JP2019138738A - 微粒子検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】微粒子検出器の外部からの信号を利用することなく微粒子の量を補正する。【解決手段】微粒子検出器１０は、筐体２２と、ガス流路２４内に導入されたガス中の微粒子２６に放電によって発生させた電荷２８を付加して帯電微粒子Ｐにする電荷発生部３０と、余剰電荷を捕集する余剰電荷除去部４０と、帯電微粒子Ｐを捕集する捕集部５０と、余剰電荷に応じて変化する第１電流Ｉ１に基づいて帯電微粒子Ｐに応じて変化する第２電流Ｉ２を補正し補正後の第２電流Ｉ２に基づいて微粒子数を検出する個数検出部６０とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、微粒子検出器に関する。

微粒子検出器としては、内燃機関の排ガス中の微粒子量に相関する測定信号に基づき微粒子量を決定するものが知られている。この種の微粒子検出器において、例えば特許文献１では、微粒子検出器に使用される絶縁部材の絶縁性が経年劣化により低下してリーク電流が発生して測定精度が低下する点を課題として捉え、車両制御部からフューエルカット信号を受信したときに測定信号のゼロ点補正を行っている。

特開２０１６−１６１３６９号公報

しかしながら、特許文献１では、微粒子検出器に車両制御部からフューエルカット信号を受信するための信号線を接続する必要があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、微粒子検出器の外部からの信号を利用することなく微粒子の量を補正することを主目的とする。

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の微粒子検出器は、
ガス中の微粒子を検出するために用いられる微粒子検出器であって、
前記ガスが通過するガス流路を有する筐体と、
前記ガス流路内に導入された前記ガス中の微粒子に放電によって発生させた電荷を付加して帯電微粒子にする電荷発生部と、
前記ガス流路内で前記電荷発生部よりも前記ガスの流れの下流側に設けられ、前記微粒子に帯電しなかった余剰電荷を捕集する第１捕集部と、
前記ガス流路内で前記第１捕集部よりも前記ガスの流れの下流側に設けられ、前記帯電微粒子を捕集する第２捕集部と、
前記第１捕集部に捕集された前記余剰電荷に応じて変化する第１物理量に基づいて前記第２捕集部に捕集された前記帯電微粒子に応じて変化する第２物理量を補正し、補正後の前記第２物理量に基づいて前記微粒子の量を検出する検出部と、
を備えたものである。

この微粒子検出器では、電荷発生部が電荷を発生させることでガス流路内に導入されたガス中の微粒子を帯電微粒子にし、微粒子に付加されなかった余剰電荷を第１捕集部が捕集し、帯電微粒子を第２捕集部が捕集する。検出部は、第１捕集部に捕集された余剰電荷に応じて変化する第１物理量に基づいて第２捕集部に捕集された帯電微粒子に応じて変化する第２物理量を補正し、補正後の第２物理量に基づいて微粒子の量を検出する。このため、この微粒子検出器によれば、微粒子検出器の外部からの信号を利用することなく微粒子の量を補正することができる。

なお、本明細書において、「電荷」とは、正電荷や負電荷のほかイオンを含むものとする。「物理量」とは、捕集対象に応じて変化するパラメータであればよく、例えば電流などが挙げられる。「微粒子の量」とは、例えば微粒子の数、質量、表面積などが挙げられる。

本発明の微粒子検出器において、前記検出部は、前記電荷発生部で前記電荷を発生させる前後で前記第１物理量が変化したか否かを判定し、前記第１物理量が変化しなかったならばそのタイミングで前記第２物理量のゼロ点補正を行ってもよい。電荷を発生させる前後で第１物理量が変化しなかったということは、実質的に流量がゼロだと推定することができる。そのため、実質的に流量がゼロのタイミングで第２物理量のゼロ点補正を行うことができる。

この場合、前記検出部は、前記電荷発生部で前記電荷を発生させる前後で前記第１物理量が変化したか否かを判定するにあたり、前記電荷発生部で前記電荷を発生させる直前の前記第１物理量と、予め前記ガスの流量がゼロのときに前記電荷発生部で前記電荷を発生させたあと前記電荷が前記第１捕集部に到達するまでの期間を求めておき該期間内における前記第１物理量とを比較して判定してもよい。こうすれば、より適切なタイミングで第２物理量のゼロ点補正を行うことができる。

本発明の微粒子検出器において、前記検出部は、前記第１物理量に基づいて前記微粒子１つあたりの帯電数を求め、前記第２物理量を前記帯電数で補正して補正後の前記第２物理量に基づいて前記微粒子の量を検出してもよい。第２物理量に基づいて微粒子の量を算出するにあたっては、微粒子１つあたりの帯電数を考慮する必要がある。ここで、余剰電荷の量と微粒子１つあたりの帯電数とは相関がある。そのため、余剰電荷の量に相当する第１物理量に基づいて微粒子１つあたりの帯電数を求め、その帯電数で第２物理量を補正し、補正後の第２物理量に基づいて微粒子の量を検出する。こうすることにより、微粒子の量をより精度よく求めることができる。なお、こうした補正は、上述した第２物理量のゼロ点補正を行ったあとに行うことが好ましい。

この場合、前記検出部は、前記第１物理量に基づいて前記微粒子１つあたりの帯電数を求めるにあたり、予め記憶部に記憶された前記第１物理量と前記微粒子１つあたりの帯電数との対応関係を用いて、前記第１物理量に対応する前記微粒子１つあたりの帯電数を求めてもよい。こうすれば、第１物理量に対応する微粒子１つあたりの帯電数を容易に求めることができる。

微粒子検出器１０の説明図。 微粒子検出素子２０の斜視図。 図２のＡ−Ａ断面図。 図２のＢ−Ｂ断面図。 微粒子数検出処理ルーチンのフローチャート。 別の微粒子数検出処理ルーチンのフローチャート。 ステップＳ３５０〜３８０のフローチャート。

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である微粒子検出器１０の説明図、図２は微粒子検出素子２０の斜視図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。なお、本実施形態において、上下方向，左右方向及び前後方向は、図１〜図２に示した通りとする。

微粒子検出器１０は、図１に示すように、エンジンの排気管１２を流れる排ガスに含まれる微粒子２６（図４参照）の数を検出するものである。この微粒子検出器１０は、微粒子検出素子２０と、各種電源３６，４６，５６や個数検出部６０を含む付属ユニット８０とを備えている。

微粒子検出素子２０は、図１に示すように、円柱状の支持体１４に差し込まれた状態で、排気管１２に固定されたリング状の台座１６に取り付けられている。微粒子検出素子２０は、保護カバー１８によって保護されている。保護カバー１８には図示しない穴が設けられており、この穴を介して排気管１２を流通する排ガスが微粒子検出素子２０の下端２２ａに設けられたガス流路２４を通過する。微粒子検出素子２０は、図４に示すように、筐体２２に、電荷発生部３０と、余剰電荷除去部４０と、捕集部５０と、ヒータ電極７２とを備えたものである。

筐体２２は、図１に示すように、排気管１２の軸方向と交差する方向（ここでは略直交する方向）に長い長尺の直方体である。筐体２２は絶縁体であり、例えばアルミナなどのセラミック製である。筐体２２の下端２２ａは排気管１２の内部に配置され、上端２２ｂは排気管１２の外部に配置される。筐体２２の下端２２ａには、ガス流路２４が設けられている。筐体２２の上端２２ｂには、各種端子が設けられている。

ガス流路２４の軸方向は、排気管１２の軸方向と一致している。ガス流路２４は、図２に示すように、筐体２２の前方の面に設けられた矩形のガス導入口２４ａから、筐体２２の後方の面に設けられた矩形のガス排出口２４ｂまで連なる直方体形状の空間である。筐体２２は、ガス流路２４を構成する左右一対の流路壁２２ｃ，２２ｄを備えている。

電荷発生部３０は、図４に示すように、ガス流路２４内のガス導入口２４ａの近傍に電荷が発生するように、流路壁２２ｃに設けられている。電荷発生部３０は、放電電極３２と２つの誘導電極３４，３４とを有している。放電電極３２は、流路壁２２ｃの内面に沿って設けられ、図３に示すように、矩形の周囲に複数の微細突起を有している。２つの誘導電極３４，３４は、矩形電極であり、流路壁２２ｃに間隔をあけて放電電極３２と平行となるように埋設されている。電荷発生部３０では、図４に示すように、放電電極３２と２つの誘導電極３４，３４との間に放電用電源３６（付属ユニット８０の１つ）の数ｋＶのパルス電圧が印加されることで、両電極間の電位差による気中放電が発生する。このとき、筐体２２のうち放電電極３２と誘導電極３４，３４との間の部分が誘電体層の役割を果たす。この気中放電によって、放電電極３２の周囲に存在するガスがイオン化されて正の電荷２８が発生する。放電電極３２は、図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子３３（図２参照）に接続され、この端子３３を介して放電用電源３６に接続されている。また、２つの誘導電極３４，３４は、図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子３５（図２参照）に接続され、この端子３５を介して放電用電源３６に接続されている。

ガスに含まれる微粒子２６は、図４に示すように、ガス導入口２４ａからガス流路２４内に入り、電荷発生部３０を通過する際に電荷発生部３０の気中放電によって発生した電荷２８が付加されて帯電微粒子Ｐとなったあと後方に移動する。また、発生した電荷２８のうち微粒子２６に付加されなかったものは、電荷２８のまま後方に移動する。

余剰電荷除去部４０は、第１捕集部に相当するものであり、図４に示すように、電荷発生部３０の下流で且つ捕集部５０の上流に設けられている。余剰電荷除去部４０は、印加電極４２と除去電極４４とを有している。印加電極４２は、右側の流路壁２２ｄの内面に沿って設けられ、ガス流路２４内に露出している。除去電極４４は、左側の流路壁２２ｃの内面に沿って設けられ、ガス流路２４内に露出している。印加電極４２と除去電極４４とは互いに向かい合う位置に配設されている。印加電極４２は、除去用電源４６（付属ユニット８０の１つ）によって後述する電圧Ｖ１よりも１桁程度低い電圧Ｖ２（正電位）が印加される。除去電極４４は、第１電流計４８を介してグランドに接続されている。なお、グランドは、保護カバー１８や排気管１２などのフレームグランドであってもよいし、アースでもよい（以下同じ）。これにより、余剰電荷除去部４０の印加電極４２と除去電極４４との間には弱い電界が発生する。したがって、電荷発生部３０で発生した電荷２８のうち、微粒子２６に付加されなかった余剰の電荷２８は、この弱い電界によって除去電極４４に引き寄せられて捕集され、グランドに捨てられる。これにより、余剰電荷除去部４０は、余剰の電荷２８が捕集部５０の捕集電極５４に捕集されて微粒子２６の数にカウントされてしまうことを抑制している。印加電極４２は、図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子４３（図２参照）に接続され、この端子４３を介して除去用電源４６に接続されている。また、除去電極４４は、図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子４５（図２参照）に接続され、この端子４５を介して第１電流計４８に接続されている。

捕集部５０は、第２捕集部に相当するものであり、図４に示すように、ガス流路２４のうち電荷発生部３０及び余剰電荷除去部４０よりも下流に設けられている。捕集部５０は、帯電微粒子Ｐを捕集するものであり、対向電極（電界発生電極）５２と捕集電極５４とを有している。対向電極５２は、右側の流路壁２２ｄの内面に沿って設けられ、ガス流路２４内に露出している。捕集電極５４は、左側の流路壁２２ｃの内面に沿って設けられ、ガス流路２４内に露出している。対向電極５２と捕集電極５４とは互いに向かい合う位置に配設されている。対向電極５２は、印加電極４２に印加される電圧Ｖ２よりも大きな電圧Ｖ１（正電位）が捕集用電源５６（付属ユニット８０の１つ）によって印加される。捕集電極５４は、第２電流計６２を介してグランドに接続されている。これにより、捕集部５０の対向電極５２と捕集電極５４との間には比較的強い電界が発生する。したがって、ガス流路２４を流れる帯電微粒子Ｐは、この比較的強い電界によって捕集電極５４に引き寄せられて捕集される。対向電極５２は、図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子５３（図２参照）に接続され、この端子５３を介して捕集用電源５６に接続されている。また、捕集電極５４は、図示しない配線を介して筐体２２の上端２２ｂの端子５５（図２参照）に接続され、この端子５５を介して第２電流計６２に接続されている。

なお、余剰電荷除去部４０の各電極４２，４４のサイズ、両電極４２，４４の間に発生させる電界の強さ、捕集部５０の各電極５２，５４のサイズ、両電極５２，５４の間に発生させる電界の強さは、帯電微粒子Ｐが除去電極４４に捕集されることなく捕集電極５４に捕集されるように、また、微粒子２６に付加しなかった電荷２８が除去電極４４によって除去されるように、設定されている。一般に、電荷２８の電気移動度は、帯電微粒子Ｐの電気移動度の１０倍以上であり、捕集するのに必要な電界は１桁以上小さくて済むので、このような設定が容易に可能となる。なお、対向電極５２と捕集電極５４とは、複数組設けられていてもよい。

個数検出部６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる周知のマイクロコンピュータによって構成されている。個数検出部６０は、除去電極４４を流れる電流を測定する第１電流計４８から第１電流Ｉ１を入力し、捕集電極５４を流れる電流を測定する第２電流計６２から第２電流Ｉ２を入力する。また、個数検出部６０は、放電用電源３６に電圧を制御するための制御信号を出力し、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２に基づいて排ガス中の微粒子数を算出してその結果を表示部６６に出力する。

ヒータ電極７２は、筐体２２に埋設された帯状の発熱体である。具体的には、ヒータ電極７２は、筐体２２の上端２２ｂの一方の端子７５（図２参照）から、筐体２２の流路壁２２ｃをジグザグに引き回されたあと、筐体２２の上端２２ｂの他方の端子７５（図２参照）に戻るように配線されている。ヒータ電極７２は、一対の端子７５，７５を介して図示しない給電装置に接続され、その給電装置によって通電されると発熱する。ヒータ電極７２は、筐体２２や除去電極４４，捕集電極５４などの各電極を加熱する。

次に、微粒子検出器１０の使用例について説明する。自動車の排ガスに含まれる微粒子２６を計測する場合、上述したようにエンジンの排気管１２に微粒子検出素子２０を取り付ける（図１参照）。

図４に示すように、ガス導入口２４ａからガス流路２４内に導入された排ガスに含まれる微粒子２６は、電荷発生部３０の放電によって発生した電荷２８（ここでは正電荷）を帯びて帯電微粒子Ｐになる。帯電微粒子Ｐは、電界が弱く除去電極４４の長さが捕集電極５４よりも短い余剰電荷除去部４０をそのまま通過して、捕集部５０に至る。捕集部５０に到達した帯電微粒子Ｐは、対向電極５２によって発生した捕集用電界によって捕集電極５４に捕集される。第２電流計６２は、捕集電極５４に捕集された帯電微粒子Ｐの電荷２８に基づく第２電流Ｉ２を測定する。一方、微粒子２６に付加されなかった電荷２８は、電界が弱くても余剰電荷除去部４０の除去電極４４に引き寄せられ、除去電極４４から第１電流計４８を経てグランドに捨てられる。第１電流計６１は、除去電極４４に捕集された電荷２８に基づく第１電流Ｉ１を測定する。微粒子２６に付加されなかった不要な電荷２８は、余剰電荷除去部４０によって除去されるため、捕集部５０にほとんど到達することがない。

個数検出部６０のＣＰＵは、所定の微粒子数検出タイミングごとに、個数検出部６０のＲＯＭに記憶された微粒子数検出処理ルーチンのプログラムを読み出し、これを実行する。図５は微粒子数検出処理ルーチンのフローチャートである。

個数検出部６０のＣＰＵは、微粒子数検出処理ルーチンを開始すると、まず、電荷発生部３０で電荷を発生させる前に除去電極４４を流れる第１電流Ｉ１を第１電流計４８から入力し、ＲＡＭに記憶する（ステップＳ１００）。続いて、個数検出部６０のＣＰＵは、電荷発生部３０で電荷を発生させる（ステップＳ１１０）。具体的には、個数検出部６０のＣＰＵは、放電用電源３６の数ｋＶのパルス電圧が放電電極３２と２つの誘導電極３４，３４との間に印加されるようにする。これにより、両電極間の電位差による気中放電が発生する。続いて、個数検出部６０のＣＰＵは、電荷発生後の第１電流Ｉ１を第１電流計４８から入力してＲＡＭに記憶し（ステップＳ１２０）、電荷発生前後で第１電流Ｉ１が変化したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。例えば、個数検出部６０のＣＰＵは、電荷発生前の第１電流Ｉ１と電荷発生後の第１電流Ｉ１との差を算出し、その差がゼロ（実質的にゼロとみなせる微小値だった場合も含む、以下同じ）だったならば、電荷発生前後で第１電流Ｉ１が変化しなかったと判定し、ゼロでなかったならば、電荷発生前後で第１電流Ｉ１が変化したと判定する。電荷発生後の第１電流Ｉ１については、電荷発生後所定期間が経過する前の第１電流Ｉ１を入力することが好ましい。所定期間とは、排ガスの流量がゼロのときに電荷発生部３０で電荷を発生させたあとその電荷が除去電極４４に拡散して到達するまでの期間である。この所定期間は、実験などにより予め求めておくものとする。

個数検出部６０のＣＰＵは、電荷発生前後で第１電流Ｉ１が変化しなかったならば、排ガスの流量はゼロであると推定して、第２電流Ｉ２のゼロ点補正（その時点で第２電流Ｉ２をゼロに設定する補正）を実行する（ステップＳ１４０）。第２電流Ｉ２のベースラインは、経時的に徐々に上がっていく傾向を示す。第２電流Ｉ２は、排ガスの流量がゼロであれば、帯電微粒子Ｐが捕集電極５４に捕集されないためゼロになるはずである。そのため、排ガスの流量がゼロであると推測できるタイミングで第２電流Ｉ２のゼロ点補正を行う。ここでは、電荷発生前後で第１電流Ｉ１が変化していなければ、電荷発生部３０で発生した電荷は排ガスの流れによって余剰電荷除去部４０に到達しないため、排ガスの流量がゼロであると推測する。個数検出部６０のＣＰＵは、ステップＳ１４０のあと又はステップＳ１３０で第１電流Ｉ１が変化していたとき、捕集電極５４を流れる第２電流Ｉ２を第２電流計６２から入力し（ステップＳ１５０）、第２電流Ｉ２に基づいて微粒子数を算出し（ステップＳ１６０）、その微粒子数を表示部６６に出力し（ステップＳ１７０）、このルーチンを終了する。

ここで、ステップＳ１６０で微粒子数を算出する手順について説明する。第２電流Ｉ２と電荷量ｑの関係は、Ｉ２＝ｄｑ／（ｄｔ）、ｑ＝∫Ｉ２ｄｔである。個数検出部６０のＣＰＵは、一定期間にわたって電流値を積分（累算）してその積分値（蓄積電荷量）を求め、蓄積電荷量を素電荷で除算して電荷の総数（捕集電荷数）を求め、それを捕集電極５４に捕集された微粒子２６の個数Ｎｔとする（下記式（１）参照）。個数検出部６０のＣＰＵは、この個数Ｎｔを排ガス中の微粒子２６の数として検出する。ここでは、１つの微粒子２６に付加する電荷の数の平均値（平均帯電数）を１であると仮定した。
Ｎｔ＝（蓄積電荷量）／（素電荷） …（１）

なお、微粒子検出素子２０の使用に伴い、微粒子２６等が捕集電極５４に数多く堆積すると、新たに帯電微粒子Ｐが捕集電極５４に捕集されないことがある。そのため、定期的にあるいは堆積量が所定量に達したタイミングで、捕集電極５４をヒータ電極７２によって加熱することにより、捕集電極５４上の堆積物を加熱して焼却し捕集電極５４の電極面をリフレッシュする。また、ヒータ電極７２により、筐体２２の内周面に付着した微粒子２６を焼却することもできる。

以上説明した本実施形態の微粒子検出器１０では、電荷発生部３０が電荷２８を発生させることでガス流路２４内に導入されたガス中の微粒子２６を帯電微粒子Ｐにし、微粒子２６に付加されなかった余剰電荷を除去電極４４が捕集し、帯電微粒子Ｐを捕集電極５４が捕集する。個数検出部６０は、除去電極４４に捕集された余剰電荷に応じて変化する第１電流Ｉ１に基づいて、捕集電極５４に捕集された帯電微粒子Ｐに応じて変化する第２電流Ｉ２を補正（ゼロ点補正）し、補正後の第２電流Ｉ２に基づいて微粒子数を検出する。このため、この微粒子検出器１０によれば、微粒子検出器１０の外部（例えば自動車の車両制御部）からの信号を利用することなく、自身が単独で微粒子数を補正することができる。

また、個数検出部６０は、電荷発生部３０で電荷を発生させる前後で第１電流Ｉ１が変化したか否かを判定し、第１電流Ｉ１が変化しなかったならばそのタイミングで第２電流Ｉ２のゼロ点補正を行っている。電荷を発生させる前後で第１電流Ｉ１が変化しなかったということは、実質的に流量がゼロだと推定することができる。そのため、実質的に流量がゼロのタイミングで第２電流Ｉ２のゼロ点補正を行うことができる。

更に、個数検出部６０は、電荷発生部３０で電荷を発生させる前後で第１電流Ｉ１が変化したか否かを判定するにあたり、電荷発生部３０で電荷を発生させる直前の第１電流Ｉ１と電荷発生後所定期間が経過する前の第１電流Ｉ１とを比較して判定する。所定期間とは、排ガスの流量がゼロのときに電荷発生部３０で電荷を発生させたあとその電荷が除去電極４４に拡散して到達するまでの期間である。そのため、より適切なタイミングで第２電流Ｉ２のゼロ点補正を行うことができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、図５に示した微粒子数検出ルーチンを実行したが、その代わりに、図６に示した微粒子数検出処理ルーチンを実行してもよい。すなわち、個数検出部６０のＣＰＵは、まず、電荷発生部３０で電荷を発生させ（ステップＳ２１０）、電荷発生後の第１電流Ｉ１を第１電流計４８から入力する（ステップＳ２２０）。なお、ステップＳ２２０では、上述した実施形態のように電荷発生後所定期間が経過する前に第１電流Ｉ１を第１電流計４８から入力してもよい。続いて、個数検出部６０のＣＰＵは、その第１電流Ｉ１がゼロか否かを判定し（ステップＳ２３０）、ゼロだったならば排ガスの流量がゼロであると推定して第２電流Ｉ２のゼロ点補正を実行し（ステップＳ２４０）、その後既述のステップＳ１５０〜Ｓ１７０の処理を実行し、ゼロでなかったならばそのままステップＳ１５０〜Ｓ１７０の処理を実行する。ここでは、電荷発生前は除去電極４４に捕集されるべき電荷がないため第１電流Ｉ１はゼロであることを前提としている。そのため、ステップＳ２３０で第１電流Ｉ１がゼロだった場合は、電荷発生前後で第１電流Ｉ１がゼロのまま変化しなかったといえる。この図６に示した微粒子数検出処理ルーチンを実行した場合でも、上述した実施形態と同様の効果が得られる。

あるいは、図５又は図６に示した微粒子数検出ルーチンのステップＳ１５０〜Ｓ１７０（１点鎖線で囲ったステップ）の代わりに、図７に示したステップＳ３５０〜Ｓ３７０を実行してもよい。すなわち、個数検出部６０のＣＰＵは、除去電極４４を流れる第１電流Ｉ１及び捕集電極５４を流れる第２電流Ｉ２を入力し（ステップＳ３５０）、第１及び第２電流Ｉ１，Ｉ２に基づいて微粒子数を算出する（ステップＳ３６０）。具体的には、ステップＳ３６０では、個数検出部６０のＣＰＵは、まず、第１電流Ｉ１に基づいて平均帯電数（１つの微粒子２６に付加する電荷の数の平均値）を求める。電荷発生部３０で発生する電荷２８の量は、微粒子２６に帯電する電荷２８の量に比べて大過剰である。そのため、電荷発生部３０で発生した電荷２８のすべてが除去電極４４に捕集されたとみなす。そうすると、第１電流Ｉ１は、電荷発生部３０で発生した電荷２８の量を表すことになる。また、電荷発生部３０で発生した電荷２８の量と平均帯電数との間には相関がある。つまり発生した電荷２８の量が多いほど平均帯電数が高くなる。したがって、第１電流Ｉ１と平均帯電数との間には相関がある。第１電流Ｉ１と平均帯電数との対応関係は、予め実験などにより求めることができ、個数検出部６０のＲＯＭなどに記憶される。その対応関係の一例を表１に示す。この対応関係を用いて、第１電流Ｉ１から平均帯電数を求める。次に、個数検出部６０のＣＰＵは、第２電流Ｉ２を平均帯電数で補正して補正後の第２電流Ｉ２ｃを求める。ここでは、第２電流Ｉ２を平均帯電数で除した値を補正後の第２電流Ｉ２ｃとする。その一例を表１に示す。その後、個数検出部６０のＣＰＵは、補正後の第２電流Ｉ２ｃを用いて上述した式（１）から微粒子の数を求める。こうすることにより、微粒子数をより精度よく求めることができる。

上述した実施形態では、電荷発生部３０として、ガス流路２４の内面に沿って設けられた放電電極３２と筐体２２に埋設された２つの誘導電極３４，３４とにより構成したが、気中放電により電荷を発生するものであれば特にどのような構成でも構わない。例えば、誘導電極３４，３４をガス流路２４の壁に埋設する代わりに、ガス流路２４の内面に沿って設けてもよい。あるいは、電荷発生部を針状電極と対向電極とで構成してもよい（例えば国際公開第２０１５／１４６４５６号パンフレット参照）。また、上述した実施形態では、電荷発生部３０を流路壁２２ｃに設けたが、これに代えて又は加えて、電荷発生部３０を流路壁２２ｄに設けてもよい。

上述した実施形態では、対向電極５２はガス流路２４に露出していたが、これに限らず筐体２２に埋設されていてもよい。この点は、印加電極４２も同様である。

上述した実施形態では、微粒子検出器１０をエンジンの排気管１２に取り付ける場合を例示したが、特にエンジンの排気管１２に限定されるものではなく、微粒子を含むガスが流通する管であればどのような管であってもよい。

上述した実施形態では、微粒子検出素子２０は微粒子の数を検出するものとしたが、微粒子の質量や表面積などを検出するものとしてもよい。微粒子の質量は、例えば、微粒子の数に微粒子の平均質量を乗じることにより求めることができるし、予め蓄積電荷量と捕集された微粒子の質量との関係をマップとして記憶装置に記憶しておき、このマップを用いて蓄積電荷量から微粒子の質量を求めることもできる。微粒子の表面積についても、微粒子の質量と同様の方法で求めることができる。

１０ 微粒子検出器、１２ 排気管、１４ 支持体、１６ 台座、１８ 保護カバー、２０ 微粒子検出素子、２２ 筐体、２２ａ 下端、２２ｂ 上端、２２ｃ 流路壁、２２ｄ 流路壁、２４ ガス流路、２４ａ ガス導入口、２４ｂ ガス排出口、２６ 微粒子、２８ 電荷、３０ 電荷発生部、３２ 放電電極、３３ 端子、３４ 誘導電極、３５ 端子、３６ 放電用電源、４０ 余剰電荷除去部、４２ 印加電極、４３ 端子、４４ 除去電極、４５ 端子、４６ 除去用電源、４８ 電流計、５０ 捕集部、５２ 対向電極、５３ 端子、５４ 捕集電極、５５ 端子、５６ 捕集用電源、６０ 個数検出部、６２ 電流計、６４ 個数測定装置、６６ 表示部、７２ ヒータ電極、７５ 端子、８０ 付属ユニット。

Claims (5)

1. ガス中の微粒子を検出するために用いられる微粒子検出器であって、
   前記ガスが通過するガス流路を有する筐体と、
   前記ガス流路内に導入された前記ガス中の微粒子に放電によって発生させた電荷を付加して帯電微粒子にする電荷発生部と、
   前記ガス流路内で前記電荷発生部よりも前記ガスの流れの下流側に設けられ、前記微粒子に帯電しなかった余剰電荷を捕集する第１捕集部と、
   前記ガス流路内で前記第１捕集部よりも前記ガスの流れの下流側に設けられ、前記帯電微粒子を捕集する第２捕集部と、
   前記第１捕集部に捕集された前記余剰電荷に応じて変化する第１物理量に基づいて前記第２捕集部に捕集された前記帯電微粒子に応じて変化する第２物理量を補正し、補正後の前記第２物理量に基づいて前記微粒子の量を検出する検出部と、
   を備えた微粒子検出器。
2. 前記検出部は、前記電荷発生部で前記電荷を発生させる前後で前記第１物理量が変化したか否かを判定し、前記第１物理量が変化しなかったならばそのタイミングで前記第２物理量のゼロ点補正を行う、
   請求項１に記載の微粒子検出器。
3. 前記検出部は、前記電荷発生部で前記電荷を発生させる前後で前記第１物理量が変化したか否かを判定するにあたり、前記電荷発生部で前記電荷を発生させる直前の前記第１物理量と、予め前記ガスの流量がゼロのときに前記電荷発生部で前記電荷を発生させたあと前記電荷が前記第１捕集部に到達するまでの期間を求めておき該期間内における前記第１物理量とを比較して判定する、
   請求項２に記載の微粒子検出器。
4. 前記検出部は、前記第１物理量に基づいて前記微粒子１つあたりの帯電数を求め、前記第２物理量を前記帯電数で補正し、補正後の前記第２物理量に基づいて前記微粒子の量を検出する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の微粒子検出器。
5. 前記検出部は、前記第１物理量に基づいて前記微粒子１つあたりの帯電数を求めるにあたり、予め記憶部に記憶された前記第１物理量と前記微粒子１つあたりの帯電数との対応関係を用いて、前記第１物理量に対応する前記微粒子１つあたりの帯電数を求める、
   請求項４に記載の微粒子検出器。

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