JP2021165710A - 微粒子センサ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で放電電位接続部と補助電位接続部とが絶縁された微粒子センサを提供する。【解決手段】補助電位接続部１１２がセパレータ４１の外部に配置され、放電電位接続部１１１がセパレータ４１の内部に配置されることで、放電電位接続部１１１と補助電位接続部１１２とがセパレータ４１によって絶縁されている。基準電位部材３０は、軸線方向ＧＨに延びる筒状の第１基準電位部材３１であって、センサ本体部５の内部に固定された第１基準電位部材３１を有する。放電電位接続部１１１を収容したセパレータ４１は、第１基準電位部材３１の内部に配置され、補助電位接続部１１２は、第１基準電位部材３１の内面から離間する態様で第１基準電位部材３１の内部に配置され、第１基準電位部材３１は、当該第１基準電位部材３１の周方向ＧＣへのセパレータ４１の移動を規制する規制部３２ｆ,３４ｆを備える。【選択図】図７

Description

本発明は、通気管内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に関する。

特許文献１には、軸線方向に延びる形態をなし、通気管に装着されて通気管内を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知するセンサ本体部と、センサ本体部を駆動する回路部とセンサ本体部との間を電気的に接続する第１ケーブル及び第２ケーブルとを備える微粒子センサが開示されている。

特開２０１８−１１２４１３号公報

特許文献１の微粒子センサでは、センサ本体部が、基準電位とされる基準電位部材と、基準電位とは異なる放電電位とされる放電電極と、基準電位及び放電電位とは異なる補助電位とされる補助電極とを有する。また、第１ケーブルは、放電電極に導通する放電電位配線を有し、第２ケーブルは、補助電極に導通する補助電位配線を有する。また、微粒子センサは、第１ケーブルの放電電位配線と放電電極とが接続された放電電位接続部と、第２ケーブルの補助電位配線と補助電極とが接続された補助電位接続部とを有する。

ところで、上述の微粒子センサにおいて、放電電位接続部と補助電位接続部との間で漏電や放電等が生じた場合には、通気管内を流通する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る。このため、上述の微粒子センサでは、センサ本体部に、軸線方向に延びる柱状をなすセパレータであって、当該セパレータを軸線方向に貫通する第１貫通孔及び第２貫通孔を有するセパレータを設けている。そして、放電電位接続部をセパレータの第１貫通孔内に配置し、且つ、補助電位接続部をセパレータの第２貫通孔内に配置することで、放電電位接続部と補助電位接続部とをセパレータによって絶縁している。

しかしながら、上述のようなセパレータは、形状が複雑であるため、コストが高くなってしまう。このため、簡易な構造で、放電電位接続部と補助電位接続部とを絶縁することができる微粒子センサが求められていた。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、簡易な構造で放電電位接続部と補助電位接続部とが絶縁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、軸線方向に延びる形態をなし、通気管に装着されて前記通気管内を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知するセンサ本体部と、前記センサ本体部を駆動する回路部と前記センサ本体部との間を電気的に接続する、第１ケーブル及び第２ケーブルと、を備える微粒子センサであって、前記センサ本体部は、基準電位とされる基準電位部材と、前記基準電位とは異なる放電電位とされる放電電極と、前記基準電位及び前記放電電位とは異なる補助電位とされる補助電極と、を有し、前記第１ケーブルは、前記放電電極に導通する放電電位配線を有し、前記第２ケーブルは、前記補助電極に導通する補助電位配線を有し、前記センサ本体部は、前記軸線方向に延びる筒状をなすセパレータを有し、前記微粒子センサは、前記放電電位配線と前記放電電極とが接続された放電電位接続部と、前記補助電位配線と前記補助電極とが接続された補助電位接続部と、を有し、前記補助電位接続部が前記セパレータの外部に配置され、前記放電電位接続部が前記セパレータの内部に配置されることで、前記放電電位接続部と前記補助電位接続部とが前記セパレータによって絶縁されており、前記基準電位部材は、前記軸線方向に延びる筒状の第１基準電位部材であって、前記センサ本体部の内部に固定された第１基準電位部材を有し、前記放電電位接続部を収容した前記セパレータは、前記第１基準電位部材の内部に配置され、前記補助電位接続部は、前記第１基準電位部材の内面から離間する態様で前記第１基準電位部材の内部に配置され、前記第１基準電位部材は、当該第１基準電位部材の周方向への前記セパレータの移動を規制する規制部を備える微粒子センサである。

上述の微粒子センサは、軸線方向に延びる形態をなすセンサ本体部であって、通気管に装着されて通気管内を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知するセンサ本体部を備える。さらに、上述の微粒子センサは、センサ本体部を駆動する回路部とセンサ本体部との間を電気的に接続するケーブルとして、第１ケーブル及び第２ケーブルを備える。

さらに、上述の微粒子センサでは、センサ本体部が、軸線方向に延びる筒状をなすセパレータを有する。そして、補助電位接続部がセパレータの外部に配置されると共に、放電電位接続部がセパレータの内部に配置されることで、放電電位接続部と補助電位接続部とがセパレータによって絶縁されている。このように、上述の微粒子センサでは、筒状（例えば、直円筒形状）のセパレータを用いて、補助電位接続部をセパレータの外部に配置すると共に、放電電位接続部をセパレータの内部に配置するという簡易な構造で、放電電位接続部と補助電位接続部とを絶縁している。なお、放電電位接続部とは、第１ケーブルの放電電位配線と放電電極とが接続された部位である。また、補助電位接続部とは、第２ケーブルの補助電位配線と補助電極とが接続された部位である。
以上説明したように、上述の微粒子センサは、簡易な構造で放電電位接続部と補助電位接続部とが絶縁された微粒子センサとなる。

さらに、上述の微粒子センサでは、基準電位部材が、軸線方向に延びる筒状をなす第１基準電位部材を有する。この第１基準電位部材は、センサ本体部の内部に固定されている。さらに、上述の微粒子センサでは、放電電位接続部を内部に配置（収容）したセパレータが、第１基準電位部材の内部に配置されている。また、補助電位接続部が、第１基準電位部材の内面から離間する態様で第１基準電位部材の内部に配置されている。これにより、放電電位とされる放電電位接続部と補助電位とされる補助電位接続部とが絶縁しつつ、放電電位接続部及び補助電位接続部が、基準電位とされる第１基準電位部材と絶縁する。従って、上述の微粒子センサでは、互いに異なる電位とされる放電電位接続部と補助電位接続部と第１基準電位部材とを、適切に絶縁することができる。

さらに、上述の微粒子センサでは、第１基準電位部材が、当該第１基準電位部材の周方向（第１基準電位部材の内周または外周に沿った方向、第１基準電位部材の軸線周りの方向）へのセパレータの移動を規制する規制部を備える。これにより、放電電位接続部を内部に配置（収容）したセパレータが、第１基準電位部材の内部において、第１基準電位部材の周方向へ移動するのを制限（抑制）することができる。

なお、第１基準電位部材の「筒状」には、完全な筒形状のほか、周方向に隙間を有する形態で周方向について外周面が分断する略筒形状（分断筒形状）も含む。略筒形状の第１基準電位部材としては、例えば、複数の部材からなる第１基準電位部材であって、前記複数の部材が、周方向に僅かな隙間を空けつつ周方向に沿って配置されることで、略筒形状（分断筒形状）の第１基準電位部材を構成するもの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、前記規制部として、前記周方向のうち第１周方向への前記セパレータの移動を規制する第１規制部と、前記周方向のうち前記第１周方向とは反対の第２周方向への前記セパレータの移動を規制する第２規制部と、を備え、前記セパレータは、前記第１規制部と前記第２規制部との間に挟まれる態様で、前記第１基準電位部材の内部に配置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は、規制部として、第１基準電位部材の周方向のうち第１周方向へのセパレータの移動を規制する第１規制部と、第１基準電位部材の周方向のうち第１周方向とは反対の第２周方向へのセパレータの移動を規制する第２規制部とを備える。そして、セパレータが、第１規制部と第２規制部との間に挟まれる態様で、第１基準電位部材の内部に配置されている。これにより、放電電位接続部を内部に配置（収容）したセパレータが、第１基準電位部材の内部において、第１周方向及び第２周方向へ移動するのを抑制することができる。

さらに、前記いずれかの微粒子センサであって、前記セパレータの外周面は円筒面であり、前記規制部のうち、前記セパレータの外周面に接触して前記周方向への前記セパレータの移動を規制する規制面は、前記セパレータの外周面と同等の曲率で前記セパレータの外周面に沿って延びる曲面である微粒子センサとすると良い。

上述の微粒子センサでは、セパレータの外周面が円筒面とされている。そして、規制部の規制面が、セパレータの外周面（円筒面）と同等の曲率でセパレータの外周面に沿って延びる曲面とされている。従って、第１基準電位部材の内部において、第１基準電位部材の周方向に移動しようとするセパレータの外周面を、規制面の全面に接触させることができるので、セパレータが周方向へ移動するのを適切に制限（抑制）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、前記基準電位部材は、前記放電電極の対極となる放電対極部を含み、前記微粒子センサは、前記放電電極と前記放電対極部との間で気中放電を発生させ、当該気中放電により生じたイオンを前記被測定ガス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、この帯電微粒子の電荷量に基づ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。

上述の微粒子センサでは、基準電位部材が、放電電極体の対極となる放電対極部を含んでいる。この微粒子センサは、放電電極（放電電位）と放電対極部（基準電位）との間で気中放電を発生させ、当該気中放電により生じたイオンを被測定ガス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、この帯電微粒子の電荷量に基づいて前記被測定ガス中の前記微粒子の量を検知する方式の微粒子センサである。

これに対し、上述の微粒子センサは、前述のように、セパレータによって、放電電位接続部と補助電位接続部とが適切に電気絶縁された微粒子センサである。このため、上述の微粒子センサでは、放電電位接続部と補助電位接続部との間で放電等が発生する虞がなく、放電電極（放電電位）と放電対極部（基準電位）との間で気中放電を、適切に発生させることができる。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２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。 図２のＣ部拡大図である。 微粒子センサを図６のＢ−Ｂの位置で切断した断面図である。 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２のＤ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の縦断面図である。図３は、微粒子センサ１の他の縦断面図であり、図２とは直交する方向の縦断面図である。図４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５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２〜図４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２〜図４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２〜図４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４参照）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９参照）。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４及び図９参照）。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９参照）。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９参照）。

センサ本体部５は、外側金具１０、内側金具３０、放電電極７０、及び補助電極８０を有する（図２参照）。このうち、外側金具１０は、金属からなり、軸線方向ＧＨに延びる円筒状をなし、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４及び図９参照）。外側金具１０は、リアカバー１５と、外筒１１と、主体金具１２と、フロントカバー１３とによって構成される。

外筒１１は、図２及び図５に示すように、円筒状でステンレス製の部材である。主体金具１２は、円筒状の本体部１２ａと、本体部１２ａの先端側ＧＳから径方向外側に膨出する環状の金具取付部１２ｃと、金具取付部１２ｃから径方向内側に膨出する円環状の保持部１２ｂと、金具取付部１２ｃから先端側ＧＳに延びる円筒状の先端部１２ｄとを有する。なお、先端部１２ｄの先端面は、円環状のセンサ座面部１２ｆを構成している。また、本体部１２ａの後端側ＧＫの部位は、径方向内側に加締められた加締め部１２ｇとなっている（図６参照）。また、外筒１１の先端部及び主体金具１２の本体部１２ａの径方向周囲には、後述する締結部材６０が回転自在に配置されている。

主体金具１２の保持部１２ｂ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。この保持部１２ｂは、円環状の第１介在部材４８を介して、絶縁スペーサ４７に対して先端側ＧＳから全周にわたって、間接に接触している（図６参照）。

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、外筒１１のうち円環状の保持部１２ｂ）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１２ｃは、後述するように、締結部材６０が接触して、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１２ｆは、後述するように、図示しないガスケットを介して、管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺに対し間接に接触する。

フロントカバー１３は、略円筒形状をなし、筒形状の本体部１３ｄと、本体部１３ｄから径方向外側に突出する鍔部１３ｃとを有する。鍔部１３ｃの先端面は、センサ座面部１３ｆを構成している。また、本体部１３ｄ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１３ｈが形成されている（図２〜図５参照）。

リアカバー１５は、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２参照）。このリアカバー１５の先端部は、外筒１１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。さらに、リアカバー１５には、通気孔１５ｄが形成されている（図３参照）。この通気孔１５ｄの外側開口部１５ｆには、エア取入部材２７が設けられている。このエア取入部材２７は、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品である。

エア取入部材２７は、金属からなり、軸線方向ＧＨに延びる筒状の取付部２７ｂと、通気孔１５ｄの外側開口部１５ｆに形成されている雌ネジに螺合する筒状の雄ネジ部２７ｃと、雄ネジ部２７ｃを外側開口部１５ｆの雌ネジに螺挿するための工具（図示なし）を係合させる工具係合部２７ｆとを有する（図３及び図５参照）。このエア取入部材２７は、その雄ネジ部２７ｃがリアカバー１５の外側開口部１５ｆに形成されている雌ネジに螺合する態様で、リアカバー１５に固定される。エア取入部材２７の内部には、取付部２７ｂから雄ネジ部２７ｃまでの間を貫通する通気孔２７ｄが形成されている。

エア取入部材２７の取付部２７ｂには、後述するエアチューブ４０の一端部が接続される（図９参照）。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９参照）。これにより、圧送ポンプ３３０で生成された清浄なエアＡＲ（圧縮空気）が、エアチューブ４０を通じて、エア取入部材２７に供給される。エア取入部材２７に供給されたエアＡＲは、通気孔２７ｄ及び通気孔１５ｄの内部を通過して、センサ本体部５の内部に導入される（図３参照）。

また、リアカバー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２に示すように、リアカバー１５の第１貫通孔１５ｂ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がリアカバー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、リアカバー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、リアカバー１５の後端からリアカバー１５の外部に突出して配置されている。

さらに、リアカバー１５の第２貫通孔１５ｃ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がリアカバー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、リアカバー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、リアカバー１５の後端からリアカバー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８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２及び図８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８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２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６に示すように、放電電極７０の電極パイプ７１の後端側部７２に位置する後端側加締め部７２ｂの加締め接続によって、放電電極７０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７０の後端側加締め部７２ｂとが接続された部位を、放電電位接続部１１１とする（図２及び図６参照）。

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２に示すように、内側金具３０（基準電位部材）の内筒３１（第１基準電位部材）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２に示すように、リアカバー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を通じてリアカバー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２及び図８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８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２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６に示すように、補助電極８０の電極パイプ８１の後端側部８２に位置する後端側加締め部８２ｂの加締め接続によって、補助電極８０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８０の後端側加締め部８２ｂとが接続された部位を、補助電位接続部１１２とする（図２及び図６参照）。

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２に示すように、内側金具３０（基準電位部材）の内筒３１（第１基準電位部材）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２に示すように、リアカバー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を通じてリアカバー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、外筒１１の先端部及び主体金具１２の本体部１２ａ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２〜図５参照）。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４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のうち主体金具１２の金具取付部１２ｃを先端側ＧＳに押圧し、さらに、主体金具１２がフロントカバー１３を先端側ＧＳに押圧する。

これにより、金具取付部１２ｃのセンサ座面部１２ｆ及びフロントカバー１３のセンサ座面部１３ｆが、図示しないガスケットを介して、管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺに密着する。さらには、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、主体金具１２の金具取付部１２ｃが挟持されると共に、主体金具１２と管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺとの間にフロントカバー１３の鍔部１３ｃが挟持されて、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２及び図３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２、図３、図５参照）。

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５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。

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の先端部の内側に嵌め込まれている（図３参照）。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７０及びこれの外周を包囲する第１絶縁パイプ７５が挿入される第１挿入孔５２を有する。さらに、ホルダ部材５０は、ホルダ部材５０を軸線方向ＧＨに貫通する孔であって、補助電極８０及びこれの外周を包囲する第２絶縁パイプ８５が挿入される第２挿入孔５３を有する（図２及び図６参照）。

なお、放電電極７０と第１絶縁パイプ７５とは、第１パイプ内ガラス６７によって接合されている（図６及び図１１参照）。第１パイプ内ガラス６７は、第１絶縁パイプ７５内に配置されたガラスであって、放電電極７０のうち第１絶縁パイプ７５内に配置された第１パイプ内電極７０ｂの外周面と、第１絶縁パイプ７５の内周面と、の間に位置する筒状のガラスである。この第１パイプ内ガラス６７によって、第１パイプ内電極７０ｂの外周面と第１絶縁パイプ７５の内周面とが接合されつつ、両者の間が気密に封止されている（図６及び図１１参照）。

また、補助電極８０と第２絶縁パイプ８５とは、第２パイプ内ガラス６８によって接合されている（図１１参照）。第２パイプ内ガラス６８は、第２絶縁パイプ８５内に配置されたガラスであって、補助電極８０のうち第２絶縁パイプ８５内に配置された第２パイプ内電極８０ｂの外周面と、第２絶縁パイプ８５の内周面と、の間に位置する筒状のガラスである。この第２パイプ内ガラス６８によって、第２パイプ内電極８０ｂの外周面と第２絶縁パイプ８５の内周面とが接合されつつ、両者の間が気密に封止されている（図１１参照）。

ホルダ部材５０の第１挿入孔５２は、軸線方向ＧＨの後端側ＧＫに開口して、第１挿入孔内ガラス６５を収容する第１ガラス収容部５２ｂ（第１ガラス収容空間）を有する。この第１ガラス収容部５２ｂの内部には、放電電極７０と第１絶縁パイプ７５が挿入（挿通）された状態で、第１挿入孔内ガラス６５が収容されている（図６参照）。第１挿入孔内ガラス６５は、ホルダ部材５０の第１挿入孔５２内（第１ガラス収容部５２ｂ内）に配置された筒状のガラスであって、第１絶縁パイプ７５の外周面とホルダ部材５０の第１挿入孔５２を構成する第１孔内周面５２ｃとの間に位置している（図６参照）。この第１挿入孔内ガラス６５によって、第１挿入孔５２内において、第１絶縁パイプ７５の外周面とホルダ部材５０の第１孔内周面５２ｃとが接合されつつ、両者の間が気密に封止されている。

従って、本実施形態では、第１パイプ内ガラス６７によって放電電極７０が第１絶縁パイプ７５に固定されると共に、第１挿入孔内ガラス６５によって第１絶縁パイプ７５がホルダ部材５０に固定されている。これにより、放電電極７０が、第１絶縁パイプ７５を介して、ホルダ部材５０に固定される。なお、第１絶縁パイプ７５は、電気絶縁性を有する円筒状のセラミックからなり、放電電極７０の径方向周囲を包囲して、放電電極７０とホルダ部材５０との間を電気的に絶縁する。また、ホルダ部材５０の第１挿入孔５２内のうち第１挿入孔内ガラス６５よりも後端側ＧＫには、第１挿入孔５２に蓋をするように、電気絶縁性を有する円筒状のセラミックパイプ２１が挿入されている（図６参照）。セラミックパイプ２１の後端部２１ｂは、ホルダ部材５０の第１挿入孔５２から後端側ＧＫに突出しており、後述するセパレータ４１内に挿入されている。

また、ホルダ部材５０の第２挿入孔５３は、軸線方向ＧＨの後端側ＧＫに開口して、第２挿入孔内ガラス６６を収容する第２ガラス収容部５３ｂ（第１ガラス収容空間）を有する。この第２ガラス収容部５３ｂの内部には、補助電極８０と第２絶縁パイプ８５が挿入（挿通）された状態で、第２挿入孔内ガラス６６が収容されている（図６参照）。第２挿入孔内ガラス６６は、ホルダ部材５０の第２挿入孔５３内（第２ガラス収容部５３ｂ内）に配置された筒状のガラスであって、第２絶縁パイプ８５の外周面とホルダ部材５０の第２挿入孔５３を構成する第２孔内周面５３ｃとの間に位置している（図６参照）。この第２挿入孔内ガラス６６によって、第２挿入孔５３内において、第２絶縁パイプ８５の外周面とホルダ部材５０の第２孔内周面５３ｃとが接合されつつ、両者の間が気密に封止されている。なお、ホルダ部材５０の第２挿入孔５３内のうち第２挿入孔内ガラス６６よりも後端側ＧＫには、第２挿入孔５３に蓋をするように、電気絶縁性を有する円筒状のセラミックパイプ２２が挿入されている。

従って、本実施形態では、第２パイプ内ガラス６８によって補助電極８０が第２絶縁パイプ８５に固定されると共に、第２挿入孔内ガラス６６によって第２絶縁パイプ８５がホルダ部材５０に固定されている。これにより、補助電極８０が、第２絶縁パイプ８５を介して、ホルダ部材５０に固定される。

さらに、ホルダ部材５０は、ホルダ部材５０を貫通する通気孔５７を有している（図３参照）。この通気孔５７は、エア取入部材２７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。この通気孔５７には、エア導入パイプ５５の先端部が挿入されている。エア導入パイプ５５は、ホルダ部材５０の通気孔５７の内部から、軸線方向ＧＨの後端側ＧＫに向かって延び、内筒３１の内部を通過して、金属保持部材４２の貫通孔４２ｄから後端側ＧＫに突出している。従って、エア取入部材２７を通じてセンサ本体部５の内部に導入されたエアＡＲは、エア導入パイプ５５内に導入された後、エア導入パイプ５５内を軸線方向ＧＨの先端側ＧＳへ流通して、ホルダ部材５０の通気孔５７内に導入される。

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、主体金具１２の保持部１２ｂ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３及び図６参照）。この内側保持部５１ｆは、円環状の第１介在部材４８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、主体金具１２の保持部１２ｂとの間に絶縁スペーサ４７を挟んで保持している。

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。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７０の対極となる放電対極部３５ｄを有している（図１１参照）。この放電対極部３５ｄは、放電電極７０の線状電極部７７のうち第１絶縁パイプ７５の先端から先端側ＧＳに突出する突出部７７ｂ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７０の突出部７７ｂとの間で気中放電を発生させる（図１０及び図１１参照）。

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１０及び図１１参照）。

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ＣＰ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１０及び図１１参照）。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３参照）。排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧ（被測定ガス）は、フロントカバー１３のガス導入窓１３ｈ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（図３参照）。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１１参照）。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１１参照）。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。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（図１１参照）。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１０及び図１１参照）。

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１０及び図１１参照）。

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５参照）。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２、図３、図１１参照）。

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８０は、当該補助電極８０の径方向周囲を包囲する第２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。第２絶縁パイプ８５は、電気絶縁性を有する円筒状のセラミックからなり、補助電極８０の径方向周囲を包囲して、補助電極８０とガス流通管３６との間を電気的に絶縁する。

次に、内筒３１（第１基準電位部材）について説明する。内筒３１は、軸線方向ＧＨに延びる円筒状をなすステンレス製の筒状部材である（図２、図３、図５参照）。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。第１部材３２は、半円筒状をなすセパレータ包囲部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。第２部材３４も、半円筒状をなすセパレータ包囲部３４ｂと、その後端側ＧＫに位置する半円柱状の接触導通部３４ｃとを有する。

なお、本実施形態の内筒３１は、完全な筒形状ではなく、周方向ＧＣに隙間を有する形態で周方向ＧＣについて外周面が分断する略筒形状（分断筒形状）をなしている（図７参照）。詳細には、第１部材３２と第２部材３４が、周方向ＧＣに僅かな隙間を空けつつ配置されて、略筒形状（分断筒形状）の内筒３１を構成している。

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２、図３、図６、図７参照）。より具体的には、セパレータ４１は、内筒３１のセパレータ包囲部３２ｂとセパレータ包囲部３４ｂとに包囲される態様で、内筒３１の内部に収容されている。このセパレータ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に延びる直円筒形状をなしている。本実施形態の微粒子センサ１では、補助電位接続部１１２がセパレータ４１の外部（径方向外側）に配置されると共に、放電電位接続部１１１がセパレータ４１の内部に配置されている。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（図６及び図７参照）。

このように、本実施形態の微粒子センサ１では、直円筒形状のセパレータ４１を用いて、補助電位接続部１１２をセパレータ４１の外部に配置すると共に、放電電位接続部１１１をセパレータ４１の内部に配置するという簡易な構造で、放電電位接続部１１１と補助電位接続部１１２とを絶縁している。従って、本実施形態の微粒子センサ１は、簡易な構造で放電電位接続部１１１と補助電位接続部１１２とが絶縁された微粒子センサとなる。

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（図２及び図５参照）。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。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３参照）。底部４２ｃには、円形状の貫通孔４２ｄが設けられている。

本実施形態の微粒子センサ１では、放電電位接続部１１１を内部に配置（収容）したセパレータ４１が、内筒３１の内部に配置されている。また、補助電位接続部１１２が、内筒３１（第１基準電位部材）の内面から離間する態様で内筒３１の内部に配置されている（図６及び図７参照）。これにより、放電電位ＰＶ２とされる放電電位接続部１１１と補助電位ＰＶ４とされる補助電位接続部１１２とが絶縁しつつ、放電電位接続部１１１及び補助電位接続部１１２が、基準電位ＰＶ１とされる内筒３１（第１基準電位部材）と絶縁する。従って、本実施形態の微粒子センサ１では、互いに異なる電位とされる放電電位接続部１１１と補助電位接続部１１２と内筒３１（第１基準電位部材）とを、適切に絶縁することができる。

さらに、本実施形態の微粒子センサ１では、内筒３１（第１基準電位部材）が、当該内筒３１の周方向ＧＣ（内筒３１の外周に沿った方向）へのセパレータ４１の移動を規制する規制部（第１規制部３２ｆ及び第２規制部３４ｆ）を備える（図５及び図７参照）。これにより、放電電位接続部１１１を内部に配置（収容）したセパレータ４１が、内筒３１の内部において、周方向ＧＣへ移動するのを制限（抑制）することができる。

より具体的には、内筒３１の第１部材３２が、周方向ＧＣのうち第１周方向ＧＣ１（図７において反時計回り）へのセパレータ４１の移動を規制する第１規制部３２ｆを有する。この第１規制部３２ｆは、第１部材３２のセパレータ包囲部３２ｂの内周面３２ｄから径方向内側へ膨出した形態の部位である（図７参照）。さらに、第２部材３４が、第１周方向ＧＣ１とは反対の第２周方向ＧＣ２へのセパレータ４１の移動を規制する第２規制部３４ｆを有する。この第２規制部３４ｆは、第２部材３４のセパレータ包囲部３４ｂの内周面３４ｄから径方向内側へ膨出した形態の部位である（図７参照）。そして、セパレータ４１が、第１規制部３２ｆと第２規制部３４ｆとの間に挟まれる態様で、内筒３１の内部に配置されている。これにより、放電電位接続部１１１を内部に配置（収容）したセパレータ４１が、内筒３１の内部において、第１周方向ＧＣ１及び第２周方向ＧＣ２へ移動するのを抑制することができる。

なお、本実施形態では、セパレータ４１の外周面４１ｂが円筒面とされている。そして、第１規制部３２ｆの規制面３２ｇ、及び、第２規制部３４ｆの規制面３４ｇが、セパレータ４１の外周面４１ｂ（円筒面）と同等の曲率でセパレータ４１の外周面４１ｂに沿って延びる曲面とされている（図７参照）。従って、本実施形態では、内筒３１（第１基準電位部材）の内部において、周方向ＧＣ（第１周方向ＧＣ１または第２周方向ＧＣ２）に移動しようとするセパレータ４１の外周面４１ｂを、規制面３２ｇまたは３４ｇの全面にぴったり接触させることができるので、セパレータ４１が周方向ＧＣへ移動するのを適切に制限（抑制）することができる。

次に、放電電極７０について説明する。放電電極７０は、軸線方向ＧＨに延びる筒状をなすステンレス製の電極パイプ７１と、軸線方向ＧＨに延びる線状のタングステン線からなる線状電極部７７とを有する（図５、図６、図１１参照）。このうち、電極パイプ７１は、軸線方向ＧＨの後端側ＧＫに位置する後端側部７２と、軸線方向ＧＨの先端側ＧＳに位置する先端側部７６と、後端側部７２と先端側部７６との間に位置する中間部７４とを有する。後端側部７２と中間部７４と先端側部７６とは、その内径及び外径が異なっており、後端側部７２の内径及び外径が最も大きく、先端側部７６の内径及び外径が最も小さくされている。

また、線状電極部７７は、電極パイプ７１の先端側部７６の内部に挿入された挿入部７７ｃと、電極パイプ７１の先端から軸線方向ＧＨの先端側ＧＳに突出する突出部７７ｂとを有する（図１１参照）。線状電極部７７は、挿入部７７ｃが、電極パイプ７１の先端側部７６に位置する先端側加締め部７６ｂによって挟まれる態様で、電極パイプ７１に固定されて電気的に接続されている。この放電電極７０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。

線状電極部７７の突出部７７ｂは、放電対極部３５ｄによって構成される放電空間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（図１１参照）。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とされる線状電極部７７の突出部７７ｂ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８０について説明する。この補助電極８０は、軸線方向ＧＨに延びる筒状をなすステンレス製の電極パイプ８１からなる（図５、図６、図１１参照）。この電極パイプ８１は、軸線方向ＧＨの後端側ＧＫに位置する後端側部８２と、軸線方向ＧＨの先端側ＧＳに位置する先端側部８６と、後端側部８２と先端側部８６との間に位置する中間部８４とを有する。後端側部８２と中間部８４と先端側部８６とは、その内径及び外径が異なっており、後端側部８２の内径及び外径が最も大きく、先端側部８６の内径及び外径が最も小さくされている。なお、先端側部８６の先端は閉塞している。

この補助電極８０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。

補助電極８０は、図１１に示すように、当該補助電極８０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８７（先端側部８６の一部である）を有する。この流通路内補助電極部８７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。

本実施形態の微粒子センサ１（センサ本体部５）では、エア取入部材２７を通じてセンサ本体部５の内部に導入されたエアＡＲが、エア導入パイプ５５内に導入された後、エア導入パイプ５５内を軸線方向ＧＨの先端側ＧＳへ流通して、ホルダ部材５０の通気孔５７内に導入される。そして、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（図３、図９参照）。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ＣＰ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３、図９、図１０参照）。

なお、本実施形態の微粒子センサ１は、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７０の突出部７７ｂ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１１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１１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１１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１１参照）。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１０及び図１１参照）。

従って、本実施形態の微粒子センサ１では、図１１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１１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１０参照）。

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１１において左側）を向く下流側端面３６ｇを有している（図１１参照）。従って、図１１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１１参照）。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１１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。

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ＣＰＦ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８０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８７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８７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９及び図１０参照）。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７０の突出部７７ｂ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８０の流通路内補助電極部８７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７０の突出部７７ｂ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。

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。

１ 微粒子センサ
５ センサ本体部
１０ 外側金具
３０ 内側金具（基準電位部材）
３１ 内筒（第１基準電位部材）
３２ｆ 第１規制部
３２ｇ,３４ｇ 規制面
３４ｆ 第２規制部
３５ｄ 放電対極部
３５ｈ ガス導入口
３７ｈ ガス排出口
４１ セパレータ
５０ ホルダ部材
７０ 放電電極
８０ 補助電極
９０ 第１ケーブル
９１ 放電電位配線
１００ 第２ケーブル
１０１ 補助電位配線
１１１ 放電電位接続部
１１２ 補助電位接続部
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）
ＧＣ 周方向
ＧＣ１ 第１周方向
ＧＣ２ 第２周方向
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
ＰＶＥ 接地電位
ＰＶ１ 基準電位
ＰＶ２ 放電電位
ＰＶ４ 補助電位
Ｓ 微粒子
ＳＣ 帯電微粒子

Claims (4)

1. 軸線方向に延びる形態をなし、通気管に装着されて前記通気管内を流通する被測定ガス中の微粒子の量を検知するセンサ本体部と、
   前記センサ本体部を駆動する回路部と前記センサ本体部との間を電気的に接続する、第１ケーブル及び第２ケーブルと、を備える
   微粒子センサであって、
   前記センサ本体部は、
   基準電位とされる基準電位部材と、
   前記基準電位とは異なる放電電位とされる放電電極と、
   前記基準電位及び前記放電電位とは異なる補助電位とされる補助電極と、を有し、
   前記第１ケーブルは、前記放電電極に導通する放電電位配線を有し、
   前記第２ケーブルは、前記補助電極に導通する補助電位配線を有し、
   前記センサ本体部は、前記軸線方向に延びる筒状をなすセパレータを有し、
   前記微粒子センサは、
   前記放電電位配線と前記放電電極とが接続された放電電位接続部と、
   前記補助電位配線と前記補助電極とが接続された補助電位接続部と、を有し、
   前記補助電位接続部が前記セパレータの外部に配置され、前記放電電位接続部が前記セパレータの内部に配置されることで、前記放電電位接続部と前記補助電位接続部とが前記セパレータによって絶縁されており、
   前記基準電位部材は、前記軸線方向に延びる筒状の第１基準電位部材であって、前記センサ本体部の内部に固定された第１基準電位部材を有し、
   前記放電電位接続部を収容した前記セパレータは、前記第１基準電位部材の内部に配置され、
   前記補助電位接続部は、前記第１基準電位部材の内面から離間する態様で前記第１基準電位部材の内部に配置され、
   前記第１基準電位部材は、当該第１基準電位部材の周方向への前記セパレータの移動を規制する規制部を備える
   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、
   前記規制部として、
   前記周方向のうち第１周方向への前記セパレータの移動を規制する第１規制部と、
   前記周方向のうち前記第１周方向とは反対の第２周方向への前記セパレータの移動を規制する第２規制部と、を備え、
   前記セパレータは、前記第１規制部と前記第２規制部との間に挟まれる態様で、前記第１基準電位部材の内部に配置されている
   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、
   前記セパレータの外周面は円筒面であり、
   前記規制部のうち、前記セパレータの外周面に接触して前記周方向への前記セパレータの移動を規制する規制面は、前記セパレータの外周面と同等の曲率で前記セパレータの外周面に沿って延びる曲面である
   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、
   前記基準電位部材は、前記放電電極の対極となる放電対極部を含み、
   前記微粒子センサは、前記放電電極と前記放電対極部との間で気中放電を発生させ、当該気中放電により生じたイオンを前記被測定ガス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、この帯電微粒子の電荷量に基づ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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