JP2021032622A - 微粒子センサ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の構成部材からなるガス接触構造体を備える微粒子センサにおいて、ガス接触構造体の構成部材の接合部が腐食し難くされた微粒子センサを提供する。【解決手段】通気管に装着されて、通気管の内部を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知する微粒子センサ。微粒子センサは、複数の構成部材３５，３７，３９，５０からなり、通気管内を流通する被測定ガスが接触するガス接触構造体２を備える。ガス接触構造体２は、複数の金属焼結体３５，３７，３９，５０からなり、複数の金属焼結体３５，３７，３９，５０が拡散接合された状態で一体となっている。【選択図】図８

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。

特許文献１には、通気管に装着されて、通気管の内部を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知する微粒子センサが開示されている。この微粒子センサは、通気管内を流通する被測定ガスが接触するガス接触構造体であって、複数の構成部材からなるガス接触構造体を備える。具体的には、ガス接触構造体は、金属からなり、ホルダとノズル部材と混合排出部材と蓋部材とによって構成されており、これらの４つの構成部材（金属部材）が溶接によって接合されて一体となっている。

特開２０１８−１９４３１６号公報

ところで、上述のような微粒子センサは、例えば、内燃機関の排気管（通気管）に装着されて、排気管の内部を流通する排気ガス（被測定ガス）中の微粒子（煤など）の量を検知する。この場合は、高温の排気ガスが、ガス接触構造体に接触することになる。ところが、溶接構造（複数の構成部材が溶接により接合された構造）のガス接触構造体では、接合部（溶接部）の耐食性が他の部位よりも低下することがあるため、高温の排気ガスが接合部（溶接部）に接触することによって、接合部（溶接部）が腐食する虞があった。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、複数の構成部材からなるガス接触構造体を備える微粒子センサにおいて、ガス接触構造体の構成部材の接合部が腐食し難くされた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、通気管に装着されて、前記通気管の内部を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知する微粒子センサであって、複数の構成部材からなり、前記通気管内を流通する前記被測定ガスが接触するガス接触構造体、を備える微粒子センサにおいて、前記ガス接触構造体は、複数の金属焼結体からなり、複数の前記金属焼結体が拡散接合された状態で一体となっている微粒子センサである。

上述の微粒子センサでは、ガス接触構造体が、複数の金属焼結体からなり、複数の金属焼結体が拡散接合された状態で一体となっている。すなわち、このガス接触構造体は、当該ガス接触構造体の構成部材が複数の金属焼結体であり、複数の金属焼結体が拡散接合された状態で一体となっている。換言すれば、ガス接触構造体は、当該ガス接触構造体の構成部材である複数の金属焼結体が、拡散接合部（拡散接合された接合部）によって接合されて一体とされている。拡散接合による接合部（拡散接合部）は、溶接による接合部（溶接部）に比べて、耐食性が良好になる。従って、上述の微粒子センサでは、従来に比べて、ガス接触構造体の構成部材（金属焼結体）の接合部が腐食し難くなる。

具体的には、例えば、ガス接触構造体を、同一の金属からなる複数の金属焼結体によって構成した場合は、ガス接触構造体において、拡散接合部（拡散接合による接合部）は、他の部位と同等（または略同等）の組成及び組織になるため、耐食性も他の部位と同等（または略同等）になる。すなわち、このガス接触構造体では、従来の溶接構造（複数の構成部材が溶接により接合された構造）のガス接触構造体と異なり、構成部材である金属焼結体の接合部の耐食性が、金属焼結体の他の部位よりも劣ることがない。従って、上述の微粒子センサでは、従来に比べて、ガス接触構造体の構成部材（金属焼結体）の接合部が腐食し難くなる。そのため、上述の微粒子センサでは、接合部に激しい腐食が生じてガス接触構造体の構成部材が脱落するといった最悪の事態が発生するのを防止することができる。

さらに、前記の微粒子センサであって、前記ガス接触構造体は、筒状をなし、前記微粒子を含む前記被測定ガスを当該ガス接触構造体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接触構造体の外部に排出するガス排出口を有し、前記微粒子センサは、気中放電により生成したイオンを、前記ガス接触構造体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接触構造体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の量を検知する微粒子センサとすると良い。

従来の溶接構造のガス接触構造体では、例えば、被測定ガスである高温の排気ガスが接触することで、他の部位よりも腐食しやすい溶接部（溶接による接合部）が腐食し、この腐食によって、ガス接触構造体の内部と外部との間を連通する貫通孔が開いてしまう虞があった。このために、気中放電により生成されたイオンの一部が、ガス接触構造体の内部において被測定ガス中に含まれる微粒子に付着することなく、この貫通孔を通じてガス接触構造体の外部に漏出する虞があった。これにより、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。

これに対し、上述の微粒子センサでは、前述したように、ガス接触構造体が、複数の金属焼結体からなり、複数の金属焼結体が拡散接合された状態で一体となっているため、従来の溶接による接合部に比べて、接合部が腐食し難くなっている。これにより、従来の溶接構造のガス接触構造体に比べて、接合部の腐食によってガス接触構造体に貫通孔が開いてしまう不具合が生じ難くなるので、「気中放電により生成されたイオンの一部が、ガス接触構造体の内部において被測定ガス中に含まれる微粒子に付着することなく、接合部の腐食によって生じた貫通孔を通じてガス接触構造体の外部に漏出し、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不具合」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。 ガス接触構造体の構成部材の斜視図である。 同ガス接触構造体の縦断面図である。 同ガス接触構造体の他の縦断面図であり、図８とは直交する方向の縦断面図である。 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。

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を制御する回路部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（通気管）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〜図４参照）。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１１参照）。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１１参照）。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１１参照）。

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１１参照）。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（ホルダ部材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（図４参照）。

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、ホルダ部材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、円環状でステンレス製のガスケット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（図４参照）。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１１参照）。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１０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１０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１０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において下方）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）。

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内に挿入された筒状の第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１０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１０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において下方）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８０Ａ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８０Ａ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）。

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内に挿入された筒状の第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、内筒３１とガス接触構造体２とによって構成されている（図３、図４、図６参照）。

ガス接触構造体２は、微粒子センサ１（センサ本体部５）を排気管ＥＰに装着した状態で、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧが接触する部位であり、４つの構成部材によって構成されている。具体的には、ガス接触構造体２は、図６〜図９に示すように、筒状をなし、ホルダ部材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。ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９とは、いずれも、金属焼結体であり、これら４つの構成部材は、拡散接合された状態で一体となっている。

すなわち、ガス接触構造体２は、４つの金属焼結体（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）からなり、４つの金属焼結体が拡散接合された状態で一体となっている。なお、ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９は、いずれも、ステンレス製である。詳細には、ステンレスとして、ＨＫ−３０（ＵＳ規格）を用いている。なお、ＨＫ−３０（ＵＳ規格）は、ＳＵＳ３１０Ｓ（ＪＩＳ規格）と同等品である。

ところで、従来のガス接触構造体では、ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９が、溶接によって接合されて一体とされていた。ところが、このように、構成部材が溶接によって接合されたガス接触構造体では、接合部（溶接部）の耐食性が他の部位（溶接されていない部位）よりも低下するため、高温の排気ガスＥＧが接合部（溶接部）に接触することによって、接合部（溶接部）が腐食する虞があった。

これに対し、本実施形態の微粒子センサ１では、前述のように、ガス接触構造体２は、金属焼結体であるホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９が、拡散接合された状態で一体となっている。換言すれば、ガス接触構造体２は、構成部材である４つの金属焼結体（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）が、拡散接合部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４によって接合されて一体とされている（図８及び図９参照）。

より具体的には、ガス接触構造体２は、構成部材であるホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９が拡散接合された、金属焼結体である。換言すれば、ガス接触構造体２は、４つの構成部材（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）が、拡散接合部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４によって接合されて一体とされた、金属焼結体である（図８及び図９参照）。

拡散接合された接合部（拡散接合部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４）は、溶接された接合部（溶接部）に比べて、耐食性が良好になる。従って、本実施形態のガス接触構造体２は、構成部材が溶接された構造のガス接触構造体に比べて、ガス接触構造体の構成部材の接合部が腐食し難くなる。

より具体的には、本実施形態のガス接触構造体２は、同一の金属（ＨＫ−３０）からなる金属焼結体（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）によって構成されている。このため、ガス接触構造体２において、拡散接合部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４は、他の部位と同等（または略同等）の組成及び組織になるので、耐食性も他の部位と同等（または略同等）になる。すなわち、本実施形態のガス接触構造体２において、拡散接合部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の耐食性が、他の部位よりも劣ることがない。従って、本実施形態のガス接触構造体２は、構成部材が溶接された構造のガス接触構造体に比べて、ガス接触構造体の構成部材の接合部が腐食し難くなる。そのため、本実施形態の微粒子センサ１（ガス接触構造体２）では、接合部に激しい腐食が生じてガス接触構造体２の構成部材が脱落するといった最悪の事態が発生するのを防止することができる。

以下、ガス接触構造体２の構成部材（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）について詳細に説明する。ホルダ部材５０は、円柱状をなしている。ホルダ部材５０の後端側ＧＫの部位は、内筒３１の先端部内に嵌め込まれている（図４参照）。ホルダ部材５０は、ホルダ部材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、ホルダ部材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がホルダ部材５０に接着されるので、放電電極体７０をホルダ部材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がホルダ部材５０に接着されるので、補助電極体８０をホルダ部材５０に固定することができる。

さらに、ホルダ部材５０は、ホルダ部材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、ホルダ部材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７参照）。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、外形円柱状であり、後端側ＧＫからホルダ部材５０の先端部が嵌め込まれた状態で、ホルダ部材５０と拡散接合している。具体的には、ノズル部材３５は、拡散接合部Ｋ４によってホルダ部材５０と接合されている（図８及び図９参照）。このノズル部材３５は、ホルダ部材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１２参照）。

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と後述するガス流通路ＩＳ（詳細には、第１ガス流通路ＩＳ１の一部である第１上流側流通路ＩＳ１３）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からガス流通路ＩＳ（第１ガス流通路ＩＳ１）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、図１２、図１３参照）。

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第１上流側流通路ＩＳ１３（第１ガス流通路ＩＳ１の一部）を構成している（図３、図１２、図１３参照）。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、第１上流側流通路ＩＳ１３（第１ガス流通路ＩＳ１の一部）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、第１ガス流通路ＩＳ１の第１上流側流通路ＩＳ１３内に導入される。

混合排出部材３７は、外形略円柱状であり、先端側ＧＳからノズル部材３５の先端部内に嵌め込まれた状態で、ノズル部材３５と拡散接合している。具体的には、混合排出部材３７は、拡散接合部Ｋ２，Ｋ３によって、ノズル部材３５と接合されている（図８及び図９参照）。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（図４及び図７参照）。このうち、排出後端部３７ａには、円筒状の空間である第１下流側流通路ＩＳ１４（第１ガス流通路ＩＳ１の一部）が形成されている。この第１下流側流通路ＩＳ１４は、前述の第１上流側流通路ＩＳ１３と繋がっている（図４参照）。一方、筒壁部３７ｂには、排気管ＥＰの下流側に向けて開口する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）。

蓋部材３９は、混合排出部材３７の先端側ＧＳを閉塞した状態で、混合排出部材３７と拡散接合している。具体的には、蓋部材３９は、拡散接合部Ｋ１によって、混合排出部材３７と接合されている（図８及び図９参照）。この蓋部材３９は、円板状の蓋部３９ｂと、この蓋部３９ｂから後端側ＧＫに延びる延出部３９ｃとを有する。このうち、延出部３９ｃは、混合排出部材３７の筒壁部３７ｂ内に位置しており、筒壁部３７ｂと共に、ガス流通路ＩＳの一部を形成する。具体的には、延出部３９ｃと筒壁部３７ｂとは、第１ガス流通路ＩＳ１よりも下流側に位置する第３ガス流通路ＩＳ３であって、軸線方向ＧＨに延びる形態をなす第３ガス流通路ＩＳ３を形成する。この第３ガス流通路ＩＳ３は、ガス排出口３７ｈに繋がっている（図３、図１２、図１３参照）。

さらに、延出部３９ｃと筒壁部３７ｂとは、第１ガス流通路ＩＳ１の下流側開口部である第１下流側開口部ＩＳ１２と第３ガス流通路ＩＳ３の上流側開口部である第３上流側開口部ＩＳ３１とを連通する第２ガス流通路ＩＳ２を形成している。この第２ガス流通路ＩＳ２は、軸線方向ＧＨに交差する方向（具体的には、軸線方向ＧＨに直交する第１方向Ｄ１）に延びる形態をなしている（図３、図１２、図１３参照）。

以上説明したように、ガス接触構造体２は、微粒子Ｓを含む排気ガスＥＧを当該ガス接触構造体２の内部に取り入れるガス導入口３５ｈ、及び、排気ガスＥＧを当該ガス接触構造体２の外部に排出するガス排出口３７ｈを有している。なお、ここで、ガス接触構造体２のうち、ノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９とにより構成される部位を、ガス流通管３６とする（図６参照）。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に付着していない浮遊イオン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、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路ＩＳとを有する（図３、図４、図１３参照）。

ガス流通路ＩＳは、ガス流通管３６の内部をガス導入口３５ｈからガス排出口３７ｈまで延びる形態をなし、前述した第１ガス流通路ＩＳ１と、第２ガス流通路ＩＳ２と、第３ガス流通路ＩＳ３とを有している。第１ガス流通路ＩＳ１は、ガス流通路ＩＳの上流側に位置して軸線方向ＧＨに延びる流通路である。なお、第１ガス流通路ＩＳ１は、前述した第１上流側流通路ＩＳ１３と第１下流側流通路ＩＳ１４とを有している。この第１ガス流通路ＩＳ１では、気中放電により生じたイオンＣＰと排気ガスＥＧ（被測定ガス）とが導入されて混合される。

また、補助電極体８０は、補助電極８０Ａの径方向周囲を包囲している絶縁パイプ８５が挿入孔３６ｈの内部に配置される態様で、挿入孔３６ｈ内に挿入されている。なお、挿入孔３６ｈは、軸線方向ＧＨに延びる形態をなし、第１ガス流通路ＩＳ１に対して軸線方向ＧＨに直交する方向（径方向）に離間して配置されている。

ここで、ガス接触構造体２の製造方法について説明する。本実施形態では、公知の金属粉末射出成型法（ＭＩＭ）を利用して、ガス接触構造体２を製造する。具体的には、まず、ガス接触構造体２の構成部材（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）のグリーン体を製造する。より具体的には、ホルダ部材５０のグリーン体５０Ｇと、ノズル部材３５のグリーン体３５Ｇと、混合排出部材３７のグリーン体３７Ｇと、蓋部材３９のグリーン体３９Ｇとを、それぞれ製造する（図７参照）。ここで、グリーン体とは、原料となる金属粉末とバインダーとを混合した混合物を、射出成型機を用いて成型した成型品のことであり、金属粉末射出成型法（ＭＩＭ）において脱脂及び焼結を行う前の中間製造物である。なお、本実施形態では、いずれの構成部材についても、原料の金属粉末として、ＨＫ−３０（ＵＳ規格）の粉末を用いている。

次いで、ホルダ部材５０のグリーン体５０Ｇと、ノズル部材３５のグリーン体３５Ｇと、混合排出部材３７のグリーン体３７Ｇと、蓋部材３９のグリーン体３９Ｇとを組み合わせて（嵌め合わせて）、ガス接触構造体２のグリーン体２Ｇを製造する（図８及び図９参照）。その後、このグリーン体２Ｇを、焼結炉の内部に配置して、脱脂（バインダの焼失）、及び、焼結を行う。これにより、グリーン体５０Ｇがホルダ部材５０（金属焼結体）になり、グリーン体３５Ｇがノズル部材３５（金属焼結体）になり、グリーン体３７Ｇが混合排出部材３７（金属焼結体）になり、グリーン体３９Ｇが蓋部材３９（金属焼結体）になると共に、ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９とが拡散接合されて一体となり、金属焼結体であるガス接触構造体２が製造される。換言すれば、ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９が、拡散接合部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４によって接合されて一体となった、ガス接触構造体２が製造される（図８及び図９参照）。

次に、内筒３１について説明する。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３４ｂ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の先端部がホルダ部材５０の後端部に外嵌されて、この外嵌部分（内筒３１の先端部とホルダ部材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８０Ａの後端部が挿入されている。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８０Ａ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７０Ａと、放電電極７０Ａの周囲に位置する絶縁パイプ７５とを有する。放電電極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１〜４ｋＶ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８０Ａと、補助電極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８０Ａは、図３に示すように、軸線方向ＧＨに沿って直線状に延びる形態を有する。この補助電極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（１〜２ｋＶ）よりも低い、例えば、ＤＣ１００〜２００Ｖの電位にされている。

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８０Ａの径方向周囲を包囲して、補助電極８０Ａとガス流通管３６との間を電気的に絶縁する。なお、補助電極８０Ａ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、補助電極８０Ａは、図１３に示すように、当該補助電極８０Ａの長さ方向（軸線方向ＧＨに一致する）の先端側（先端側ＧＳ）に位置し、ガス流通管３６のガス流通路ＩＳ内（詳細には、第２ガス流通路ＩＳ２と第３ガス流通路ＩＳ３の内部）に配置される流通路内補助電極部８２を有する。この流通路内補助電極部８２は、ガス流通管３６のガス流通路ＩＳ内（詳細には、第２ガス流通路ＩＳ２と第３ガス流通路ＩＳ３の内部）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。

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、ホルダ部材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、ホルダ部材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からガス流通路ＩＳ（詳細には、第１上流側流通路ＩＳ１３）へ導入される、センサ内エア流路ＦＣを有している（図４、図１１参照）。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から第１上流側流通路ＩＳ１３（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のガス流通路ＩＳの内部（詳細には、第１上流側流通路ＩＳ１３の内部）に導入される（図４、図１１、図１２参照）。

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のガス流通路ＩＳの内部（詳細には、第１ガス流通路ＩＳ１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。

ここで、本実施形態の微粒子センサ１のガス流通路ＩＳについて、詳細に説明する。ガス流通路ＩＳは、前述したように、第１ガス流通路ＩＳ１と第２ガス流通路ＩＳ２と第３ガス流通路ＩＳ３とを有している。このうち、第１ガス流通路ＩＳ１と第３ガス流通路ＩＳ３とは、軸線方向ＧＨについて離間して配置されている。従って、第１ガス流通路ＩＳ１の第１下流側開口部ＩＳ１２と、第３ガス流通路ＩＳ３の第３上流側開口部ＩＳ３１とは、軸線方向ＧＨについて離間して配置されている。

さらに、第１ガス流通路ＩＳ１の第１下流側開口部ＩＳ１２と第３ガス流通路ＩＳ３の第３上流側開口部ＩＳ３１とは、図１３に示すように、軸線方向ＧＨの平面視で両者の少なくとも一部が重ならないように、軸線方向ＧＨに直交する第１方向Ｄ１（図１３において左右方向）について互いの位置をずらして配置されている。本実施形態では、第１下流側開口部ＩＳ１２と第３上流側開口部ＩＳ３１とは、軸線方向ＧＨの平面視で両者の全体が重ならない（すなわち、両者が離間している、または、両者が外接している）ように、軸線方向ＧＨに直交する第１方向Ｄ１（図１３において左右方向）について互いの位置をずらして配置されている。

さらに、本実施形態の微粒子センサ１では、第２ガス流通路ＩＳ２が、軸線方向ＧＨに交差する方向（具体的には、第１方向Ｄ１）に延びる形態をなしている（図１３参照）。そして、ガス流通管３６のうち第２ガス流通路ＩＳ２を構成する部位は、軸線方向ＧＨについて第１下流側開口部ＩＳ１２と対向する対向面３６ｆを有している（図１２及び図１３参照）。

従って、本実施形態の微粒子センサ１では、図１３において矢印で示すように、排気ガスＥＧは、第１ガス流通路ＩＳ１内を軸線方向ＧＨの先端側ＧＳ（図１３において下方）に進んだ後、第１下流側開口部ＩＳ１２から、第２ガス流通路ＩＳ２の対向面３６ｆに向かうようにして、第２ガス流通路ＩＳ２内に流入することになる。このため、本実施形態の微粒子センサ１では、第２ガス流通路ＩＳ２内に流入した排気ガスＥＧを、これに含まれる浮遊イオンＣＰＦと共に対向面３６ｆに衝突させることができるので、排気ガスＥＧに含まれている浮遊イオンＣＰＦの少なくとも一部を、対向面３６ｆに衝突させて捕集することができる（図１２参照）。

また、ガス流通管３６のうち第２ガス流通路ＩＳ２を構成する部位は、第２ガス流通路ＩＳ２の下流側端面であって、第２ガス流通路ＩＳ２の上流側（図１３において左側）を向く下流側端面３６ｇを有している（図１３参照）。従って、図１３において矢印で示すように、第２ガス流通路ＩＳ２内を流通する排気ガスＥＧは、下流側端面３６ｇに向かって流れてゆくことになる。これにより、第２ガス流通路ＩＳ２内を流通する排気ガスＥＧを、これに含まれる浮遊イオンＣＰＦと共に下流側端面３６ｇに衝突させることができるので、当該排気ガスＥＧに含まれている浮遊イオンＣＰＦの少なくとも一部を、下流側端面３６ｇに衝突させて捕集することができる。

さらに、本実施形態の微粒子センサ１では、第１ガス流通路ＩＳ１が、当該第１ガス流通路ＩＳ１の下流側に位置して第１下流側開口部ＩＳ１２を含む第１下流側流通路ＩＳ１４と、当該第１ガス流通路ＩＳ１の上流側に位置して第１下流側流通路ＩＳ１４に対して上流側に隣接する第１上流側流通路ＩＳ１３とを有している（図１３参照）。そして、第１下流側流通路ＩＳ１４を軸線方向ＧＨに直交する方向（図１３において左右方向）に切断した流通路断面（被測定ガスが流通する領域）の面積を、第１上流側流通路ＩＳ１３を軸線方向ＧＨに直交する方向に切断した流通路断面（被測定ガスが流通する領域）の面積よりも小さくしている（図４及び図１３参照）。

このようにすることで、排気ガスＥＧが第１下流側流通路ＩＳ１４を流れるときの流速を、排気ガスＥＧが第１上流側流通路ＩＳ１３を流れるときの流速よりも速くすることができる。これにより、第１下流側開口部ＩＳ１２（第１ガス流通路ＩＳ１の下流側開口部）から、第２ガス流通路ＩＳ２の対向面３６ｆに向かうようにして第２ガス流通路ＩＳ２内に流入するときの排気ガスＥＧの流速を速くすることができるので、排気ガスＥＧに含まれている浮遊イオンＣＰＦが、対向面３６ｆに到達し易くなる。従って、本実施形態の微粒子センサ１では、対向面３６ｆによって浮遊イオンを捕集し易くなる。

さらに、本実施形態の微粒子センサ１では、補助電極８０Ａのうちガス流通路ＩＳ内に配置される流通路内補助電極部８２は、第１ガス流通路ＩＳ１内に配置されることなく、第２ガス流通路ＩＳ２のうち対向面３６ｆを有する第２上流側流通路ＩＳ２３よりも下流側に位置する第２下流側流通路ＩＳ２４の内部、及び、第３ガス流通路ＩＳ３の内部に配置されている。従って、本実施形態の微粒子センサ１では、前述したように排気ガスＥＧに含まれている浮遊イオンＣＰＦの一部を対向面３６ｆに衝突させて捕集した後、流通路内補助電極部８２によって、残存している浮遊イオンＣＰＦに対してガス流通管３６に向かう斥力を与えることで、残存している浮遊イオンＣＰＦをガス流通管３６に付着させて捕集することができる。

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１１及び図１２参照）。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から第１上流側流通路ＩＳ１３（第１ガス流通路ＩＳ１の一部）に噴射される。

このエアＡＲが、第１上流側流通路ＩＳ１３に噴射されると、第１上流側流通路ＩＳ１３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から第１上流側流通路ＩＳ１３（第１ガス流通路ＩＳ１の一部）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、第１下流側流通路ＩＳ１４（第１ガス流通路ＩＳ１の一部）、第２ガス流通路ＩＳ２、及び、第３ガス流通路ＩＳ３を経由して、ガス排出口３７ｈから排出される。

排気ガスＥＧが第１上流側流通路ＩＳ１３（第１ガス流通路ＩＳ１の一部）に取り入れる際、排気ガスＥＧ中のススなどの微粒子Ｓも第１上流側流通路ＩＳ１３内に取り入れられる。この微粒子Ｓは、ガス流通路ＩＳ内においてイオンＣＰが付着することによって、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、第１上流側流通路ＩＳ１３に噴射されたイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着していない浮遊イオンＣＰＦは、補助電位ＰＶ４とされた補助電極８０Ａの流通路内補助電極部８２（特に、トラップ流通路内電極部８２ｄ）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との間を流れることによってバランスをとる。

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。これにより、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。

ところで、従来の溶接構造のガス接触構造体では、高温の排気ガスＥＧが接触することで、他の部位よりも腐食しやすい溶接部（溶接による接合部）が腐食し、この腐食によって、ガス接触構造体の内部と外部との間を連通する貫通孔が開いてしまう虞があった。このために、気中放電により生成されたイオンＣＰの一部が、ガス接触構造体の内部において排気ガスＥＧに含まれる微粒子Ｓに付着することなく、この貫通孔を通じてガス接触構造体の外部に漏出する虞があった。これにより、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った。

これに対し、本実施形態の微粒子センサ１では、前述のように、ガス接触構造体２が、金属焼結体であるホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９が、拡散接合された状態で一体となっている。換言すれば、ガス接触構造体２は、構成部材である４つの金属焼結体（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）が、拡散接合部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４によって接合されて一体とされている（図８及び図９参照）。拡散接合された接合部（拡散接合部Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４）は、溶接された接合部（溶接部）に比べて、高い耐食性を示す。

従って、本実施形態のガス接触構造体２では、溶接構造のガス接触構造体に比べて、接合部の腐食によってガス接触構造体に貫通孔が開いてしまう不具合が生じ難くなるので、「気中放電により生成されたイオンＣＰの一部が、ガス接触構造体２の内部において排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓに付着することなく、接合部の腐食によって生じた貫通孔を通じてガス接触構造体２の外部に漏出し、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不具合」が生じ難くなる。

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、ガス接触構造体２の構成部材である金属焼結体（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）を、ＨＫ−３０（ＳＵＳ３１０Ｓ相当品）によって形成したが、他の金属によって形成するようにしても良い。

また、実施形態では、ガス接触構造体２の複数の構成部材（ホルダ部材５０とノズル部材３５と混合排出部材３７と蓋部材３９）である金属焼結体を、いずれも同一の金属（ＨＫ−３０）によって形成した。しかしながら、ガス接触構造体の複数の構成部材のうち、少なくとも１つの構成部材を、他の構成部材とは異なる金属によって形成するようにしても良い。

１ 微粒子センサ
２ ガス接触構造体
２Ｇ ガス接触構造体のグリーン体
５ センサ本体部
１０ 外側金具
３０ 内側金具
３５ ノズル部材（構成部材、金属焼結体）
３５Ｇ ノズル部材のグリーン体
３５ｈ ガス導入口
３７ 混合排出部材（構成部材、金属焼結体）
３７Ｇ 混合排出部材のグリーン体
３７ｈ ガス排出口
３９ 蓋部材（構成部材、金属焼結体）
３９Ｇ 蓋部材のグリーン体
５０ ホルダ部材（構成部材、金属焼結体）
５０Ｇ ホルダ部材のグリーン体
７０ 放電電極体
８０ 補助電極体
２０１ 回路部
ＣＰ イオン
ＥＧ 排気ガス（被測定ガス）
ＥＰ 排気管（通気管）
ＧＨ 軸線方向
ＧＫ 軸線方向の後端側
ＧＳ 軸線方向の先端側
ＩＳ ガス流通路
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４ 拡散接合部
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 (2)

1. 通気管に装着されて、前記通気管の内部を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知する微粒子センサであって、
   複数の構成部材からなり、前記通気管内を流通する前記被測定ガスが接触するガス接触構造体、を備える
   微粒子センサにおいて、
   前記ガス接触構造体は、複数の金属焼結体からなり、複数の前記金属焼結体が拡散接合された状態で一体となっている
   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、
   前記ガス接触構造体は、筒状をなし、前記微粒子を含む前記被測定ガスを当該ガス接触構造体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接触構造体の外部に排出するガス排出口を有し、
   前記微粒子センサは、気中放電により生成したイオンを、前記ガス接触構造体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接触構造体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の量を検知する
   微粒子センサ。

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