JP2020134351A - 微粒子センサ - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁パイプの先端部の表面を通じた補助電極突出部とガス流通管との間の電流リークが生じ難くなる微粒子センサを提供する。【解決手段】補助電極体８０は、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂが、ガス流通管３６の挿入孔３６ｈから突出して、補助電極突出部８６と共に、ガス流通管３６のガス流通空間ＩＳ内に配置される態様で、ガス流通管３６の挿入孔３６ｈに挿入されている。補助電極突出部８６のうち、少なくとも絶縁パイプ８５の先端部８５ｂに隣接する隣接部８６ｂは、電気絶縁膜８８によって被覆されている。【選択図】図１０

Description

本発明は、被測定ガス中の微粒子の量を検知する微粒子センサに関する。

ガス中の微粒子量を計測したい場合がある。例えば、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、フィルタ下流の排気ガス中の微粒子の量を検知可能な微粒子センサが求められている。

このような微粒子センサとして、特許文献１には、気中放電によりイオンを生成する放電電極体と、筒状のガス流通管とを備える微粒子センサが開示されている。ガス流通管は、微粒子を含む被測定ガスを当該ガス流通管の内部に取り入れるガス導入口、及び、被測定ガスを当該ガス流通管の外部に排出するガス排出口を有する。この微粒子センサは、気中放電により生成したイオンを、ガス流通管の内部において被測定ガス中に含まれる微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、ガス排出口を通じてガス流通管の外部に排出された帯電微粒子に含まれるイオンの量に応じて流れる信号電流を用いて、被測定ガス中の微粒子を検知する。

特開２０１６−３８２４８号公報

さらに、この微粒子センサでは、ガス流通管が、基準電位とされ、生成したイオンのうち微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極を兼ねている。さらに、この微粒子センサは、補助電極体を有する。補助電極体は、金属線からなり、基準電位とは異なる補助電位とされる補助電極本体部と、電気絶縁性を有し、補助電極本体部の径方向周囲を包囲して、補助電極本体部とガス流通管との間を電気的に絶縁する筒状の絶縁パイプとを備える。さらに、ガス流通管は、補助電極体が挿入される挿入孔と、ガス流通管の内部空間であって、帯電微粒子及び浮遊イオンを含む被測定ガスが流通するガス流通空間とを有する。

さらに、補助電極本体部は、絶縁パイプの先端部から突出して、ガス流通管のガス流通空間内に配置される補助電極突出部を有する。この補助電極突出部は、ガス流通空間内に露出しており、浮遊イオンに対してガス流通管に向かう斥力を与えてガス流通管による浮遊イオンの捕集を補助する。また、補助電極体は、絶縁パイプの先端部が、ガス流通管の挿入孔から突出して補助電極突出部と共にガス流通空間内に配置される態様で、ガス流通管の挿入孔に挿入されている。

ところで、ガス流通空間内を流通する被測定ガス（排気ガスなど）には、ススなどの微粒子が含まれている。このため、補助電極体のうち、ガス流通管の挿入孔から突出してガス流通空間内に配置される絶縁パイプの先端部の表面に、ススなどの微粒子が付着して堆積してゆくことがある。これにより、絶縁パイプの先端部の表面の絶縁性が低下し、補助電位とされる補助電極突出部と基準電位とされるガス流通管との間で、絶縁パイプの先端部の表面を通じた電流リークが生じる虞があった。補助電極突出部とガス流通管との間で漏れ電流が流れた場合には、ガス流通管のガス流通空間内における補助電極突出部とガス流通管との間の電界強度が低下し、浮遊イオンに対してガス流通管に向かう斥力を与えることができなくなる虞があった。その結果、ガス流通管による浮遊イオンの捕集が適切に行われず（従って、帯電微粒子と共にガス排出口を通じてガス流通管の外部に排出される浮遊イオンが増大し）、被測定ガス中の微粒子の量を適切に検知することができなくなる虞があった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、絶縁パイプの先端部の表面を通じた補助電極突出部とガス流通管との間の電流リークが生じ難くなる微粒子センサを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、気中放電によりイオンを生成する放電電極体と、筒状のガス流通管であって、微粒子を含む被測定ガスを当該ガス流通管の内部に取り入れるガス導入口、及び、前記被測定ガスを当該ガス流通管の外部に排出するガス排出口を有するガス流通管と、を備え、前記気中放電により生成した前記イオンを、前記ガス流通管の内部において前記被測定ガス中に含まれる前記微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、前記ガス排出口を通じて前記ガス流通管の外部に排出された前記帯電微粒子に含まれる前記イオンの量に応じて流れる信号電流を用いて前記被測定ガス中の前記微粒子を検知する微粒子センサにおいて、前記ガス流通管は、基準電位とされ、前記イオンのうち前記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極を兼ね、前記微粒子センサは、金属線からなり、前記基準電位とは異なる補助電位とされる補助電極本体部と、電気絶縁性を有し、前記補助電極本体部の径方向周囲を包囲して、前記補助電極本体部と前記ガス流通管との間を電気的に絶縁する筒状の絶縁パイプと、を備える補助電極体を有し、前記ガス流通管は、前記補助電極体が挿入される挿入孔と、前記ガス流通管の内部空間であって、前記帯電微粒子及び前記浮遊イオンを含む前記被測定ガスが流通するガス流通空間と、を有し、前記補助電極本体部は、前記絶縁パイプの先端部から突出して、前記ガス流通管の前記ガス流通空間内に配置される補助電極突出部であって、前記浮遊イオンに対し前記ガス流通管に向かう斥力を与えて前記ガス流通管による前記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極突出部を有し、前記補助電極体は、前記絶縁パイプの前記先端部が、前記ガス流通管の前記挿入孔から突出して前記補助電極突出部と共に前記ガス流通空間内に配置される態様で、前記ガス流通管の前記挿入孔に挿入されており、前記補助電極突出部のうち、少なくとも前記絶縁パイプの前記先端部に隣接する隣接部は、前記ガス流通空間内に露出することなく、電気絶縁膜によって被覆されている微粒子センサである。

上述の微粒子センサでは、補助電極突出部のうち少なくとも絶縁パイプの先端部に隣接する隣接部が、ガス流通空間内に露出することなく、電気絶縁膜によって被覆されている。従って、上述の微粒子センサの補助電極体では、ガス流通管の挿入孔から突出してガス流通空間内に配置される部位のうち、電気絶縁性を有する部材によって被覆される部位が、少なくとも、絶縁パイプの先端部によって被覆される部位と、これに隣接して電気絶縁膜によって被覆される部位（隣接部）とになる。なお、補助電極突出部の隣接部を被覆する電気絶縁膜と絶縁パイプの先端部とは接触しており、前記電気絶縁膜と絶縁パイプとは、補助電極本体部の長さ方向に繋がっている。すなわち、補助電極突出部の隣接部を被覆する電気絶縁膜と絶縁パイプとの間において、補助電極本体部は、ガス流通空間内に露出していない。

従って、従来の微粒子センサ（電気絶縁膜を有しない微粒子センサ）に比べて、補助電極体のうちガス流通管の挿入孔から突出してガス流通空間内に配置される部位において、電気絶縁性を有する部材によって被覆される部位を、少なくとも、電気絶縁膜を設けた部位（隣接部）の長さだけ増大させることができる。これにより、絶縁パイプの先端部の表面を通じた補助電極突出部とガス流通管との間の電流リークが生じ難くなる。

上述の微粒子センサとしては、例えば、補助電極突出部の隣接部のみが電気絶縁膜によって被覆されているものを挙げることができる。この微粒子センサでは、補助電極突出部のうち、その長さ方向（補助電極本体部の軸線に沿った方向）について隣接部よりも絶縁パイプから遠くに位置する部位が、ガス流通空間内に露出することになる。この微粒子センサでは、補助電極本体部の長さ方向について、補助電極突出部のうちガス流通空間内に露出する部位とガス流通管との間に、絶縁パイプの先端部と電気絶縁膜とが存在することになる。従って、従来の微粒子センサ（電気絶縁膜を有しない微粒子センサ）に比べて、電気絶縁膜の長さの分だけ、補助電極突出部のうちガス流通空間内に露出する部位とガス流通管との間の沿面距離を増大させることができる。これにより、絶縁パイプの先端部の表面を通じた補助電極突出部とガス流通管との間の電流リークが生じ難くなる。

また、上述の微粒子センサとしては、例えば、補助電極突出部の全体が電気絶縁膜によって被覆されているものを挙げることもできる。すなわち、補助電極突出部の全体が、ガス流通空間内に露出することなく、電気絶縁膜によって被覆されている微粒子センサである。この微粒子センサでは、補助電極突出部において、ガス流通空間内に露出する部位が存在しないので、絶縁パイプの先端部の表面を通じた補助電極突出部とガス流通管との間の電流リークを確実に防止することができる。
なお、電気絶縁膜としては、例えば、電気絶縁性ガラス膜や電気絶縁性セラミックの溶射膜などを挙げることができる。

さらに、前記の微粒子センサであって、前記補助電極突出部の全体が、前記ガス流通空間内に露出することなく、前記電気絶縁膜によって被覆されている微粒子センサとすると良い。

上述の微粒子センサでは、補助電極突出部の全体が、ガス流通空間内に露出することなく、電気絶縁膜によって被覆されている。従って、この微粒子センサでは、補助電極突出部において、ガス流通空間内に露出する部位が存在しないので、絶縁パイプの先端部の表面を通じた補助電極突出部とガス流通管との間の電流リークを確実に防止することができる。

さらに、前記いずれかの微粒子センサであって、前記電気絶縁膜は、電気絶縁性ガラス膜である微粒子センサとすると良い。

さらに、前記いずれかの微粒子センサであって、前記補助電極本体部のうち、前記補助電極突出部の前記隣接部と前記絶縁パイプの内部に配置されるパイプ内配置部の少なくとも一部が、前記電気絶縁膜である電気絶縁性ガラス膜によって被覆されつつ、前記電気絶縁性ガラス膜の一部によって前記絶縁パイプの先端側の開口と前記補助電極本体部との間が封止されると共に、前記パイプ内配置部がこれを覆う前記電気絶縁性ガラス膜によって前記絶縁パイプに接着されている微粒子センサとすると良い。

上述の微粒子センサでは、補助電極本体部のうち、補助電極突出部の隣接部と絶縁パイプの内部に配置されるパイプ内配置部の少なくとも一部が、電気絶縁膜である電気絶縁性ガラス膜によって被覆されている。
さらに、上述の微粒子センサでは、電気絶縁性ガラス膜の一部によって絶縁パイプの先端側の開口（補助電極突出部が突出する側の開口）と補助電極本体部との間が封止されている。このように、電気絶縁性ガラス膜の一部によって、絶縁パイプの先端側の開口と補助電極本体部との間を封止することで、被測定ガスが絶縁パイプの内部に進入することを防止できる。
さらに、上述の微粒子センサでは、補助電極本体部のパイプ内配置部が、当該パイプ内配置部を覆う電気絶縁性ガラス膜によって絶縁パイプに接着されている。このように、上述の微粒子センサでは、補助電極突出部の隣接部の電気的絶縁を確保するための電気絶縁性ガラス膜を、補助電極本体部と絶縁パイプとの接着にも用いている。

なお、補助電極突出部は、少なくとも隣接部が電気絶縁性ガラス膜によって被覆されていれば良い。補助電極突出部のうち電気絶縁性ガラス膜によって被覆される部位は、例えば、隣接部のみであっても良いし、補助電極突出部の全体であっても良い。
また、パイプ内配置部は、当該パイプ内配置部が絶縁パイプに適切に接着されるように、その少なくとも一部が電気絶縁性ガラス膜によって被覆されていれば良い。パイプ内配置部のうち電気絶縁性ガラス膜によって被覆される部位は、例えば、補助電極突出部の隣接部に隣接する部位（絶縁パイプの先端側に位置する部位）のみであっても良いし、パイプ内配置部の全体であっても良い。

さらに、前記いずれかの微粒子センサであって、前記被測定ガスは、内燃機関の排気ガスである微粒子センサとするのが好ましい。

上述の微粒子センサでは、内燃機関の排気ガス中の微粒子（ススなど）の量を検知する。従って、ガス流通管のガス流通空間内には、ススなどの微粒子を含む排気ガスが流通することになる。このため、補助電極体のうち絶縁パイプの先端部の表面に、ススなどの微粒子が付着してゆき、絶縁パイプの先端部の表面の絶縁性が低下する虞がある。

これに対し、上述の微粒子センサでは、前述のように、補助電極突出部のうち少なくとも絶縁パイプの先端部に隣接する隣接部が、電気絶縁膜によって被覆されている。これにより、補助電極体のうちガス流通空間内に配置される部位において、電気絶縁性を有する部材によって被覆される部位を、少なくとも、電気絶縁膜を設けた部位（隣接部）の長さだけ増大させることができる。これにより、絶縁パイプの先端部の表面を通じた補助電極突出部とガス流通管との間の電流リークが生じ難くなる。

実施形態にかかる微粒子センサを車両のエンジンの排気管に装着した状態を示す概略図である。 実施形態にかかる微粒子センサの斜視図である。 同微粒子センサの縦断面図である。 同微粒子センサの他の縦断面図であり、図３とは直交する方向の縦断面図である。 同微粒子センサを排気管に取り付けた状態の縦断面図である。 同微粒子センサの分解斜視図である。 第１ケーブル及び第２ケーブルの横断面図である。 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図である。 微粒子センサにおける微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に示す図である。 図３のＢ部拡大図である。 変形形態にかかる微粒子センサの拡大断面図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、実施形態にかかる微粒子センサ１を、車両ＡＭに搭載したエンジンＥＮＧ（内燃機関）の排気管ＥＰに装着した状態を示す概略図である。図２は、微粒子センサ１の斜視図である。図３は、微粒子センサ１の縦断面図である。図４は、微粒子センサ１の他の縦断面図であり、図３とは直交する方向の縦断面図である。図５は、センサ本体部５を排気管ＥＰに取り付けた状態の縦断面図である。図６は、微粒子センサ１の分解斜視図である。なお、微粒子センサ１の軸線方向ＧＨ（軸線ＡＸに沿う方向、図３〜図５において上下方向）のうち、排気管ＥＰ（通気管）に装着される側（図３〜図５において下方）を先端側ＧＳ、排気管ＥＰの外部に配置される側（図３〜図５において上方）を後端側ＧＫとする。

まず、本実施形態の微粒子検知システム２００について説明する。微粒子検知システム２００は、図１に示すように、微粒子センサ１と、この微粒子センサ１を駆動する回路部２０１とを備える。微粒子センサ１は、車両ＡＭに搭載したエンジンＥＮＧ（内燃機関）の排気管ＥＰに装着され、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧ（被測定ガス）中のススなどの微粒子Ｓを検知する。詳細には、微粒子センサ１のセンサ本体部５が、排気管ＥＰに固定され、センサ本体部５の先端側ＧＳの部位が、排気管ＥＰ内に配置されて（図５参照）排気ガスＥＧに晒される。回路部２０１は、排気管ＥＰの外部で、第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００を通じて、微粒子センサ１のセンサ本体部５に接続されている。この回路部２０１は、微粒子センサ１を駆動するとともに、後述する信号電流を検知する回路を有している。

ここで、本実施形態の微粒子センサ１について詳細に説明する。微粒子センサ１は、センサ本体部５と、このセンサ本体部５と回路部２０１との間を電気的に接続するケーブル（第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００）と、センサ本体部５から延出するエアチューブ４０とを備える（図２及び図３参照）。このうち、センサ本体部５は、軸線方向ＧＨに延びる形態をなし、センサ本体先端部６と、この後端側ＧＫに位置するセンサ本体後端部７とを有する。センサ本体先端部６は、接地電位ＰＶＥとされた金属製の排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着され、センサ本体後端部７が排気管ＥＰの外部に配置される（図５及び図８参照）。また、センサ本体部５から延出するエアチューブ４０は、外部の圧送ポンプ３３０に接続される（図８参照）。また、センサ本体部５から延出する第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００は、外部の回路部２０１に接続される（図８参照）。

センサ本体部５は、外側金具１０、内側金具３０、放電電極体７０、及び補助電極体８０を有する（図３参照）。このうち、外側金具１０は、金属からなり、軸線方向ＧＨに延びる円筒状であり、内側金具３０とは離間して絶縁された状態で、内側金具３０の径方向周囲を囲む。この外側金具１０は、接地電位ＰＶＥとされた排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着されて、接地電位ＰＶＥとされる（図５及び図８参照）。外側金具１０は、第１外側金具１１と、この第１外側金具１１の後端側ＧＫに溶接された第２外側金具１５とによって構成される。

第１外側金具１１は、図６に示すように、円筒状でステンレス製の部材である。この第１外側金具１１は、円筒状の第１本体部１１ａと、第１本体部１１ａの先端側ＧＳに位置して径方向外側に膨出する環状の金具取付部１１ｃと、金具取付部１１ｃから径方向内側に膨出する円環状の外側保持部１１ｂ（図４参照）と、この外側保持部１１ｂから先端側ＧＳに延びる円筒状の先端部１１ｄとを有する。なお、金具取付部１１ｃは、その先端側ＧＳに位置する円環状のセンサ座面部１１ｆを有している（図３及び図４参照）。また、先端部１１ｄには、先端側ＧＳに開口する平面視Ｕ字状の切り欠きからなるガス導入窓１１ｈが形成されている（図３〜図６参照）。

第１本体部１１ａの径方向周囲には、後述する締結部材６０が、第１外側金具１１に対し回転自在に配置されている。また、外側保持部１１ｂは、後述する内側金具３０（ホルダ５０）の内側保持部５１ｆとの間に、円筒状でアルミナ製の絶縁スペーサ４７を保持する部位であり、円環状の第１介在部材４８を介して、絶縁スペーサ４７に先端側ＧＳから全周にわたり係合している。

絶縁スペーサ４７は、絶縁性セラミックからなり、内側金具３０（詳細には、ホルダ５０のうち円環状の内側保持部５１ｆ）と外側金具１０（詳細には、第１外側金具１１のうち円環状の外側保持部１１ｂ）との間に配置されて、内側金具３０と外側金具１０とを電気的に絶縁している。また、金具取付部１１ｃは、後述するように、締結部材６０が係合して、排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに取り付けられる部位である。また、センサ座面部１１ｆは、後述するように、円環状でＳＵＳ製のガスケット１８を介して、管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺに対し間接に接する。

第２外側金具１５は、図６に示すように、円筒状でステンレス製の部材であり、軸線方向ＧＨに延びる第１貫通孔１５ｂ及び第２貫通孔１５ｃを有する（図３参照）。この第２外側金具１５の先端部は、第１外側金具１１の第１本体部１１ａ内に後端側ＧＫから挿入され、全周にわたり溶接されている。第２外側金具１５には、後端側ＧＫに向けて突出する筒状のエア取入部１５ｔが設けられている（図４及び図６参照）。このエア取入部１５ｔは、センサ本体部５のうち軸線方向ＧＨの後端側ＧＫに位置し、センサ本体部５の外部から内部にエアＡＲを取り入れるための部位である。

このエア取入部１５ｔには、エアチューブ４０が接続され、円筒状の取付リング１６によって加締め固定されている。このエアチューブ４０は、エア取入部１５ｔから後端側ＧＫに向けて延出し、エアチューブ４０の他端部は、外部に設置された圧送ポンプ３３０に接続されている（図８参照）。これにより、圧送ポンプ３３０で生成された清浄なエア（圧縮空気）ＡＲが、エアチューブ４０を介して第２外側金具１５内（センサ本体部５内）に供給される。

また、第２外側金具１５の内部から後端側ＧＫに向けて、２本のケーブル（第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００）が延出している。具体的には、図３に示すように、第２外側金具１５の第１貫通孔１５ｂの後端側ＧＫには、第１Ｏリング２３及び円筒状の第１リテーナ２５が挿入されており、これらに第１ケーブル９０が挿通された態様で、第１ケーブル９０が第２外側金具１５に保持されている。

第１リテーナ２５は、軸線方向ＧＨの先端側ＧＳに位置する円筒状の挿入部２５ｃと、これよりも後端側ＧＫに位置する円筒状の加締め接続部２５ｂとを有する。このうち、挿入部２５ｃは、第２外側金具１５の第１貫通孔１５ｂ内に、後端側ＧＫから挿入される部位である。また、加締め接続部２５ｂは、第１接地電位配線９７の先端部９７ｂに接続する部位である。この加締め接続部２５ｂは、自身の内部に第１接地電位配線９７の先端部９７ｂを挿入配置した状態で、径方向内側に加締められることで、第１接地電位配線９７の先端部９７ｂに圧接した状態で導通している。第１リテーナ２５のうち、挿入部２５ｃよりも後端側ＧＫの部位（加締め接続部２５ｂを含む部位）は、第２外側金具１５の後端から第２外側金具１５の外部に突出して配置されている。

さらに、第２外側金具１５の第２貫通孔１５ｃの後端側ＧＫには、第２Ｏリング２４及び円筒状の第２リテーナ２６が挿入されており、これらに第２ケーブル１００が挿通された態様で、第２ケーブル１００が第２外側金具１５に保持されている。第２リテーナ２６は、軸線方向ＧＨの先端側ＧＳに位置する円筒状の挿入部２６ｃと、これよりも後端側ＧＫに位置する円筒状の加締め接続部２６ｂとを有する。このうち、挿入部２６ｃは、第２外側金具１５の第２貫通孔１５ｃ内に、後端側ＧＫから挿入される部位である。また、加締め接続部２６ｂは、第２接地電位配線１０７の先端部１０７ｂに接続する部位である。この加締め接続部２６ｂは、自身の内部に第２接地電位配線１０７の先端部１０７ｂを挿入配置した状態で、径方向内側に加締められることで、第２接地電位配線１０７の先端部１０７ｂに圧接した状態で導通している。第２リテーナ２６のうち、挿入部２６ｃよりも後端側ＧＫの部位（加締め接続部２６ｂを含む部位）は、第２外側金具１５の後端から第２外側金具１５の外部に突出して配置されている。

次に、第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００について説明する。なお、図７は、第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００の横断面図である。
第１ケーブル９０は、トライアキシャルケーブルであり、図３及び図７に示すように、軟銅線を撚った撚り線からなる放電電位配線９１と、その径方向外側に位置し、銅細線を編んだ編組からなる円筒状の第１基準電位配線９３と、放電電位配線９１の径方向周囲を包囲し、放電電位配線９１と第１基準電位配線９３との間に配置されて両者を絶縁する、ＰＴＦＥからなる第１絶縁体層９２とを有している。さらに、第１ケーブル９０は、第１基準電位配線９３の径方向周囲を包囲し、銅細線を編んだ編組からなる円筒形状の第１接地電位配線９７と、第１基準電位配線９３の径方向周囲を包囲し、第１基準電位配線９３と第１接地電位配線９７との間に配置されて両者を絶縁する、ＰＦＡからなる絶縁性の第２絶縁体層９５とを有する。

さらに、第１ケーブル９０は、図７に示すように、第２絶縁体層９５の径方向内側表面９５ｂに密着して径方向内側表面９５ｂを覆い、第１基準電位配線９３に接触する第１半導電被覆層９４と、第２絶縁体層９５の径方向外側表面９５ｃに密着して径方向外側表面９５ｃを覆い、第１接地電位配線９７に接触する第２半導電被覆層９６とを有する。第１半導電被覆層９４及び第２半導電被覆層９６は、カーボン入りＰＦＡからなり、半導電性（導電性）を有している。さらに、第１ケーブル９０は、第１接地電位配線９７の径方向周囲を被覆する、ＰＦＡからなる絶縁性の外側絶縁被覆層９８を有している。このように、第１ケーブル９０は、第１基準電位配線９３と第１接地電位配線９７とによって放電電位配線９１を二重に包囲すると共に、第１接地電位配線９７で第１基準電位配線９３を包囲する二重包囲ケーブルとなっている。

この第１ケーブル９０のうち、放電電位配線９１の先端部９１ｂは、第１絶縁体層９２の先端よりも第１ケーブル９０の先端側（図３において上方）に延びる形態で、第１ケーブル９０の外部に露出している。この放電電位配線９１の先端部９１ｂは、図３に示すように、第１接続端子７７による加締め接続により、放電電極体７０の直状部７１の後端部（露出部）に接続されている。これにより、放電電位配線９１が、放電電極体７０に導通する。なお、放電電位配線９１の先端部９１ｂと放電電極体７０の直状部７１の後端部（露出部）とが、第１接続端子７７を通じて接続された部位を、放電電位接続部１１１とする（図３参照）。放電電位接続部１１１は、放電電位配線９１の先端部９１ｂと放電電極体７０の直状部７１の後端部（露出部）と第１接続端子７７とにより構成される。

また、第１基準電位配線９３の先端部９３ｂは、第１半導電被覆層９４の先端よりも第１ケーブル９０の先端側に延びる形態で、第１ケーブル９０の外部に露出している。この第１基準電位配線９３の先端部９３ｂは、図３に示すように、内側金具３０（基準電位部材）の内筒３１に接続されている。これにより、第１基準電位配線９３が、内側金具３０（基準電位部材）に導通する。

また、第１接地電位配線９７の先端部９７ｂは、外側絶縁被覆層９８の先端よりも第１ケーブル９０の先端側に延びる形態で、第１ケーブル９０の外部に露出している。この第１接地電位配線９７の先端部９７ｂは、図３に示すように、第２外側金具１５の第１貫通孔１５ｂ内に挿入された第１リテーナ２５が外嵌し、この第１リテーナ２５を通じて第２外側金具１５（接地電位部材）に接続されている。これにより、第１接地電位配線９７が、外側金具１０（接地電位部材）に導通する。

次に、第２ケーブル１００について説明する。この第２ケーブル１００も、トライアキシャルケーブルであり、図３及び図７に示すように、軟銅線を撚った撚り線からなる補助電位配線１０１と、その径方向外側に位置し、銅細線を編んだ編組からなる円筒状の第２基準電位配線１０３と、補助電位配線１０１の径方向周囲を包囲し、補助電位配線１０１と第２基準電位配線１０３との間に配置されて両者を絶縁する、ＰＴＦＥからなる第１絶縁体層１０２とを有している。さらに、第２ケーブル１００は、第２基準電位配線１０３の径方向周囲を包囲し、銅細線を編んだ編組からなる円筒形状の第２接地電位配線１０７と、第２基準電位配線１０３の径方向周囲を包囲し、第２基準電位配線１０３と第２接地電位配線１０７との間に配置されて両者を絶縁する、ＰＦＡからなる絶縁性の第２絶縁体層１０５とを有する。

さらに、第２ケーブル１００は、図７に示すように、第２絶縁体層１０５の径方向内側表面１０５ｂに密着して径方向内側表面１０５ｂを覆い、第２基準電位配線１０３に接触する第１半導電被覆層１０４と、第２絶縁体層１０５の径方向外側表面１０５ｃに密着して径方向外側表面１０５ｃを覆い、第２接地電位配線１０７に接触する第２半導電被覆層１０６とを有する。第１半導電被覆層１０４及び第２半導電被覆層１０６は、カーボン入りＰＦＡからなり、半導電性（導電性）を有している。さらに、第２ケーブル１００は、第２接地電位配線１０７の径方向周囲を被覆する、ＰＦＡからなる絶縁性の外側絶縁被覆層１０８を有している。このように、第２ケーブル１００は、第２基準電位配線１０３と第２接地電位配線１０７とによって補助電位配線１０１を二重に包囲すると共に、第２接地電位配線１０７で第２基準電位配線１０３を包囲する二重包囲ケーブルとなっている。

この第２ケーブル１００のうち、補助電位配線１０１の先端部１０１ｂは、第１絶縁体層１０２の先端よりも第２ケーブル１００の先端側（図３において上方）に延びる形態で、第２ケーブル１００の外部に露出している。この補助電位配線１０１の先端部１０１ｂは、図３に示すように、第２接続端子８７による加締め接続により、補助電極体８０の第１直状部８１の後端部（露出部）に接続されている。これにより、補助電位配線１０１が、補助電極体８０に導通する。なお、補助電位配線１０１の先端部１０１ｂと補助電極体８０の第１直状部８１の後端部（露出部）とが、第２接続端子８７を通じて接続された部位を、補助電位接続部１１２とする（図３参照）。補助電位接続部１１２は、補助電位配線１０１の先端部１０１ｂと補助電極体８０の第１直状部８１の後端部と第２接続端子８７とにより構成される。

また、第２基準電位配線１０３の先端部１０３ｂは、第１半導電被覆層１０４の先端よりも第２ケーブル１００の先端側に延びる形態で、第２ケーブル１００の外部に露出している。この第２基準電位配線１０３の先端部１０３ｂは、図３に示すように、内側金具３０（基準電位部材）の内筒３１に接続されている。これにより、第２基準電位配線１０３が、内側金具３０（基準電位部材）に導通する。

また、第２接地電位配線１０７の先端部１０７ｂは、外側絶縁被覆層１０８の先端よりも第２ケーブル１００の先端側に延びる形態で、第２ケーブル１００の外部に露出している。この第２接地電位配線１０７の先端部１０７ｂは、図３に示すように、第２外側金具１５の第２貫通孔１５ｃ内に挿入された第２リテーナ２６が外嵌し、この第２リテーナ２６を通じて第２外側金具１５（接地電位部材）に接続されている。これにより、第２接地電位配線１０７が、外側金具１０（接地電位部材）に導通する。

次に、締結部材６０について説明する。この締結部材６０は、センサ本体後端部７の径方向周囲、具体的には、第１外側金具１１の第１本体部１１ａの径方向周囲に、回転自在に配置されている。締結部材６０は、雄ネジ部６１と、この雄ネジ部６１の後端側ＧＫに位置する工具係合部６３とからなる筒状の部材である（図３〜図６参照）。このうち雄ネジ部６１は、外周に雄ネジが形成された円筒状の部位である。一方、工具係合部６３は、外形が六角形状の筒状で、センサ本体部５を排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに取り付ける際に工具を係合させる部位である。

図５に示すように、排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴは、円環状の管座面部ＥＰＺと、この管座面部ＥＰＺから排気管ＥＰの径方向外側に延出し、内周に雌ネジが形成された円筒状の雌ネジ部ＥＰＹとを有する。微粒子センサ１のセンサ本体部５を排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着するにあたり、締結部材６０の雄ネジ部６１を管取付部ＥＰＴの雌ネジ部ＥＰＹにねじ込むと、締結部材６０の雄ネジ部６１の先端が、センサ本体先端部６のうち第１外側金具１１の金具取付部１１ｃに係合して、第１外側金具１１を含むセンサ本体部５が先端側ＧＳに移動する。

そして、金具取付部１１ｃのうち先端側ＧＳに位置するセンサ座面部１１ｆが、管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺに、ガスケット１８を介して間接に接する。締結部材６０の雄ネジ部６１と管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺとの間に、金具取付部１１ｃが挟持されて、管取付部ＥＰＴに第１外側金具１１が保持され、管取付部ＥＰＴにセンサ本体部５が気密に固定される。なお、締結部材６０は、センサ本体部５に対して回転自在に配置されているので、上述のセンサ本体部５の管取付部ＥＰＴへの装着は、センサ本体部５を回転させることなく、締結部材６０のみを回転させることによって行うことができる。

次に、内側金具３０について説明する。この内側金具３０は、金属からなり、図３及び図４に示すように、軸線方向ＧＨに延びる外形円柱状であり、前述のように、外側金具１０の径方向内側に、外側金具１０とは離間し絶縁された状態で配置されている。内側金具３０は、第１ケーブル９０の第１基準電位配線９３及び第２ケーブル１００の第２基準電位配線１０３を通じて、外部の回路部２０１に接続され、接地電位ＰＶＥとは異なる基準電位ＰＶ１とされる。この内側金具３０は、後端側ＧＫから先端側ＧＳへ順に並ぶ、内筒３１と、ホルダ５０と、ノズル部材３５と、混合排出部材３７と、蓋部材３９とによって構成されている（図３、図４、図６参照）。

ホルダ５０は、ステンレス製で円柱状をなしている。このホルダ５０は、その後端側ＧＫの部位が内筒３１の先端部内に嵌め込まれた態様で固定されている（図４参照）。ホルダ５０は、ホルダ５０を軸線方向ＧＨに貫通する孔であって放電電極体７０が挿入される第１挿入孔５２と、ホルダ５０を軸線方向ＧＨに貫通する孔であって補助電極体８０が挿入される第２挿入孔５３とを有する（図３参照）。

第１挿入孔５２は、軸線方向ＧＨの後端側ＧＫに開口して接着剤５９を収容する接着剤収容部（接着剤収容空間）を有する。この接着剤収容部の内部には、放電電極体７０が挿入（挿通）された状態で、接着剤５９が収容（充填）されている（図３参照）。これにより、放電電極体７０がホルダ５０に接着されるので、放電電極体７０をホルダ５０に固定することができる。また、第２挿入孔５３は、軸線方向ＧＨの後端側ＧＫに開口して接着剤５９を収容する接着剤収容部（接着剤収容空間）を有する。この接着剤収容部の内部には、補助電極体８０が挿入（挿通）された状態で、接着剤５９が収容（充填）されている（図３参照）。これにより、補助電極体８０がホルダ５０に接着されるので、補助電極体８０をホルダ５０に固定することができる。

さらに、ホルダ５０は、ホルダ５０を軸線方向ＧＨに貫通する通気孔５７を有している（図４参照）。この通気孔５７は、エア取入部１５ｔを通じてセンサ本体部５の内部に導入されたエアＡＲが、当該通気孔５７を通じて軸線方向ＧＨの後端側ＧＫから先端側ＧＳに流通する通気孔である。また、ホルダ５０は、その外周面から径方向外側に膨出する円環状をなし、外側金具１０の外側保持部１１ｂとの間で絶縁スペーサ４７を保持する内側保持部５１ｆを有している（図４、図６参照）。この内側保持部５１ｆは、円環状の第２介在部材４９を介して絶縁スペーサ４７に後端側ＧＫから全周にわたり係合して、第１外側金具１１の外側保持部１１ｂとの間に絶縁スペーサ４７を挟んで保持している（図３及び図４参照）。

ノズル部材３５は、外形円柱状でステンレス製の部材であり、後端側ＧＫからホルダ５０の先端部が嵌め込まれて、これに固定されている。このノズル部材３５は、ホルダ５０よりも軸線方向ＧＨの先端側ＧＳに位置し、放電電極体７０の対極となる放電対極部３５ｄを有している。この放電対極部３５ｄは、放電電極体７０の先端部である針状先端部７３が配置される放電空間ＤＳを有し、この放電空間ＤＳ内において放電電極体７０の針状先端部７３との間で気中放電を発生させる（図３及び図９参照）。

詳細には、放電対極部３５ｄは、ノズル部３５ａと、このノズル部３５ａよりも後端側ＧＫに位置する後端側筒壁部３５ｃとを有する。このうち、ノズル部３５ａは、軸線方向ＧＨの後端側ＧＫから先端側ＧＳに向かうにしたがって縮径するテーパ形状の内面を有し、その先端部には、放電空間ＤＳと後述する円筒状混合領域ＭＸ１（混合空間）とを連通する連通孔３５ｆが形成されている。連通孔３５ｆは、放電空間ＤＳから円筒状混合領域ＭＸ１（混合空間）へエアＡＲを噴射させるためのオリフィス孔とされ、微小な内径の孔となっている（図３及び図９参照）。

さらに、ノズル部材３５は、放電対極部３５ｄよりも軸線方向ＧＨの先端側ＧＳに位置する円筒状の先端側筒壁部３５ｂを有する。この先端側筒壁部３５ｂは、気中放電により生じたイオンと排気ガスＥＧ（被測定ガス）とが導入されて混合される円筒状の混合空間（円筒状混合領域ＭＸ１という）を構成している。この円筒状混合領域ＭＸ１（混合空間）は、ノズル部３５ａの連通孔３５ｆを通じて、放電空間ＤＳと連通している（図３及び図９参照）。

また、この先端側筒壁部３５ｂには、排気管ＥＰの下流側に向けて開口し、この円筒状混合領域ＭＸ１に繋がる１つのガス導入口３５ｈが設けられている（図３及び図４参照）。排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧ（被測定ガス）は、第１外側金具１１のガス導入窓１１ｈ及び先端側筒壁部３５ｂのガス導入口３５ｈを通じて、円筒状混合領域ＭＸ１（後述するガス流通空間ＩＳの一部）内に導入される。

混合排出部材３７は、外形円柱状でステンレス製の部材であり、後端側ＧＫからノズル部材３５の先端部内に嵌め込まれて、これに固定されている。この混合排出部材３７は、後端側ＧＫに位置する排出後端部３７ａと、この排出後端部３７ａの周縁から先端側ＧＳに延出した円筒状の筒壁部３７ｂとからなる。このうち、排出後端部３７ａには、スリット状の空間であるスリット状混合領域ＭＸ２が形成されている。このスリット状混合領域ＭＸ２は、前述の円筒状混合領域ＭＸ１と連通している（図４参照）。

一方、筒壁部３７ｂ内には、円柱状の空間であるガス排出路ＥＸが形成されている。このガス排出路ＥＸは、スリット状混合領域ＭＸ２と連通する。また、筒壁部３７ｂには、排気管ＥＰの下流側に向けて開口し、ガス排出路ＥＸに繋がる１つのガス排出口３７ｈが設けられている（図３及び図４参照）。
また、蓋部材３９は、円板状でステンレス製の部材であり、混合排出部材３７の先端側ＧＳを閉塞している。

本実施形態では、ノズル部材３５の先端側筒壁部３５ｂ（円筒状混合領域ＭＸ１を構成する部位）と、混合排出部材３７と、蓋部材３９とにより、ガス流通管３６を構成している。このガス流通管３６は、基準電位ＰＶ１とされ、後述するように、気中放電によって生成されたイオンＣＰのうち微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦを捕集する捕集極を兼ねる。ガス流通管３６は、補助電極体８０が挿入される挿入孔３６ｈと、ガス流通管３６の内部空間であって、後述する帯電微粒子ＳＣ及び浮遊イオンＣＰＦを含む排気ガスＥＧが流通するガス流通空間ＩＳとを有する（図３、図４、及び図１０参照）。ガス流通空間ＩＳは、円筒状混合領域ＭＸ１とスリット状混合領域ＭＸ２とガス排出路ＥＸとにより構成される。

内筒３１は、軸線方向ＧＨに延びる円筒形状をなすステンレス製の筒状部材である（図３、図４、図６参照）。この内筒３１は、半円筒状の第１部材３２と半円筒状の第２部材３４とからなり、第１部材３２と第２部材３４が組み合わされることで形成されている。第１部材３２と第２部材３４は、同一形状をなしている。具体的には、第１部材３２と第２部材３４は、内筒３１を軸線方向ＧＨに二等分した半筒状をなしている。

第１部材３２は、半円筒状をなすセパレータ被覆部３２ｂと、その後端側ＧＫに位置する半円柱状の接触導通部３２ｃとを有する。このうち、接触導通部３２ｃは、軸線方向ＧＨに接触導通部３２ｃを貫通する筒状の通気口を有する。なお、第２部材３４も、第１部材３２と同等の形態を有している。

上述の第１部材３２と第２部材３４とを組み合わせた内筒３１の内部には、電気絶縁性のセパレータ４１が収容されている（図３及び図４参照）。詳細には、第１部材３２のセパレータ被覆部３２ｂと第２部材３４のセパレータ被覆部とによって形成される円筒部内（円筒状のセパレータ収容空間）に、セパレータ４１が接触して収容されている。これにより、セパレータ４１が内筒３１によって保持されている。

また、第１部材３２の接触導通部３２ｃと第２部材３４の接触導通部３４ｃとによって形成される２つの円筒状接触面の内部には、それぞれ、第１基準電位配線９３と第２基準電位配線１０３とが接触して配置されている。これにより、内筒３１が、第１基準電位配線９３と第２基準電位配線１０３とに接触して導通する。
この内筒３１は、センサ本体部５の内部に固定されている。具体的には、内筒３１の先端部がホルダ５０の後端部に外嵌されて、この外嵌部分（内筒３１の先端部とホルダ５０の後端部）が溶接されることで、内筒３１の先端部がセンサ本体部５の内部に固定されている。

また、内筒３１は、その後端部が、円筒状の金属保持部材４２の内側に挿入されて固定された状態で、金属保持部材４２によって保持されている。これにより、第１部材３２と第２部材３４とが組み合わされて円筒状の内筒３１とされた状態を保つことができると共に、内筒３１の後端部がセンサ本体部５の内部に固定される。なお、内筒３１の後端部と金属保持部材４２とは、溶接されて固定されている。

金属保持部材４２は、軸線方向ＧＨに延びる円筒状の側壁部４２ｂと、この側壁部４２ｂの後端部に接続する円環状の底部４２ｃとを有する（図４、図６参照）。底部４２ｃには、円形状の通気孔４２ｄが設けられている。前述の第２外側金具１５内に供給されたエア（圧縮空気）ＡＲは、金属保持部材４２の通気孔４２ｄを通じて、センサ本体部５内を軸線方向ＧＨの後端側ＧＫから先端側ＧＳに流通する。金属保持部材４２の後端部は、半円筒状の２つの絶縁部材４３ｂと４３ｃを組み合わせた円筒状の絶縁部材４３内に配置されて、絶縁部材４３に保持されている。更に、この絶縁部材４３の後端側ＧＫには、円環状のゴム部材４４が配置され、更にその後端側ＧＫには、Ｃ環状のワッシャ４５が配置されている（図４、図６参照）。

セパレータ４１は、電気絶縁性部材（アルミナを主成分としたセラミック）からなり、軸線方向ＧＨに延びる柱状をなしている（図３、図４、図６参照）。このセパレータ４１は、当該セパレータ４１を軸線方向ＧＨに貫通する第１貫通孔４１ｂ及び第２貫通孔４１ｃを有する。第１貫通孔４１ｂと第２貫通孔４１ｃは、別個独立した貫通孔であり、セパレータ４１の壁部を挟んで軸線方向ＧＨに直交する方向（図３において左右方向）に離間している。

セパレータ４１の第１貫通孔４１ｂの内部には、第１ケーブル９０の先端部及び放電電極体７０の直状部７１が挿入されている。そして、第１貫通孔４１ｂの内部には、放電電位接続部１１１（放電電位配線９１の先端部９１ｂと放電電極体７０の直状部７１の後端部とが、第１接続端子７７を通じて接続された部位）が配置されている。また、セパレータ４１の第２貫通孔４１ｃの内部には、第２ケーブル１００の先端部及び補助電極体８０の第１直状部８１が挿入されている。そして、第２貫通孔４１ｃの内部には、補助電位接続部１１２（補助電位配線１０１の先端部１０１ｂと補助電極体８０の第１直状部８１の後端部とが、第２接続端子８７を通じて接続された部位）が配置されている。

これにより、放電電位ＰＶ２となる放電電位接続部１１１と補助電位ＰＶ４となる補助電位接続部１１２とが、セパレータ４１によって電気的に絶縁されている。従って、本実施形態の微粒子センサ１は、セパレータ４１によって、放電電位接続部１１１と補助電位接続部１１２とが適切に電気絶縁された微粒子センサとなる。

次に、放電電極体７０について説明する。この放電電極体７０は、タングステン線からなる放電電極本体部７０Ａと、放電電極本体部７０Ａの周囲に位置する絶縁パイプ７５とを有する。放電電極本体部７０Ａは、図３に示すように、直線状に延びる直状部７１と、その先端部分に位置し、針状に尖った形状の針状先端部７３とからなる。この放電電極本体部７０Ａ（針状先端部７３）は、第１ケーブル９０の放電電位配線９１を通じて、外部の回路部２０１に接続され、放電電位ＰＶ２とされる。なお、放電電位ＰＶ２は、基準電位ＰＶ１に対し正の高電位であり、ピーク電位が１〜２ｋＶの電位とされる。

直状部７１は、その径方向周囲を絶縁セラミックからなる円筒状の絶縁パイプ７５で被覆されている。但し、直状部７１の後端部は、第１接続端子７７によって放電電位配線９１の先端部９１ｂと接続するために、絶縁パイプ７５で被覆されることなく露出している。一方、針状先端部７３は、放電対極部３５ｄによって構成されている放電空間ＤＳ内に配置されており、放電対極部３５ｄと共にイオン源を構成する。即ち、後述するように、基準電位ＰＶ１とされる放電対極部３５ｄと、放電電位ＰＶ２とされる針状先端部７３とは、これらの間において気中放電を発生させ、この気中放電によって微粒子Ｓに付着させるイオンＣＰを生成する。

次に、補助電極体８０について説明する。この補助電極体８０は、ステンレス線からなる補助電極本体部８０Ａと、補助電極本体部８０Ａの周囲に位置する円筒状の絶縁パイプ８５とを有する。このうち、補助電極本体部８０Ａは、第２ケーブル１００の補助電位配線１０１を通じて、外部の回路部２０１に接続され、補助電位ＰＶ４とされる。この補助電位ＰＶ４は、基準電位ＰＶ１に対して正の高電位であるが、放電電位ＰＶ２のピーク電位（１〜４ｋＶ）よりも低い、例えば、ＤＣ１００〜２００Ｖの電位にされている。

補助電極本体部８０Ａは、図３に示すように、直線状に延びる第１直状部８１と、その先端側ＧＳでＵ字状に曲げ返された曲げ返し部８２と、曲げ返し部８２から後端側ＧＫに直線状に延びると共に先端が針状に尖った形状の第２直状部８３とからなる。なお、第１直状部８１は、絶縁パイプ８５で被覆されて、ガス流通管３６の挿入孔３６ｈ内に配置されている。但し、第１直状部８１の後端部は、第２接続端子８７によって補助電位配線１０１の先端部１０１ｂと接続するために、絶縁パイプ８５で被覆されることなく露出している。また、曲げ返し部８２は、ガス排出路ＥＸ内に配置されている。一方、第２直状部８３は、スリット状混合領域ＭＸ２内に配置されている。

絶縁パイプ８５は、電気絶縁性を有する筒状のセラミックからなり、補助電極本体部８０Ａ（詳細には、第１直状部８１）の径方向周囲を包囲して、補助電極本体部８０Ａとガス流通管３６との間を電気的に絶縁する。補助電極本体部８０Ａは、図１０に示すように、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂから突出して、ガス流通管３６のガス流通空間ＩＳ内に配置される補助電極突出部８６を有する。なお、本実施形態では、補助電極突出部８６は、補助電極本体部８０Ａの曲げ返し部８２と第２直状部８３とにより構成される。

この補助電極突出部８６は、ガス流通管３６のガス流通空間ＩＳ内において、ガス流通管３６との間に電界を発生させることによって、後述する浮遊イオンＣＰＦに対しガス流通管３６に向かう斥力を与えて、ガス流通管３６による浮遊イオンＣＰＦの捕集を補助する。上述した補助電極体８０は、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂが、ガス流通管３６の挿入孔３６ｈから突出して補助電極突出部８６と共にガス流通空間ＩＳ内に配置される態様で、ガス流通管３６の挿入孔３６ｈに挿入されている。

また、本実施形態の微粒子センサ１では、図６に示すように、セパレータ４１が、その外周面に、軸線方向ＧＨに延びる溝部４１ｆを有している。溝部４１ｆは、セパレータ４１の外周面４１ｄの一部が径方向内側に凹んだ形態で、軸線方向ＧＨについてセパレータ４１の先端から後端にまで延びている。そして、内筒３１によってセパレータ４１の外周が覆われた状態において、セパレータ４１の溝部４１ｆと内筒３１の内周面とによって囲まれた通気孔ＡＨが形成されている（図４参照）。さらに、この通気孔ＡＨは、ホルダ５０の通気孔５７に連通している。従って、本実施形態の微粒子センサ１では、エア取入部１５ｔと放電空間ＤＳとの間にセパレータ４１を設けていても、エア取入部１５ｔを通じてセンサ本体部５の内部に取り入れたエアＡＲを、適切に、センサ本体部５内の軸線方向ＧＨの先端側の放電空間ＤＳ内に導入することができる。

本実施形態の微粒子センサ１（センサ本体部５）は、エア取入部１５ｔを通じてセンサ本体部５の内部に導入されたエアＡＲが、センサ本体部５の内部を軸線方向ＧＨの後端側ＧＫから先端側ＧＳに流れてゆき、セパレータ４１の溝部４１ｆと内筒３１の内周面とによって囲まれた通気孔ＡＨを通り、その後、ホルダ５０の通気孔５７内を軸線方向ＧＨの後端側ＧＫから先端側ＧＳに通過して放電空間ＤＳ内に導入された後、さらに、ノズル部３５ａの連通孔３５ｆを通じて放電空間ＤＳからガス流通空間ＩＳ（詳細には、円筒状混合領域ＭＸ１）へ導入される、センサ内エア流路ＦＣを有している（図４、図８参照）。なお、エアＡＲが、ノズル部３５ａの連通孔３５ｆを通じて放電空間ＤＳから円筒状混合領域ＭＸ１（混合空間）へ導入されるとき、放電空間ＤＳ内で生じたイオンが当該エアＡＲと共に、ガス流通管３６のガス流通空間ＩＳの内部（詳細には、円筒状混合領域ＭＸ１の内部）に導入される（図４、図８、図９参照）。

なお、本実施形態の微粒子センサ１は、後述するように、気中放電を発生させることでイオンＣＰを生成し、このイオンＣＰを排気ガスＥＧに含まれる微粒子Ｓに付着させることによって、帯電した帯電微粒子ＳＣを生成する。より具体的には、放電空間ＤＳ内において、放電電極体７０の針状先端部７３と放電対極部３５ｄとの間で気中放電を発生させ、その後、ガス流通管３６のガス流通空間ＩＳの内部（詳細には、円筒状混合領域ＭＸ１の内部）において、当該気中放電により生じたイオンＣＰを排気ガスＥＧに含まれる微粒子Ｓに付着させることで、帯電した帯電微粒子ＳＣを生成する。そして、ガス排出口３７ｈを通じてガス流通管３６の外部に排出された帯電微粒子ＳＣに含まれるイオンＣＰの量に応じて、基準電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間に流れる信号電流を用いて、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知する。

ところで、ガス流通空間ＩＳ内を流通する排気ガスＥＧには、ススなどの微粒子Ｓが含まれている。このため、補助電極体８０のうち、ガス流通管３６の挿入孔３６ｈから突出してガス流通空間ＩＳ内に配置される絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面に、ススなどの微粒子Ｓが付着して堆積してゆくことがある。これにより、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面の絶縁性が低下し、補助電位ＰＶ４とされる補助電極突出部８６と基準電位ＰＶ１とされるガス流通管３６（詳細には、混合排出部材３７）との間で、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面を通じた電流リークが生じる虞がある（図１０参照）。

補助電極突出部８６とガス流通管３６との間で電流リークが生じた場合には、ガス流通管３６のガス流通空間ＩＳ内における補助電極突出部８６とガス流通管３６との間の電界強度が低下し、浮遊イオンＣＰＦに対してガス流通管３６に向かう斥力を与えることができなくなる虞がある。その結果、ガス流通管３６による浮遊イオンＣＰＦの捕集が適切に行われず（従って、帯電微粒子ＳＣと共にガス排出口３７ｈを通じてガス流通管３６の外部に排出される浮遊イオンＣＰＦが増大し）、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を適切に検知することができなくなる虞がある。

これに対し、本実施形態の微粒子センサ１では、補助電極突出部８６のうち少なくとも絶縁パイプ８５の先端部８５ｂに隣接する隣接部８６ｂが、電気絶縁膜８８（具体的には、電気絶縁性ガラス膜）によって被覆されている。電気絶縁膜８８を電気絶縁性ガラス膜で構成することによって、隣接部８６ｂへの電気絶縁膜の被覆が容易となり、また、電気絶縁膜としての化学的安定性が得られるため、微粒子センサ１の信頼性を向上させることができる。なお、隣接部８６ｂは、曲げ返し部８２の一部である。詳細には、本実施形態では、補助電極突出部８６の全体が、電気絶縁膜８８によって被覆されている。すなわち、補助電極突出部８６の全体が、ガス流通空間ＩＳ内に露出することなく、電気絶縁膜８８によって被覆されている。この微粒子センサ１では、補助電位ＰＶ４とされる補助電極突出部８６において、ガス流通空間ＩＳ内に露出する部位が存在しないので、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面にススなどの微粒子Ｓが付着した場合でも、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面を通じた補助電極突出部８６とガス流通管３６との間の電流リークを防止することができる。

さらに、本実施形態の微粒子センサ１では、補助電極本体部８０Ａのうち、補助電極突出部８６の隣接部８６ｂと絶縁パイプ８５の内部に配置されるパイプ内配置部８４の少なくとも一部が、電気絶縁膜８８である電気絶縁性ガラス膜によって被覆されている。詳細には、補助電極本体部８０Ａのうち、補助電極突出部８６の全体とパイプ内配置部８４の全体（換言すれば、補助電極本体部８０Ａのうち第１直状部８１の後端部を除く部位）が、電気絶縁膜８８である電気絶縁性ガラス膜によって被覆されている（図１０参照）。なお、補助電極突出部８６とパイプ内配置部８４とは、補助電極本体部８０Ａの長さ方向について隙間無く隣接する部位である。

さらに、本実施形態の微粒子センサ１では、電気絶縁膜８８である電気絶縁性ガラス膜の一部によって、絶縁パイプ８５の先端側ＧＳの開口８５ｃ（補助電極突出部８６が突出する側の開口８５ｃ）と補助電極本体部８０Ａとの間が封止されている。このように、電気絶縁性ガラス膜（電気絶縁膜８８）の一部によって、絶縁パイプ８５の先端側ＧＳの開口８５ｃと補助電極本体部８０Ａとの間を封止することで、排気ガスＥＧが絶縁パイプ８５の内部に進入することを防止できる。

さらに、本実施形態の微粒子センサ１では、補助電極本体部８０Ａのパイプ内配置部８４が、当該パイプ内配置部８４を覆う電気絶縁性ガラス膜（電気絶縁膜８８）によって絶縁パイプ８５に接着されている。このように、本実施形態の微粒子センサ１では、補助電極突出部８６の電気的絶縁を確保するための電気絶縁性ガラス膜（電気絶縁膜８８）を、補助電極本体部８０Ａと絶縁パイプ８５との接着にも用いている。

なお、このような補助電極体８０は、例えば、以下のようにして作製することができる。具体的には、まず、補助電極本体部８０Ａ（詳細には、補助電極本体部８０Ａのうち第１直状部８１の後端部を除く部位。換言すれば、補助電極突出部８６とパイプ内配置部８４になる部位）の表面に、ガラスペーストを塗布する。なお、ガラスペーストは、ガラスの粉末とバインダーと溶媒とが混合されたペーストである。そして、絶縁パイプ８５の内部に、ガラスペーストを塗布した補助電極本体部８０Ａを、その後端側ＧＫ（第１直状部８１の後端部が位置する側）から挿入する。

その後、ガラスペーストの焼成を行って、ガラスペーストに含まれている溶媒及びバインダーを除去すると共に、ガラスの粉末を軟化させて膜状にした後、冷却により膜状のガラスを固化させることで、電気絶縁性ガラス膜（電気絶縁膜８８）が形成される。これにより、補助電極本体部８０Ａのうち、補助電極突出部８６の全体とパイプ内配置部８４の全体（換言すれば、補助電極本体部８０Ａのうち第１直状部８１の後端部を除く部位）が、電気絶縁膜８８である電気絶縁性ガラス膜によって被覆されつつ、電気絶縁膜８８である電気絶縁性ガラス膜によって、絶縁パイプ８５の先端側ＧＳの開口８５ｃと補助電極本体部８０Ａとの間が封止されると共に、パイプ内配置部８４が、当該パイプ内配置部８４を覆う電気絶縁性ガラス膜（電気絶縁膜８８）によって絶縁パイプ８５に接着される。これにより、補助電極体８０が完成する。

次いで、微粒子センサ１の電気的機能及び動作について説明する（図８及び図９参照）。まず、外部の回路部２０１の駆動により、基準電位ＰＶ１とされた内側金具３０のノズル部３５ａ（放電対極部３５ｄ）と、これよりも正の高電位である放電電位ＰＶ２とされた放電電極体７０の針状先端部７３との間において、気中放電（コロナ放電）を発生させる。この気中放電により、大気（空気）中のＮ₂，Ｏ₂ 等が電離した正のイオンＣＰが発生する。一方で、エアＡＲが、センサ本体部５の後端側ＧＫから放電空間ＤＳ内に供給される。このため、発生したイオンＣＰの一部は、エアＡＲと共に、連通孔３５ｆ（オリフィス孔）を通じて放電空間ＤＳから円筒状混合領域ＭＸ１（ガス流通管３６のガス流通空間ＩＳの一部）に噴射される。

このエアＡＲが、円筒状混合領域ＭＸ１に噴射されると、円筒状混合領域ＭＸ１の気圧が低下するため、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧが、ガス導入口３５ｈから円筒状混合領域ＭＸ１に取り入れられる。この取り入れられた排気ガスＥＧ（取入ガスＥＧＩとする）は、エアＡＲと混合され、スリット状混合領域ＭＸ２及びガス排出路ＥＸを経由して、ガス排出口３７ｈから排出される。その際、排気ガスＥＧ中のススなどの微粒子Ｓも円筒状混合領域ＭＸ１内に取り入れられる。この微粒子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、この状態でガス排出口３７ｈからエアＡＲと共に排出される。一方、円筒状混合領域ＭＸ１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、補助電位ＰＶ４とされた補助電極体８０の補助電極突出部８６から斥力を受け、捕集極となるガス流通管３６（基準電位ＰＶ１）に付着することで、ガス排出口３７ｈからの排出が抑制される。

前述の気中放電の際、外部の回路部２０１から放電電極体７０の針状先端部７３に、放電電流Ｉｄが供給される。この放電電流Ｉｄの多くは、ノズル部３５ａに受電電流Ｉｊとして流れ込み、回路部２０１に戻る。一方、捕集極であるガス流通管３６で捕集された浮遊イオンＣＰＦの電荷に起因する捕集電流Ｉｈも、回路部２０１に戻る。つまり、受電電流Ｉｊと捕集電流Ｉｈの和である受電捕集電流Ｉｊｈ（＝Ｉｊ＋Ｉｈ）が回路部２０１に戻る。

但し、この受電捕集電流Ｉｊｈは、帯電微粒子ＳＣに付着して排出された排出イオンＣＰＨの電荷に対応する電流分だけ、放電電流Ｉｄよりも小さい値となる。このため、放電電流Ｉｄと受電捕集電流Ｉｊｈとの差分（放電電流Ｉｄ−受電捕集電流Ｉｊｈ）に相当する信号電流が、基準電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間を流れる。

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の電荷量に対応する信号電流を回路部２０１で検知することにより、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知できる。このため、本実施形態では、帯電微粒子ＳＣの電荷量に基づいて（詳細には、帯電微粒子ＳＣの電荷量に応じて、基準電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間を流れる信号電流に基づいて）、排気ガスＥＧ（被測定ガス）中の微粒子Ｓの量を検知する。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は、上述の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言うまでもない。

例えば、実施形態では、補助電極突出部８６の全体を電気絶縁膜８８（電気絶縁性ガラス膜）によって被覆することで、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面を通じた補助電極突出部８６とガス流通管３６との間の電流リークを防止するようにした。しかしながら、本発明は、このような形態に限定されるものではなく、補助電極突出部８６のうち少なくとも絶縁パイプ８５の先端部８５ｂに隣接する隣接部８６ｂを、電気絶縁膜８８（電気絶縁性ガラス膜）によって被覆することで、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面を通じた補助電極突出部８６とガス流通管３６との間の電流リークを生じ難くすることができる。

具体的には、例えば、図１１に示す変形形態のように、補助電極突出部８６のうち、第２直状部８３を電気絶縁膜３８８（電気絶縁性ガラス膜）によって被覆することなく、隣接部８６ｂを含む曲げ返し部８２のみを、電気絶縁膜３８８（電気絶縁性ガラス膜）によって被覆するようにしても良い。なお、図１１は、変形形態にかかる微粒子センサ３０１の先端側ＧＳの部位の拡大断面図であり、図３のＢ部拡大図に相当する図である。

本変形形態にかかる補助電極体３８０の補助電極本体部８０Ａでは、図１１に示すように、ガス流通管３６の挿入孔３６ｈから突出してガス流通空間ＩＳ内に配置される部位のうち、電気絶縁性を有する部材によって被覆される部位が、第１直状部８１の先端側ＧＳの部位（絶縁パイプ８５の先端部８５ｂによって被覆される部位）と、隣接部８６ｂを含む曲げ返し部８２（電気絶縁膜３８８によって被覆される部位）とになる。

従って、本変形形態では、従来の形態（電気絶縁膜を有しない形態）に比べて、補助電極体３８０のうちガス流通管３６の挿入孔３６ｈから突出してガス流通空間ＩＳ内に配置される部位において、電気絶縁性を有する部材によって被覆される部位を、電気絶縁膜３８８を設けた部位（隣接部）の長さだけ増大させることができる。これにより、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面を通じた補助電極突出部８６とガス流通管３６との間の電流リークが生じ難くなる。

より具体的に説明すると、本変形形態では、補助電極本体部８０Ａの長さ方向について、補助電極突出部８６のうちガス流通空間ＩＳ内に露出する部位（第２直状部８３）とガス流通管３６との間に、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂと電気絶縁膜３８８とが介在することになる。従って、従来の形態（電気絶縁膜を有しない形態）に比べて、電気絶縁膜３８８の長さの分だけ、補助電極突出部８６のうちガス流通空間ＩＳ内に露出する部位（第２直状部８３）とガス流通管３６（挿入孔３６ｈを構成する部位）との間の沿面距離を増大させることができる。これにより、絶縁パイプ８５の先端部８５ｂの表面を通じた補助電極突出部８６とガス流通管３６との間の電流リークが生じ難くなる。

なお、変形形態では、補助電極突出部８６のうち第２直状部８３を、電気絶縁膜３８８（電気絶縁性ガラス膜）によって被覆することなく、ガス流通空間ＩＳ内に露出させているので、補助電極突出部８６の全体を電気絶縁膜８８（電気絶縁性ガラス膜）によって被覆する実施形態よりも、第２直状部８３によって浮遊イオンＣＰＦに与えられるガス流通管３６へ向かう斥力を、大きくすることができる。

また、実施形態では、補助電極突出部８６の表面に、電気絶縁膜８８として、電気絶縁性ガラス膜を設けたが、電気絶縁性セラミックの溶射膜を設けるようにしても良い。この場合、補助電極本体部８０Ａのパイプ内配置部８４に、別途、接着剤を塗布し、補助電極本体部８０Ａと絶縁パイプ８５とを接着するようにしても良い。
また、実施形態では、補助電極本体部８０Ａのパイプ内配置部８４の全体に電気絶縁性ガラス膜（電気絶縁膜８８）を設けたが、パイプ内配置部８４の一部（例えば、先端側ＧＳの部位）に電気絶縁性ガラス膜（電気絶縁膜８８）を設ける態様で、電気絶縁性ガラス膜（電気絶縁膜８８）によって、補助電極本体部８０Ａと絶縁パイプ８５とを接着するようにしても良い。

１，３０１ 微粒子センサ
５ センサ本体部
１０ 外側金具
３０ 内側金具
３５ｈ ガス導入口
３６ ガス流通管（捕集極）
３６ｈ 挿入孔
３７ｈ ガス排出口
７０ 放電電極体
８０，３８０ 補助電極体
８０Ａ 補助電極本体部
８４ パイプ内配置部
８５ 絶縁パイプ
８５ｂ 先端部
８５ｃ 開口
８６ 補助電極突出部
８６ｂ 隣接部
８８，３８８ 電気絶縁膜（電気絶縁性ガラス膜）
２０１ 回路部
ＣＰ イオン
ＣＰＦ 浮遊イオン
ＥＧ 排気ガス（被測定ガス）
ＥＰ 排気管
ＦＣ センサ内エア流路
ＧＨ 軸線方向
ＧＫ 軸線方向の後端側
ＧＳ 軸線方向の先端側
ＩＳ ガス流通空間
ＰＶＥ 接地電位
ＰＶ１ 基準電位
ＰＶ４ 補助電位
Ｓ 微粒子
ＳＣ 帯電微粒子

Claims (4)

1. 気中放電によりイオンを生成する放電電極体と、
   筒状のガス流通管であって、微粒子を含む被測定ガスを当該ガス流通管の内部に取り入れるガス導入口、及び、前記被測定ガスを当該ガス流通管の外部に排出するガス排出口を有するガス流通管と、を備え、
   前記気中放電により生成した前記イオンを、前記ガス流通管の内部において前記被測定ガス中に含まれる前記微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、前記ガス排出口を通じて前記ガス流通管の外部に排出された前記帯電微粒子に含まれる前記イオンの量に応じて流れる信号電流を用いて前記被測定ガス中の前記微粒子を検知する
   微粒子センサにおいて、
   前記ガス流通管は、基準電位とされ、前記イオンのうち前記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極を兼ね、
   前記微粒子センサは、
   金属線からなり、前記基準電位とは異なる補助電位とされる補助電極本体部と、
   電気絶縁性を有し、前記補助電極本体部の径方向周囲を包囲して、前記補助電極本体部と前記ガス流通管との間を電気的に絶縁する筒状の絶縁パイプと、を備える
   補助電極体を有し、
   前記ガス流通管は、
   前記補助電極体が挿入される挿入孔と、
   前記ガス流通管の内部空間であって、前記帯電微粒子及び前記浮遊イオンを含む前記被測定ガスが流通するガス流通空間と、を有し、
   前記補助電極本体部は、
   前記絶縁パイプの先端部から突出して、前記ガス流通管の前記ガス流通空間内に配置される補助電極突出部であって、前記浮遊イオンに対し前記ガス流通管に向かう斥力を与えて前記ガス流通管による前記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極突出部を有し、
   前記補助電極体は、
   前記絶縁パイプの前記先端部が、前記ガス流通管の前記挿入孔から突出して前記補助電極突出部と共に前記ガス流通空間内に配置される態様で、前記ガス流通管の前記挿入孔に挿入されており、
   前記補助電極突出部のうち、少なくとも前記絶縁パイプの前記先端部に隣接する隣接部は、前記ガス流通空間内に露出することなく、電気絶縁膜によって被覆されている
   微粒子センサ。
2. 請求項１に記載の微粒子センサであって、
   前記補助電極突出部の全体が、前記ガス流通空間内に露出することなく、前記電気絶縁膜によって被覆されている
   微粒子センサ。
3. 請求項１または請求項２に記載の微粒子センサであって、
   前記電気絶縁膜は、電気絶縁性ガラス膜である
   微粒子センサ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の微粒子センサであって、
   前記補助電極本体部のうち、前記補助電極突出部の前記隣接部と前記絶縁パイプの内部に配置されるパイプ内配置部の少なくとも一部が、前記電気絶縁膜である電気絶縁性ガラス膜によって被覆されつつ、前記電気絶縁性ガラス膜の一部によって前記絶縁パイプの先端側の開口と前記補助電極本体部との間が封止されると共に、前記パイプ内配置部がこれを覆う前記電気絶縁性ガラス膜によって前記絶縁パイプに接着されている
   微粒子センサ。

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