JP2013174181A - 微粒子検知システム - Google Patents

Abstract

【課題】システムに用いる圧縮空気源によるコストアップを抑制するとともに、省スペース化を図った微粒子検知システムを提供する。
【解決手段】微粒子検知システム1は、圧縮空気AOを生成するコンプレッサCMと圧縮空気AOの一部を利用する圧縮空気利用装置ABとを備えた車両AMに搭載した内燃機関ENGの、排気管EP内を流通する排気ガスEG中の微粒子Sの量を検知する。システム1は、排気管EPに装着される検知部10と、コンプレッサCMで生成した圧縮空気AOの他の一部を受け入れて、検知部10に、この検知部10の作動に要するシステム用圧縮空気AKを供給する空気圧回路300とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンプレッサが搭載された車両の排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムに関する。

内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン）では、その排気ガス中にススなどの微粒子を含むことがある。
このような微粒子を含む排気ガスは、フィルタで微粒子を捕集して浄化することが行われている。しかるに、フィルタが破損するなどの不具合を生じた場合には、未浄化の排気ガスが直接、フィルタの下流に排出されることとなる。
そこで、排気ガス中の微粒子の量を直接計測したり、フィルタの不具合を検知すべく、フィルタの下流の排気ガス中の微粒子の量を検知可能な微粒子検知システムが求められている。

例えば、特許文献１には、粒子計測処理方法及び機器が開示されている。この特許文献１では、イオン化された正のイオン粒子を含む気体を、排気管からチャネル内に取り込んだ微粒子を含む排気ガスに向けて噴射し混合して微粒子を帯電させ、その後、排気管に排出する。そして、排出された帯電微粒子の量に応じて流れる電流（信号電流）を検知して、微粒子の濃度を検知する手法が開示されている。

ＷＯ２００９／１０９６８８

このように、微粒子検知システム（以下、単にシステムともいう）において、検知部に気体（システム用圧縮空気）を供給する必要のあるものがある。従って、このようなシステムにおいては、このシステムに用いる圧縮空気源を用意する必要があった。しかし、このようなシステム用の圧縮空気源（圧縮機など）を別途に用意するのは、コストアップとなる。また、これを取り付けるためのスペースを確保する必要があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、システムに用いる圧縮空気源によるコストアップを抑制するとともに、省スペース化を図った微粒子検知システムを提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、圧縮空気を生成するコンプレッサと上記圧縮空気の一部を利用する圧縮空気利用装置とを備えた車両に搭載した内燃機関の、排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、上記排気管に装着される検知部と、上記コンプレッサで生成した上記圧縮空気の他の一部を受け入れて、上記検知部に、この検知部の作動に要するシステム用圧縮空気を供給する空気圧回路と、を備える微粒子検知システムである。

この微粒子検知システムでは、圧縮空気を生成するコンプレッサと、このコンプレッサで生成した圧縮空気の一部を利用する圧縮空気利用装置とを搭載している車両において、コンプレッサで生成した圧縮空気の他の一部を空気圧回路で受け入れて検知部に供給している。即ち、このシステムでは、圧縮空気利用装置に利用する圧縮空気を生成するためのコンプレッサを、検知部の作動に要するシステム用圧縮空気の圧縮空気源としても兼用している。これにより、このシステムでは別途、圧縮空気源を用意する必要が無く、システムを安価にできる。また、圧縮空気源を別途取り付けるためのスペースも必要としない。

「検知部の作動に要するシステム用圧縮空気」としては、例えば、排気ガス中の微粒子を検知するにあたり、検知部の気体噴射源から排気ガスに向けて噴射する圧縮空気など、排気ガス中の微粒子の検知のために用いる圧縮空気が挙げられる。また、検知部の正常な作動のために用いるもの、例えば、検知部の各部の絶縁性の回復や維持のために、検知部をなす絶縁部材に圧縮空気を吹きつけるなど、微粒子の検知期間中、検知期間の前あるいは後、内燃機関の作動期間中などの期間に亘って、検知部における微粒子の検知とは別に用いる圧縮空気も含まれる。
また、「空気圧回路」としては、受け入れた圧縮空気を、そのまま所定の流路を通じて検知部に供給する構成としても良く、また、受け入れた圧縮空気を、一旦貯めるエアータンクや圧力を一定とするレギュレータを経て、検知部に供給する構成としても良い。
車両に搭載した「内燃機関」としては、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどが挙げられる。また、「圧縮空気利用装置」としては、例えば、エアブレーキ、エアサスペンション、ＮＯｘ還元剤噴射装置などが挙げられる。また、圧縮空気利用装置に用いられるコンプレッサとしては、ピストン式コンプレッサのほか、ダイアフラム式コンプレッサ、スクリュー式コンプレッサなどが挙げられる。
なお、コンプレッサが生成した圧縮空気は、１つの圧縮空気利用装置で用いても良く、２つ以上の圧縮空気利用装置で用いても良い。また、圧縮空気利用装置が２つ以上あると共に、エアブレーキ用、エアサスペンション用、ＮＯｘ還元剤噴射装置用など、複数のコンプレッサを車載している場合には、いずれのコンプレッサを本システムで兼用しても良い。なお、エアブレーキ用、エアサスペンション用またはＮＯｘ還元剤噴射装置用のコンプレッサを本システムで兼用するのが好ましい。これらに用いるコンプレッサはいずれも生成する圧縮空気の量が多く、本システムで使用するシステム用圧縮空気の量の確保が容易だからである。

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記コンプレッサは、エアブレーキ、エアサスペンション、及びＮＯｘ還元剤噴射装置の少なくともいずれかに用いる圧縮空気を生成するものであり、前記検知部は、前記排気ガスが導入される内部空間を構成する空間形成部材と、上記内部空間と隣り合うと共に、前記空気圧回路から供給された前記システム用圧縮空気を、自身に形成された噴射孔を通じて上記内部空間に向けて噴射する気体噴射源と、を有する微粒子検知システムとすると良い。

このシステムでは、気体噴射源を用いるので、使用するシステム用圧縮空気の空気量が多くなりがちである。しかるに、このシステムでは、システム用圧縮空気として使用する空気量に比して、生成量の十分多いエアブレーキ用などの圧縮空気を生成しているコンプレッサから圧縮空気を供給する。このため、気体噴射源の噴射孔から十分な量のシステム用圧縮空気を噴射させても、供給不足になることがなく、気体噴射源を含む検知部を容易かつ確実に作動させることができる。

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記気体噴射源は、気中放電によりイオンを生成し、生成した上記イオンを、前記システム用圧縮空気と共に噴射するイオン気体噴射源である微粒子検知システムとすると良い。

このシステムでは、気体噴射源は、イオン源を兼ねるイオン気体噴射源である。気体噴射源とイオン源が一体化されているので、検知部を小型化できるとともに、生成したイオンを排気ガスに向けて確実に噴射できる。

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記空気圧回路は、受け入れた前記圧縮空気をエアータンク及びレギュレータを経て、前記検知部に前記システム用圧縮空気を供給する空気圧回路である微粒子検知システムとすると良い。

このシステムの空気圧回路は、受け入れた圧縮空気を、空気を貯めるエアータンク及び圧力を一定とするレギュレータを経て、システム用圧縮空気として検知部に供給する。このため、受け入れる圧縮空気について圧力等に変動があっても、検知部に、安定して適切な圧力の圧縮空気を供給することができる。

実施形態にかかり、車両に搭載したエンジンの排気管に微粒子検知システムを適用した状態を説明する説明図である。 実施形態にかかる微粒子検知システムの概略構成を示す説明図である。 実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、微粒子帯電部内での、微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に説明する説明図である。

本実施形態に係る微粒子検知システム１について、図面を参照して説明する。本実施形態の微粒子検知システム１は、車両ＡＭに搭載したエンジンＥＮＧ（内燃機関）の排気管ＥＰに装着して、排気管ＥＰ内を流れる排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓ（ススなど）の量を検知する（図１参照）。なお、車両ＡＭは、圧縮空気ＡＯを生成するコンプレッサＣＭと、このコンプレッサが生成した圧縮空気ＡＯの一部を利用するエアブレーキＡＢ（圧縮空気利用装置）とを搭載している。また、システム１は、主として、検知部１０と、回路部２０１と、上述のエアブレーキＡＢ用のコンプレッサＣＭで生成した圧縮空気ＡＯの他の一部を受け入れて、システム用圧縮空気ＡＫとして検知部１０に供給する空気圧回路３００とからなる（図２参照）。空気圧回路３００は、圧縮空気ＡＯを貯めるエアータンク３０３及び圧力を一定とするレギュレータ３０４を有し、これに加えて、コンプレッサＣＭとの接続部位となるジョイント３０１、第１連結パイプ３０２、第２連結パイプ３０５、送気パイプ３１０、及び、後述するケーブル１６０内のエアパイプ１６３を含む。
検知部１０は、排気管ＥＰのうち、取付開口ＥＰＯが穿孔された取付部ＥＰＴに装着されている。そして、その一部（図２中、取付部ＥＰＴよりも右側（先端側））は取付開口ＥＰＯを通じて排気管ＥＰ内に配置されており、排気ガスＥＧに接触する。
回路部２０１は、排気管ＥＰ外で、複数の配線材からなるケーブル１６０を介して検知部１０に接続されている。この回路部２０１は、検知部１０を駆動するとともに、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路を有している。

先ず、本システム１のうち、回路部２０１の電気回路上の構成について説明する。回路部２０１は、計測制御回路２２０と、イオン源電源回路２１０と、補助電極電源回路２４０とを有している。
このうち、イオン源電源回路２１０は、第１電位ＰＶ１とされる第１出力端２１１と、第２電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有している。第２電位ＰＶ２は、具体的には、第１電位ＰＶ１に対して、正の高電位とされている。さらに具体的には、第２出力端２１２からは、第１電位ＰＶ１に対し、１００ｋＨｚ程度の正弦波を半波整流した、１〜２ｋＶ0-pの正のパルス電圧が出力される。なお、イオン源電源回路２１０は、その出力電流についてフィードバック制御され、自律的に、その実効値が予め定めた電流値（例えば、５μＡ）を保つ定電流電源を構成している。

一方、補助電極電源回路２４０は、第１出力端２１１に導通して第１電位ＰＶ１とされる補助第１出力端２４１と、第３電位ＰＶ３とされる補助第２出力端２４２とを有している。この第３電位ＰＶ３は、具体的には、第１電位ＰＶ１に対して、正の直流高電位であるが、第２電位ＰＶ２のピーク電位（１〜２ｋＶ）よりも低い、例えば、ＤＣ１００〜２００Ｖの電位にされている。

さらに、計測制御回路２２０の一部をなす信号電流検知回路２３０は、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に接続する信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥに接続する接地入力端２３２とを有している。この信号電流検知回路２３０は、信号入力端２３１と接地入力端２３２との間を流れる信号電流Ｉｓを検知する。

加えて、この回路部２０１において、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、第１電位ＰＶ１とされる内側回路ケース２５０に包囲されている。イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、及び、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１は、この内側回路ケース２５０に接続している。
なお、本実施形態では、この内側回路ケース２５０は、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０及び絶縁トランス２７０の二次側鉄心２７１Ｂを収容して包囲すると共に、ケーブル１６０の第１電位配線１６５に導通している。

一方、絶縁トランス２７０は、その鉄心２７１が、一次側コイル２７２を捲回した一次側鉄心２７１Ａと、電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４が捲回された二次側鉄心２７１Ｂとに、分離して構成されている。このうち、一次側鉄心２７１Ａは、接地電位ＰＶＥに導通し、二次側鉄心２７１Ｂは、第１電位ＰＶ１（イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１）に導通している。

さらに、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、内側回路ケース２５０、及び、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０は、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２に導通して接地電位ＰＶＥとされる外側回路ケース２６０に包囲されている。さらに、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２の他、絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａは、この外側回路ケース２６０に接続している。
なお、本実施形態では、この外側回路ケース２６０は、内部にイオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、内側回路ケース２５０、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａを収容して包囲すると共に、ケーブル１６０の接地電位配線１６７に導通している。

計測制御回路２２０は、レギュレータ電源ＰＳを内蔵している。なお、このレギュレータ電源ＰＳは、電源配線ＢＣを通じて外部のバッテリＢＴで駆動される。
また、計測制御回路２２０は、マイクロプロセッサ１００を含み、通信線ＣＣを介して内燃機関を制御する制御ユニットＥＣＵと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路２３０の測定結果（信号電流Ｉｓの大きさ）、これを微粒子量などに換算した値、あるいは、微粒子量が所定量を超えたか否かなどの信号を、制御ユニットＥＣＵに送信可能となっている。これにより、制御ユニットＥＣＵで、内燃機関の制御や、フィルタ（図示しない）の不具合警告を発するなどの動作が可能となる。

外部からレギュレータ電源ＰＳを通じて計測制御回路２２０に入力された電力の一部は、絶縁トランス２７０を介して、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に分配される。なお、絶縁トランス２７０においては、計測制御回路２２０の一部をなす一次側コイル２７２と、イオン源電源回路２１０の一部をなす電源回路側コイル２７３と、補助電極電源回路２４０の一部をなす補助電極電源側コイル２７４と、鉄心２７１（一次側鉄心２７１Ａ，二次側鉄心２７１Ｂ）とは、互いに絶縁されている。このため、計測制御回路２２０から、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に電力を分配できる一方、これら同士間の絶縁を保つことができる。
なお、本実施形態では、絶縁トランス２７０は、補助電極電源回路２４０に電力を供給する補助電極絶縁トランスをも兼ねている。

次いで、空気圧回路３００について説明する（図１，図２参照）。空気圧回路３００は、ジョイント３０１でコンプレッサＣＭと接続され、エンジンＥＮＧにより駆動されたコンプレッサＣＭからの圧縮空気ＡＯの一部を受け入れる。ジョイント３０１は、第１連結パイプ３０２でエアータンク３０３と接続され、受け入れた圧縮空気ＡＯは、エアータンク３０３に貯められる。エアータンク３０３は、第２連結パイプ３０５を介してレギュレータ３０４と接続される。レギュレータ３０４は、圧縮空気ＡＯを減圧すると共に圧力を安定化して出力する。このレギュレータ３０４の出力が、システム用圧縮空気ＡＫとされ、先端部分が外側回路ケース２６０及び内側回路ケース２５０内に差し込まれた送気パイプ３１０及び次述するケーブル１６０のエアパイプ１６３を通して、後述するイオン気体噴射源１１に向けて圧送される。
本実施形態では、ジョイント３０１、第１連結パイプ３０２、エアータンク３０３、第２連結パイプ３０５、レギュレータ３０４、送気パイプ３１０及びエアパイプ１６３が、空気圧回路３００をなしている。

次いで、ケーブル１６０について説明する（図２参照）。このケーブル１６０の中心部分には、銅線からなる第２電位配線１６１及び補助電位配線１６２と、樹脂からなる中空のエアパイプ１６３が配置されている。そして、これらの径方向周囲を、図示しない絶縁体層を挟んで、銅細線を編んだ編組からなる第１電位配線１６５及び接地電位配線１６７が包囲している。

回路部２０１は、このケーブル１６０と接続している（図２参照）。具体的には、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２は第２電位ＰＶ２とされ、第２電位配線１６１に接続、導通している。また、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２は第３電位ＰＶ３とされ、補助電位配線１６２に接続、導通している。さらに、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１は第１電位ＰＶ１とされ、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１、内側回路ケース２５０及び第１電位配線１６５に接続、導通している。加えて、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２は、外側回路ケース２６０及び接地電位配線１６７に接続、導通して、接地電位ＰＶＥとされている。
その他、送気パイプ３１０は、内側回路ケース２５０内を通じて、ケーブル１６０のエアパイプ１６３に連通されている。

次いで、検知部１０について説明する（図２参照）。前述したように、検知部１０は、エンジンＥＮＧ（内燃機関）の排気管ＥＰのうち取付開口ＥＰＯを有する取付部ＥＰＴに装着され、排気ガスＥＧに接触する。この検知部１０は、その電気的機能において、大別して、イオン気体噴射源１１、微粒子帯電部１２、第１導通部材１３、針状電極体２０及び補助電極体５０から構成されている。

第１導通部材１３は、金属製で円筒状をなし、ケーブル１６０の先端側に外嵌されて、ケーブル１６０の第１電位配線１６５に加締め接続され、この第１電位配線１６５と導通している。また、ケーブル１６０のうち、第２電位配線１６１、補助電位配線１６２及びエアパイプ１６３が、第１導通部材１３の内部で保持されている。

ケーブル１６０の第２電位配線１６１の先端側は、第１導通部材１３内で、針状電極体２０に接続されている。この針状電極体２０は、タングステン線からなり、その先端部分が針状に尖った形態とされた針状先端部２２を有する。この針状先端部２２は、後述するイオン気体噴射源１１の２つの電極のうちの１つをなす。
また、ケーブル１６０の補助電位配線１６２の先端側は、第１導通部材１３内で、補助電極体５０に接続されている。この補助電極体５０は、ステンレス線からなり、その先端側は、Ｕ字状に曲げ返されており、さらにその先の先端部分に、後述する補助電極をなす補助電極部５３を有する。

一方、第１導通部材１３は、ケーブル１６０の第１電位配線１６５及び内側回路ケース２５０を通じて、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に導通し、第１電位ＰＶ１とされている。
また、第１導通部材１３は、針状電極体２０及び補助電極体５０のうち、排気管ＥＰ外に位置する部位の径方向周囲を包囲している。

さらに、第１導通部材１３の径方向周囲は、排気管ＥＰに装着されて、これに導通する外装部材１４に絶縁された状態で包囲されている。この外装部材１４は、ケーブル１６０に加締め固定されて、ケーブル１６０の接地電位配線１６７に導通し、接地電位ＰＶＥとされている。

また、ケーブル１６０のパイプ１６３は、第１導通部材１３内で、その先端が開放されている。そして、送気パイプ３１０及びケーブル１６０のエアパイプ１６３を通じて、空気圧回路３００のレギュレータ３０４から供給され、エアパイプ１６３から放出されたシステム用圧縮空気ＡＫは、さらに先端側（図２中、右側）の放電空間ＤＳ（後述する）に圧送される。

さらに、第１導通部材１３の先端側（図２中、右側）には、ノズル部３１が嵌め込まれている。このノズル部３１は、その中央が先端側に向かう凹形状とされ、その中心には、微細な透孔が形成されて、ノズル３１Ｎ（噴射孔）となっている。
また、ノズル部３１は、第１導通部材１３と電気的にも導通して、第１電位ＰＶ１とされている。

第１導通部材１３の先端側にノズル部３１が嵌め込まれることで、これらの内部に、放電空間ＤＳが形成される。この放電空間ＤＳでは、針状電極体２０の針状先端部２２が突出しており、この針状先端部２２は、ノズル部３１の基端側の面であり凹形状をなす対向面３１Ｔと向き合っている。従って、針状先端部２２とノズル部３１（対向面３１Ｔ）との間に高電圧を印加すると、気中放電が生じ、大気中のＮ₂，Ｏ₂等が電離し、正イオン（例えば、Ｎ³⁺，Ｏ²⁺。以下、イオンＣＰともいう）が生成される。また、ケーブル１６０のエアパイプ１６３から放出されたシステム用圧縮空気ＡＫも、この放電空間ＤＳに供給される。このため、ノズル部３１のノズル３１Ｎから、システム用圧縮空気ＡＫを起源とする空気ＡＲが、これより先端側の混合領域ＭＸ（後述する）に向けて高速で噴射されると共に、システム用圧縮空気ＡＫ（空気ＡＲ）に混じって、イオンＣＰも混合領域ＭＸに噴射される。

さらに、ノズル部３１の先端側（図２中、右側）には、微粒子帯電部１２が構成されている。この微粒子帯電部１２の側面には、（排気管ＥＰの下流側に向けて開口する）取入口３３Ｉと排出口４３Ｏが穿孔されている。また、この微粒子帯電部１２は、ノズル部３１に電気的にも導通して、第１電位ＰＶ１とされている。

この微粒子帯電部１２は、内側に膨出した捕集極４２により、内側の空間がスリット状に狭められた形態とされており、これよりも基端側（図２中、左側）には、ノズル部３１との間に円柱状の空間が形成されている。
微粒子帯電部１２内の空間のうち、上述の円柱状の空間を、円柱状混合領域ＭＸ１とする。また、捕集極４２で構成されるスリット状の内部空間を、スリット状混合領域ＭＸ２とする。そして、これら円柱状混合領域ＭＸ１及びスリット状混合領域ＭＸ２を併せて、混合領域ＭＸとする。さらに、捕集極４２よりも先端側にも、円柱状の空間が形成されており、排出口４３Ｏに連通する排出路ＥＸをなしている。加えて、捕集極４２の基端側には、取入口３３Ｉから混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１）に連通する引き込み路ＨＫが形成されている。なお、微粒子帯電部１２が、本発明の「空間形成部材」に相当し、イオン気体噴射源１１と隣り合う混合領域ＭＸが、本発明の「内部空間」に相当する。

次いで、本実施形態の微粒子検知システム１の各部の電気的機能及び動作について、図２のほか、図３をも参照して説明する。なお、この図３は、本システム１の検知部１０の電気的機能及び動作を理解容易のため模式的に示したものである。
針状電極体２０は、ケーブル１６０の第２電位配線１６１を介して、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に接続、導通している。従って、この針状電極体２０は、前述したように、第１電位ＰＶ１に対して、１００ｋＨｚ，１〜２ｋＶ0-pの正の半波整流パルス電圧である、第２電位ＰＶ２とされる。
また、補助電極体５０は、ケーブル１６０の補助電位配線１６２を介して、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に接続、導通している。従って、この補助電極体５０は、前述したように、第１電位ＰＶ１に対して、１００〜２００Ｖの正の直流電位である、第３電位ＰＶ３とされる。
さらに、第１導通部材１３，ノズル部３１，微粒子帯電部１２は、ケーブル１６０の第１電位配線１６５を介して、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、これらの回路を囲む内側回路ケース２５０、及び信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１に接続、導通している。これらは、第１電位ＰＶ１とされる。
加えて、外装部材１４は、ケーブル１６０の接地電位配線１６７を介して、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０を囲む外側回路ケース２６０及び信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２に接続、導通している。これらは、排気管ＥＰと同じ、接地電位ＰＶＥとされる。

従って、前述したように、第１電位ＰＶ１とされるノズル部３１（対向面３１Ｔ）と、これよりも正の高電位である第２電位ＰＶ２とされる針状先端部２２との間では、気中放電、具体的にはコロナ放電が生じる。さらに具体的には、正極となる針状先端部２２の周りにコロナが発生する正針コロナＰＣを生じる。これにより、その雰囲気をなす圧縮空気ＡＫのＮ₂，Ｏ₂等が電離等して、正のイオンＣＰが発生する。発生したイオンＣＰの一部は、放電空間ＤＳに供給されたシステム用圧縮空気ＡＫを起源とする空気ＡＲと共に、ノズル３１Ｎを通って、混合領域ＭＸに向けて噴射される。
本実施形態では、針状先端部２２とノズル部３１が気中放電（コロナ放電）を発生する２つの電極に相当する。また、放電空間ＤＳを囲む、ノズル部３１、針状先端部２２が、イオン気体噴射源１１をなしている。

ノズル部３１のノズル３１Ｎを通じて、空気ＡＲが混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１）に噴射されると、この円柱状混合領域ＭＸ１の気圧が低下するため、取入口３３Ｉから排気ガスＥＧが引き込み路ＨＫを通じて、混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２）に取り入れられる。取入排気ガスＥＧＩは、空気ＡＲと混合され、空気ＡＲと共に、排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。
その際、排気ガスＥＧ中に、ススなどの微粒子Ｓが含まれていた場合、図３に示すように、この微粒子Ｓも混合領域ＭＸ内に取り入れられる。ところで、噴射された空気ＡＲには、イオンＣＰが含まれている。このため、取り入れられたススなどの微粒子Ｓは、イオンＣＰが付着して、正に帯電した帯電微粒子ＳＣとなり、この状態で、混合領域ＭＸ及び排出路ＥＸを通って、排出口４３Ｏから、取入排気ガスＥＧＩ及び空気ＡＲと共に排出される。
一方、混合領域ＭＸに噴射されたイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦは、補助電極体５０の補助電極部５３から斥力を受け、第１電位ＰＶ１とされた捕集極４２をなす微粒子帯電部１２に各部に付着し捕捉される。

従って、この帯電微粒子ＳＣにより排出された排出イオンＣＰＨの電荷量に対応し、第１電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間で流れる信号電流Ｉｓを信号電流検知回路２３０で検知することにより、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量が検知できる。

本実施形態のシステム１はこのように構成されており、空気ＡＲ（システム用圧縮空気ＡＫ）を、ノズル３１Ｎを通じて、排気ガスＥＧ（本実施形態では、取入排気ガスＥＧＩ）に向けて噴射する気体噴射源１１を有している。さらに、この気体噴射源１１は、イオン源を兼ねるイオン気体噴射源１１であり、ノズル３１Ｎ（噴射孔）から、イオンＣＰを含む空気ＡＲ（システム用圧縮空気ＡＫ）を噴射している。このため、本システム１では、検知部１０にシステム用圧縮空気ＡＫを供給する必要がある。

しかしながら、このようなシステム用圧縮空気ＡＫの供給のために、別途圧縮空気源（コンプレッサなど）を用意するのは、コストアップとなり、また、取り付けるためのスペースを確保する必要もある。
一方、車両ＡＭは、圧縮空気ＡＯを生成するコンプレッサＣＭと、この圧縮空気ＡＯの一部を利用するエアブレーキＡＢ（圧縮空気利用装置）とを備えている。

そこで、本実施形態のシステム１では、このような圧縮空気ＡＯを生成するコンプレッサＣＭと圧縮空気ＡＯの一部を利用するエアブレーキＡＢなどの圧縮空気利用装置とを備えた車両ＡＭにおいて、このコンプレッサＣＭで生成した圧縮空気ＡＯの他の一部を空気圧回路３００で受け入れてシステム用圧縮空気ＡＫとして検知部１０に供給している。即ち、このコンプレッサＣＭをシステム用圧縮空気ＡＫの圧縮空気源としても兼用している。
なお、空気圧回路３００は、圧縮空気ＡＯを貯めるエアータンク３０３及び圧力を一定とするレギュレータ３０４を有している。これにより、受け入れた圧縮空気ＡＯを、エアータンク３０３及びレギュレータ３０４を経て、減圧すると共に圧力を安定化している。そして、これをさらに送気パイプ３１０及びエアパイプ１６３を通して、システム用圧縮空気ＡＫとして検知部１０（イオン気体噴射源１１）に供給している。

さらに、本実施形態のシステム１では、システム用圧縮空気ＡＫを、ノズル３１Ｎ（噴射孔）を通じて噴射する気体噴射源１１を有している。
また、気体噴射源１１は、イオン源を兼ねるイオン気体噴射源１１とされている。

このように、本実施形態のシステム１では、エアブレーキＡＢなどの圧縮空気利用装置に用いる圧縮空気ＡＯを生成するコンプレッサＣＭを搭載している車両ＡＭにおいて、このコンプレッサＣＭで生成した圧縮空気ＡＯの一部を空気圧回路３００で受け入れてシステム用圧縮空気ＡＫとして検知部１０に供給している。即ち、このコンプレッサＣＭをシステム用圧縮空気ＡＫの圧縮空気源としても兼用している。これにより、本実施形態のシステム１では別途、圧縮空気源を用意する必要が無く、システムを安価にできる。また、圧縮空気源を別途取り付けるためのスペースも必要としない。

さらに、本実施形態のシステム１では、圧縮空気利用装置の中でも、特にエアブレーキＡＢに用いる圧縮空気ＡＯを生成しているコンプレッサＣＭから供給するので、十分な量のシステム用圧縮空気ＡＫを確保でき、気体噴射源１１（ノズル３１Ｎ）を含む検知部１０を容易かつ確実に作動させることができる。

さらに、本実施形態のシステム１では、気体噴射源１１は、イオン源を兼ねるイオン気体噴射源１１である。気体噴射源１１とイオン源が一体化されているので、検知部１０を小型化できるとともに、生成したイオンＣＰを排気ガスＥＧに向けて確実に噴射できる。

さらに、本実施形態のシステム１の空気圧回路３００は、受け入れた圧縮空気ＡＯを、エアータンク３０３及びレギュレータ３０４を経て、システム用圧縮空気ＡＫとして検知部１０に供給する。このため、受け入れる圧縮空気ＡＯの圧力等に変動があっても、検知部１０に、安定で適切な圧力のシステム用圧縮空気ＡＫを供給できる。

以上において、本発明を実施形態のシステム１に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、空気圧回路３００は、エアータンク３０３及びレギュレータ３０４を有し、受け入れた圧縮空気ＡＯを減圧及び安定化して、システム用圧縮空気ＡＫとして用いる形態としたが、これに限られない。例えば、受け入れた圧縮空気ＡＯをそのまま送気パイプ３１０及びエアパイプ１６３を通して、システム用圧縮空気ＡＫとして供給する形態としても良い。
また、上記実施形態では、コンプレッサＣＭが生成した圧縮空気ＡＯを利用する圧縮空気利用装置がエアブレーキＡＢである場合、即ち、エアブレーキＡＢ用のコンプレッサＣＭをシステムで兼用する場合を示した。しかし、圧縮空気利用装置は、これに限られず、エアサスペンションやＮＯｘ還元剤噴射装置などでも良い。ただし、システムで兼用するコンプレッサＣＭとしては、生成する圧縮空気の量が多い、エアブレーキ用、エアサスペンション用、及びＮＯｘ還元剤噴射装置用の少なくともいずれかであるのが好ましい。
また、上記実施形態では、気体噴射源１１は、イオン気体噴射源１１とされ、イオンＣＰを生成すると共に、生成したイオンＣＰを噴射する形態としたが、これに限られない。例えば、空気圧回路３００から供給されたシステム用圧縮空気ＡＫのみを噴射する形態としても良く、また、別途生成したイオンＣＰを受け入れ、システム用圧縮空気ＡＫと共に噴射する形態としても良い。

また、上記実施形態では、イオン気体噴射源１１でシステム用圧縮空気ＡＫを、微粒子Ｓの検知の際に使用して、微粒子Ｓの量を検知した。しかし、微粒子Ｓの量の検知を行わない期間でも、エンジンＥＮＧの駆動中、常時システム用圧縮空気ＡＫをイオン気体噴射源１１（ノズル３１Ｎ）に供給して噴射させても良い。これにより、ノズル３１Ｎが、微粒子Ｓ（スス）等によって、目詰まりすることが防止できる。
また、システム用圧縮空気ＡＫを、検知部１０の冷却に用いても良い。
また、システム用圧縮空気ＡＫを、検知部１０をなす絶縁部材に水やススなどの異物が付着した場合に、これを除去するのに用いたり、付着防止のために、常時あるいは適時に、絶縁部材に吹きつけるのに用いても良い。

ＡＭ 車両
ＡＢ エアブレーキ（圧縮空気利用装置）
ＣＭ コンプレッサ
ＥＮＧ エンジン（内燃機関）
ＥＰ 排気管（通気管）
ＥＧ 排気ガス
ＥＧＩ 取入排気ガス
Ｓ 微粒子
ＳＣ 帯電微粒子
ＣＰ イオン
ＣＰＦ 浮遊イオン
ＣＰＨ 排出イオン
Ｉｓ 信号電流
１ 微粒子検知システム
１０ 検知部
１１ イオン気体噴射源（気体噴射源）
１２ 微粒子帯電部（空間形成部材）
２０ 針状電極体
２２ （針状電極体の）針状先端部（イオン気体噴射源）
３１Ｎ ノズル（噴射孔）
ＰＶ１ 第１電位
ＰＶ２ 第２電位
ＰＶ３ 第３電位
ＰＶＥ 接地電位
ＭＸ 混合領域（内部空間）
４２ 捕集極
５０ 補助電極体
５３ （補助電極体の）補助電極部（補助電極）
ＡＯ 圧縮空気
ＡＫ システム用圧縮空気
３００ 空気圧回路
３０３ エアータンク
３０４ レギュレータ
１００ マイクロプロセッサ
２０１ 回路部
２１０ イオン源電源回路
２２０ 計測制御回路
２３０ 信号電流検知回路
２４０ 補助電極電源回路

Claims (4)

1. 圧縮空気を生成するコンプレッサと上記圧縮空気の一部を利用する圧縮空気利用装置とを備えた車両に搭載した内燃機関の、排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、
   上記排気管に装着される検知部と、
   上記コンプレッサで生成した上記圧縮空気の他の一部を受け入れて、上記検知部に、この検知部の作動に要するシステム用圧縮空気を供給する空気圧回路と、を備える
   微粒子検知システム。
2. 請求項１に記載の微粒子検知システムであって、
   前記コンプレッサは、エアブレーキ、エアサスペンション、及びＮＯｘ還元剤噴射装置の少なくともいずれかに用いる前記圧縮空気を生成するものであり、
   前記検知部は、
   前記排気ガスが導入される内部空間を構成する空間形成部材と、
   上記内部空間と隣り合うと共に、前記空気圧回路から供給された前記システム用圧縮空気を、自身に形成された噴射孔を通じて上記内部空間に向けて噴射する気体噴射源と、を有する
   微粒子検知システム。
3. 請求項２に記載の微粒子検知システムであって、
   前記気体噴射源は、
   気中放電によりイオンを生成し、生成した上記イオンを、前記システム用圧縮空気と共に噴射するイオン気体噴射源である
   微粒子検知システム。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
   前記空気圧回路は、
   受け入れた前記圧縮空気をエアータンク及びレギュレータを経て、前記検知部に前記システム用圧縮空気を供給する空気圧回路である
   微粒子検知システム。

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