JP2011163849A - 異常判定機能付き装置、及び異常判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも三つの電極を有する電極部の異常を簡便に検査することが可能な異常判定機能付き装置を提供する。
【解決手段】少なくとも三つの電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃから、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、電圧印加部３１により、少なくとも二組のうちの一の組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により誘電体２１ａを経由して、一の組の他方の電極へと流れる電流値を測定するとともに、電圧印加部３１により、一の組以外の他の組のうちの少なくとも一組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により誘電体２１ａを経由して、他の組の当該一組における他方の電極へと流れる電流値を測定し、測定されたそれぞれの電流値から、装置１００の異常を判定する異常判定手段３２を備えた異常判定機能付き装置１００である。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、異常判定機能付き装置、及び異常判定方法に関する。更に詳しくは、少なくとも三つの電極を有する電極部を備えた装置において、この電極部の異常の自己診断を簡便に行うこと可能な異常判定機能付き装置、及び、上述した電極部の異常を簡便に判定する異常判定方法に関する。

少なくとも一部が誘電体によって構成された基体と、この基体を構成する誘電体の表面又は内部に配置された電極とを備えた装置の異常を検査（判定）する方法としては、例えば、導電パターン（例えば、電極）の両端にピンプローブを接触させる方法が用いられていた。具体的には、一方のピンプローブに電流を流して他方のピンプローブで電圧値を検出するものであり、検出された値から導電パターンの抵抗値を算出し、導電パターンの断線や短絡を検査（判定）する。

しかし、このような従来の検査方法では、ピンプローブの接触による導電パターンの損傷や、導電パターンのピッチに応じてピンプローブを交換しなければならず、検査方法としては極めて煩雑なものであった。このため、導電パターンの一端と容量結合（静電結合ともいう）されている給電電極から、交流信号を導電パターンに給電し、この導電パターンの他端に容量結合された２種類のセンサ電極で信号を検出して、検出された信号に基づいて導電パターンの状態を検査する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、より簡易に信頼性の高い検査ができる導電パターン検査装置として、検査対象パターンの一端に静電結合されたセンサ電極と、全導電パターンの他端と静電結合された給電電極を有し、給電電極とセンサ電極とを介して対象パターンに交流信号を印加し、電源とセンサ電極の間に流れる電流値を検出し、検出された電流値に基づいて導電パターンの断線及び短絡の有無を検出する導電パターン検査装置についても提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３６５３２５号公報 特開２００５−２４５１８号公報

しかしながら、上述した特許文献２に記載の導電パターン検査装置は、導電パターン（例えば、電極）に対して、センサ電極を順次移動させながら電流値を測定するものであり、装置の構成が極めて煩雑なものであるという問題があった。

また、この導電パターンを電極として有する装置としては、例えば、煙道排ガスやディーゼルエンジン排ガスに含まれる煤等の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を検出するための粒子状物質検出装置を挙げることができるが、このような粒子状物質検出装置は、非常に小型であることがあり、上記特許文献２に記載の構成を採用することは、装置の構成上極めて困難であるという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、少なくとも三つの電極を有する電極部を備えた装置において、この電極部の異常の自己診断を簡便に行うこと可能な異常判定機能付き装置、及び、上述した電極部の異常を簡便に判定する異常判定方法を提供するものである。

上述の目的を達成するため、本発明は、以下の異常判定機能付き装置、及び異常判定方法を提供するものである。

［１］ 少なくとも一部が誘電体によって構成された基体と、前記基体を構成する前記誘電体の表面又は内部に配置された、少なくとも三つの電極を有する電極部と、前記電極部を構成する一の電極に交流電圧を印加することが可能な電圧印加部と、を備えた装置であって、前記少なくとも三つの電極から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、前記電圧印加部により、前記少なくとも二組のうちの一の組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により前記誘電体を経由して、前記一の組の他方の電極へと流れる電流値を測定するとともに、前記電圧印加部により、前記一の組以外の他の組のうちの少なくとも一組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により前記誘電体を経由して、前記他の組の当該一組における他方の電極へと流れる電流値を測定し、測定されたそれぞれの電流値から、前記装置の異常を判定する異常判定手段を、更に備えた異常判定機能付き装置。

［２］ 前記電極部は内燃機関の排気系に設置されて使用されるものであり、前記電極部の電気的特性を検出する検出手段を、更に備え、前記電極部に排ガス中の粒子状物質が付着することによる前記電気的特性の変化に基づいて、前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置である前記［１］に記載の異常判定機能付き装置。

［３］ 前記電極部に付着した粒子状物質を除去する除去手段を、更に備え、前記除去手段によって前記電極部に付着した粒子状物質を除去した後に、前記異常判定手段により装置の異常を判定する前記［２］に記載の異常判定機能付き装置。

［４］ 前記基体が、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い装置本体であり、前記電極部を構成する電極が、前記貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極、及び前記貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、前記一対の計測電極の埋設位置よりも前記貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極によって構成されたものである前記［１］〜［３］のいずれかに記載の異常判定機能付き装置。

［５］ 少なくとも一部が誘電体によって構成された基体と、前記基体を構成する前記誘電体の表面又は内部に配置された、少なくとも三つの電極を有する電極部と、前記電極部を構成する一の電極に交流電圧を印加することが可能な電圧印加部と、を備えた装置の異常を判定する異常判定方法であって、前記装置の前記電極部を構成する前記少なくとも三つの電極から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、前記電圧印加部により、選択した前記少なくとも二組のうちの一の組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により前記誘電体を経由して、前記一の組の他方の電極へと流れる電流値を測定するとともに、前記電圧印加部により、前記一の組以外の他の組のうちの少なくとも一組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により前記誘電体を経由して、前記他の組の当該一組における他方の電極へと流れる電流値を測定し、測定されたそれぞれの電流値から、前記装置の異常を判定する工程を含む異常判定方法。

［６］ 検査対象の前記装置が、前記電極部の電気的特性を検出する検出手段を更に備えた粒子状物質検出装置であり、前記粒子状物質検出装置は、前記電極部に排ガス中の粒子状物質が付着することによる前記電気的特性の変化に基づいて、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を検出するものである前記［５］に記載の異常判定方法。

［７］ 検査対象の前記装置が、前記電極部に付着した粒子状物質を除去する除去手段を更に備え、前記除去手段によって前記電極部に付着した粒子状物質を除去した後に、前記装置の異常を判定する前記［６］に記載の異常判定方法。

［８］ 検査対象の前記装置の前記基体が、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い装置本体であるとともに、前記電極部を構成する電極が、前記貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極、及び前記貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、前記一対の計測電極の埋設位置よりも前記貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極によって構成されたものである前記［５］〜［７］のいずれかに記載の異常判定方法。

本発明の異常判定機能付き装置は、少なくとも三つの電極を有する電極部を備えた装置において、この電極部の異常の自己診断を簡便に行うことができる。また、本発明の異常判定方法は、上述した少なくとも三つの電極を有する電極部の異常を簡便に判定することができる。

本発明においては、交流電圧を印加した導体（例えば、一の電極）の近くに、他の導体（例えば、他の電極）が配置されている場合に、その間に浮遊容量が生じて電荷が誘起される現象（以下、この現象を「静電結合」ということがある）を利用し、誘電体を経由して、電気的に独立した電極相互間に流れる電流の大きさを測定することによって、各電極の異常を判定（検査）するものである。更に、本発明の異常判定機能付き装置は、単に異常の有無を判定（検査）するだけでなく、異常が判明した場合に、その異常箇所の限定或いは特定を行うことができる。

即ち、本発明においては、少なくとも三つの電極を有する電極部から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、この少なくとも二組にて測定される電流値をそれぞれ測定し、測定された各測定値を比較することによって、装置の異常を判定し、更には、この異常箇所の限定或いは特定を行うことができる。

これにより、上記した電極部の異常の自己診断を簡便に行うことができ、例えば、装置が非常に小型のものであっても、良好に異常の判定を行うことができる。例えば、排ガス中の粒子状物質を検出する特定の構成を有する粒子状物質検出装置において、粒子状物質の検出が正常に行われているか否かを判断し、且つ、その装置の破損や不具合を良好に検査することができる。

本発明の異常判定機能付き装置の一の実施形態を模式的に示す説明図である。 本発明の異常判定機能付き装置の一の実施形態を模式的に示す説明図である。 本発明の異常判定機能付き装置の一の実施形態を模式的に示す説明図である。 本発明の異常判定機能付き装置における異常判定方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の異常判定機能付き装置の他の実施形態としての粒子状物質検出装置を模式的に示す正面図である。 図３Ａに示す粒子状物質検出装置の一方の側面を示す側面図である。 図３Ａに示す粒子状物質検出装置の他方の側面を示す側面図である。 図３Ａに示す粒子状物質検出装置の背面図である。 図３ＢのＡ−Ａ’断面を示す模式図である。 図４のＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。 図４のＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。 図４のＤ−Ｄ’断面を示す模式図である。 図４のＥ−Ｅ’断面を示す模式図である。 図４のＦ−Ｆ’断面を示す模式図である。

次に本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

〔１〕本発明の異常判定機能付き装置の特徴：
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の異常判定機能付き装置の一の実施形態を模式的に示す説明図である。なお、図１Ｂは、三つの電極の電極から一の組Ａを選択した場合の例を示し、図１Ｃは、三つの電極の電極から他の組Ｂを選択した場合の例を示している。図１Ｂ及び図１Ｃにおいて、それぞれの組に選ばれなかった電極については破線で示している。

図１Ａ〜図１Ｃに示すように、本実施形態の異常判定機能付き装置１００は、少なくとも一部が誘電体２１ａによって構成された基体２１と、この基体２１を構成する誘電体２１ａの表面又は内部に配置された、少なくとも三つの電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する電極部２２と、電極部２２を構成する一の電極（例えば、電極２２ａ）に交流電圧を印加することが可能な電圧印加部３１と、を備えた装置である。

そして、本実施形態の異常判定機能付き装置１００は、上記した少なくとも三つの電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃから、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組（例えば、電極２２ａ，２２ｂの一の組Ａと、電極２２ａ，２２ｃの他の組Ｂ）選択し、電圧印加部３１により、少なくとも二組のうちの一の組Ａにおける二つの電極２２ａ，２２ｂのうちの一方の電極（例えば、電極２２ａ）に交流電圧を印加し、静電結合により誘電体２１ａを経由して、一の組Ａの他方の電極（即ち、電極２２ｂ）へと流れる電流値を測定するとともに、電圧印加部３１により、一の組Ａ以外の他の組のうちの少なくとも一組（他の組Ｂ）における二つの電極２２ａ，２２ｃのうちの一方の電極（例えば、電極２２ａ）に交流電圧を印加し、静電結合により誘電体２１ａを経由して、他の組（電極２２ａ，２２ｃ）の当該一組（即ち、他の組Ｂ）における他方の電極（即ち、電極２２ｃ）へと流れる電流値を測定し、測定されたそれぞれの電流値から、装置１００の異常を判定する異常判定手段３２を、更に備えた異常判定機能付き装置１００である。

本実施形態の異常判定機能付き装置は、電圧を印加した導体（例えば、一の電極）の近くに、他の導体（例えば、他の電極）が配置されている場合に、その間に浮遊容量が生じて電荷が誘起される現象（以下、この現象を「静電結合」ということがある）を利用し、誘電体を経由して、電気的に独立した電極相互間に流れる電流の大きさを測定することによって、各電極の異常を判定（検査）するものである。更に、本実施形態の異常判定機能付き装置は、単に異常の有無を判定（検査）するだけでなく、異常が判明した場合に、その異常箇所の限定或いは特定を行うことができる。

即ち、本実施形態の異常判定機能付き装置１００においては、少なくとも三つの電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する電極部２２から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、この少なくとも二組にて測定される電流値をそれぞれ測定し、測定された各測定値を比較することによって、装置の異常を判定するものである。更には、装置の異常箇所の限定或いは特定を行うことも可能である。

このため、本実施形態の異常判定機能付き装置１００は、電極部２２の異常（例えば、破損や断線）を良好に判断（検査）することができ、例えば、現在使用中の装置が正常に機能しているか否かの判断を簡便かつ高精度に行うことができる。

本実施形態の異常判定機能付き装置は、少なくとも三つの電極を有する電極部を備えた装置であれば、装置自体の構成については特に制限はなく、如何なる装置であってもよい。例えば、電極部を構成する電極によって、電極相互間の静電容量や抵抗値を測定する検出装置や、多数の回路素子を１つの基板（基体）に組み込んだ電子回路等であってもよい。

このような装置としては、例えば、排ガスが通過する流路の内部に設置され、排ガス中に含まれる粒子状物質を検出するための粒子状物質検出装置や、排気ガス中のＮＯ_ｘを検出するためのＮＯ_ｘセンサ等を挙げることができる。

図１Ａ〜図１Ｃに示す異常判定機能付き装置１００においては、三つの電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する電極部２２から、二つの電極を異なる組み合わせで二組（即ち、一の組Ａと他の組Ｂ）選択し、静電結合により誘電体２１ａを経由して流れる電流値を測定して異常判定を行う場合の例について説明しているが、例えば、三つの電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する電極部２２から、二つの電極を異なる組み合わせで三組選択し、それぞれの組によって電流値を測定して異常判定を行ってもよい。即ち、少なくとも二組を選択すれば、測定された電流値を比較することによって異常判定を行うことができ、選択する組数を増やすことによって、より詳細な異常判定を行うことができる。また、例えば、選択される少なくとも二組のうち、それぞれの組の一つの電極を同一の電極とすることによって、それぞれの組のもう一方の電極の異常を簡便に検査することができる。

なお、図１Ａ〜図１Ｃに示す異常判定機能付き装置１００は、電極部２２を構成する電極が三つの場合（電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）の例を示しているが、電極の数についても制限はなく、装置の構成上必要な数の電極を有していればよい。例えば、四つの電極を有する場合には、その四つの電極から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、上述した異常判定を行うように構成されていればよい。四つの電極の場合には、二つの電極の組み合わせは６組となり、交流電圧を印加する方向を考慮すると、その２倍の１２通りの組み合わせが考えられる。このような場合には、少なくとも二組を選択すれば、測定される電流値から異常判定を行うことができる。例えば、電極が三つ以上の場合には、これらの電極からなる回路の構成から、異常判定に適した電極の組を適宜選択することができる。なお、例えば、複数の電極のうち異常が疑われる電極がある場合には、選択される組の二以上に、その電極を含ませることによって、当該電極の異常判定をより詳細に行うことが可能となる。

なお、二つの電極の組み合わせ方法については制限はなく、電極間を流れる電流値を異常判定手段によって測定することが可能なものであればよい。

なお、電極部を構成する電極は、導電性を有する金属又は合金からなり、基体を構成する誘電体の表面又は内部に配置されたものであればよい。このような電極としては、例えば、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）等を含有する導体ペーストを、誘電体の表面又は内部に印刷（例えば、スクリーン印刷）して形成した電極（即ち、導電パターン）や、薄板或いは薄膜状の金属を、誘電体の表面又は内部に配設した電極を挙げることができる。

また、図１Ａに示すように、電極部２２を構成する電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、電圧印加部３１及び異常判定手段３２と電気的接続されており、電圧印加部３１によって、各電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ毎に独立して交流電圧を印加することが可能に構成されてなるとともに、異常判定手段３２によって、電極の組み合わせに応じて、各電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ毎に独立して電流値を測定することが可能に構成されている。

なお、図１Ａにおいては、各電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、電圧印加部３１及び異常判定手段３２とは、配線２３ａ，２３ｂ，２３ｃを介して電気的に接続された場合の例を示しているが、例えば、各電極が導電パターン等の場合には、電極を構成する導電パターンによって、電圧印加部３１及び異常判定手段３２に直接電気的に接続されていてもよい。

上記した電極が配置される基体は、その少なくとも一部が誘電体によって構成されたものであり、選択された二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加することによって、静電結合により電極相互間に電流を流すものである。ここで、「誘電体」とは、導電性よりも誘電性が優位である物質で、直流電圧に対して絶縁体として振舞う物質のことをいう。

本実施形態の異常判定機能付き装置における基体は、電極を配設するための基板や、装置の本体を構成する部材として用いることができる。誘電体の種類については特に制限はなく、従来公知の誘電性物質からなるものを挙げることができる。具体的には、例えば、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より選択される少なくとも一種であることが好ましい。中でも、アルミナを好適に用いることができる。

異常判定手段は、これまでに説明した少なくとも二組の電極の組から測定されるそれぞれの電流値を比較することにより、装置における種々の異常を検知するものである。例えば、一の組にて測定された電流値と、他の組にて測定された電流値とを比較して、測定値の差異から異常を判定する。この際、一方の組の測定に用いた電極に断線があった場合には、電極に交流電圧を印加しても、電流は測定されない。また、例えば、測定に用いた二つの電極が短絡している場合には、静電結合による電流の流れとは別に、電極相互間に直接電流が流れるため、測定される電流が極めて大きくなる。通常、静電結合によって誘電体を経由して電流が流れる場合には、一方の電極に、１ｋＨｚ、１００Ｖの交流電圧を印加した際に、測定される電極において、１０〜１００ｎＡ程度の電流が測定されるものと予想される。なお、上記した交流電圧の周波数及び電圧の大きさについては特に限定されるものではない。

具体的な異常判定方法としては、例えば、二組の電極を選択した場合には、まず、この二組によって測定された電流値を比較し、その電流値が異なる場合には、いずれかの電極に異常があると判定することができる。このような場合には、測定された電流値の差、及び各電流の絶対値から異常のある電極を予測することもできる。また、二組の電極の組み合わせや、電圧を印加する電極を変更して、再度、新たな組み合わせ等にて電流値を測定することによっても、異常のある電極を限定或いは特定することが可能となる。

より具体的な異常判定の方法について、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。ここで、図２は、本発明の異常判定機能付き装置における異常判定方法の一例を示すフローチャートである。

図２に示すフローチャートにおいては、異常判定機能付き装置が、電極ａ、電極ｂ、及び電極ｃの三つの電極を有する場合の例を示している。まず、電極ａ、電極ｂ、及び電極ｃから二組の電極の組を選択する。図２においては、組Ａとして、電極ａと電極ｂとが選択され、組Ｂとして電極ａと電極ｃとが選択された場合の例を示している。

次に、電極ａに電圧を印加し、電極ｂで電流値（Ｉ１）を検出する（組Ａ）。また、同様に、電極ａに電圧を印加し、電極ｃで電流値（Ｉ２）を検出する（組Ｂ）。このように測定された電流値（Ｉ１及びＩ２）を用いて異常判定が行われる。

異常判定においては、まず、組Ａの電流値（Ｉ１）と組Ｂの電流値（Ｉ２）とを比較し、その値の差異を確認する（図２に示すフローチャートの「Ｉ１≒Ｉ２」の判定）。組Ａの電流値（Ｉ１）と組Ｂの電流値（Ｉ２）の電流値が異なる場合（例えば、その差が閾値としての１ｎＡ未満を超える場合）は、「Ｉ１≒Ｉ２」の判定の「いいえ」に進み、組Ａの電流値（Ｉ１）の値（絶対値）の確認が行われる（図２に示すフローチャートの「Ｉ１≒０」の判定）。電流値（Ｉ１）の値が略ゼロ（Ｉ１≒０）の場合は、電極ｂの異常が判定され、電流値（Ｉ１）の値が略ゼロでない場合は、電極ｃの異常が判定される。なお、上記した「略ゼロ（≒０）」とは、電流測定における閾値としての１ｎＡ未満の場合の値のことをいう。なお、上記異常判定方法においては、閾値として１ｎＡを規定しているが、異常を判定する装置の構成に応じて閾値は適宜最適な値を設定することが好ましい。

一方、上記した「Ｉ１≒Ｉ２」の判定において、組Ａの電流値（Ｉ１）と組Ｂの電流値（Ｉ２）の電流値が略同じ（Ｉ１≒Ｉ２）場合には、電流値（Ｉ１）と組Ｂの電流値（Ｉ２）とのそれぞれの電流値の値（絶対値）の確認が行われる（図２に示すフローチャートの「Ｉ１，Ｉ２≒０」の判定）。電流値（Ｉ１）と流値（Ｉ２）とそれぞれの値が略ゼロ（Ｉ１，Ｉ２≒０）の場合は、電極ａの異常が判定される。一方、電流値（Ｉ１）と流値（Ｉ２）とそれぞれの値が略ゼロでない場合には、異常判定を行った電極ａ、電極ｂ、及び電極ｃの三つの電極は異常なし（正常）と判定される。

なお、上記異常判定の方法は、あくまでも一例であり、装置の構成、例えば、電極が配置された誘電体の材質や、電極の材質及びその配置間隔等によって、適宜好適な判定基準を設けることができる。例えば、各組によって測定される電流値の値が、予めある程度判明している場合には、この予定される値（測定される電流値の予想値）を判定基準に設けてもよい。例えば、予定される値が「１０〜１００ｎＡ」である場合には、この予定される値の最低値の更に半分未満の場合（即ち、測定された電流値が５ｎＡ未満の場合）に、測定された電極に異常があると判定する判定基準を設けることもできる。

具体的な異常の種類としては、例えば、測定した電流値が１ｎＡ未満である場合には、測定を行った電極のうちの少なくとも一方の電極の断線が予測される。但し、一組の電極によって電流値を測定した場合には、測定を行った電極（即ち、二つの電極）のうち、どちらの電極が断線しているか判断することは不可能であるが、本実施形態の異常判定機能付き装置においては、少なくとも二組の電極の組を選択して異常の判定を行うため、図２に示すフローチャートのように、二組の測定結果を比較することにより、異常（例えば、この場合は断線）が生じている電極を限定或いは特定することが可能となる。例えば、電極の数が更に多くなった場合であっても、選択する組数を増やし、このような異常判定を繰り返すことによって、正常な部分と異常のある部分とを限定或いは特定することができる。また、その他の異常の種類としては、電極の短絡や異物混入等を挙げることができ、選択する組の組み合わせによって、これらの異常が生じた場所の限定或いは特定も行うことが可能である。

異常判定手段における電流値を測定する測定部としては、少なくとも１ｎＡの電流値を測定可能なものであることが好ましい。このような測定部を用いることによって、電極部の小さな異常の判定についても良好に行うことができる。このような測定部としては、例えば、アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ（商品名）等を挙げることができる。

例えば、少なくとも１ｎＡの電流が検知不可能な測定（即ち、検出限界が１ｎＡを超える測定）では、静電結合によって誘電体を経由して流れる微弱な電流を測定することが困難なことがあり、正常な場合と異常がある場合との判別ができないことがある。また、誘電体の破損や電極の一部欠損等の小さな異常を見逃してしまうこともある。

また、異常を判定するための判定部としては、測定されたそれぞれの電流値の差異（変化量）を算出し、この変化量に応じて、予め設定された異常の類型から、適合する異常を選択する演算処理を行う集積回路、及び、選択された異常を表示するディスプレイ等の表示部を有するものを挙げることができる。

また、電圧印加部は、静電結合によって誘電体を介して電流を流すための電源部であり、例えば、少なくとも二組の電極におけるそれぞれの一方の電極に、０．１〜１０００Ｖの交流電圧を印加することが可能なものであることが好ましい。例えば、０．１Ｖ未満では、測定される電流の大きさが小さくなり、電流の検出が困難になることがある。一方、交流電圧が１０００Ｖを超えると、異常判定機能付き装置に過剰な電圧がかかるため、装置に悪影響を及ぼすことがある。なお、印加する交流電圧は、１〜１００Ｖであることが更に好ましく、１〜１０Ｖであることが特に好ましい。

なお、電圧印加部によって印加する交流電圧の周波数については、例えば、１ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることが好ましい。このように構成することによって、静電結合による電流の流れが起こり易くなる。例えば、１ｋＨｚ未満では、電極間に流れる電流が小さく検出が困難になることがあり、一方、１ＭＨｚを越えると、他の配線等との結合が大きくなり他の機器に影響を与えることがある。

また、本実施形態の異常判定機能付き装置においては、電極部を構成する少なくとも三つの電極の相互間の距離が、それぞれ５０〜５００μｍであることが好ましく、５０〜３００μｍであることが更に好ましく、５０〜１００μｍであることが特に好ましい。このような構成とすることによって、正確且つ安定した異常判定を行うことが可能となる。例えば、電極の相互間の距離が狭すぎると、温度等による寸法変化に対する電流値の変化が大きくなることがある。また、電極の相互間の距離が広すぎると、静電結合によって流れる電流値が小さくなり、測定が困難になることがあり、また、測定値や、その測定値から得られる情報に誤差を生じやすくなることがある。

また、例えば、本実施形態の異常判定機能付き装置においては、測定時において、誘電体の温度を変化させる温度調整手段を備えたものであってもよい。例えば、誘電体は、温度が上昇すると絶縁が悪くなるため（即ち、抵抗値が小さくなるため）、静電結合によって電流がより多く流れるようになる。このため、測定時において誘電体を加熱することによって、大きな電流値を測定することが可能となり、異常の判定が行い易くなる。

また、誘電体の温度の変化に伴う、測定される電流値の変化を観察することによって、単一の温度では測定困難な異常や、温度変化によって異常の状態が変化（顕在化）する異常等を検査することも可能である。例えば、誘電体にひび割れ（マイクロクラック等）が入っている場合には、誘電体を加熱することにより誘電体が膨張して、上記マイクロクラックの間隔が広がり、測定される電流値に特異な変化を生じることある。このような状態を観察することによって、誘電体の破損（例えば、上記マイクロクラック）等の、常温の状態では判定が困難な異常であっても、良好に検査することができる。

〔２〕粒子状物質検出装置：
次に、本発明の異常判定機能付き装置の他の実施形態として、異常判定機能付き装置が排ガス中の粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置の場合の例について説明する。ここで、図３Ａは、本発明の異常判定機能付き装置の他の実施形態としての粒子状物質検出装置を模式的に示す正面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す粒子状物質検出装置の一方の側面を示す側面図であり、図３Ｃは、図３Ａに示す粒子状物質検出装置の他方の側面を示す側面図であり、図３Ｄは、図３Ａに示す粒子状物質検出装置の背面図である。また、図４は、図３ＢのＡ−Ａ’断面を示す模式図である。また、図５は、図４のＢ−Ｂ’断面を示す模式図であり、図６は、図４のＣ−Ｃ’断面を示す模式図であり、図７は、図４のＤ−Ｄ’断面を示す模式図であり、図８は、図４のＥ−Ｅ’断面を示す模式図であり、図９は、図４のＦ−Ｆ’断面を示す模式図である。

図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置１００ａは、少なくとも一部が誘電体２１ａによって構成された基体２１と、この基体２１を構成する誘電体２１ａの表面又は内部に配置された、電極を有する電極部２２と、を備えた粒子状物質検出装置１００ａ（異常判定機能付き装置）である。

そして、この粒子状物質検出装置１００ａは、電極部２２が内燃機関の排気系に設置されて使用されるものであり、図１Ａ〜図１Ｃに示すような、電極部２２の電気的特性を検出する検出手段３３を、更に備え、電極部２２に排ガス中の粒子状物質が付着することによる電気的特性の変化に基づいて、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置１００ａである。

図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置１００ａにおいては、基体２１が、一方の端部１ａに少なくとも一の貫通孔（空洞）２が形成された一方向に長い装置本体１であり、電極部２２を構成する電極が、貫通孔２を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極１５，１６、及び貫通孔２を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、一対の計測電極１５，１６の埋設位置よりも貫通孔２を形成する壁の外側に埋設され、誘電体２１ａで覆われた少なくとも一対の集塵電極１１，１２によって構成されたものである。なお、電極部２２を構成する電極については、少なくとも三つの電極を有するものであれば、上記した一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２に限定されることはない。

更に、この粒子状物質検出装置１００ａは、図１Ａ〜図１Ｃに示すような、電圧印加部３１及び異常判定手段３２を、更に備え、粒子状物質検出装置１００ａの異常を判定することが可能となっている。

図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置は、貫通孔を形成する装置本体の壁の内部に少なくとも一対の集塵電極が埋設され、荷電した粒子状物質を貫通孔の壁面又はこの壁の内表面に配置された計測電極に電気的に吸着させることが可能な検出装置であり、対向配置された一対の計測電極によって、貫通孔を形成する壁の電気的な特性の変化を測定し、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスのなかの貫通孔内に流入した排ガス中の粒子状物質の質量を良好に測定することができる。このように、この粒子状物質検出装置は、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスに含有される全ての粒子状物質を直接測定するのではなく、貫通孔内に流入した粒子状物質を測定し、この測定値に基づいて、排ガス全体の粒子状物質の量を概算することができるため、微量の粒子状物質の測定を行うことが可能である。

このような粒子状物質検出装置は、例えば、排ガス処理装置が正常に機能している場合には、何ら検出に関する信号を受信しない検出装置、或いは、「検出せず」との信号を受信する場合であっても極めて小さく、検出された場合において、初めて検出されたことが認識されるような検出装置において、現時点で正常な測定が行われているか否かの確認を行うことができる。このため、粒子状物質検出装置のゼロ点の確認を簡便に行うことができるとともに、検出装置の破損等の不具合（異常）も確認することができる。

なお、このような粒子状物質検出装置における「異常」とは、粒子状物質検出装置に生じる種々の不具合のことであるが、特に、粒子状物質の検出に際し、電極部の電気的特性に本来あるべきでない変化を与え、正常な測定を阻害する状態となっていることをいう。

粒子状物質検出装置における電極部は、粒子状物質を付着させて、この粒子状物質の付着に伴う電気的特性の変化を測定するものである。即ち、粒子状物質検出装置の検知部（センサー）として用いられる電極（即ち、上述した一対の計測電極）である。このような電極部の電極としては、例えば、装置の表面等に導体ペーストを塗布して形成した電極や、金属板等からなる電極等から構成された電極を挙げることができる。この電極部は、検出手段と電気的に接続されており、電極部における電気的特性を検出手段によって検出（測定）することができるように構成されている。勿論、電極部は、電圧印加部、及び異常判定手段とも電気的に接続されている。

また、電極部は、粒子状物質の測定を行うもの以外にも、例えば、排ガスに含まれる粒子状物質を装置に集塵するための電界を発生されるための電極（即ち、上述した一対の集塵電極）を含んでいてもよい。即ち、この粒子状物質検出装置は、排ガス中の粒子状物質を粒子状物質検出装置（特に、電極部）に付着させ、電極部を構成する電極（計測電極）の電気的特性の変化を読み取ることにより、その電気的特性の変化から排ガス中の粒子状物質を検出するものである。このため、例えば、粒子状物質検出装置周辺に電界を生じさせ、排ガス中を流れる粒子状物質を集塵するための電極（集塵電極）を更に備えていてもよい。

検出手段は、電極部及びこの電極部の周辺に付着した粒子状物質によって、電極部にて測定される電気的特性の変化を読み取り、排ガスに含まれる粒子状物質を検出するものである。排ガスに含まれる粒子状物質は、その大半が煤からなるものであるため、導電性を有しており、電極部等に粒子状物質が付着した場合には、測定される電気的特性に変化を与える。このため、内燃機関の排気系に設けられた電極部の電気的特性の変化を測定することによって、排ガス中に粒子状物質が含まれているか否かを検出することができる。

具体的な検出手段としては、電極部の電気的特性（例えば、静電容量や抵抗値）の変化から、排ガスに含まれる粒子状物質の検出を行う検出部（検出回路）を挙げることができる。例えば、測定する電極部の電気的特性が、静電容量である場合には、ＬＣＲメータを用いて静電容量を測定し、測定される静電容量が変化した場合に、変換器或いはチャージアンプによって静電容量に比例する電圧として検出を行う。

なお、粒子状物質検出装置の粒子状物質の検出を行う部分の構成については、従来公知の粒子状物質検出装置の検出部分の構成を採用することもできる。このような粒子状物質検出装置としては、例えば、特開２００９−１８６２７８号公報に記載された粒子状物質検出装置を挙げることができる。

除去手段は、電極部に付着した粒子状物質を除去するものである。粒子状物質検出装置は、この除去手段によって、電極部に付着した粒子状物質を除去することで、より正確な異常判定を行うことができる。勿論、この除去手段は、電極部に付着した粒子状物質を除去することによって、粒子状物質検出装置を再生し、粒子状物質の検出を良好に行うためにも用いられる。なお、上述した除去手段は、電極部に付着した粒子状物質のみを除去するだけでなく、装置の他の部位、例えば、電極部が配設された誘電体に付着した粒子状物質についても除去することができるものであることが好ましい。

上述したように、排ガスに含まれる粒子状物質は導電性を有しており、静電結合によって電極相互間を流れる電流値を測定する際に、電極部や誘電体に粒子状物質が付着していると、粒子状物質を介して電流が流れてしまったり、電極間の抵抗値が変化してしまうため、測定される電流値に大きな誤差を生じてしまうことがある。上記除去手段を用いて電極部や誘電体に付着した粒子状物質を除去することにより、粒子状物質による測定値への影響を少なくし、より精密且つ詳細な検査を行うことができる。

除去手段としては、電極部、より好ましくは、粒子状物質検出装置に付着した粒子状物質を除去することが可能なものであれば、その構成については特に制限はないが、例えば、電極部によって測定される電気的特性の変化を与える部位に熱を加え、付着した粒子状物質を燃焼除去可能な、ヒータ等を挙げることができる。なお、以下、このようにして電極部に付着した粒子状物質を、除去手段によって除去することを、粒子状物質検出装置の「再生」ということがある。

図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置１００ａは、一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、静電結合により誘電体２１ａ（装置本体１）を経由して流れる電流値を測定し、異常判定手段３２（図１Ａ参照）によって電極部２２の異常を判定するものである。このように、一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２から少なくとも二組の電極を選択することによって、電極部２２に異常が発生している場合に、異常が生じた箇所や異常の内容を限定或いは特定することができ、仮に異常が発見された場合には、故障部分（異常部分）の交換や修復等の作業を簡便且つ迅速に行うことができる。

具体的な異常の例として、例えば、電極部を構成する電極の断線や接触不良の場合には、特定の組み合わせにおける測定の際に、測定された電流値が予定される値（測定される電流値の予想値）の半分未満となる。このような測定結果が得られた場合には、この組み合わせ（組）における二つの電極のうちの少なくとも一方の電極の異常が明らかになる。なお、異常判定の方法については、これまでに説明した異常判定の方法（例えば、図２に示すフローチャート）等に準じて行うこともできる。

また、この粒子状物質検出装置が、内燃機関の排気系に設置されて使用される場合には、上述した除去手段によって定期的な装置の再生を行うことが好ましく、この装置の再生に合わせて（即ち、装置の再生を行った後に）、異常判定手段による異常判定を併せて行うことが好ましい。これにより、定期的な装置の診断を行うことが可能となり、装置異常を早期に発見することができる。

また、粒子状物質検出装置が、自動車の排気系に設置されて使用される場合には、自動車の始動開始時に、異常判定手段による異常判定が常時行われるように構成されていてもよい。このように、自動車のエンジンの始動と異常判定とを連携させることにより、粒子状物質検出装置に異常があった場合に、より早期に異常を発見することができる。

〔２−１〕粒子状物質検出装置の構成：
次に、図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置の構成について更に詳細に説明する。

図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置１００ａは、一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２の四つの電極から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組（例えば、一対の集塵電極１１，１２の一の組と、集塵電極１１及び計測電極１５の他の組）選択し、電圧印加部３１（図１Ａ参照）により、少なくとも二組のうちの一の組における二つの電極のうちの一方の電極（例えば、集塵電極１１）に交流電圧を印加し、静電結合により誘電体２１ａを経由して、一の組Ａの他方の電極（即ち、集塵電極１２）へと流れる電流値を測定するとともに、電圧印加部３１により、他の組における二つの電極のうちの一方の電極（例えば、集塵電極１１）に交流電圧を印加し、静電結合により誘電体２１ａを経由して、この他の組における他方の電極（即ち、計測電極１５）へと流れる電流値を測定し、測定されたそれぞれの電流値から、異常判定手段３２（図１Ａ参照）によって装置１００の異常を判定する。

勿論、この粒子状物質検出装置１００ａは四つの電極を有しており、選択される組数は６通りあるため、６組の組み合わせを全て選択し、異常判定を行ってもよい。また、装置の状態により、異常が予想される箇所がある程度限定されている場合には、異常が予想される電極を優先的に含むような組み合わせを選択し、異常判定を行ってもよい。

このようにして、例えば、電極の断線、破損、若しくは短絡、また、誘電体の破損等の異常を検査することができる。このような粒子状物質検出装置の自己診断によって、粒子状物質の検出が正常に行われているか否かを判断し、且つ、装置の破損や不具合を良好に検査することができる。

異常判定を行う際には、一の電極に、０．１〜１０００Ｖの交流電圧を印加し、少なくとも１ｎＡの電流を検知可能な条件にて測定を行うことが好ましい。上記した条件により測定を行うことによって、粒子状物質検出装置の極めて小さな不具合をも検査することができ、粒子状物質検出装置に問題（不具合）が生じた場合に、早期に発見することができる。なお、電流の測定は、例えば、アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ（商品名）を用いることができる。なお、印加する交流電圧は、１〜１００Ｖであることが更に好ましく、１〜１０Ｖであることが特に好ましい。

また、少なくとも１ｎＡの電流が検知不可能な測定（即ち、検出限界が１ｎＡを超える測定）では、静電結合によって誘電体を経由して流れる微弱な電流を測定することが困難なことがあり、正常な場合と異常がある場合との判別ができないことがある。また、誘電体の破損や計測電極の一部欠損等の小さな不具合を見逃してしまうこともある。粒子状物質検出装置においては、上述したような小さな不具合であっても、そのまま放置されて継続的に装置が使用されていると、重大な欠陥に発展するおそれがあり、不具合を早期に発見し、故障部分の交換や修復を速やかに行うことが好ましい。

異常判定の方法については、上述した一の実施形態の異常判定機能付き装置における異常判定と同様の方法によって行うことができる。例えば、異常判定の判断基準の一つとして、測定した電流の値が、１ｎＡ未満である場合には、測定を行った電極のうちの少なくとも一方の電極の断線と判断することができる。例えば、図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示すような粒子状物質検出装置１００ａにおいて、一方の集塵電極１１に交流電圧を印加して、他方の集塵電極１２にて電流の大きさを測定した際に、測定した電流値が、１ｎＡ未満である場合には、一方の集塵電極１１と他方の集塵電極１２との少なくとも一方の電極が断線していると判断（検査）することができる。また、例えば、一方の集塵電極１１に交流電圧を印加して、一対の計測電極１５，１６のうちの一方の測定電極１５にて電流の大きさを測定した際に、測定した電流値が、１ｎＡ未満である場合には、一方の集塵電極１１と測定電極１５との少なくとも一方の電極が断線していると判断（検査）することができる。また、例えば、測定した電流値が１０００ｎＡを超えるような過剰な電流が流れる場合には、選択された組の電極同士が短絡していると判断（検査）することができる。例えば、このような検査を繰り返すことによって、正常な部分と異常のある部分とを限定或いは特定することができる。

また、図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置１００ａは、除去手段３４として、加熱部１３を有しているため、この加熱部１３を温度調整手段として、誘電体を加熱して異常判定を行ってもよい。誘電体の温度の変化と、測定される電流値とを観察することによって、単一の温度では測定困難な異常や、温度変化によって異常の状態が変化する異常等を検査することも可能である。

なお、本発明において異常判定の手段として利用する静電結合は、電極間の距離が離れるに従って起こり難くなるものであるため、ある程度小型の粒子状物質検出装置、例えば、自動車のエンジンから排出される排ガス中の粒子状物質を検出するための装置として用いた場合に特に有効である。

〔２−２〕粒子状物質検出装置の各構成要素について：
次に、図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置の各構成要素について更に詳細に説明する。

〔２−２ａ〕装置本体：
装置本体は、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長く構成された、粒子状物質検出装置の基体となる部位である。装置本体は誘電体から構成されており、この貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部には少なくとも一対の集塵電極が配置されており、この一対の集塵電極に電圧を印加することにより貫通孔内に電界を発生させることができる。そして、この貫通孔内に流入する流体に含有される粒子状物質を、貫通孔の壁面に電気的に吸着させ、貫通孔を形成する壁の電気的特性の変化を、一対の計測電極によって測定することにより、貫通孔の壁面に吸着された粒子状物質の質量を検出することができる。

装置本体を構成する誘電体は、例えば、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より選択される少なくとも一種であることが好ましい。中でも、アルミナを好適に用いることができる。このような誘電体からなる装置本体の内部に集塵電極を埋設することにより、誘電体に覆われた集塵電極を形成することが可能となる。そして、粒子状物質検出装置が、優れた耐熱性、耐絶縁破壊特性等を有するものとなる。

なお、「装置本体の一方の端部」というときは、装置本体の一方の先端部分１ｃから、装置本体１の全長の５０％の長さに相当する位置までの範囲をいう。また、「装置本体の他方の端部」というときは、装置本体の他方の先端部分１ｄから、装置本体１の全長の５０％の長さに相当する位置までの範囲をいう。なお、装置本体の一方の端部は、好ましくは、装置本体の一方の先端部分１ｃから、装置本体１の全長の４０％の長さに相当する位置までの範囲であり、更に好ましくは、３０％の長さに相当する範囲である。また、装置本体の他方の端部は、好ましくは、装置本体の他方の先端部分１ｄから、装置本体１の全長の４０％の長さに相当する位置までの範囲であり、更に好ましくは、３０％の長さに相当する範囲である。装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置とは、装置本体１から、上記一方の端部１ａと他方の端部１ｂの範囲を除いた部分ということになる（図３Ａ〜図３Ｃ参照）。

装置本体は一方向に長く形成され、その一方の端部１ａに、貫通孔２が形成されるとともに、一対の集塵電極１１，１２及び一対の計測電極１５，１６が配設（埋設）されるため、貫通孔２及び各電極（例えば、集塵電極１１や一対の計測電極１５，１６）を高温の排ガスが流通する配管内に挿入し、他方の端部１ｂ側を配管から外に出した状態にすることが可能となる。これにより、各電極の取り出し端子等の高温に曝さないことが望ましい部分を、配管の外に出した状態とすることが可能となり、精度が高く、且つ安定した粒子状物質の検出を行うことができる。

なお、装置本体１の長手方向の長さは、特に限定されないが、排ガス配管に挿入したときに排ガス中の粒子状物質を効率よくサンプリングできる長さであることが好ましい。

また、装置本体１の厚さ（「装置本体の長手方向」及び「ガスの流通方向」の両方に垂直な方向（厚さ方向）における長さ）は、特に限定されないが、例えば、０．５〜３ｍｍ程度が好ましい。ここで、「装置本体１の厚さ」というときは、上記厚さ方向において最も厚い部分の厚さをいう。また、装置本体１の、貫通孔２にガスが流通するときの流通方向における長さ（ガス流通方向の長さ）は、特に限定されないが、例えば、２〜２０ｍｍ程度が好ましい。そして、装置本体１の長手方向長さは、装置本体１の厚さの１０〜１００倍であることが好ましく、装置本体１のガス流通方向の長さの３〜１００倍であることが好ましい。

装置本体１の形状は、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、長手方向に直行する断面形状が長方形の板状であってもよいし、図示は省略するが、当該断面形状が円形、楕円形等の棒状であってもよい。また、一方向に長い形状であれば、その他の形状であってもよい。

粒子状物質検出装置１００ａにおいて、貫通孔２の形状、及び大きさは特に限定されず、排ガスを通過させ、粒子状物質の量を測定できるものであればよい。例えば、貫通孔２の、装置本体の長手方向における長さは、２〜２０ｍｍ程度が好ましく、貫通孔２の、集塵電極１１，１２で挟まれる部分の幅（装置本体の長手方向、及びガスの流通方向の両方に垂直な方向における長さ）は、３〜３０ｍｍ程度が好ましい。

貫通孔２の大きさを上記範囲とすることにより、粒子状物質を含む排ガスを貫通孔２内に十分に流通させることができ、更に、集塵電極１１，１２で発生する電界が貫通孔２内に粒子状物質を効果的に吸着させることが可能となる。

また、貫通孔２の形状としては、貫通孔２の、流体が流入する入口部分及び流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されていることが好ましい。貫通孔２の、流体が流入する入口部分及び流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されていることにより、より効率的に配管内を流通する排ガス等を粒子状物質検出装置の貫通孔内に流入（入口部分が拡開された場合）させることや、流出（出口部分が拡開された場合）させることが可能となる。

また、このような粒子状物質検出装置は、装置本体１が、複数のテープ状セラミック（セラミックシート）が積層されてなるものであることが好ましい。これにより、複数のテープ状セラミックを、それぞれの間に各電極、配線等を挟みながら積層して粒子状物質検出装置を作製することができるため、粒子状物質検出装置を効率的に製造することが可能となる。

〔２−２ｂ〕計測電極（電極部）：
電極部となる計測電極は、貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に少なくとも一対配置されたものであり、集塵電極によって貫通孔の壁面に粒子状物質を電気的に吸着させることにより生じる、貫通孔を形成する壁の電気的特性の変化に基づいて、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を検出するための電極である。図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示す粒子状物質検出装置１００ａにおいては、一対の計測電極１５，１６からそれぞれ装置本体１の他方の端部１ｂに向かって延びる一対の計測電極配線１５ｂ，１６ｂを更に備えている。

計測電極の形状については、上述したように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が可能なものであれば特に制限はないが、図７に示すような櫛歯状に分岐した形状を好適例として挙げることができる。このように構成することによって、より正確な測定を行うことができる。

計測電極の厚さは特に限定されず、例えば、５〜３０μｍであることが好ましい。また、計測電極の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。

この計測電極には、それぞれ装置本体の他方の端部に向かって延びる一対の計測電極配線が電気的に接続されている。それぞれの計測電極配線の幅は、特に限定されず、例えば、０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。また、計測電極配線の厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。また、計測電極配線の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。

また、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、粒子状物質検出装置１００ａの一対の計測電極１５，１６は、装置本体１の他方の端部１ｂに、それぞれの電極の取り出し端子１５ａ，１６ａを有している。異常判定を行う場合の電気的特性の測定についても、この取り出し端子１５ａ，１６ａによって行うことができる。即ち、この取り出し端子１５ａ，１６ａが、粒子状物質の検出を行うための検出手段３３（図１Ａ参照）、異常判定を行う際に交流電圧を印加する電圧印加部３１（図１Ａ参照）、及び異常判定を行うための異常判定手段３２（図１Ａ参照）にそれぞれ電気的に接続されている。

一対の計測電極１５，１６の取り出し端子１５ａ，１６ａを、装置本体１の他方の端部１ｂに配設することにより、貫通孔２が配設される部分（即ち、一方の端部１ａ）と取り出し端子１５ａ，１６ａとの間隔を大きくとることができるため、貫通孔２等が配設される一方の端部１ａだけを高温の排ガスが流通する配管内に挿入し、取り出し端子１５ａ，１６ａが配設されている他方の端部１ｂ側を配管から外に出した状態にすることが可能となる。取り出し端子１５ａ，１６ａを高温にすると、粒子状物質の検出精度が低下し、安定した検出が行い難くなることがあったり、長期にわたって使用した場合に電気端子と外部に接続するためのハーネスとの接点不良が発生し測定不能になったりすることがあるため、取り出し端子１５ａ，１６ａを配管の外に出し、高温に曝されない状態とすることにより、精度の高い、安定した粒子状物質の検出を行うことが可能となる。

装置本体１の他方の端部１ｂに配設された取り出し端子１５ａ，１６ａは、図３Ｂに示すように、装置本体１の他方の端部１ｂの側面に、長手方向に延びるように配置されていることが好ましい。なお、図３Ｂにおいては、装置本体１の他方の端部１ｂは、幅が狭くなっているが、他方の端部１ｂの幅は、このように狭くなっていてもよいし、狭くなっていなくてもよい。取り出し端子１５ａ，１６ａの形状及び大きさは、特に限定されるものではない。例えば、幅０．１〜２．０ｍｍ、長さ０．５〜２０ｍｍの帯状であることが好ましい。取り出し端子１５ａ，１６ａの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を挙げることができる。

〔２−２ｃ〕集塵電極（電極部）：
電極部となる集塵電極は、貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、上記一対の計測電極の埋設位置よりも貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、装置本体を構成する誘電体で覆われた電極である。このような集塵電極１１，１２間に所定の電圧を印加することにより、貫通孔２内に電界を発生させることができる。

集塵電極は、貫通孔を形成する壁の内部に埋設され、貫通孔２内に電界を発生させることができるものであれば、その形状については特に制限はない。本実施形態の粒子状物質検出装置においては、集塵電極の一方の電極が、図５に示すように、上記計測電極１５，１６が配置された壁と貫通孔２を隔てて反対側の壁の内部に配置された（図４参照）、高電圧が印加される高電圧集塵電極１１であり、また、集塵電極の他方の電極が、図８に示すように、上記計測電極１５，１６が配置された壁と同一側の壁の内部に配置された（図４参照）、接地された接地集塵電極１２である。それぞれの集塵電極の厚さは特に制限はなく、例えば、５〜３０μｍであることが好ましい。また、集塵電極の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。

集塵電極１１，１２の形状及び大きさは、特に制限はなく、貫通孔２内に電界を発生させることが可能であればよい。例えば、形状としては、長方形、円形、長円形等を挙げることができる。また、集塵電極１１，１２の大きさは、例えば、貫通孔２の、側面から見たときの面積の７０％以上であることが好ましい。

例えば、図５においては、高電圧集塵電極１１が、貫通孔と略同じ大きさに形成された場合の例を示している。この高電圧集塵電極１１には、装置本体１の長手方向に延びる配線１１ｂが接続されており、配線１１ｂが、その先端（電極１１に接続されていない側の先端）部分で、図３Ｂに示す取り出し端子１１ａに層間接続（ビア接続）されている。配線１１ｂの幅は、特に限定されず、例えば、０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。また、配線１１ｂの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。また、配線１１ｂの材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。

なお、一対の集塵電極の両方の取り出し端子を、装置本体の他方の端部に配設してもよいが、図３Ａ〜図３Ｄに示すように、接地された集塵電極（接地集塵電極１２）の取り出し端子１２ａを装置本体１の他方の端部１ｂに配設し、高電圧集塵電極１１の取り出し端子１１ａを、装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配設することが好ましい。これにより、接地集塵電極１２の取り出し端子１２ａと、高電圧集塵電極１１の取り出し端子１１ａとを、間隔を開けて配設することができる。このため、一対の集塵電極１１，１２間に電圧を印加するために、取り出し端子１１ａと取り出し端子１２ａとの間に電圧を印加したときに、装置本体１の表面に沿面放電が生じることを有効に防止することができる。

粒子状物質検出装置１００ａにおいては、取り出し端子１１ａと取り出し端子１２ａとの間の距離が、５〜１００ｍｍであることが好ましく、１０〜７０ｍｍであることが更に好ましい。５ｍｍより短いと沿面放電による短絡がし易くなることがある。一方、１００ｍｍより長いと、取り出し端子１１ａが配管の外に位置するように、粒子状物質検出装置１００ａの装置本体１を配管等に装着したときに、装置本体１の配管の外側に突き出る部分が長くなりすぎ、装置本体１を狭い空間に取り付けることが難しくなることがある。

また、装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配設した取り出し端子１１ａと、貫通孔２との間の距離は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることが更に好ましい。１０ｍｍより短いと、粒子状物質検出装置１００ａを、貫通孔２の部分が配管内に挿入されるように、配管に装着したときに、配管内を流通する高温の排ガスの熱が取り出し端子１１ａに影響を及ぼし易くなることがある。

高電圧集塵電極１１の取り出し端子１１ａの形状及び大きさは、特に限定されるものではない。例えば、幅０．５〜３ｍｍ、長さ０．５〜３ｍｍの四角形等の多角形状であることが好ましいが、円形、楕円形、レーストラック形状、その他の形状等であってもよい。取り出し端子１１ａの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス、コバール等を挙げることができる。

高電圧集塵電極１１と貫通孔２との間の距離、及び接地集塵電極１２と貫通孔２との間の距離は、５０〜５００μｍであることが好ましく、１００〜３００μｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、効果的に貫通孔内に電界を生じさせることができる。各集塵電極１１，１２と、貫通孔２との間の距離は、各集塵電極１１，１２を覆う誘電体の、貫通孔２に面する部分の厚さということになる。

集塵電極により発生する電界の条件としては、ギャップ（一対の集塵電極相互間の距離）、ガス温度によって変わるが５０〜２００ｋＶ／ｃｍが好ましい。

粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内に流入する流体（即ち、排ガス）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、粒子状物質を吸着させたことによる電気的特性の変化を読み取り、排ガス中に含まれる粒子状物質を検出するものである。排ガス中の粒子状物質が、貫通孔２内に流入する前から既に荷電されている場合には、貫通孔２内に発生させた電界によって粒子状物質を吸着させる。一方、粒子状物質が荷電されていない場合には、貫通孔２内に発生させた電界によって粒子状物質を荷電し、貫通孔２の壁面に荷電した粒子状物質を電気的に吸着させる。

〔２−２ｄ〕検出手段：
検出手段は、電極部の電気的特性を検出するためのものである。具体的には、例えば、測定する電気的特性が静電容量である場合には、アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ等を用いることができる。

図３Ａ〜図３Ｄに示す粒子状物質検出装置１００ａにおいては、計測電極１５，１６の取り出し端子１５ａ，１６ａと、検出手段３３（図１Ａ参照）とが電気的に接続されており、計測電極１５，１６の電気的特性を検出することができるように構成されている。

〔２−２ｅ〕加熱部（除去手段）：
図４及び図９に示す粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２の壁面（装置本体１の側面に並行する壁面）に沿うようにして装置本体１の内部に配設（埋設）された加熱部１３を備えている。加熱部１３は、本発明における除去手段２５であり、加熱部１３によって装置を加熱することにより、貫通孔２を形成する壁に吸着された粒子状物質を加熱酸化させることができる（即ち、装置を再生することができる）。また、粒子状物質の質量測定時等において、貫通孔２の内部空間を所望の温度に調節し、貫通孔２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を行うことができる。また、この加熱部１３を利用して、装置本体１、即ち、誘電体の温度を変化させることができ、誘電体の温度と、静電結合によって流れる電流値との関係を検査することもできる。

加熱部１３は、幅広のフィルム状であってもよいが、図９に示すように、線状の金属材料を、波状に配置し、先端部分でＵ−ターンするように配置したものであることが好ましい。このような形状にすることにより、貫通孔内部を均一に過熱し、電極部２１（測定電極１５，１６）に付着した粒子状物質を除去することができる。加熱部１３の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。加熱部１３は、貫通孔２の壁面に沿うようにして装置本体１の内部に埋設されることが好ましいが、図９に示すように、貫通孔２が配置されている位置だけでなく、更に装置本体１の他方の端部１ｂ側に延びるように形成されていてもよい。これにより、貫通孔内部と貫通孔付近との温度差を小さくでき、急加熱しても素子（装置本体）の破損が起きにくいという利点がある。加熱部により、貫通孔の内部空間の温度を６５０℃まで上昇できることが好ましい。

また、図９においては、二本の配線によって二つの加熱部１３が形成された場合の例を示しているが、加熱部は一つであってもよいし、三つ以上の複数であってもよい。また、図示は省略するが、貫通孔が形成される両側の壁に、それぞれ加熱部が配置されていてもよい。即ち、加熱部の配置及び数は、捕集した粒子状物質の酸化除去や、温度調節等の目的を達成するために必要な配置及び数とすることができる。

また、図９に示す加熱部１３は、配線１３ｂに接続され、それぞれの配線１３ｂは、図３Ｄに示すように、各取り出し端子１３ａに層間接続されている。加熱部１３の取り出し端子１３ａも、計測電極１５，１６の取り出し端子１５ａ，１６ａの場合と同様に、装置本体１の一方の端部１ａ側が加熱されたときの熱の影響を回避するために、装置本体１の他方の端部１ｂに配設されることが好ましい。図３Ｄにおいては、四つの取り出し端子１３ａが、装置本体１の他方の側面側に、四本が並ぶように配置されているが、取り出し端子１３ａの配置は、このような配置に限定されるものではない。

〔２−２ｆ〕電圧印加部：
電圧印加部は、異常判定を行う際に、電極部を構成する一の電極に交流電圧を印加するためのものであり、０．１〜１０００Ｖの交流電圧を印加することが可能なものであることが好ましい。また、この電圧印加部によって印加させる交流電圧の周波数については、例えば、１ｋＨｚ〜１ＭＨｚであることが好ましい。このような電圧印加部としては、例えば、発振回路と出力アンプとから構成される電子回路により構成することができる。

〔２−２ｇ〕異常判定手段：
異常判定手段は、少なくとも二組（二つの電極の組）によって測定された電流値を比較して、粒子状物質検出装置の異常を判定するものである。具体的には、静電結合によって誘電体を介して流れる電流を測定する測定部と、異常を判定するための判定部とから構成されたものを挙げることができる。

測定部は、上述した検出手段の検出部と同様に構成されたものを用いることができる。即ち、検出手段の検出部を流用して電流値の測定を行うことができる。例えば、アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ等であれば電圧印加部と測定部の両方の機能がありこれを使って測定することができる。

また、異常を判定するための判定部としては、測定されたそれぞれの電流値の差を算出し、この量に応じて、予め設定された異常の類型から、適合する異常を選択する演算処理を行う集積回路、及び、選択された異常を表示するディスプレイ等の表示部を有するものを挙げることができる。

〔３〕異常判定方法：
次に、本発明の異常判定方法の一の実施形態について説明する。本実施形態の異常判定方法。は、これまでに説明した、本実施形態の異常判定機能付き装置（例えば、粒子状物質検出装置）において行われた、装置の異常判定を行うことによって、装置の異常を検査（判定）する異常判定方法である。

即ち、本実施形態の異常判定方法は、少なくとも一部が誘電体によって構成された基体と、基体を構成する誘電体の表面又は内部に配置された、少なくとも三つの電極を有する電極部と、電極部を構成する一の電極に交流電圧を印加することが可能な電圧印加部と、を備えた装置の異常を判定する異常判定方法であって、装置の電極部を構成する少なくとも三つの電極から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、電圧印加部により、選択した少なくとも二組のうちの一の組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により誘電体を経由して、一の組の他方の電極へと流れる電流値を測定するとともに、電圧印加部により、上記一の組以外の他の組のうちの少なくとも一組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により誘電体を経由して、上記他の組の当該一組における他方の電極へと流れる電流値を測定し、測定されたそれぞれの電流値から、検査対象となる装置の異常を判定する工程を含む異常判定方法である。

このような本実施形態の異常判定方法は、検査対象となる装置（特に、この装置の電極部）の異常（例えば、破損や断線）を良好に判断（検査）することができ、例えば、現在使用中の装置が正常に機能しているか否かの判断を簡便かつ高精度に行うことができる。なお、この本実施形態の異常判定方法は、これまでに説明した本実施形態の異常判定機能付き装置における異常判定手段において行われる異常判定方法であり、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択する方法、二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加する方法、測定された電流値から異常を判定（限定或いは特定）する方法については、異常判定機能付き装置の実施形態にて説明した方法に準じて行うことができる。

例えば、本実施形態の異常判定方法は、少なくとも二組の電極におけるそれぞれの一方の電極に、０．１〜１０００Ｖの交流電圧を印加するとともに、少なくとも二組の電極におけるそれぞれの他方の電極において、少なくとも１ｎＡの電流値を測定することが好ましい。このように構成することによって、より精密且つ詳細な検査を行うことができる。

また、本実施形態の異常判定方法においては、検査対象の装置の電極部を構成する少なくとも三つの電極の相互間の距離が、それぞれ５０〜５００μｍとなるように構成されたものであることが好ましい。

更に、本実施形態の異常判定方法は、検査対象の装置が、図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示すような、電極部２２の電気的特性を検出する粒子状物質検出装置１００ａであり、この粒子状物質検出装置１００ａが、電極部２２に排ガス中の粒子状物質が付着することによる電気的特性の変化に基づいて、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を検出するものである場合に特に有効である。

また、このような粒子状物質検出装置である場合には、検査対象の装置（粒子状物質検出装置）が、電極部に付着した粒子状物質を除去する除去手段を更に備え、この除去手段によって電極部に付着した粒子状物質を除去した後に、装置の異常を判定することが好ましい。このように構成することによって、粒子状物質による測定値（電流値）の誤差を小さくし、更に精密且つ詳細な検査を行うことができる。

なお、検査対象の装置の基体は、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い装置本体であるとともに、電極部を構成する電極が、貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極、及び前記貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、一対の計測電極の埋設位置よりも貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極によって構成されたものであることが更により好ましい。即ち、図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示すような粒子状物質検出装置は、ＤＰＦ等の排ガス処理装置の下流側に設置して、排ガス処理装置によって排ガスの浄化、即ち、粒子状物質の除去が正常に行われているか否かの判断を行うものであり、排ガス処理装置が正常に機能している場合には、粒子状物質は当然検出されず、粒子状物質を検出した場合に検知されるべき電気的な信号等は検知されないことが一般的である。

しかしながら、このような「粒子状物質が検出されないことを」を測定するための粒子状物質検出装置は、装置の不具合等によって、粒子状物質が検出された際の信号を認識することができない場合であっても、排ガス処理装置が正常に機能している場合と同様の挙動を示すことがあり、粒子状物質検出装置を使用する前や使用中において、その粒子状物質検出装置が正常に機能しているか否かの検査を行うことの必要性が高まっている。

例えば、このような粒子状物質検出装置においては、計測電極の断線や破損、一対の計測電極の短絡、誘電体の破損等が生じた場合には、粒子状物質の検出を正常に行うことができず、粒子状物質が排出されていることを見逃したり、定量的な測定値に大きな誤差を生じたりしてしまう。また、計測電極が正常であっても、集塵電極に不具合が生じている場合には、排ガスに含まれる粒子状物質を貫通孔の壁面に電気的に吸着させることができないため、粒子状物質はガス流とともに貫通孔を通り抜けてしまい、粒子状物質を定量的に測定することはできない。

本実施形態の異常判定方法は、排ガス処理装置が正常に機能している場合には、何ら検出に関する信号を受信しない粒子状物質検出装置、或いは、「検出せず」との信号を受信する場合であっても極めて小さく、検出された場合において、初めて検出されたことが認識されるような粒子状物質検出装置において、現時点で正常な測定が行われているか否かの確認を良好に行うことができる。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（異常判定機能付き装置の作製）
本発明の異常判定機能付き装置として、図３Ａ〜図３Ｄ、及び図４〜図９に示すような粒子状物質検出装置１００ａを作製した。なお、この粒子状物質検出装置１００ａは、図１Ａに示す、電圧印加部３１、異常判定手段３２、検出手段３３を備えたものである。

粒子状物質検出装置１００ａの作製方法としては、まず、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、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、粘度４Ｐａ・ｓとなるように調製した。スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した。

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貫通孔が形成されるように、切断部形成グリーンシートも作製した。グリーンシートの厚さは、計測電極が配置されるグリーンシートを５０μｍとし、それ以外のグリーンシートを２５０μｍとした。

得られたグリーンシートの表面に、図４〜図９に示されるような、各電極（計測電極、及び集塵電極）、加熱部、各配線、及び各取り出し端子を形成した。配設する各電極、接地電極、配線、及び取り付け端子を形成するための導体ペーストは、白金粉末に、溶剤として２−エチルヘキサノール、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、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、らいかい機及びトリロールミルを用いて十分に混錬して調製した（質量比で、白金：アルミナ：ガラスフリット：２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレエート＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）。

また、加熱部を形成するための導体ペーストは、白金粉末に、溶剤として２−エチルヘキサノール、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、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、らいかい機及びトリロールミルを用いて十分に混錬して調製した（質量比で、白金：アルミナ：ガラスフリット：２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレエート＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）。

このようにして形成した導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷を用いて印刷して、所定の形状の電極等を形成した。具体的には、複数のグリーンシートのなかの二つのグリーンシートについて、それぞれの一方の面に集塵電極を配設し、高電圧集塵電極については他方の端部に向かって延びる配線を配設して、集塵電極配設グリーンシートを二つ形成した。

更に、厚さ５０μｍのグリーンシートについて、貫通孔を形成する部位に、櫛歯状の一対の計測電極を形成した。櫛歯状の一対の計測電極は、櫛歯部分の線間ピッチが０．３５ｍｍ（櫛歯部分のクリアランスが０．１５ｍｍ、各櫛歯部分の幅が０．２０ｍｍ）となるように間隔を空けて噛み合うように対向配置した。

更に、他の一つのグリーンシートについて、計測電極配設グリーンシートと重ねたときに計測電極と重なる位置に貫通孔となる切断部を形成して切断部形成グリーンシートを形成した。更に、別の他の一つのグリーンシートについて、切断部形成グリーンシートと重ねたときに貫通孔となる切断部と重なる位置に加熱部を形成し、加熱部から他方の端部に向かって延びる配線を配設して加熱部形成グリーンシートを形成した。

そして、二つの集塵電極配設グリーンシートのそれぞれに、他の電極等が配設されていないグリーンシートを重ねて集塵電極及び配線をグリーンシートで覆った状態として、集塵電極埋設グリーンシートとするとともに、二つの集塵電極埋設グリーンシートで計測電極配設グリーンシート及び切断部形成グリーンシートを挟むように積層し、更に、加熱部形成グリーンシートを集塵電極埋設グリーンシートの外側に位置するように積層し、二つの集塵電極で切断部を挟み且つ二つの配線で計測電極を挟んだ状態のグリーンシート積層体を形成した。各配線と、各配線に対応する取り出し端子とは、導体ペーストの埋め込み方法により、層間接続（ビア接続）した。

グリーンシートの積層は、グリーンシートを加熱可能な一軸プレス機を用いて加圧積層し、グリーンシート積層体からなる粒子状物質検出装置の未焼成体を得た。

得られた、グリーンシート積層体（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。このように作製された粒子状物質検出装置を、検出装置（１）とした。検出装置（１）には、検出手段及び異常判定手段としてのＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ（商品名））に配線を用いて電気的に接続した。また、電圧印加部としては、上記ＬＣＲメータに内臓された電圧印加部を用いた。

また、検査対象の粒子状物質検出装置として、上記の粒子状物質検出装置の他に、一方の測定電極を断線させた検出装置（２）、他方の集塵電極（接地集塵電極）を断線させた検出装置（３）、高電圧集塵電極と一方の測定電極とを短絡させた検出装置（４）を作製した。

（実施例１）
上記した検出装置（１）にて、異常判定手段による異常判定を行った。まず、異常判定手段により、計測電極と集塵電極とから、二組を選択した（一方の組を「組Ａ」、もう一方の組を「組Ｂ」とする）。具体的には、高電圧集塵電極と一方の測定電極との組を組Ａ、高電圧集塵電極と他方の測定電極との組を組Ｂとした。

次に、組Ａとして、高電圧集塵電極に１ｋＨｚ、１００Ｖの交流電圧を印加し、組Ａに選択された一方の測定電極に流れる電流値を測定した。電流値は、５７ｎＡであった。次に、組Ｂについても同様の測定を行った。即ち、組Ｂとして、高電圧集塵電極に１ｋＨｚ、１００Ｖの交流電圧を印加し、組Ｂに選択された測定電極に流れる電流値を測定した。電流値は、６３ｎＡであった。

測定された電流の大きさは、ほぼ同程度（誤差は±５％）であり、且つ、１０〜１００ｎＡの範囲（この範囲が、予測される正常値）に含まれているため、選択された電極は、正常であると判定することができた。また、別途、検出装置（１）の状態を詳細に確認したところ、不具合は確認されなかった。

（実施例２）
上記検出装置（２）に対して、実施例１と同様の方法で検査を行った。組Ａの電流値が０ｎＡであり高圧集塵電極、測定電極のいずれかの断線が疑われたが、組Ｂの電流値が６０ｎＡ（即ち、「≒０でない」）であり、本来予測される正常値に近いため、高圧集塵電極は正常であり、組Ａの電流値の結果から、測定電極の断線と判定することができた。

（実施例３）
上記検出装置（３）に対して、集塵電極と一方の測定電極との組を組Ａ、集塵電極と他方の測定電極との組を組Ｂとし、実施例１と同様の条件で測定を行った。結果は、組Ａの電流値が０ｎＡであり、組Ｂの電流値も０ｎＡであった。このため、両方の電極に含まれる少なくとも集塵電極の断線と判定した。

次に、集塵電極以外の、一方の測定電極と他方の測定電極との異常を判定するため、高電圧集塵電極と一方の測定電極との組を組Ａ、高電圧集塵電極と他方の測定電極との組を組Ｂとし、実施例１と同様の条件で測定を行った。組Ａの電流値は、５７ｎＡであり、組Ｂの電流値は、６３ｎＡであり、一方の測定電極と他方の測定電極との異常は確認されなかった。以上の結果から、検出装置（３）は、集塵電極の断線と判定することができた。

（実施例４）
上記検出装置（４）に対して、高電圧集塵電極と一方の測定電極との組を組Ａ、高電圧集塵電極と他方の測定電極との組を組Ｂとし、実施例１と同様の条件で測定を行った。結果は、組Ａの電流値が３０００ｎＡであり、組Ｂの電流値は、６３ｎＡであった。組Ａにおいては、静電結合では到底流れるはずのない過剰な電流が電極間に流れており、高電圧集塵電極と一方の測定電極との短絡と判定することができた。

（結果）
本発明の異常判定機能付き装置は、静電結合により誘電体を経由して流れる電流の大きさを測定することによって、粒子状物質検出装置の異常を検査することができた。特に、選択する二つの電極の組み合わせによって、異常が生じた箇所や異常の内容を限定或いは特定することも可能であった。

本発明の異常判定機能付き装置は、少なくとも三つの電極を有する電極部を備えた装置において、この電極部の異常の自己診断を簡便に行うことが可能な装置として利用することができる。また、本発明の異常判定方法は、少なくとも三つの電極を有する電極部を備えた装置の異常判定を簡便に行うことができる。

１：装置本体、１ａ：一方の端部、１ｂ：他方の端部、１ｃ：一方の先端部分、１ｄ：他方の先端部分、２：貫通孔、１１：集塵電極（高電圧集塵電極）、１２：集塵電極（接地集塵電極）、１１ａ，１２ａ，１３ａ：取り出し端子、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ：配線、１３：加熱部、１５，１６：計測電極、１５ａ，１６ｂ：計測電極取り出し端子、１５ｂ，１６ｂ：計測電極配線、２１：基体、２１ａ：誘電体、２２：電極部、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ：電極、３１：電圧印加部、３２：異常判定手段、３３：検出手段、３４：除去手段、１００：異常判定機能付き装置（装置）、１００ａ：粒子状物質検出装置（異常判定機能付き装置）。

Claims (8)

1. 少なくとも一部が誘電体によって構成された基体と、前記基体を構成する前記誘電体の表面又は内部に配置された、少なくとも三つの電極を有する電極部と、前記電極部を構成する一の電極に交流電圧を印加することが可能な電圧印加部と、を備えた装置であって、前記少なくとも三つの電極から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、前記電圧印加部により、前記少なくとも二組のうちの一の組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により前記誘電体を経由して、前記一の組の他方の電極へと流れる電流値を測定するとともに、前記電圧印加部により、前記一の組以外の他の組のうちの少なくとも一組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により前記誘電体を経由して、前記他の組の当該一組における他方の電極へと流れる電流値を測定し、測定されたそれぞれの電流値から、前記装置の異常を判定する異常判定手段を、更に備えた異常判定機能付き装置。
2. 前記電極部は内燃機関の排気系に設置されて使用されるものであり、前記電極部の電気的特性を検出する検出手段を、更に備え、前記電極部に排ガス中の粒子状物質が付着することによる前記電気的特性の変化に基づいて、前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置である請求項１に記載の異常判定機能付き装置。
3. 前記電極部に付着した粒子状物質を除去する除去手段を、更に備え、前記除去手段によって前記電極部に付着した粒子状物質を除去した後に、前記異常判定手段により装置の異常を判定する請求項２に記載の異常判定機能付き装置。
4. 前記基体が、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い装置本体であり、前記電極部を構成する電極が、前記貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極、及び前記貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、前記一対の計測電極の埋設位置よりも前記貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極によって構成されたものである請求項１〜３のいずれか一項に記載の異常判定機能付き装置。
5. 少なくとも一部が誘電体によって構成された基体と、前記基体を構成する前記誘電体の表面又は内部に配置された、少なくとも三つの電極を有する電極部と、前記電極部を構成する一の電極に交流電圧を印加することが可能な電圧印加部と、を備えた装置の異常を判定する異常判定方法であって、前記装置の前記電極部を構成する前記少なくとも三つの電極から、二つの電極を異なる組み合わせで少なくとも二組選択し、前記電圧印加部により、選択した前記少なくとも二組のうちの一の組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により前記誘電体を経由して、前記一の組の他方の電極へと流れる電流値を測定するとともに、前記電圧印加部により、前記一の組以外の他の組のうちの少なくとも一組における二つの電極のうちの一方の電極に交流電圧を印加し、静電結合により前記誘電体を経由して、前記他の組の当該一組における他方の電極へと流れる電流値を測定し、測定されたそれぞれの電流値から、前記装置の異常を判定する工程を含む異常判定方法。
6. 検査対象の前記装置が、前記電極部の電気的特性を検出する検出手段を更に備えた粒子状物質検出装置であり、
   前記粒子状物質検出装置は、前記電極部に排ガス中の粒子状物質が付着することによる前記電気的特性の変化に基づいて、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を検出するものである請求項５に記載の異常判定方法。
7. 検査対象の前記装置が、前記電極部に付着した粒子状物質を除去する除去手段を更に備え、前記除去手段によって前記電極部に付着した粒子状物質を除去した後に、前記装置の異常を判定する請求項６に記載の異常判定方法。
8. 検査対象の前記装置の前記基体が、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い装置本体であるとともに、前記電極部を構成する電極が、前記貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極、及び前記貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、前記一対の計測電極の埋設位置よりも前記貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極によって構成されたものである請求項５〜７のいずれか一項に記載の異常判定方法。

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