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,
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.
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
The
The
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
Among these, the ion source
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
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
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
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
In the present embodiment, the
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
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
In the present embodiment, the
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
The
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
In the present embodiment, the insulating
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
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
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
In addition, the
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
The first
In addition, the
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
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
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
The
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
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
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
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
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
The
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
In addition, the
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
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
Of the
In addition, the
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
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
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
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
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
On the other hand, the
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
When the male threaded
In addition, a first insulating
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
An annular
Thereby, the
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
In addition, the
In the present embodiment, in order to prevent the
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
The
Further, the
Further, the
In addition, the
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
In the present embodiment, the needle-
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
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
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
In the present embodiment, the
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
In the present embodiment, the pipe holder 60 (the holding
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
In the present embodiment, the
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
Of the
Of the auxiliary
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
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
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
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
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
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
Further, the first insulating
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
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
In the
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
For example, in the embodiment, the first insulating spacer 121 (gas contact insulating member) is disposed between the first potential member 13 (the outer
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
In the above embodiment, the example in which the
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
13 First conducting member (first potential member)
14 Outer enclosure (ground potential member)
20 Needle-shaped
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)
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
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)
Claims (4)
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.
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.
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.
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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