unit 123.

前記固体電解質板117の先端側の両側には、一対の電極125、127が、固定電解質基板117を挟んで形成されており、これにより、検出部129が構成されている。なお、外側の電極125が排気に接し、内側(大気導入部123内)の電極127が大気に接する。   A pair of electrodes 125, 127 are formed on both sides of the solid electrolyte plate 117 on the front end side, with the fixed electrolyte substrate 117 interposed therebetween, thereby forming a detection unit 129. The outer electrode 125 is in contact with the exhaust, and the inner electrode 127 (in the atmosphere introduction portion 123) is in contact with the atmosphere.

なお、本実施形態においても、面積A、面積B、最短距離Tは、前記第1の実施形態と同様であり、また、前記第1実施形態と同様に、前記式(1)、(2)を満たしている。
b)次に、煤検出センサ101の動作について説明する。
Also in the present embodiment, the area A, the area B, and the shortest distance T are the same as those in the first embodiment, and the equations (1) and (2) are the same as in the first embodiment. Meet.
b) Next, the operation of the wrinkle detection sensor 101 will be described.

上述した構成の煤検出センサ101では、検出部129に堆積させた煤を、ヒータ119の加熱によって燃焼させる。これによって、両電極125、127間に酸素濃度の差が発生する(即ち、煤が燃焼した外側の電極125の周囲は酸素濃度が低下する)。よって、検出部125(従って両電極125、127間)においては、この酸素濃度に応じた起電力が発生する(或いは発生したCOによる混成電位が発生する)。   In the soot detection sensor 101 having the above-described configuration, soot accumulated on the detection unit 129 is burned by the heating of the heater 119. As a result, a difference in oxygen concentration occurs between the electrodes 125 and 127 (that is, the oxygen concentration decreases around the outer electrode 125 where the soot is burned). Therefore, an electromotive force corresponding to the oxygen concentration is generated in the detection unit 125 (and therefore between the electrodes 125 and 127) (or a mixed potential due to the generated CO is generated).

従って、前記起電力(又は混成電位)を測定することにより、煤の量(従って煤の濃度)を求めることができる。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態について説明するが、前記第1実施形態と同様な内容の説明は省略する。
Therefore, by measuring the electromotive force (or hybrid potential), the amount of soot (and hence the soot concentration) can be determined.
[Fourth Embodiment]
Next, the fourth embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.

本実施形態の煤検出センサは、対向電極を用いた抵抗変化式センサである。
図13(a)に示す様に、本実施形態の煤検出センサ131の素子部132は、平行に配置された一対のセラミック基板133、135を有するセラミック基体137と、各セラミック基板133、135の内側に配置された板状の一対の電極139、141を備えている。また、一対の電極139、141と該一対の電極139、141に挟まれた空間143によって、検出部145(同図灰色部分)が構成されている。なお、前記空間143内には、多孔質材料が充填されていてもよい。
The wrinkle detection sensor of this embodiment is a resistance change type sensor using a counter electrode.
As shown in FIG. 13A, the element portion 132 of the wrinkle detection sensor 131 of this embodiment includes a ceramic base 137 having a pair of ceramic substrates 133 and 135 arranged in parallel, and the ceramic substrates 133 and 135. A pair of plate-like electrodes 139 and 141 disposed inside is provided. The pair of electrodes 139 and 141 and the space 143 sandwiched between the pair of electrodes 139 and 141 constitute a detection unit 145 (gray portion in the figure). The space 143 may be filled with a porous material.

そして、検出部145に対して所定の間隔を保つように、セラミック基体137の側方(同図手前側)に、遮蔽部として機能する平板状のカバー147(同図斜線部分)が配置されている。また、カバー147の中央には、前記第1実施形態と同様なガス抜け穴149が形成されている。   A flat cover 147 (shaded portion in the figure) functioning as a shielding part is arranged on the side of the ceramic base 137 (the front side in the figure) so as to keep a predetermined distance from the detection part 145. Yes. Further, a gas vent hole 149 similar to that in the first embodiment is formed in the center of the cover 147.

ここで、面積Aはガス抜け穴149の面積であり、面積Bは(面積Aを含む)カバー147の表面積である。なお、最短距離T(図示しない)は、ガス抜け穴149の開口端から検出部145に到る最短距離である。   Here, the area A is the area of the gas escape hole 149, and the area B is the surface area of the cover 147 (including the area A). The shortest distance T (not shown) is the shortest distance from the open end of the gas escape hole 149 to the detection unit 145.

本実施形態によっても、前記第1実施形態と同様な効果を奏する。
[第5実施形態]
次に、第5実施形態について説明するが、前記第1実施形態と同様な内容の説明は省略する。
Also according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[Fifth Embodiment]
Next, the fifth embodiment will be described, but the description of the same contents as the first embodiment will be omitted.

本実施形態の煤検出センサは、例えば特表2007−519899号公報に記載のような静電誘導式の煤検出センサに適用可能なセンサである。
この静電誘導式の煤検出センサとは、検出部に付着させた煤を帯電させ、帯電させた煤の電荷量に基づいて、煤(煤濃度等)を検出するものである。
The wrinkle detection sensor of the present embodiment is a sensor applicable to an electrostatic induction wrinkle detection sensor as described in, for example, JP-T-2007-519899.
This electrostatic induction type wrinkle detection sensor is for charging a wrinkle attached to a detection unit and detecting wrinkles (wrinkle concentration or the like) based on the charged amount of the charged wrinkle.

図13(b)に示す様に、本実施形態の煤検出センサ151は、センサの先端側に、絶縁体153及び中心電極155を備えており、この中心電極155が検出部(同図灰色部分)として機能する。   As shown in FIG. 13B, the wrinkle detection sensor 151 of this embodiment includes an insulator 153 and a center electrode 155 on the front end side of the sensor, and the center electrode 155 is a detection unit (gray portion in the figure). ).

そして、中心電極155に対して所定の間隔を保つように、同図手前側に、遮蔽部として機能する平板状のカバー157(同図斜線部分)が配置されている。また、カバー157の中央先端側には、前記第1実施形態と同様なガス抜け穴159が形成されている。   A flat cover 157 (shaded portion in the figure) functioning as a shielding part is arranged on the front side of the figure so as to keep a predetermined distance from the center electrode 155. Further, a gas escape hole 159 similar to that in the first embodiment is formed at the center front end side of the cover 157.

ここで、面積Aはガス抜け穴159の面積であり、面積Bは(面積Aを含む)カバー157の表面積である。なお、最短距離T(図示しない)は、ガス抜け穴159の開口端から中心電極155に到る最短距離である。   Here, the area A is the area of the gas escape hole 159, and the area B is the surface area of the cover 157 (including the area A). The shortest distance T (not shown) is the shortest distance from the opening end of the gas escape hole 159 to the center electrode 155.

本実施形態によっても、前記第1実施形態と同様な効果を奏する。
[第6実施形態]
次に、第6実施形態について説明するが、前記第1実施形態と同様な内容の説明は省略する。
Also according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[Sixth Embodiment]
Next, although the sixth embodiment will be described, description of the same contents as those of the first embodiment will be omitted.

本実施形態の煤検出センサは、例えば特開2007−327936号公報に記載のような放電式の煤検出センサに適用可能なセンサである。
この放電式の煤検出センサとは、電極間の空間を含む検出部に煤が存在することによって変化する電極間の放電電圧に基づいて、煤(煤濃度等)を検出するものである。
The soot detection sensor of this embodiment is a sensor applicable to a discharge-type soot detection sensor as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-327936.
This discharge type soot detection sensor detects soot (soot concentration or the like) based on the discharge voltage between the electrodes, which changes due to the presence of soot in the detector including the space between the electrodes.

図13(c)に示す様に、本実施形態の煤検出センサ151は、センサの先端側に、ヒータ163、絶縁体165、中心電極167、外側電極169を備えており、この中心電極167及び外側電極169と、中心電極167及び外側電極169に挟まれた空間171(同図灰色部分)とが、検出部173として機能する。   As shown in FIG. 13C, the wrinkle detection sensor 151 of this embodiment includes a heater 163, an insulator 165, a center electrode 167, and an outer electrode 169 on the front end side of the sensor. The outer electrode 169 and the space 171 (gray portion in the figure) sandwiched between the center electrode 167 and the outer electrode 169 function as the detection unit 173.

そして、検出部173に対して所定の間隔を保つように、同図手前側に、遮蔽部として機能する平板状のカバー175(同図斜線部分)が配置されている。また、カバー175の中央先端側には、前記第1実施形態と同様なガス抜け穴177が形成されている。   A flat cover 175 (shaded portion in the figure) functioning as a shielding part is arranged on the front side of the figure so as to keep a predetermined distance from the detection part 173. Further, a gas escape hole 177 similar to that in the first embodiment is formed at the center front end side of the cover 175.

ここで、面積Aはガス抜け穴177の面積であり、面積Bは(面積Aを含む)カバー175の表面積である。なお、最短距離T(図示しない)は、ガス抜け穴177の開口端から検出部173に到る最短距離である。   Here, the area A is the area of the gas escape hole 177, and the area B is the surface area of the cover 175 (including the area A). The shortest distance T (not shown) is the shortest distance from the open end of the gas escape hole 177 to the detection unit 173.

本実施形態によっても、前記第1実施形態と同様な効果を奏する。
尚、本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
Also according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from this invention.

(1)例えば本発明の微粒子センサは、例えば内燃機関の排気に含まれる煤を検出できる煤検出センサに適用できるだけでなく、工場等の排煙中における浮遊微粒子を検出するセンサ等にも適用できる。   (1) For example, the particulate sensor of the present invention can be applied not only to a soot detection sensor that can detect soot contained in the exhaust of an internal combustion engine, for example, but also to a sensor that detects suspended particulates in smoke in a factory or the like. .

(2)また、第2実施形態の様な四角筒状のカバーではなく、前記図1(c)に示した様に、円筒形などの筒状のカバーを使用することもできる。   (2) Further, instead of the rectangular cylindrical cover as in the second embodiment, a cylindrical cover such as a cylindrical shape can also be used as shown in FIG.

1、51、61、71、81、101、131、151、161…煤検出センサ
3、53、63、73、103、132…素子部
13、15…電極部
25、119、163…ヒータ
27、87、145、173…検出部
29、115…間隙
33、55、65、75、91、111、147、157、175…カバー
35、57、67、77、95、113、149、159、177…ガス抜け穴
45…電子制御装置
93…遮蔽部
1, 51, 61, 71, 81, 101, 131, 151, 161 ... Wrinkle detection sensor 3, 53, 63, 73, 103, 132 ... Element part 13, 15 ... Electrode part 25, 119, 163 ... Heater 27, 87, 145, 173 ... detecting section 29, 115 ... gap 33, 55, 65, 75, 91, 111, 147, 157, 175 ... cover 35, 57, 67, 77, 95, 113, 149, 159, 177 ... Gas escape hole 45 ... Electronic control device 93 ... Shielding part

Claims (5)

被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサにおいて、
前記被測定ガス中に含まれる微粒子が到達することによって変化する電気的特性に基づいて、該微粒子の検出を行う検出部と、
前記被測定ガスの前記検出部への到達を制限する遮蔽部を有するカバーと、
を備え、
前記カバーには、前記被測定ガスの通過が可能なガス抜け穴が形成されるとともに、前記ガス抜け穴と前記検出部とは、前記ガス抜け穴が前記検出部の表面を含む仮想平面上に投影された場合に、少なくとも一部が重なるように配置されており、
且つ、前記ガス抜け穴が前記仮想平面上に投影された面積をA、前記遮蔽部が前記仮想平面上に投影された面積をB、前記ガス抜け穴の開口端から前記仮想平面に到る最短距離をTとした場合に、下記式(1)、(2)を満たすことを特徴とする微粒子センサ。
(A/B)×100≦40 ・・・(1)
1/2/T≧0.5 ・・・(2)
In a fine particle sensor that detects fine particles in a gas to be measured,
A detection unit that detects the fine particles based on electrical characteristics that change when the fine particles contained in the measurement gas arrive;
A cover having a shielding part that restricts the measurement gas from reaching the detection part;
With
The cover is formed with a gas hole through which the gas to be measured can pass, and the gas hole and the detection unit are projected onto a virtual plane including the surface of the detection unit. In some cases are arranged so that at least some overlap,
The area where the gas escape hole is projected onto the virtual plane is A, the area where the shielding part is projected onto the virtual plane is B, and the shortest distance from the opening end of the gas escape hole to the virtual plane is A fine particle sensor characterized by satisfying the following formulas (1) and (2) when T:
(A / B) × 100 ≦ 40 (1)
A 1/2 /T≧0.5 (2)
前記検出部は、被測定ガス中に含まれる微粒子の付着状態によって変化する電気的特性に基づいて、該微粒子の検出を行う平板状の部材であることを特徴とする請求項1に記載の微粒子センサ。   2. The fine particle according to claim 1, wherein the detection unit is a flat plate member that detects the fine particle based on electrical characteristics that change depending on an adhesion state of the fine particle contained in the gas to be measured. Sensor. 前記遮蔽部は、平板状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の微粒子センサ。   The fine particle sensor according to claim 1, wherein the shielding portion has a flat plate shape. 前記検出部は、前記カバーによって包囲されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の微粒子センサ。   The fine particle sensor according to claim 1, wherein the detection unit is surrounded by the cover. 前記ガス抜け穴の最大径及び前記ガス抜け穴の開口端から前記検出部の仮想平面に到る最短距離Tは、0.1mm以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の微粒子センサ。   5. The shortest distance T from the maximum diameter of the gas escape hole and the opening end of the gas escape hole to the virtual plane of the detection unit is 0.1 mm or more. Particle sensor.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012047596A (en) * 2010-08-26 2012-03-08 Ngk Insulators Ltd Particulate substance detector
JP2012093292A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Denso Corp Particulate substance detection element
JP2012093287A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Denso Corp Particulate substance detection sensor
JP2012194079A (en) * 2011-03-17 2012-10-11 Ngk Spark Plug Co Ltd Fine particle sensor
JP2014010050A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Kyocera Corp Sensor element
WO2015025450A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 日本特殊陶業株式会社 Microparticle detection system
WO2015025456A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 日本特殊陶業株式会社 Microparticle detection system
US11549424B2 (en) 2018-06-18 2023-01-10 Cummins Inc. System, apparatus, and method for protection and cleaning of exhaust gas sensors

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012047596A (en) * 2010-08-26 2012-03-08 Ngk Insulators Ltd Particulate substance detector
JP2012093292A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Denso Corp Particulate substance detection element
JP2012093287A (en) * 2010-10-28 2012-05-17 Denso Corp Particulate substance detection sensor
JP2012194079A (en) * 2011-03-17 2012-10-11 Ngk Spark Plug Co Ltd Fine particle sensor
JP2014010050A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Kyocera Corp Sensor element
WO2015025450A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 日本特殊陶業株式会社 Microparticle detection system
WO2015025456A1 (en) * 2013-08-21 2015-02-26 日本特殊陶業株式会社 Microparticle detection system
JP2015040738A (en) * 2013-08-21 2015-03-02 日本特殊陶業株式会社 Fine particle detection system
US9719907B2 (en) 2013-08-21 2017-08-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Particulate detection system
US9897528B2 (en) 2013-08-21 2018-02-20 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Particulate detection system
US11549424B2 (en) 2018-06-18 2023-01-10 Cummins Inc. System, apparatus, and method for protection and cleaning of exhaust gas sensors

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