JP5588471B2 - Particle detection system - Google Patents

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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検知システムに関する。   The present invention relates to a fine particle detection system that detects the amount of fine particles in a gas to be measured flowing in a ventilation pipe.

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検知システムが求められている。
Sometimes you want to measure the amount of particulates in a gas. For example, in an internal combustion engine (for example, a diesel engine or a gasoline engine), fine particles such as soot may be contained in the exhaust gas.
Exhaust gas containing such fine particles is purified by collecting the fine particles with a filter. However, when a problem such as breakage of the filter occurs, unpurified exhaust gas is directly discharged downstream of the filter.
Accordingly, there is a need for a particulate detection system that can directly measure the amount of particulates in exhaust gas and detect the amount of particulates in exhaust gas downstream of the filter in order to detect filter malfunctions.

例えば、特許文献1には、粒子計測処理方法及び機器が開示されている。この特許文献1では、イオン化された正のイオン粒子を含む気体を、排気管からチャネル内に取り込んだ微粒子を含む排気ガスと混合して微粒子を帯電させ、その後、排気管に排出する。そして、排出された帯電微粒子の量に応じて流れる電流(信号電流)を検知して、微粒子の濃度を検知する手法が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a particle measurement processing method and apparatus. In Patent Document 1, gas containing ionized positive ion particles is mixed with exhaust gas containing fine particles taken into the channel from the exhaust pipe to charge the fine particles, and then discharged to the exhaust pipe. And the method of detecting the electric current (signal current) which flows according to the quantity of discharged | emitted charged fine particles and detecting the density | concentration of fine particles is disclosed.

WO2009/109688WO2009 / 109688

このような微粒子検知システムでは、帯電微粒子は排出する一方、微粒子に付着しなかったイオン粒子を捕集極で捕集する。そこで、この捕集極によるイオン粒子の捕集を補助すべく、捕集極とは異なる電位とした補助電極を設けることが考えられる。なお、この補助電極の設置にあたっては、捕集極や排気管などと補助電極との間を絶縁するべく、補助電極絶縁部材を介在させる。
しかし、この絶縁部材に、被測定ガスに含まれる異物(例えば、被測定ガスが内燃機関の排気ガスである場合、ススや水滴など)が付着することがある。絶縁部材の表面にこのような異物が付着して絶縁部材の絶縁性が低下した場合、補助電極による捕集の補助が十分行えず、微粒子の量の検知が適切に行えない虞がある。
In such a fine particle detection system, charged fine particles are discharged, while ion particles that have not adhered to the fine particles are collected by a collecting electrode. Therefore, it is conceivable to provide an auxiliary electrode having a potential different from that of the collecting electrode in order to assist the collection of ion particles by the collecting electrode. In installing the auxiliary electrode, an auxiliary electrode insulating member is interposed to insulate the collecting electrode, the exhaust pipe, and the like from the auxiliary electrode.
However, foreign substances contained in the gas to be measured (for example, soot and water droplets when the gas to be measured is exhaust gas of an internal combustion engine) may adhere to the insulating member. When such a foreign substance adheres to the surface of the insulating member and the insulating property of the insulating member decreases, there is a possibility that the auxiliary electrode cannot sufficiently assist the collection and the amount of fine particles cannot be detected appropriately.

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、被測定ガスに接触する補助電極絶縁部材の絶縁性を回復、維持させる微粒子検知システムを提供するものである。   The present invention has been made in view of such problems, and provides a particulate detection system that recovers and maintains the insulation of an auxiliary electrode insulating member that contacts a gas to be measured.

上記課題を解決するための本発明の一態様は、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検知システムであって、上記通気管の取付開口に装着される検知部を備え、上記検知部は、第1放電電極及び第2放電電極を含み、これらの間の気中放電により、イオンを生成するイオン源、上記イオン源の上記第1放電電極に導通して第1電位とされ、上記微粒子に上記イオンを付着させて帯電微粒子とすると共に、上記イオンのうち上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なす微粒子帯電部、補助電極電位とされ、上記微粒子帯電部内に配置されて、上記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極、及び、上記被測定ガスに接触すると共に、上記補助電極の一部を包囲し、上記補助電極と上記微粒子帯電部との間に介在して、両者を電気的に絶縁する補助電極絶縁部材、及び、上記補助電極絶縁部材を加熱するヒータ、を有する微粒子検知システムである。   One aspect of the present invention for solving the above-described problem is a particulate detection system that detects the amount of particulates in a gas to be measured that flows in a ventilation pipe, and includes a detection unit that is attached to an attachment opening of the ventilation pipe. The detection unit includes a first discharge electrode and a second discharge electrode, and is electrically connected to the first discharge electrode of the ion source and the ion source that generates ions by an air discharge between the first discharge electrode and the second discharge electrode. The charged particles are made by attaching the ions to the fine particles to form charged fine particles, and the charged fine particles forming the collecting electrode for collecting the floating ions not attached to the fine particles among the ions, and the auxiliary electrode potential. An auxiliary electrode that is disposed in the fine particle charging unit and assists the collection of the floating ions by the collecting electrode, and is in contact with the gas to be measured and surrounds a part of the auxiliary electrode. Electrodes and above Interposed between the particle charging unit, the auxiliary electrode insulating member for electrically insulating the both, and a particle detection system having a heater, for heating the auxiliary electrode insulating member.

この微粒子検知システムでは、補助電極電位とされ、微粒子帯電部の捕集極による浮遊イオンの捕集を補助する補助電極と微粒子帯電部との間に介在して、両者を電気的に絶縁する補助電極絶縁部材を有している。しかるに、前述したように、補助電極絶縁部材に被測定ガスに含まれていた異物(ススや水滴など)が付着すると、微粒子帯電部と補助電極との間の絶縁性が低下して、補助電極電位が低下することがある。すると、浮遊イオンの捕集が適切に出来ず、帯電微粒子のみならず、浮遊イオンも微粒子帯電部から排出されるので、検知される微粒子の量の検知精度が低下する虞がある。   In this fine particle detection system, an auxiliary electrode potential is set between the auxiliary electrode that assists the collection of floating ions by the collecting electrode of the fine particle charging portion and the fine particle charging portion, and electrically insulates both. It has an electrode insulation member. However, as described above, when foreign matter (soot, water droplets, etc.) contained in the gas to be measured adheres to the auxiliary electrode insulating member, the insulation between the fine particle charging portion and the auxiliary electrode is reduced, and the auxiliary electrode Potential may decrease. Then, trapping of floating ions cannot be performed properly, and not only charged fine particles but also floating ions are discharged from the charged particle portion, so that the detection accuracy of the amount of detected fine particles may be lowered.

これに対し、本システムでは、補助電極絶縁部材を加熱するヒータを有する。これにより、補助電極絶縁部材に付着した水分やススなどの異物を除去する(蒸発、焼き飛ばし)ことができる。かくしてこのシステムでは、ヒータの加熱により、補助電極絶縁部材を介した微粒子帯電部と補助電極との間の絶縁性を回復あるいは維持させることができ、システムで微粒子の量を適切に検知できるようになる。   On the other hand, this system has a heater for heating the auxiliary electrode insulating member. Thereby, foreign matters such as moisture and soot adhering to the auxiliary electrode insulating member can be removed (evaporation and burning). Thus, in this system, the insulation between the charged particle part and the auxiliary electrode via the auxiliary electrode insulating member can be recovered or maintained by heating the heater so that the amount of fine particles can be detected appropriately in the system. Become.

なお、ヒータとしては、補助電極絶縁部材内またはその上に形成して、この補助電極絶縁部材を直接に加熱する構成としても良いし、補助電極絶縁部材との間に別の部材を介在させて間接に加熱する構成としても良い。   The heater may be formed in or on the auxiliary electrode insulating member to directly heat the auxiliary electrode insulating member, or another member may be interposed between the auxiliary electrode insulating member. It is good also as a structure heated indirectly.

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記第1電位とされる、前記イオン源の前記第1放電電極、前記微粒子帯電部、及びこれらに導通する部材を第1電位部材としたとき、前記検知部は、前記通気管に導通して接地電位とされる接地電位部材、及び、上記通気管内を臨み、上記第1電位部材と、上記通気管の内側面または上記接地電位部材との間に介在して、両者を電気的に絶縁すると共に、前記被測定ガスに接触するガス接触絶縁部材、を有し、前記ヒータは、上記ガス接触絶縁部材をも加熱する兼用ヒータである微粒子検知システムとすると良い。   Furthermore, in the fine particle detection system described above, when the first electric potential member is the first discharge electrode of the ion source, the fine particle charging unit, and the member connected to the first electric potential member. The detection unit is connected to the vent pipe to be ground potential, and faces the inside of the vent pipe, and is between the first potential member and the inner surface of the vent pipe or the ground potential member. A particulate contact detection system that is interposed between the gas contact insulation member and the gas contact insulation member. Good.

このシステムの検知部は、第1電位部材と通気管の内側面または接地電位部材との間に介在して両者を絶縁すると共に、被測定ガスに接触するガス接触絶縁部材を有する。
ところで、このシステムは微粒子帯電部を有しており、帯電微粒子に付着して微粒子帯電部から排出された電荷の量を検知することで微粒子の量を検知する。即ち、微粒子帯電部の電位である第1電位と、通気管の電位である接地電位との間を流れる信号電流は、微粒子帯電部から排出された電荷の量に対応する。しかるに、第1電位とされる第1電位部材と、接地電位とされる通気管または接地電位部材との間の絶縁性が低い場合には、この信号電流を検知し難くなり、微粒子の量を適切に検知できなくなる。
The detection unit of this system has a gas contact insulating member that is interposed between the first potential member and the inner side surface of the ventilation pipe or the ground potential member and insulates both, and contacts the gas to be measured.
By the way, this system has a fine particle charging portion, and detects the amount of fine particles by detecting the amount of electric charges attached to the discharged fine particles and discharged from the fine particle charging portion. That is, the signal current that flows between the first potential that is the potential of the fine particle charging portion and the ground potential that is the potential of the vent pipe corresponds to the amount of charge discharged from the fine particle charging portion. However, if the insulation between the first potential member that is set to the first potential and the vent pipe or ground potential member that is set to the ground potential is low, it becomes difficult to detect this signal current, and the amount of fine particles is reduced. It cannot be detected properly.

これに対し、本システムでは、ヒータは、補助電極絶縁部材のほか、上述のガス接触絶縁部材をも加熱する。これにより、このシステムでは、ヒータの加熱により、第1電位部材と通気管の内側面または接地電位部材との間の絶縁性をも回復あるいは維持させることができる。これにより、微粒子の量を適切に検知できるようになる。また、ヒータを兼用ヒータとしているので、ヒータの取り付けや配線の部材やスペースを少なくできる。   On the other hand, in the present system, the heater heats the gas contact insulating member as well as the auxiliary electrode insulating member. Thus, in this system, the insulation between the first potential member and the inner surface of the ventilation pipe or the ground potential member can be recovered or maintained by heating the heater. Thereby, the amount of fine particles can be appropriately detected. Further, since the heater is also used as a heater, it is possible to reduce the number of heaters and wiring members and spaces.

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記ヒータは、前記補助電極絶縁部材と一体化されてなる微粒子検知システムとすると良い。   Furthermore, in the fine particle detection system described above, the heater may be a fine particle detection system integrated with the auxiliary electrode insulating member.

このシステムでは、ヒータは、補助電極絶縁部材と一体化されている。これにより、ヒータの取り付けスペースを小さくできるとともに、補助電極絶縁部材と一体で扱えるので、取り付けや配線が簡易に行える。   In this system, the heater is integrated with the auxiliary electrode insulating member. Thereby, while being able to reduce the installation space of a heater and being able to handle it integrally with an auxiliary electrode insulation member, attachment and wiring can be performed easily.

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記通気管は、内燃機関の排気管であり、前記被測定ガスは、上記排気管内を流通する排気ガスである微粒子検知システムとすると良い。   Further, in the fine particle detection system described above, the vent pipe may be an exhaust pipe of an internal combustion engine, and the gas to be measured may be a fine particle detection system that is an exhaust gas flowing through the exhaust pipe.

内燃機関の排気管内を流通する排気ガスには、多量のスス(微粒子)が含まれている場合がありうる。このため、補助電極絶縁部材などにススが堆積することにより、絶縁性が低下し易く、微粒子の量が適切に検知できない虞がある。
本システムでは、ヒータにより補助電極絶縁部材を加熱して、絶縁性を回復あるいは維持させることができるので、このような排気ガスに関する微粒子の検知を適切に行うことができる。
The exhaust gas flowing through the exhaust pipe of the internal combustion engine may contain a large amount of soot (fine particles). For this reason, when soot accumulates on the auxiliary electrode insulating member or the like, the insulating property is likely to be lowered, and the amount of fine particles may not be detected properly.
In the present system, the auxiliary electrode insulating member can be heated by the heater to recover or maintain the insulating property, so that the detection of the particulate matter related to the exhaust gas can be appropriately performed.

実施形態にかかり、車両に搭載したエンジンの排気管に微粒子検知システムを適用した状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state which applied the embodiment and applied the particulate detection system to the exhaust pipe of the engine mounted in the vehicle. 実施形態にかかる微粒子検知システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the microparticle detection system concerning embodiment. 実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the structure of the particulate detection system concerning an embodiment. 実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す断面図であって、図3の断面とは直交する縦断面における縦断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the microparticle detection system concerning embodiment, Comprising: It is a longitudinal cross-sectional view in the longitudinal cross section orthogonal to the cross section of FIG. 実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the microparticle detection system concerning embodiment. 実施形態にかかる微粒子検知システムの構造を示す、図5に示す分解斜視図のうち補助電極体及びヒータ付き補助電極絶縁パイプの拡大図である。FIG. 6 is an enlarged view of an auxiliary electrode body and an auxiliary electrode insulating pipe with a heater in the exploded perspective view shown in FIG. 5 showing the structure of the particulate detection system according to the embodiment. 実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、微粒子帯電部内での、微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に説明する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates typically the mode of taking in of a microparticle, charging, and discharge | emission within a microparticle charging part among the microparticle detection systems concerning embodiment.

本実施形態に係る微粒子検知システム1について、図面を参照して説明する。本実施形態の微粒子検知システム1は、車両AMに搭載したエンジンENG(内燃機関)の排気管EPに装着して、排気管EP内を流れる排気ガスEG中の微粒子S(ススなど)の量を検知する(図1参照)。このシステム1は、主として、検知部10と、回路部201と、圧縮空気AKを生成する圧縮空気源である圧送ポンプ300とからなる(図2参照)。
検知部10は、排気管EP(通気管)のうち、取付開口EPOが穿孔された取付部EPTに装着されている。そして、その一部(図2中、取付部EPTよりも右側(先端側))は取付開口EPOを通じて排気管EP内に配置されており、排気ガスEG(被測定ガス)に接触する。
回路部201は、排気管EP外で、複数の配線材からなるケーブル160を介して検知部10に接続されている。この回路部201は、検知部10を駆動するとともに、後述する信号電流Isを検知する回路を有している。
A fine particle detection system 1 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. The particulate detection system 1 of the present embodiment is mounted on an exhaust pipe EP of an engine ENG (internal combustion engine) mounted on a vehicle AM, and determines the amount of particulate S (soot) in the exhaust gas EG flowing in the exhaust pipe EP. Detect (see FIG. 1). The system 1 mainly includes a detection unit 10, a circuit unit 201, and a pressure feed pump 300 that is a compressed air source that generates compressed air AK (see FIG. 2).
The detection unit 10 is attached to an attachment part EPT in which an attachment opening EPO is perforated in the exhaust pipe EP (venting pipe). A part thereof (in FIG. 2, the right side (front end side) of the attachment portion EPT) is disposed in the exhaust pipe EP through the attachment opening EPO, and is in contact with the exhaust gas EG (measured gas).
The circuit unit 201 is connected to the detection unit 10 via a cable 160 made of a plurality of wiring materials outside the exhaust pipe EP. The circuit unit 201 includes a circuit that drives the detection unit 10 and detects a signal current Is described later.

先ず、本システム1のうち、回路部201の電気回路上の構成について説明する。回路部201は、信号電流検知回路230とヒータ通電回路226とを含む計測制御回路220と、イオン源電源回路210と、補助電極電源回路240とを有している。
このうち、イオン源電源回路210は、第1放電電位PV1とされる第1出力端211と、第2放電電位PV2とされる第2出力端212とを有している。第2放電電位PV2は、具体的には、第1放電電位PV1に対して、正の高電位とされている。さらに具体的には、第2出力端212からは、第1放電電位PV1に対し、100kHz程度の正弦波を半波整流した、1〜2kV0-pの正のパルス電圧が出力される。なお、イオン源電源回路210は、その出力電流についてフィードバック制御され、自律的に、その実効値が予め定めた電流値(例えば、5μA)を保つ定電流電源を構成している。
First, the configuration on the electric circuit of the circuit unit 201 in the system 1 will be described. The circuit unit 201 includes a measurement control circuit 220 including a signal current detection circuit 230 and a heater energization circuit 226, an ion source power supply circuit 210, and an auxiliary electrode power supply circuit 240.
Among these, the ion source power supply circuit 210 has a first output terminal 211 having a first discharge potential PV1 and a second output terminal 212 having a second discharge potential PV2. Specifically, the second discharge potential PV2 is a positive high potential with respect to the first discharge potential PV1. More specifically, the second output terminal 212 outputs a positive pulse voltage of 1 to 2 kV0-p obtained by half-wave rectifying a sine wave of about 100 kHz with respect to the first discharge potential PV1. The ion source power supply circuit 210 constitutes a constant current power source that is feedback-controlled for its output current and autonomously maintains its effective value at a predetermined current value (for example, 5 μA).

一方、補助電極電源回路240は、第1放電電位PV1とされる補助第1出力端241と、補助電極電位PV3とされる補助第2出力端242とを有している。この補助電極電位PV3は、具体的には、第1放電電位PV1に対して、正の直流高電位であるが、第2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。   On the other hand, the auxiliary electrode power circuit 240 includes an auxiliary first output terminal 241 that is set to the first discharge potential PV1 and an auxiliary second output terminal 242 that is set to the auxiliary electrode potential PV3. Specifically, the auxiliary electrode potential PV3 is a positive DC high potential with respect to the first discharge potential PV1, but is lower than the peak potential (1-2 kV) of the second discharge potential PV2, for example, DC100 It is set to a potential of ~ 200V.

さらに、計測制御回路220の一部をなす信号電流検知回路230は、イオン源電源回路210の第1出力端211に接続する信号入力端231と、接地電位PVEに接続する接地入力端232とを有している。この信号電流検知回路230は、後述する信号電流Isを検知する回路である。   Further, the signal current detection circuit 230 forming a part of the measurement control circuit 220 includes a signal input terminal 231 connected to the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210 and a ground input terminal 232 connected to the ground potential PVE. Have. The signal current detection circuit 230 is a circuit that detects a signal current Is described later.

また、ヒータ通電回路226は、PWM制御によりヒータ78(後述する)に通電してこれを加熱する回路であり、ケーブル160の第1ヒータ接続配線169aに接続される第1ヒータ通電端226aと、ケーブル160の第2ヒータ接続配線169bに接続される第2ヒータ通電端226bを有する。   The heater energization circuit 226 is a circuit that energizes and heats a heater 78 (described later) by PWM control. The heater energization end 226a connected to the first heater connection wiring 169a of the cable 160; A second heater energization end 226b connected to the second heater connection wiring 169b of the cable 160 is provided.

加えて、この回路部201において、イオン源電源回路210及び補助電極電源回路240は、第1放電電位PV1とされる内側回路ケース250に包囲されている。イオン源電源回路210の第1出力端211、補助電極電源回路240の補助第1出力端241、及び、信号電流検知回路230の信号入力端231は、この内側回路ケース250に接続している。
なお、本実施形態では、この内側回路ケース250は、イオン源電源回路210、補助電極電源回路240及び絶縁トランス270の二次側鉄心271Bを収容して包囲すると共に、ケーブル160の第1電位配線165に導通している。
In addition, in the circuit unit 201, the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240 are surrounded by an inner circuit case 250 having a first discharge potential PV1. The first output terminal 211 of the ion source power circuit 210, the auxiliary first output terminal 241 of the auxiliary electrode power circuit 240, and the signal input terminal 231 of the signal current detection circuit 230 are connected to the inner circuit case 250.
In the present embodiment, the inner circuit case 250 accommodates and surrounds the ion source power circuit 210, the auxiliary electrode power circuit 240, and the secondary iron core 271B of the insulation transformer 270, and the first potential wiring of the cable 160. 165 is conducting.

一方、絶縁トランス270は、その鉄心271が、一次側コイル272を捲回した一次側鉄心271Aと、電源回路側コイル273及び補助電極電源側コイル274が捲回された二次側鉄心271Bとに、分離して構成されている。このうち、一次側鉄心271Aは、接地電位PVEに導通し、二次側鉄心271Bは、第1放電電位PV1(イオン源電源回路210の第1出力端211)に導通している。   On the other hand, the insulation transformer 270 has an iron core 271 wound around a primary iron core 271A wound around a primary coil 272 and a secondary iron core 271B wound around a power circuit coil 273 and an auxiliary electrode power supply coil 274. It is configured separately. Among these, the primary side iron core 271A is conducted to the ground potential PVE, and the secondary side iron core 271B is conducted to the first discharge potential PV1 (the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210).

さらに、イオン源電源回路210、補助電極電源回路240、内側回路ケース250、及び、信号電流検知回路230とヒータ通電回路226とを含む計測制御回路220は、信号電流検知回路230の接地入力端232に導通して接地電位PVEとされる外側回路ケース260に包囲されている。さらに、信号電流検知回路230の接地入力端232の他、絶縁トランス270の一次側鉄心271Aは、この外側回路ケース260に接続している。
なお、本実施形態では、この外側回路ケース260は、内部にイオン源電源回路210、補助電極電源回路240、内側回路ケース250、信号電流検知回路230とヒータ通電回路226とを含む計測制御回路220及び絶縁トランス270の一次側鉄心271Aを収容して包囲すると共に、ケーブル160の接地電位配線167に導通している。
Further, the ion source power supply circuit 210, the auxiliary electrode power supply circuit 240, the inner circuit case 250, and the measurement control circuit 220 including the signal current detection circuit 230 and the heater energization circuit 226 are connected to the ground input terminal 232 of the signal current detection circuit 230. And is surrounded by an outer circuit case 260 which is set to the ground potential PVE. Further, in addition to the ground input terminal 232 of the signal current detection circuit 230, the primary iron core 271 </ b> A of the isolation transformer 270 is connected to the outer circuit case 260.
In the present embodiment, the outer circuit case 260 includes an ion source power supply circuit 210, an auxiliary electrode power supply circuit 240, an inner circuit case 250, a signal current detection circuit 230, and a heater energization circuit 226 therein. In addition, the primary side iron core 271 </ b> A of the insulating transformer 270 is accommodated and surrounded, and is electrically connected to the ground potential wiring 167 of the cable 160.

計測制御回路220は、レギュレータ電源PSを内蔵している。なお、このレギュレータ電源PSは、電源配線BCを通じて外部のバッテリBTで駆動される。
また、計測制御回路220は、マイクロプロセッサ202を含み、通信線CCを介して内燃機関を制御する制御ユニットECUと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路230の測定結果(信号電流Isの大きさ)、これを微粒子量などに換算した値、あるいは、微粒子量が所定量を超えたか否かなどの信号を、制御ユニットECUに送信可能となっている。これにより、制御ユニットECUで、内燃機関の制御や、フィルタ(図示しない)の不具合警告を発するなどの動作が可能となる。
The measurement control circuit 220 includes a regulator power source PS. The regulator power supply PS is driven by an external battery BT through the power supply wiring BC.
The measurement control circuit 220 includes a microprocessor 202 and can communicate with the control unit ECU that controls the internal combustion engine via the communication line CC. The measurement result (signal current Is) of the signal current detection circuit 230 described above. ), A value obtained by converting this into a fine particle amount, or a signal indicating whether or not the fine particle amount exceeds a predetermined amount can be transmitted to the control unit ECU. As a result, the control unit ECU can perform operations such as controlling the internal combustion engine and issuing a malfunction warning of a filter (not shown).

外部からレギュレータ電源PSを通じて計測制御回路220に入力された電力の一部は、絶縁トランス270を介して、イオン源電源回路210及び補助電極電源回路240に分配される。なお、絶縁トランス270においては、計測制御回路220の一部をなす一次側コイル272と、イオン源電源回路210の一部をなす電源回路側コイル273と、補助電極電源回路240の一部をなす補助電極電源側コイル274と、鉄心271(一次側鉄心271A,二次側鉄心271B)とは、互いに絶縁されている。このため、計測制御回路220から、イオン源電源回路210及び補助電極電源回路240に電力を分配できる一方、これら同士間の絶縁を保つことができる。
なお、本実施形態では、絶縁トランス270は、補助電極電源回路240に電力を供給する補助電極絶縁トランスをも兼ねている。
Part of the electric power input from the outside to the measurement control circuit 220 through the regulator power supply PS is distributed to the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240 via the isolation transformer 270. The insulating transformer 270 forms a primary coil 272 that forms part of the measurement control circuit 220, a power circuit coil 273 that forms part of the ion source power circuit 210, and a part of the auxiliary electrode power circuit 240. The auxiliary electrode power supply side coil 274 and the iron core 271 (primary side iron core 271A, secondary side iron core 271B) are insulated from each other. For this reason, while electric power can be distributed from the measurement control circuit 220 to the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240, insulation between them can be maintained.
In the present embodiment, the insulating transformer 270 also serves as an auxiliary electrode insulating transformer that supplies power to the auxiliary electrode power supply circuit 240.

圧送ポンプ300は、自身の周囲の大気(空気)を取り込んで、先端部分が外側回路ケース260及び内側回路ケース250内に差し込まれた送気パイプ310を通じて、後述するイオン気体噴射源11に向けて、清浄な圧縮空気AKを圧送する。   The pressure feed pump 300 takes in the ambient air (air) around itself and is directed toward an ion gas injection source 11 described later through an air feed pipe 310 having tip portions inserted into the outer circuit case 260 and the inner circuit case 250. Then, clean compressed air AK is pumped.

次いで、ケーブル160について説明する(図2参照)。このケーブル160の中心部分には、銅線からなる第2電位配線161、補助電位配線162、第1ヒータ接続配線169a及び第2ヒータ接続配線169bと、樹脂からなる中空のエアパイプ163が配置されている。これらの径方向周囲は、内側絶縁体層164で包囲されている。   Next, the cable 160 will be described (see FIG. 2). At the center of the cable 160, a second potential wiring 161 made of copper wire, an auxiliary potential wiring 162, a first heater connection wiring 169a and a second heater connection wiring 169b, and a hollow air pipe 163 made of resin are arranged. Yes. These radial circumferences are surrounded by an inner insulator layer 164.

さらに、この内側絶縁体層164の径方向周囲を、銅細線を編んだ編組からなる第1電位配線165で包囲している。加えて、この第1電位配線165の径方向周囲には、樹脂からなる絶縁性の絶縁体被覆層166が配置されている。そして、さらにその径方向周囲は、銅細線を編んだ編組からなる接地電位配線167で被覆されている。なお、この接地電位配線167の径方向周囲には、その保護のため、樹脂からなる絶縁性の外側絶縁被覆層168が形成されている。
加えて、このケーブル160は、エアパイプ163内の気体流通路163Hを通じて、ケーブル160の長手方向に、気体を流通させることができる。
Further, the inner periphery of the inner insulator layer 164 is surrounded by a first potential wiring 165 made of a braided copper fine wire. In addition, an insulating insulator coating layer 166 made of resin is disposed around the first potential wiring 165 in the radial direction. Further, the circumference in the radial direction is covered with a ground potential wiring 167 made of a braided copper fine wire. An insulating outer insulating coating layer 168 made of resin is formed around the ground potential wiring 167 in the radial direction for protection.
In addition, the cable 160 can circulate gas in the longitudinal direction of the cable 160 through the gas flow passage 163H in the air pipe 163.

前述したように、回路部201は、このケーブル160と接続している(図2参照)。具体的には、イオン源電源回路210の第2出力端212は第2放電電位PV2とされ、第2電位配線161に接続、導通している。また、補助電極電源回路240の補助第2出力端242は補助電極電位PV3とされ、補助電位配線162に接続、導通している。さらに、イオン源電源回路210の第1出力端211は第1放電電位PV1とされ、補助電極電源回路240の補助第1出力端241、信号電流検知回路230の信号入力端231、内側回路ケース250及び第1電位配線165に接続、導通している。加えて、信号電流検知回路230の接地入力端232は、外側回路ケース260及び接地電位配線167に接続、導通して、接地電位PVEとされている。
ヒータ通電回路226の第1ヒータ通電端226aは、第1ヒータ接続配線169aに接続、導通しており、ヒータ通電回路226の第2ヒータ通電端226bは、第2ヒータ接続配線169bに接続、導通している。
その他、圧送ポンプ300の送気パイプ310は、内側回路ケース250内を通じて、ケーブル160のエアパイプ163に連通されている。
As described above, the circuit unit 201 is connected to the cable 160 (see FIG. 2). Specifically, the second output terminal 212 of the ion source power supply circuit 210 is set to the second discharge potential PV2, and is connected to and conductive with the second potential wiring 161. The auxiliary second output terminal 242 of the auxiliary electrode power circuit 240 is set to the auxiliary electrode potential PV3 and is connected to and connected to the auxiliary potential wiring 162. Further, the first output terminal 211 of the ion source power circuit 210 is set to the first discharge potential PV1, the auxiliary first output terminal 241 of the auxiliary electrode power circuit 240, the signal input terminal 231 of the signal current detection circuit 230, and the inner circuit case 250. The first potential wiring 165 is connected to and conductive. In addition, the ground input terminal 232 of the signal current detection circuit 230 is connected to and connected to the outer circuit case 260 and the ground potential wiring 167 to be the ground potential PVE.
The first heater energization end 226a of the heater energization circuit 226 is connected to and conductive with the first heater connection wiring 169a, and the second heater energization end 226b of the heater energization circuit 226 is connected to and conduction with the second heater connection wiring 169b. doing.
In addition, the air supply pipe 310 of the pressure pump 300 is communicated with the air pipe 163 of the cable 160 through the inside circuit case 250.

次いで、本システム1の機械的構成について、図3,図4の縦断面図及び図5,図6の分解斜視図を参照して説明する。なお、図3〜図6において図中上方を先端側とし、図中下方を基端側とする。なお、先に説明した回路部201については、機械的構成の説明を省略する。   Next, the mechanical configuration of the system 1 will be described with reference to the longitudinal sectional views of FIGS. 3 and 4 and the exploded perspective views of FIGS. 5 and 6. 3 to 6, the upper side in the figure is the front end side, and the lower side in the figure is the base end side. Note that the description of the mechanical configuration of the circuit unit 201 described above is omitted.

まず、検知部10について説明する(図3〜図6参照)。前述したように、検知部10は、エンジンENG(内燃機関)の排気管EP(通気管)のうち取付開口EPOを有する取付部EPTに装着され、排気ガスEG(被測定ガス)に接触する。この検知部10は、その電気的機能において、大別して、イオン気体噴射源11、微粒子帯電部12、第1導通部材13、針状電極体20及び補助電極体50(補助電極)から構成されている。   First, the detection part 10 is demonstrated (refer FIGS. 3-6). As described above, the detection unit 10 is mounted on the mounting portion EPT having the mounting opening EPO in the exhaust pipe EP (venting pipe) of the engine ENG (internal combustion engine), and contacts the exhaust gas EG (measured gas). The detection unit 10 is roughly composed of an ion gas injection source 11, a fine particle charging unit 12, a first conduction member 13, a needle electrode body 20, and an auxiliary electrode body 50 (auxiliary electrode) in terms of its electrical functions. Yes.

ケーブル160の先端側は、第2電位配線161、補助電位配線162、第1ヒータ接続配線169a、第2ヒータ接続配線169bが、それぞれ絶縁性のセパレータ85に挿通され、このセパレータ85と共に、金属製の内筒80の内部で保持されている。なお、エアパイプ163は、内筒80内で、その先端部163Sが開放されており、セパレータ85の中央の通気孔85Hが、エアパイプ163から放出された圧縮空気AKの通り道となる。
また、内筒80は、ケーブル160の先端側に外嵌されて、ケーブル160の内側絶縁体層164の径方向外側で、これを覆う第1電位配線165と加締め接続され、この第1電位配線165と導通している。
On the distal end side of the cable 160, a second potential wiring 161, an auxiliary potential wiring 162, a first heater connection wiring 169a, and a second heater connection wiring 169b are inserted through an insulating separator 85, and together with the separator 85, a metal The inner cylinder 80 is held inside. The air pipe 163 has an open end 163S in the inner cylinder 80, and the central vent 85H of the separator 85 serves as a passage for the compressed air AK discharged from the air pipe 163.
The inner cylinder 80 is externally fitted to the distal end side of the cable 160 and is caulked and connected to the first potential wiring 165 covering the outer side of the inner insulating layer 164 of the cable 160 to cover the first potential. The wiring 165 is electrically connected.

ケーブル160の第2電位配線161の先端側は、内筒80の内部のセパレータ85内で、針状電極体20の延出部21に接続されている。この針状電極体20は、タングステン線からなり、概略直棒状の延出部21と、その先端部分(図中上端部)に位置し、針状に尖った形態とされた第2放電電極をなす針状先端部22とからなる。また、針状電極体20の延出部21は、その周囲をアルミナ等の絶縁セラミックからなる円筒状の針状電極絶縁パイプ75で被覆され、金属製のパイプホルダ60の保持部61に穿孔した針状電極挿通孔61H内に挿通されて、針状電極絶縁パイプ75と共に保持部61に保持されている。   The distal end side of the second potential wiring 161 of the cable 160 is connected to the extending portion 21 of the needle electrode body 20 in the separator 85 inside the inner cylinder 80. This needle-shaped electrode body 20 is made of a tungsten wire, and has a substantially straight rod-shaped extension portion 21 and a second discharge electrode that is located at the tip portion (upper end portion in the figure) and has a needle-like shape. It comprises a needle-like tip portion 22 formed. Further, the extension portion 21 of the needle electrode body 20 is covered with a cylindrical needle electrode insulating pipe 75 made of an insulating ceramic such as alumina and perforated in a holding portion 61 of a metal pipe holder 60. It is inserted into the needle electrode insertion hole 61 </ b> H and held by the holding portion 61 together with the needle electrode insulating pipe 75.

また、ケーブル160の補助電位配線162の先端側は、内筒80の内部のセパレータ85内で、補助電極体50の延出部51に接続されている。この補助電極体50は、ステンレス線からなり、概略直棒状の延出部51と、その先端側でU字状に曲げ返された曲げ返し部52と、補助電極をなす補助電極部53とからなる。なお、補助電極部53の先端部分も針状に尖った形状とされ、針状先端部53Sとなっている。また、補助電極体50の延出部51は、その周囲をヒータ付き補助電極絶縁パイプ79で被覆され、このパイプ79と共に、パイプホルダ60の保持部61に穿孔した補助電極挿通孔61I内に挿通されて、保持部61に保持されている。このヒータ付き補助電極絶縁パイプ79は、アルミナ等の絶縁セラミックからなる円筒状の補助電極絶縁パイプ77とこの表面上に形成されて一体化したヒータ78とこれらを被覆する絶縁セラミック層76とからなる(図6参照)。また、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79は、その基端側(図6中、下方)に露出した、ヒータ78の2つのヒータ端子78a,78bを有する。ヒータ78は、タングステンからなり、ヒータ端子78a,78bから先端側(図6中、上方)に向かって延びるヒータリード部78r1,78r2と、先端部分に位置する第1ヒータ部78h1及びこれより基端側に位置する第2ヒータ部78h2の2つの加熱部位とを有する。なお、第1ヒータ部78h1と第2ヒータ部78h2は、並列接続されている。そして、これらが、補助電極絶縁パイプ77の表面に形成され、さらにこれらの表面をアルミナ等の絶縁セラミック層76で被覆して、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79が構成されている。   Further, the distal end side of the auxiliary potential wiring 162 of the cable 160 is connected to the extending portion 51 of the auxiliary electrode body 50 in the separator 85 inside the inner cylinder 80. The auxiliary electrode body 50 is made of a stainless steel wire, and includes an approximately straight rod-like extension portion 51, a bent-back portion 52 bent back in a U-shape on the tip end side, and an auxiliary electrode portion 53 forming an auxiliary electrode. Become. It should be noted that the tip portion of the auxiliary electrode portion 53 is also shaped like a needle, which is a needle-like tip portion 53S. Further, the extension portion 51 of the auxiliary electrode body 50 is covered with an auxiliary electrode insulating pipe 79 with a heater, and is inserted into the auxiliary electrode insertion hole 61I drilled in the holding portion 61 of the pipe holder 60 together with the pipe 79. And is held by the holding portion 61. The auxiliary electrode insulating pipe 79 with a heater includes a cylindrical auxiliary electrode insulating pipe 77 made of an insulating ceramic such as alumina, a heater 78 formed and integrated on the surface, and an insulating ceramic layer 76 covering them. (See FIG. 6). The auxiliary electrode insulating pipe 79 with a heater has two heater terminals 78a and 78b of the heater 78 exposed on the base end side (lower side in FIG. 6). The heater 78 is made of tungsten, extends from the heater terminals 78a and 78b toward the distal end side (upward in FIG. 6), the heater lead portions 78r1 and 78r2, the first heater portion 78h1 positioned at the distal end portion, and the proximal end thereof. Two heating portions of the second heater portion 78h2 located on the side. The first heater part 78h1 and the second heater part 78h2 are connected in parallel. These are formed on the surface of the auxiliary electrode insulating pipe 77, and further, these surfaces are covered with an insulating ceramic layer 76 such as alumina to constitute an auxiliary electrode insulating pipe 79 with a heater.

ケーブル160の第1ヒータ接続配線169a及び第2ヒータ接続配線169bは、内筒80の内部のセパレータ85内で、それぞれヒータ接続端子170a、170bに接続されている。そして、このヒータ接続端子170a、170bが、内筒80の内部のうち、セパレータ85よりも先端側まで延びて、ヒータ78のヒータ端子78a、78bに接続されている。   The first heater connection wiring 169a and the second heater connection wiring 169b of the cable 160 are connected to the heater connection terminals 170a and 170b in the separator 85 inside the inner cylinder 80, respectively. The heater connection terminals 170 a and 170 b extend to the front end side of the separator 85 in the inner cylinder 80 and are connected to the heater terminals 78 a and 78 b of the heater 78.

ケーブル160のエアパイプ163は、上述の通り、内筒80内で、その先端部163Sが開放されている。また、内筒80の先端側には、パイプホルダ60が嵌め込まれている。このため、エアパイプ163から放出された圧縮空気AKは、セパレータ85の通気孔85H及びパイプホルダ60の保持部61に穿孔した通気貫通孔61Jを通じて、さらに先端側(図中上方)の放電空間DS(後述する)に圧送される。   The air pipe 163 of the cable 160 has an open end 163S in the inner cylinder 80 as described above. Further, a pipe holder 60 is fitted on the distal end side of the inner cylinder 80. For this reason, the compressed air AK released from the air pipe 163 passes through the ventilation hole 85H of the separator 85 and the ventilation through hole 61J drilled in the holding portion 61 of the pipe holder 60, and the discharge space DS ( (To be described later).

さて、図3〜図5に示す、パイプホルダ60は、ステンレスからなり、中実円柱状の保持部61と、この保持部61の周縁から先端側に延出した円筒状の筒壁部63とを有する。このうち、保持部61は、径方向外側に膨出する円環状のホルダフランジ部66を有している。また、保持部61には、図中上下方向に延びる、針状電極挿通孔61H、補助電極挿通孔61I、及び、通気貫通孔61Jが穿孔されており、前述したように、針状電極挿通孔61H内に針状電極体20の延出部21が、補助電極挿通孔61I内に補助電極体50の延出部51が挿通、保持されている。一方、筒壁部63の径方向内側には、先端側を向いて保持部61から針状電極体20の針状先端部22が突出している。
このパイプホルダ60は、内筒80に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通している。そして、パイプホルダ60及び内筒80は、針状電極体20の延出部21及び補助電極体50の延出部51を包囲する第1導通部材13をなしている。
The pipe holder 60 shown in FIGS. 3 to 5 is made of stainless steel, has a solid columnar holding portion 61, and a cylindrical cylindrical wall portion 63 extending from the periphery of the holding portion 61 toward the tip side. Have Of these, the holding portion 61 has an annular holder flange portion 66 that bulges radially outward. In addition, the holding part 61 has a needle-like electrode insertion hole 61H, an auxiliary electrode insertion hole 61I, and a ventilation through-hole 61J extending in the vertical direction in the figure, and as described above, the needle-like electrode insertion hole The extension portion 21 of the needle electrode body 20 is inserted and held in 61H, and the extension portion 51 of the auxiliary electrode body 50 is inserted and held in the auxiliary electrode insertion hole 61I. On the other hand, the needle-like tip portion 22 of the needle-like electrode body 20 protrudes from the holding portion 61 toward the tip side on the radially inner side of the cylindrical wall portion 63.
The pipe holder 60 is fitted and fixed to the inner cylinder 80 and is electrically conductive. The pipe holder 60 and the inner cylinder 80 form the first conductive member 13 that surrounds the extending portion 21 of the needle electrode body 20 and the extending portion 51 of the auxiliary electrode body 50.

さらに、パイプホルダ60の筒壁部63の先端側(図中上方)には、有底円筒状のノズル部材30が、具体的にはその底部をなすノズル部31が嵌め込まれている。このノズル部材30も、ステンレスからなり、底部に位置するノズル部31と、このノズル部31の周縁から先端側に延出した円筒状の筒壁部33とからなる。このうち、ノズル部31は、中央が先端側に向かう凹形状とされ、その中心には、微細な透孔が形成されて、ノズル31Nとなっている。一方、筒壁部33には、1箇所、(排気管EPの下流側に向けて開口する)取入口33I(図4参照)が穿孔されている。この取入口33Iは、後述するように、排気ガスEGを、ノズル部材30と混合排出部材40とで形成される混合領域MX(後述する)に取り入れるための開口である。
また、このノズル部材30は、パイプホルダ60に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通し、第1放電電位PV1とされている。
Further, a bottomed cylindrical nozzle member 30, specifically, a nozzle portion 31 that forms the bottom thereof is fitted into the distal end side (upper side in the drawing) of the cylindrical wall portion 63 of the pipe holder 60. The nozzle member 30 is also made of stainless steel, and includes a nozzle portion 31 located at the bottom, and a cylindrical tube wall portion 33 extending from the periphery of the nozzle portion 31 to the tip side. Among these, the nozzle portion 31 has a concave shape whose center is directed toward the distal end side, and a fine through hole is formed at the center to form the nozzle 31N. On the other hand, the cylindrical wall portion 33 is perforated with an intake port 33I (see FIG. 4) (opened toward the downstream side of the exhaust pipe EP). As will be described later, the intake port 33I is an opening for taking the exhaust gas EG into a mixed region MX (described later) formed by the nozzle member 30 and the mixed discharge member 40.
In addition, the nozzle member 30 is fitted and fixed to the pipe holder 60, and is electrically connected to the first discharge potential PV1.

このようにして、パイプホルダ60の筒壁部63の先端側(図中上方)にノズル部材30のノズル部31が嵌め込まれることで、この間に、放電空間DSが形成される。この放電空間DSでは、パイプホルダ60の保持部61から針状電極体20の針状先端部22が突出しており、この針状先端部22は、ノズル部31の凹形状をなす対向面31Tと向き合っている。従って、針状先端部22とノズル部31(対向面31T)との間に高電圧を印加すると、気中放電が生じ、大気中のN2,O2等が電離し、正イオン(例えば、N3+,O2+。以下、イオンCPともいう)が生成される。また、パイプホルダ60の保持部61の通気貫通孔61Jを通じて、圧縮空気AKもこの放電空間DSに供給される。このため、ノズル部31のノズル31Nから、圧縮空気AKを起源とする空気ARが、これより先端側の混合領域MX(後述する)に向けて高速で噴射されると共に、圧縮空気AK(空気AR)に混じって、イオンCPも混合領域MXに噴射される。 In this way, the nozzle portion 31 of the nozzle member 30 is fitted into the distal end side (upper side in the drawing) of the cylindrical wall portion 63 of the pipe holder 60, whereby a discharge space DS is formed therebetween. In this discharge space DS, the needle-like tip portion 22 of the needle-like electrode body 20 protrudes from the holding portion 61 of the pipe holder 60, and this needle-like tip portion 22 is in contact with the opposing surface 31 T that forms the concave shape of the nozzle portion 31. Facing each other. Accordingly, when a high voltage is applied between the needle-shaped tip 22 and the nozzle portion 31 (opposing surface 31T), air discharge occurs, and N 2 , O 2, etc. in the atmosphere are ionized, and positive ions (for example, N 3+ , O 2+, hereinafter also referred to as ions CP). Further, the compressed air AK is also supplied to the discharge space DS through the ventilation through hole 61J of the holding portion 61 of the pipe holder 60. For this reason, the air AR originating from the compressed air AK is ejected from the nozzle 31N of the nozzle portion 31 toward the mixed region MX (described later) on the tip side at a high speed, and the compressed air AK (air AR) ), The ions CP are also injected into the mixing region MX.

さらに、ノズル部材30の筒壁部33の先端側(図中上方)には、混合排出部材40(図5も参照)が嵌め込まれている。この混合排出部材40も、ステンレスからなり、基端側(図中下方)に位置する基端部41と、この基端部41の周縁から先端側に延出した円筒状の先端側筒壁部43とからなる。また、この先端側筒壁部43の先端側は、蓋部材48が被せられて閉塞されている。また、先端側筒壁部43には、1箇所、(排気管EPの下流側に向けて開口する)排出口43Oが穿孔されている。
この混合排出部材40のうち、基端部41は、内側に膨出した捕集極42により、内側の空間がスリット状に狭められた形態とされている。一方、先端側筒壁部43内には、円柱状の空間が形成される。なお、捕集極42には、ノズル部材30の取入口33Iの位置に合わせて、切り欠き部42Kが形成されている。
また、この混合排出部材40は、ノズル部材30に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通して、第1放電電位PV1とされている。
Furthermore, a mixing / discharging member 40 (see also FIG. 5) is fitted on the tip end side (upper side in the drawing) of the cylindrical wall portion 33 of the nozzle member 30. The mixing and discharging member 40 is also made of stainless steel, and has a base end portion 41 located on the base end side (downward in the figure) and a cylindrical tip end side cylindrical wall portion extending from the periphery of the base end portion 41 to the tip end side. 43. Further, the distal end side of the distal end side cylinder wall portion 43 is closed by being covered with a lid member 48. Further, a discharge port 43O (opening toward the downstream side of the exhaust pipe EP) is formed in the distal end side cylindrical wall portion 43 at one location.
Of the mixed discharge member 40, the base end portion 41 is configured such that the inner space is narrowed in a slit shape by the collecting electrode 42 bulging inward. On the other hand, a cylindrical space is formed in the distal end side cylindrical wall portion 43. The collecting electrode 42 is formed with a notch 42K in accordance with the position of the inlet 33I of the nozzle member 30.
In addition, the mixed discharge member 40 is fitted and fixed to the nozzle member 30 and is electrically connected to the first discharge potential PV1.

かくして、ノズル部材30のうちノズル部31の図中上方を向く先端側面31Sと、筒壁部33と、混合排出部材40の基端部41(捕集極42)とで、概略円柱状の空間が形成される。この空間は、後述する混合領域MXのうち、円柱状混合領域MX1をなす。一方、混合排出部材40の基端部41の捕集極42で構成されるスリット状の内部空間は、スリット状混合領域MX2をなす。また、先端側筒壁部43内の円柱状の空間は、排出口43Oに連通する排出路EXをなす。加えて、捕集極42の切り欠き部42Kによって、取入口33Iから混合領域MX(円柱状混合領域MX1)に連通する引き込み路HKが形成される。   Thus, in the nozzle member 30, the front end side surface 31 </ b> S facing upward in the drawing of the nozzle portion 31, the cylindrical wall portion 33, and the base end portion 41 (collecting electrode 42) of the mixed discharge member 40, a substantially cylindrical space. Is formed. This space forms a cylindrical mixed region MX1 in the mixed region MX described later. On the other hand, the slit-shaped internal space formed by the collecting electrode 42 at the base end portion 41 of the mixed discharge member 40 forms a slit-shaped mixed region MX2. Further, the cylindrical space in the distal end side cylinder wall portion 43 forms a discharge path EX communicating with the discharge port 43O. In addition, a lead-in path HK communicating from the intake port 33I to the mixing region MX (columnar mixing region MX1) is formed by the cutout portion 42K of the collecting electrode 42.

なお、後述するように、ノズル31NからイオンCPを含む空気ARが高速で噴射されると、噴射された空気ARは、円柱状混合領域MX1、スリット状混合領域MX2、及び排出路EXを経由して、排出口43Oから排出される。さらに、高速で噴射された空気ARの流れにより、円柱状混合領域MX1の気圧が下がるので、取入口33Iの外部の排気ガスEGが、この取入口33Iから引き込み路HKを通じて、混合領域MX(円柱状混合領域MX1、スリット状混合領域MX2)に取り入れられる。取り入れられた取入排気ガスEGIは、混合領域MXでイオンCPを含む空気ARと混合され、この空気ARと共に、排出路EXを経由して、排出口43Oから排出される。   As will be described later, when the air AR containing the ions CP is ejected from the nozzle 31N at a high speed, the ejected air AR passes through the columnar mixing region MX1, the slit-shaped mixing region MX2, and the discharge path EX. And is discharged from the discharge port 43O. Furthermore, since the atmospheric pressure in the cylindrical mixing region MX1 decreases due to the flow of the air AR injected at a high speed, the exhaust gas EG outside the intake port 33I passes through the intake passage HK from the intake port 33I and passes through the mixing region MX (circle). The columnar mixed region MX1 and the slit-shaped mixed region MX2) are incorporated. The taken-in exhaust gas EGI is mixed with the air AR containing the ions CP in the mixing region MX, and is discharged from the discharge port 43O via the discharge path EX together with the air AR.

また、先に説明した補助電極体50の延出部51及びこれを囲む補助電極絶縁パイプ77は、パイプホルダ60、ノズル部材30よりも先端側(図中上方)まで延びており、延出部51に連なる曲げ返し部52が、混合排出部材40の先端側筒壁部43内(排出路EX)に位置している。そして、基端側(図中下方)を向く補助電極部53は、混合排出部材40の基端部41がなすスリット状混合領域MX2内に位置している。   Further, the extension part 51 of the auxiliary electrode body 50 and the auxiliary electrode insulating pipe 77 surrounding the extension part 51 described above extend to the tip side (upward in the drawing) from the pipe holder 60 and the nozzle member 30, and the extension part A bent-back portion 52 connected to 51 is located in the distal end side cylindrical wall portion 43 (discharge path EX) of the mixed discharge member 40. And the auxiliary electrode part 53 which faces the base end side (downward in the figure) is located in the slit-shaped mixed region MX2 formed by the base end part 41 of the mixed discharge member 40.

また、図3に示すように、パイプホルダ60のホルダフランジ部66の先端側(図中上方)には、アルミナ等の絶縁セラミックからなる概略円筒状の第1絶縁スペーサ121が配置されている。また、ホルダフランジ部66の基端側(図中下方)にも、アルミナ等の絶縁セラミックからなる概略円筒状の第2絶縁スペーサ122が配置されている。さらにこれらの径方向周囲(図中左右方向)には、ステンレスからなる主体金具90が配置されている。   As shown in FIG. 3, a substantially cylindrical first insulating spacer 121 made of an insulating ceramic such as alumina is disposed on the distal end side (upper side in the drawing) of the holder flange portion 66 of the pipe holder 60. A substantially cylindrical second insulating spacer 122 made of an insulating ceramic such as alumina is also arranged on the base end side (lower side in the figure) of the holder flange portion 66. Further, a metal shell 90 made of stainless steel is disposed around these radial directions (in the horizontal direction in the figure).

主体金具90は、筒状部91とフランジ部95とからなる。このうち、概略円筒状の筒状部91は、自身の内部にパイプホルダ60、第1絶縁スペーサ121、及び第2絶縁スペーサ122を保持する保持孔91Hを保持している。また、この筒状部91のうち基端側は内壁に雌ねじが形成された雌ねじ部92となっている。
一方、フランジ部95は、筒状部91の先端部分から径方向外側に張り出した板状で、外形概略長円板形状を有している。また、自身の厚み方向に貫通するボルト貫通孔95H,95Hを有している(本実施形態では2箇所)。
The metal shell 90 includes a cylindrical portion 91 and a flange portion 95. Among these, the substantially cylindrical tubular portion 91 holds a holding hole 91 </ b> H that holds the pipe holder 60, the first insulating spacer 121, and the second insulating spacer 122 therein. Further, the base end side of the cylindrical portion 91 is a female screw portion 92 having a female screw formed on the inner wall.
On the other hand, the flange portion 95 is a plate shape projecting radially outward from the distal end portion of the cylindrical portion 91 and has a substantially oval outer shape. Moreover, it has the bolt through-holes 95H and 95H penetrated in own thickness direction (2 places in this embodiment).

さらに、この主体金具90のうち筒状部91の雌ねじ部92には、栓金具100が、その外周に雄ねじを形成した雄ねじ部102で螺合している。この栓金具100は、概略円筒状であり、内筒80を非接触で包囲している。また、栓金具100は、雄ねじ部102よりも先端側(図中上方)に、平坦な先端面101Sが形成され、雄ねじ部102より小径な先端押圧部101を有する。また、雄ねじ部102より基端側(図中下方)には、径方向外側に向けてフランジ状に張り出して、外周が六角形状とされた六角部103を有する。
栓金具100の雄ねじ部102を、主体金具90の雌ねじ部92に螺入すると、栓金具100が先端側に進み、その先端押圧部101が、第2絶縁スペーサ122を先端側に押圧する。すると、この第2絶縁スペーサ122は、パイプホルダ60のホルダフランジ部66を先端側に向けて押圧する。さらに、このホルダフランジ部66は、第1絶縁スペーサ121を先端側に向けて押圧する。第1絶縁スペーサ121は、板パッキン124を介して主体金具90の筒状部91の保持孔91Hに係合する。これにより、パイプホルダ60、第1絶縁スペーサ121、第2絶縁スペーサ122、板パッキン124、及び、栓金具100が、主体金具90に保持され、一体化される。
また、パイプホルダ60と主体金具90との間には、第1絶縁スペーサ121及び第2絶縁スペーサ122が介在して、両者を離間、絶縁している。なお、パイプホルダ60のうち、径方向外側に張り出したホルダフランジ部66と、主体金具90(筒状部91)との間は、空間を空けて離間されて、両者間の絶縁が保たれている。さらに、第1絶縁スペーサ121は、検知部10が排気管EPに装着された状態において、パイプホルダ60の筒壁部63と排気管EPとの間に介在して、両者を離間、絶縁している。
Further, the plug fitting 100 is screwed to the female threaded portion 92 of the cylindrical portion 91 of the metal shell 90 with a male threaded portion 102 having a male thread formed on the outer periphery thereof. The stopper metal 100 has a substantially cylindrical shape and surrounds the inner cylinder 80 in a non-contact manner. Further, the plug fitting 100 has a distal end pressing portion 101 having a flat distal end surface 101S formed on the distal end side (upward in the drawing) of the male screw portion 102 and having a smaller diameter than the male screw portion 102. Further, on the base end side (downward in the drawing) from the male screw portion 102, there is a hexagonal portion 103 that protrudes in a flange shape toward the outer side in the radial direction and has a hexagonal outer periphery.
When the male threaded portion 102 of the stopper fitting 100 is screwed into the female threaded portion 92 of the metallic shell 90, the stopper fitting 100 advances to the distal end side, and the distal end pressing portion 101 presses the second insulating spacer 122 toward the distal end side. Then, this 2nd insulation spacer 122 presses the holder flange part 66 of the pipe holder 60 toward the front end side. Further, the holder flange portion 66 presses the first insulating spacer 121 toward the distal end side. The first insulating spacer 121 is engaged with the holding hole 91 </ b> H of the cylindrical portion 91 of the metal shell 90 through the plate packing 124. Thereby, the pipe holder 60, the 1st insulating spacer 121, the 2nd insulating spacer 122, the plate packing 124, and the stopper metal fitting 100 are hold | maintained at the metal fitting 90, and are integrated.
In addition, a first insulating spacer 121 and a second insulating spacer 122 are interposed between the pipe holder 60 and the metal shell 90 so as to separate and insulate them from each other. Of the pipe holder 60, the holder flange portion 66 projecting outward in the radial direction and the metal shell 90 (cylindrical portion 91) are spaced apart from each other to maintain insulation therebetween. Yes. Further, the first insulating spacer 121 is interposed between the cylindrical wall portion 63 of the pipe holder 60 and the exhaust pipe EP in a state where the detection unit 10 is mounted on the exhaust pipe EP to separate and insulate the two. Yes.

さて、検出部10の取付けに当たっては、図4に示すように、排気管EPのうち、取付部EPTの取付開口EPOから、ノズル部材30、混合排出部材40等を排気管EP内に挿入すると共に、取付開口EPOに隣在して設けられているスタッドボルトEPB,EPBを、フランジ部95のボルト貫通孔95Hにそれぞれ挿通し、ナットEPNで締結する。これにより、主体金具90を含め、検知部10が、排気管EPの取付部EPTに固定される。
なお、主体金具90の先端側面90Sのうち、保持孔91Hの周囲には、円環状のガスケット保持溝96が形成されており、排気管EPの取付部EPTと主体金具90とは、このガスケット保持溝96内に配置された銅製のガスケット130を介して気密に結合している。
これにより、ガスケット130、主体金具90、及び、栓金具100は、排気管EPと同じ接地電位PVEとされる。
As shown in FIG. 4, when the detection unit 10 is attached, the nozzle member 30, the mixed discharge member 40, and the like are inserted into the exhaust pipe EP from the attachment opening EPO of the attachment part EPT in the exhaust pipe EP. The stud bolts EPB and EPB provided adjacent to the mounting opening EPO are respectively inserted into the bolt through holes 95H of the flange portion 95 and fastened with nuts EPN. Thereby, the detection part 10 including the metal shell 90 is fixed to the attachment part EPT of the exhaust pipe EP.
An annular gasket holding groove 96 is formed around the holding hole 91H in the front end side surface 90S of the metal shell 90, and the mounting portion EPT of the exhaust pipe EP and the metal shell 90 are held by this gasket holding. They are hermetically coupled through a copper gasket 130 disposed in the groove 96.
Thereby, the gasket 130, the metal shell 90, and the stopper metal 100 are set to the same ground potential PVE as that of the exhaust pipe EP.

さらに、栓金具100の基端部104には、ステンレスからなる円筒状の外筒110が接続されている。この外筒110は、内筒80及びケーブル160の先端部160Sを径方向外側から囲んでおり、その先端部110Sは、栓金具100の基端部104に、一周にわたり、レーザ溶接されている。
また、外筒110の基端部110Kは、その外形が先端側よりも縮径されて、ケーブル160に加締め固定されている。これと同時に、外筒110の基端部110Kの加締め部110KKは、ケーブル160の最も外周の外側絶縁被覆層168を貫通して、その内部の接地電位配線167に導通している。かくして、外筒110及び接地電位配線167は、いずれも金属からなる主体金具90、栓金具100、及びガスケット130を介して、排気管EPと同じく接地電位PVEとされる。
なお、本実施形態では、ケーブル160の先端部160Sが、外筒110内で揺動するのを防止すべく、ケーブル160の先端部160Sと外筒110との間に、円筒状で絶縁ゴムからなるグロメット125を介在させている。
Furthermore, a cylindrical outer cylinder 110 made of stainless steel is connected to the base end portion 104 of the stopper fitting 100. The outer cylinder 110 surrounds the inner cylinder 80 and the distal end portion 160 </ b> S of the cable 160 from the outside in the radial direction, and the distal end portion 110 </ b> S is laser-welded to the base end portion 104 of the plug fitting 100 over the entire circumference.
In addition, the base end portion 110 </ b> K of the outer cylinder 110 is fixed to the cable 160 by caulking, with the outer shape being reduced in diameter from the distal end side. At the same time, the caulking portion 110KK of the base end portion 110K of the outer cylinder 110 passes through the outermost outer insulating coating layer 168 of the cable 160 and is electrically connected to the ground potential wiring 167 therein. Thus, both the outer cylinder 110 and the ground potential wiring 167 are set to the ground potential PVE, like the exhaust pipe EP, through the metal shell 90, the plug fitting 100, and the gasket 130 made of metal.
In the present embodiment, in order to prevent the front end portion 160S of the cable 160 from swinging in the outer cylinder 110, a cylindrical shape is formed between the front end portion 160S of the cable 160 and the outer cylinder 110 from insulating rubber. A grommet 125 is interposed.

次いで、本実施形態の微粒子検知システム1の各部の電気的機能及び動作について、図2〜図5のほか、図7をも参照して説明する。なお、この図7は、本システム1の検知部10の電気的機能及び動作を理解容易のため模式的に示したものであり、他の各図等に記載の形態等と異なる部分が存在する点に留意されたい。
針状電極体20は、ケーブル160の第2電位配線161を介して、イオン源電源回路210の第2出力端212に接続、導通している。従って、この針状電極体20は、前述したように、第1放電電位PV1に対して、100kHz,1〜2kV0-pの正の半波整流パルス電圧である、第2放電電位PV2とされる。
また、補助電極体50は、ケーブル160の補助電位配線162を介して、補助電極電源回路240の補助第2出力端242に接続、導通している。従って、この補助電極体50は、前述したように、第1放電電位PV1に対して、100〜200Vの正の直流電位である、補助電極電位PV3とされる。
さらに、内筒80,パイプホルダ60,ノズル部材30,混合排出部材40は、ケーブル160の第1電位配線165を介して、イオン源電源回路210の第1出力端211、補助電極電源回路240の補助第1出力端241、これらの回路を囲む内側回路ケース250、及び信号電流検知回路230の信号入力端231に接続、導通している。これらは、第1放電電位PV1とされる。
加えて、外筒110,栓金具100,主体金具90,及びガスケット130は、ケーブル160の接地電位配線167を介して、信号電流検知回路230を含む計測制御回路220を囲む外側回路ケース260及び信号電流検知回路230の接地入力端232に接続、導通している。これらは、排気管EPと同じ、接地電位PVEとされる。
Next, the electrical functions and operations of each part of the particulate detection system 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 7 in addition to FIGS. FIG. 7 schematically shows the electrical functions and operations of the detection unit 10 of the system 1 for easy understanding, and there are portions different from the forms described in other drawings. Please note that.
The acicular electrode body 20 is connected to and electrically connected to the second output end 212 of the ion source power supply circuit 210 via the second potential wiring 161 of the cable 160. Accordingly, as described above, the needle-like electrode body 20 is set to the second discharge potential PV2, which is a positive half-wave rectified pulse voltage of 100 kHz and 1-2 kV0-p with respect to the first discharge potential PV1. .
Further, the auxiliary electrode body 50 is connected to and connected to the auxiliary second output terminal 242 of the auxiliary electrode power circuit 240 via the auxiliary potential wiring 162 of the cable 160. Therefore, as described above, the auxiliary electrode body 50 is set to the auxiliary electrode potential PV3 that is a positive DC potential of 100 to 200 V with respect to the first discharge potential PV1.
Further, the inner cylinder 80, the pipe holder 60, the nozzle member 30, and the mixing and discharging member 40 are connected to the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240 via the first potential wiring 165 of the cable 160. The auxiliary first output terminal 241, the inner circuit case 250 surrounding these circuits, and the signal input terminal 231 of the signal current detection circuit 230 are connected and conductive. These are the first discharge potential PV1.
In addition, the outer cylinder 110, the plug fitting 100, the metal fitting 90, and the gasket 130 are connected to the outer circuit case 260 and the signal surrounding the measurement control circuit 220 including the signal current detection circuit 230 via the ground potential wiring 167 of the cable 160. The current detection circuit 230 is connected to and connected to the ground input terminal 232. These are set to the same ground potential PVE as the exhaust pipe EP.

従って、前述したように、第1放電電位PV1とされるノズル部31(対向面31T)と、これよりも正の高電位である第2放電電位PV2とされる針状先端部22との間では、気中放電、具体的にはコロナ放電が生じる。さらに具体的には、正極となる針状先端部22の周りにコロナが発生する正針コロナPCを生じる。これにより、その雰囲気をなす大気(空気)のN2,O2等が電離等して、正のイオンCPが発生する。発生したイオンCPの一部は、放電空間DSに供給された圧縮空気AK(空気AR)と共に、ノズル31Nを通って、混合領域MXに向けて噴射される。
本実施形態では、針状先端部22が第2放電電極に相当し、ノズル部材30のノズル部31が第1放電電極に相当する。また、放電空間DSを囲む、パイプホルダ60(保持部61,筒壁部63)及びノズル部材30のノズル部31(第1放電電極)、針状先端部22(第2放電電極)が、イオン源11となり、かつ、イオン気体噴射源11をなしている。
Accordingly, as described above, between the nozzle portion 31 (opposing surface 31T) that is set to the first discharge potential PV1 and the needle-like tip portion 22 that is set to the second discharge potential PV2 having a positive potential higher than the first discharge potential PV1. Then, air discharge, specifically, corona discharge occurs. More specifically, a positive needle corona PC in which a corona is generated around the needle-like tip 22 serving as the positive electrode is generated. As a result, N 2 , O 2, etc. in the atmosphere (air) forming the atmosphere is ionized and positive ions CP are generated. Part of the generated ions CP is jetted toward the mixing region MX through the nozzle 31N together with the compressed air AK (air AR) supplied to the discharge space DS.
In the present embodiment, the needle-like tip portion 22 corresponds to the second discharge electrode, and the nozzle portion 31 of the nozzle member 30 corresponds to the first discharge electrode. Further, the pipe holder 60 (holding portion 61, cylindrical wall portion 63), the nozzle portion 31 (first discharge electrode), and the needle-like tip portion 22 (second discharge electrode) surrounding the discharge space DS are ionized. The source 11 and the ion gas injection source 11 are formed.

空気ARが混合領域MX(円柱状混合領域MX1)に噴射されると、前述したように、この円柱状混合領域MX1の気圧が低下するため、取入口33Iから排気ガスEGが引き込み路HKを通じて、混合領域MX(円柱状混合領域MX1、スリット状混合領域MX2)に取り入れられる。取入排気ガスEGIは、空気ARと混合され、空気ARと共に、排出路EXを経由して、排出口43Oから排出される。
その際、排気ガスEG中に、ススなどの微粒子Sが含まれていた場合、図7に示すように、この微粒子Sも混合領域MX内に取り入れられる。ところで、噴射された空気ARには、イオンCPが含まれている。このため、取り入れられたススなどの微粒子Sは、イオンCPが付着して、正に帯電した帯電微粒子SCとなり、この状態で、混合領域MX及び排出路EXを通って、排出口43Oから、空気ARと共に排出される。
一方、混合領域MXに噴射されたイオンCPのうち、微粒子Sに付着しなかった浮遊イオンCPFは、補助電極体50の補助電極部53から斥力を受け、第1放電電位PV1とされた捕集極42をなす混合排出部材40(基端部41,先端側筒壁部43)に各部に付着し、排出されない(捕捉される)。
When the air AR is injected into the mixing region MX (cylindrical mixing region MX1), as described above, the atmospheric pressure of the cylindrical mixing region MX1 decreases, so that the exhaust gas EG passes through the intake passage HK through the intake passage HK. It is taken into the mixing area MX (cylindrical mixing area MX1, slit-shaped mixing area MX2). The intake exhaust gas EGI is mixed with the air AR, and is discharged from the discharge port 43O via the discharge path EX together with the air AR.
At this time, if the exhaust gas EG contains fine particles S such as soot, the fine particles S are also taken into the mixing region MX as shown in FIG. By the way, the injected air AR contains ions CP. For this reason, the fine particles S such as soot that are taken in are attached to the ions CP to become positively charged fine particles SC, and in this state, the air passes through the mixing region MX and the discharge path EX, and is discharged from the discharge port 43O. It is discharged together with AR.
On the other hand, among the ions CP ejected to the mixed region MX, the floating ions CPF that have not adhered to the fine particles S receive a repulsive force from the auxiliary electrode portion 53 of the auxiliary electrode body 50 and are collected at the first discharge potential PV1. The mixed discharge member 40 (base end portion 41, distal end side cylinder wall portion 43) forming the pole 42 adheres to each portion and is not discharged (captured).

図2に示すように、イオン気体噴射源11における気中放電に伴って、イオン源電源回路210の第2出力端212から針状先端部22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31に受電電流Ijとして流れ込み、イオン源電源回路210の第1出力端211へと流れる。一方、捕集極42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、イオン源電源回路210の第1出力端へと流れる。つまり、イオン源電源回路210の第1出力端211には受電電流Ijと捕集電流Ihの和である受電捕集電流Ijh(=Ij+Ih)が流れ込む。
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Isが、第1放電電位PV1と接地電位PVEの間を流れてバランスする。
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Isを信号電流検知回路230で検知することにより、排気ガスEG中の微粒子Sの量が検知できる。
本実施形態では、混合領域MX及び捕集極42をなす、ノズル部材30,混合排出部材40,蓋部材48が、微粒子帯電部12に相当する。
As shown in FIG. 2, the discharge current Id is supplied from the second output end 212 of the ion source power supply circuit 210 to the needle-shaped tip 22 in accordance with the air discharge in the ion gas injection source 11. Most of the discharge current Id flows into the nozzle unit 31 as the power reception current Ij and flows to the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210. On the other hand, the collection current Ih resulting from the charge of the floating ions CPF collected by the collection electrode 42 also flows to the first output terminal of the ion source power supply circuit 210. That is, a received collection current Ijh (= Ij + Ih) that is the sum of the received current Ij and the collected current Ih flows into the first output terminal 211 of the ion source power supply circuit 210.
However, the power collection current Ijh is smaller than the discharge current Id by a current corresponding to the charge of the discharged ions CPH attached and discharged to the charged fine particles SC. Therefore, the signal current Is corresponding to the difference between the discharge current Id and the received and collected current Ijh (discharge current Id−received and collected current Ijh) flows between the first discharge potential PV1 and the ground potential PVE and balances. .
Therefore, the signal current Is corresponding to the charge amount of the discharged ions CPH discharged by the charged fine particles SC is detected by the signal current detection circuit 230, whereby the amount of the fine particles S in the exhaust gas EG can be detected.
In the present embodiment, the nozzle member 30, the mixed discharge member 40, and the lid member 48 that form the mixing region MX and the collecting electrode 42 correspond to the fine particle charging unit 12.

また、パイプホルダ60(保持部61,筒壁部63)及び内筒80は、上述の微粒子帯電部12及びノズル部材30のノズル部31に導通する一方、針状電極体20の延出部21及び補助電極体50の延出部51の径方向周囲を取り囲んでいる。
本実施形態では、これらパイプホルダ60(保持部61,筒壁部63)及び内筒80が、第1導通部材13に相当する。このうち、パイプホルダ60は、第1導通部材13であると共に、前述の通り、イオン気体噴射源11の一部でもある。
In addition, the pipe holder 60 (holding portion 61, cylindrical wall portion 63) and inner cylinder 80 are electrically connected to the fine particle charging portion 12 and the nozzle portion 31 of the nozzle member 30, while the extending portion 21 of the needle electrode body 20. And the circumference of the extending portion 51 of the auxiliary electrode body 50 is surrounded.
In the present embodiment, the pipe holder 60 (the holding portion 61 and the cylindrical wall portion 63) and the inner cylinder 80 correspond to the first conductive member 13. Among these, the pipe holder 60 is the first conduction member 13 and also a part of the ion gas ejection source 11 as described above.

さらに、主体金具90,栓金具100,及び、外筒110は、排気管EPと導通して接地電位PVEとされる一方、上述の微粒子帯電部12(ノズル部材30など)及び第1導通部材13(内筒80など)とは電気的に絶縁されている。また、これらのうち、主体金具90の筒状部91,栓金具100,及び外筒110は、微粒子帯電部12、イオン気体噴射源11及び第1導通部材13のうち、排気管EPの外部(図3,図4において排気管EPより下方)に位置する部位を取り囲んでいる。具体的には、針状電極体20の延出部21,補助電極体50の延出部51のうち基端側の部位、パイプホルダ60の保持部61,内筒80の径方向周囲を取り囲んでいる。
本実施形態では、これら主体金具90,栓金具100,及び、外筒110が、外側包囲部14に相当する。
Further, the metal shell 90, the plug metal fitting 100, and the outer cylinder 110 are electrically connected to the exhaust pipe EP and set to the ground potential PVE, while the fine particle charging unit 12 (the nozzle member 30 and the like) and the first conductive member 13 described above. It is electrically insulated from the inner cylinder 80 or the like. Of these, the cylindrical portion 91, the plug fitting 100, and the outer cylinder 110 of the metallic shell 90 are the outside of the exhaust pipe EP (of the particulate charging unit 12, the ion gas injection source 11, and the first conducting member 13). 3 and 4 surrounds a portion located below the exhaust pipe EP. Specifically, the proximal portion of the extended portion 21 of the needle electrode body 20 and the extended portion 51 of the auxiliary electrode body 50, the holding portion 61 of the pipe holder 60, and the circumference of the inner cylinder 80 are surrounded. It is out.
In the present embodiment, the metal shell 90, the plug metal fitting 100, and the outer cylinder 110 correspond to the outer surrounding portion 14.

さて、前述の通り、補助電極体50の延出部51は、その周囲をヒータ付き補助電極絶縁パイプ79に、具体的には、補助電極絶縁パイプ77、この表面上に形成されて一体化したヒータ78及びこれらを被覆する絶縁セラミック層76に囲まれている。
補助電極体50の延出部51のうち、図3,図6に示すように、先端側で補助電極絶縁パイプ77から露出して微粒子帯電部12内に配置されている先端露出面51cは、排気ガスEG(被測定ガス)に接触している。また、微粒子帯電部12の内側面12cも、排気ガスEGに接触している。
また、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及びこれを被覆する絶縁セラミック層76のうち、その先端側表面79cは、排気ガスEGに接触すると共に、微粒子帯電部12の内側面12cと補助電極体50の延出部51の先端露出面51cとの間に介在している。
As described above, the extension portion 51 of the auxiliary electrode body 50 is integrally formed by forming the periphery thereof on the auxiliary electrode insulating pipe 79 with a heater, specifically, the auxiliary electrode insulating pipe 77 and the surface thereof. It is surrounded by a heater 78 and an insulating ceramic layer 76 covering them.
Of the extended portion 51 of the auxiliary electrode body 50, as shown in FIGS. 3 and 6, the tip exposed surface 51c exposed from the auxiliary electrode insulating pipe 77 on the tip side and disposed in the fine particle charging portion 12 is: It is in contact with the exhaust gas EG (measured gas). Further, the inner side surface 12c of the fine particle charging unit 12 is also in contact with the exhaust gas EG.
Of the auxiliary electrode insulating pipe 77 of the heater-equipped auxiliary electrode insulating pipe 79 and the insulating ceramic layer 76 covering the auxiliary electrode insulating pipe 77, the tip-side surface 79 c is in contact with the exhaust gas EG and the inner side surface 12 c of the particulate charging unit 12. And the tip exposed surface 51c of the extended portion 51 of the auxiliary electrode body 50.

これに対して、本実施形態のシステム1では、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76(補助電極絶縁部材)を加熱するヒータ78(第1ヒータ部78h1)を備える。これにより、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79(先端側表面79c)上の水分やススなどの異物を除去する(蒸発、焼き飛ばし)ことができる。かくしてこのシステム1では、ヒータ78の加熱により、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79(先端側表面79c)を介した微粒子帯電部12(内側面12c)と補助電極体50の延出部51(先端露出面51c)との間の絶縁性を回復あるいは維持させることができる。これにより、システム1で微粒子Sの量を適切に検知できる。   On the other hand, in the system 1 of the present embodiment, the heater 78 (first heater portion 78h1) for heating the auxiliary electrode insulating pipe 77 and the insulating ceramic layer 76 (auxiliary electrode insulating member) of the auxiliary electrode insulating pipe 79 with heater is provided. Prepare. Thereby, foreign matters such as moisture and soot on the auxiliary electrode insulating pipe 79 with heater (tip-side surface 79c) can be removed (evaporated and burned out). Thus, in this system 1, by heating the heater 78, the fine particle charging portion 12 (inner side surface 12 c) and the extended portion 51 (tip exposed) of the auxiliary electrode body 50 via the auxiliary electrode insulating pipe 79 with heater (tip-side surface 79 c). The insulation between the surface 51c) can be recovered or maintained. Thereby, the amount of the fine particles S can be appropriately detected by the system 1.

なお、本実施形態では、第1放電電位PV1が、本発明における第1電位に相当する。また、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79のうち、補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76が、本発明における補助電極絶縁部材に相当する。   In the present embodiment, the first discharge potential PV1 corresponds to the first potential in the present invention. Of the auxiliary electrode insulating pipe 79 with a heater, the auxiliary electrode insulating pipe 77 and the insulating ceramic layer 76 correspond to the auxiliary electrode insulating member in the present invention.

さらに、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79は、パイプホルダ60の保持部61に穿孔した補助電極挿通孔61I内に挿通されており、このパイプホルダ60の先端側の径方向外側には、第1絶縁スペーサ121が配置されている。この第1絶縁スペーサ121は、パイプホルダ60と主体金具90との間に介在して、両者を電気的に絶縁するとともに、排気管EP内においては、パイプホルダ60の筒壁部63と排気管EPとの間に介在して、両者を電気的に絶縁している。   Further, the auxiliary electrode insulation pipe 79 with a heater is inserted into the auxiliary electrode insertion hole 61I drilled in the holding portion 61 of the pipe holder 60, and the first insulation is provided on the radially outer side on the distal end side of the pipe holder 60. Spacers 121 are arranged. The first insulating spacer 121 is interposed between the pipe holder 60 and the metal shell 90 to electrically insulate them, and in the exhaust pipe EP, the cylindrical wall portion 63 of the pipe holder 60 and the exhaust pipe They are electrically insulated from each other by interposing between them.

ここで、図3に示すように、パイプホルダ60の筒壁部63の外周面63cは、排気ガスEGに接触している。また、第1絶縁スペーサ121の先端側表面121cは、パイプホルダ60の筒壁部63の外周面63cと、排気管EPの内側面EPiとの間に介在して、排気ガスEGに接触すると共に、両者を電気的に絶縁している。   Here, as shown in FIG. 3, the outer peripheral surface 63c of the cylindrical wall part 63 of the pipe holder 60 is in contact with the exhaust gas EG. The front surface 121c of the first insulating spacer 121 is interposed between the outer peripheral surface 63c of the cylindrical wall portion 63 of the pipe holder 60 and the inner surface EPi of the exhaust pipe EP, and contacts the exhaust gas EG. Both are electrically insulated.

これに対して、本実施形態のシステム1では、ヒータ78は、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76(補助絶縁部材)のほか、第1絶縁スペーサ121(接地電位絶縁部材)をも加熱する。即ち、ヒータ78は、第1ヒータ部78h1に加えて、第1絶縁スペーサ121(先端側表面121c)を加熱する第2ヒータ部78h2を備える。これにより、このシステム1では、ヒータ78(第2ヒータ部78h2)の加熱により、パイプホルダ60の筒壁部63(外周面63c)と排気管EP(内側面EPi)との間の絶縁性をも回復あるいは維持させることができる。これにより、微粒子Sの量を適切に検知できるようになる。また、ヒータ78を兼用ヒータとしているので、ヒータ78の取り付けや配線の部材やスペースを少なくできる。   On the other hand, in the system 1 of this embodiment, the heater 78 includes the first insulating spacer 121 (grounding) in addition to the auxiliary electrode insulating pipe 77 and the insulating ceramic layer 76 (auxiliary insulating member) of the auxiliary electrode insulating pipe 79 with heater. The potential insulating member is also heated. That is, the heater 78 includes a second heater part 78h2 that heats the first insulating spacer 121 (the front end surface 121c) in addition to the first heater part 78h1. Thereby, in this system 1, the insulation between the cylindrical wall part 63 (outer peripheral surface 63c) and the exhaust pipe EP (inner side surface EPi) of the pipe holder 60 is obtained by heating the heater 78 (second heater part 78h2). Can also be recovered or maintained. Thereby, the amount of the fine particles S can be detected appropriately. In addition, since the heater 78 is used as a combined heater, it is possible to reduce the attachment of the heater 78 and wiring members and spaces.

なお、本実施形態では、第1放電電位PV1に導通するノズル部材30のノズル部31(第1放電電極)、微粒子帯電部12及びパイプホルダ60を含む第1導通部材13が、本発明における第1電位部材である。また、外側包囲部14が、本発明における接地電位部材である。
さらに、第1絶縁スペーサ121が、本発明におけるガス接触絶縁部材に相当する。
In the present embodiment, the first conductive member 13 including the nozzle portion 31 (first discharge electrode) of the nozzle member 30 that is conductive to the first discharge potential PV1, the fine particle charging portion 12, and the pipe holder 60 is the first conductive member 13 in the present invention. One potential member. The outer surrounding portion 14 is a ground potential member in the present invention.
Further, the first insulating spacer 121 corresponds to the gas contact insulating member in the present invention.

さらに、本実施形態のシステム1では、ヒータ78は、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76(補助電極絶縁部材)と一体化されている。これにより、ヒータ78の取り付けスペースを小さくできるとともに、補助電極絶縁部材である補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76と一体で扱えるので、取り付けや配線が簡易に行える。   Furthermore, in the system 1 of this embodiment, the heater 78 is integrated with the auxiliary electrode insulating pipe 77 and the insulating ceramic layer 76 (auxiliary electrode insulating member) of the auxiliary electrode insulating pipe 79 with a heater. Accordingly, the mounting space for the heater 78 can be reduced, and the auxiliary electrode insulating pipe 77 and the insulating ceramic layer 76, which are auxiliary electrode insulating members, can be handled integrally, so that mounting and wiring can be performed easily.

内燃機関の排気管EP内を流通する排気ガスEGには、多量のスス(微粒子S)が含まれている場合がありうる。このため、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76(補助電極絶縁部材)や第1絶縁スペーサ121(ガス接触絶縁部材)などにススが堆積することにより、絶縁性が低下し易く、微粒子Sの量が適切に検知できない虞がある。
本実施形態のシステム1では、ヒータ78によりヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76(先端側表面79c)あるいは第1絶縁スペーサ121(先端側表面121c)を加熱して、絶縁性を回復あるいは維持させることができるので、このような排気ガスEGに関する微粒子Sの検知を適切に行うことができる。
The exhaust gas EG flowing through the exhaust pipe EP of the internal combustion engine may contain a large amount of soot (fine particles S). For this reason, soot is deposited on the auxiliary electrode insulating pipe 77 of the auxiliary electrode insulating pipe 79 with heater, the insulating ceramic layer 76 (auxiliary electrode insulating member), the first insulating spacer 121 (gas contact insulating member), and the like. Is likely to decrease, and the amount of the fine particles S may not be detected properly.
In the system 1 of the present embodiment, the heater 78 heats the auxiliary electrode insulating pipe 77 of the auxiliary electrode insulating pipe 79 with heater and the insulating ceramic layer 76 (tip-side surface 79c) or the first insulating spacer 121 (tip-side surface 121c). Thus, the insulating property can be recovered or maintained, so that the detection of the fine particles S related to the exhaust gas EG can be appropriately performed.

以上において、本発明を実施形態のシステム1に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施形態では、第1絶縁スペーサ121(ガス接触絶縁部材)が、第1電位部材13(パイプホルダ60の筒壁部63の外周面63c)と排気管EPの内側面EPiとの間に介在した構成を示した。しかし、図示しないが、排気管EP及び外側包囲部14(接地電位部材)の形状によっては、外側包囲部14が排気管EP内まで延びて、外側包囲部14が排気ガスEG(被測定ガス)に接触する形態もとりうる。この場合には、ガス接触絶縁部材121を、第1電位部材13と接地電位部材14との間に介在させると良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the system 1 of the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and it can be applied without departing from the gist of the present invention. Nor.
For example, in the embodiment, the first insulating spacer 121 (gas contact insulating member) is disposed between the first potential member 13 (the outer peripheral surface 63c of the cylindrical wall portion 63 of the pipe holder 60) and the inner side surface EPi of the exhaust pipe EP. The intervening configuration is shown. However, although not shown, depending on the shape of the exhaust pipe EP and the outer surrounding part 14 (ground potential member), the outer surrounding part 14 extends into the exhaust pipe EP, and the outer surrounding part 14 becomes the exhaust gas EG (measured gas). It can also take the form which contacts. In this case, the gas contact insulating member 121 may be interposed between the first potential member 13 and the ground potential member 14.

また、上記実施形態では、ヒータ78は、ヒータ付き補助電極絶縁パイプ79の補助電極絶縁パイプ77及び絶縁セラミック層76(補助電極絶縁部材)のほか、第1絶縁スペーサ121(接地電位絶縁部材)をも加熱する兼用ヒータとしたが、補助電極絶縁部材のみを加熱する構成としても良い。
また、上記実施形態では、検知部10と回路部201とが、ケーブル160を介して接続された例を示したが、ケーブル160を介さず、検知部10と回路部201とが連設された形態としても良い。
In the above embodiment, the heater 78 includes the first insulating spacer 121 (ground potential insulating member) in addition to the auxiliary electrode insulating pipe 77 and the insulating ceramic layer 76 (auxiliary electrode insulating member) of the auxiliary electrode insulating pipe 79 with heater. However, it may be configured to heat only the auxiliary electrode insulating member.
In the above embodiment, the example in which the detection unit 10 and the circuit unit 201 are connected via the cable 160 has been shown. However, the detection unit 10 and the circuit unit 201 are connected without using the cable 160. It is good also as a form.

EP 排気管
EPi (排気管の)内側面
EPO 取付開口
EG 排気ガス
EGI 取入排気ガス
S 微粒子
SC 帯電微粒子
CP イオン
CPF 浮遊イオン
CPH 排出イオン
Is 信号電流
1 微粒子検知システム
10 検知部
11 イオン気体噴射源(イオン源)
DS 放電空間
12 微粒子帯電部(第1電位部材)
13 第1導通部材(第1電位部材)
14 外側包囲部(接地電位部材)
20 針状電極体
22 (針状電極体の)針状先端部(第2放電電極(イオン源))
30 ノズル部材(イオン源,微粒子帯電部)
31 ノズル部(第1放電電極(イオン源),微粒子帯電部)
31N ノズル
PV1 第1放電電位(第1電位)
PV2 第2放電電位
PV3 補助電極電位
PVE 接地電位
40 混合排出部材(微粒子帯電部)
MX 混合領域
42 捕集極
48 蓋部材(微粒子帯電部)
50 補助電極体(補助電極)
53 (補助電極体の)補助電極部
60 パイプホルダ(第1導通部材)
61 保持部(第1導通部材)
76 絶縁セラミック層(補助電極絶縁部材)
77 補助電極絶縁パイプ(補助電極絶縁部材)
78 ヒータ
79 ヒータ付き補助電極絶縁パイプ
80 内筒(第1導通部材)
90 主体金具(外側包囲部)
100 栓金具(外側包囲部)
110 外筒(外側包囲部)
121 第1絶縁スペーサ(ガス接触絶縁部材)
AK 圧縮空気(気体)
AR 空気(気体)
201 回路部
210 イオン源電源回路
220 計測制御回路
226 ヒータ通電回路
230 信号電流検知回路
240 補助電極電源回路
EP exhaust pipe EPi (exhaust pipe) inner surface EPO mounting opening EG exhaust gas EGI intake exhaust gas S particulate SC charged particulate CP ion CPF floating ion CPH exhaust ion Is signal current 1 particulate detection system 10 detection section 11 ion gas injection source (Ion source)
DS Discharge space 12 Particulate charging part (first potential member)
13 First conducting member (first potential member)
14 Outer enclosure (ground potential member)
20 Needle-shaped electrode body 22 Needle-shaped tip (of the needle-shaped electrode body) (second discharge electrode (ion source))
30 Nozzle member (ion source, particulate charging part)
31 Nozzle (first discharge electrode (ion source), fine particle charging unit)
31N nozzle PV1 first discharge potential (first potential)
PV2 Second discharge potential PV3 Auxiliary electrode potential PVE Ground potential 40 Mixed discharge member (particulate charging part)
MX mixing region 42 collecting electrode 48 lid member (particulate charging part)
50 Auxiliary electrode body (auxiliary electrode)
53 Auxiliary Electrode 60 (Auxiliary Electrode Body) Pipe Holder (First Conductive Member)
61 Holding part (first conductive member)
76 Insulating ceramic layer (auxiliary electrode insulating member)
77 Auxiliary electrode insulation pipe (auxiliary electrode insulation member)
78 Heater 79 Auxiliary electrode insulation pipe 80 with heater Inner cylinder (first conductive member)
90 Metal shell (outer enclosure)
100 Plug fitting (outer enclosure)
110 Outer cylinder (outer enclosure)
121 First insulating spacer (gas contact insulating member)
AK compressed air (gas)
AR Air (gas)
201 Circuit Unit 210 Ion Source Power Supply Circuit 220 Measurement Control Circuit 226 Heater Energizing Circuit 230 Signal Current Detection Circuit 240 Auxiliary Electrode Power Supply Circuit

Claims (4)

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検知システムであって、
上記通気管の取付開口に装着される検知部を備え、
上記検知部は、
第1放電電極及び第2放電電極を含み、これらの間の気中放電により、イオンを生成するイオン源、
上記イオン源の上記第1放電電極に導通して第1電位とされ、上記微粒子に上記イオンを付着させて帯電微粒子とすると共に、上記イオンのうち上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なす微粒子帯電部、
補助電極電位とされ、上記微粒子帯電部内に配置されて、上記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極、
上記被測定ガスに接触すると共に、上記補助電極の一部を包囲し、上記補助電極と上記微粒子帯電部との間に介在して、両者を電気的に絶縁する補助電極絶縁部材、及び、
上記補助電極絶縁部材を加熱するヒータ、を有する
微粒子検知システム。
A fine particle detection system for detecting the amount of fine particles in a gas to be measured flowing in a vent pipe,
A detection unit mounted on the mounting opening of the vent pipe,
The detector is
An ion source including a first discharge electrode and a second discharge electrode and generating ions by air discharge between them;
Conducted to the first discharge electrode of the ion source to be set to the first electric potential, and the ions are attached to the fine particles to form charged fine particles, and among the ions, floating ions not attached to the fine particles are collected. A charged particle part that forms a collecting electrode,
An auxiliary electrode, which is an auxiliary electrode potential, disposed in the fine particle charging unit, and assists the collection of the floating ions by the collection electrode;
An auxiliary electrode insulating member that is in contact with the gas to be measured, surrounds a part of the auxiliary electrode, is interposed between the auxiliary electrode and the fine particle charging unit, and electrically insulates both; and
A fine particle detection system having a heater for heating the auxiliary electrode insulating member.
請求項1に記載の微粒子検知システムであって、
前記第1電位とされる、前記イオン源の前記第1放電電極、前記微粒子帯電部、及びこれらに導通する部材を第1電位部材としたとき、
前記検知部は、
前記通気管に導通して接地電位とされる接地電位部材、及び、
上記通気管内を臨み、
上記第1電位部材と、上記通気管の内側面または上記接地電位部材との間に介在して、両者を電気的に絶縁すると共に、前記被測定ガスに接触する
ガス接触絶縁部材、を有し、
前記ヒータは、
上記ガス接触絶縁部材をも加熱する兼用ヒータである
微粒子検知システム。
The particulate detection system according to claim 1,
When the first electric potential member, the first discharge electrode of the ion source, the fine particle charging unit, and a member conducting to the first electric potential member,
The detector is
A ground potential member that is connected to the vent pipe to be a ground potential; and
Facing the inside of the vent pipe,
A gas contact insulating member that is interposed between the first potential member and the inner surface of the vent pipe or the ground potential member to electrically insulate both of the first potential member and the gas to be measured; ,
The heater is
A fine particle detection system which is a combined heater for heating the gas contact insulating member.
請求項1または請求項2に記載の微粒子検知システムであって、
前記ヒータは、
前記補助電極絶縁部材と一体化されてなる
微粒子検知システム。
The fine particle detection system according to claim 1 or 2,
The heater is
A fine particle detection system integrated with the auxiliary electrode insulating member.
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
前記通気管は、内燃機関の排気管であり、
前記被測定ガスは、上記排気管内を流通する排気ガスである
微粒子検知システム。
The fine particle detection system according to any one of claims 1 to 3,
The vent pipe is an exhaust pipe of an internal combustion engine,
The particulate matter detection system, wherein the gas to be measured is an exhaust gas flowing through the exhaust pipe.
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