JP5721546B2 - 微粒子センサ - Google Patents
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Description
ケーシング内に配され前記ケーシングと絶縁されている電極と、前記ケーシングと同電位の電極と、の間で生じさせるコロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と、
前記ケーシング内に配された前記電極に電気的に接続され、前記コロナ放電のための電力を外部電源から前記イオン発生部に供給するための導電線と、
前記ケーシングに電気的に接続されているシールド線であって、前記導電線と前記シールド線を収容するケーブル内において、前記導電線の外周に配されるシールド線と、
微粒子を含むガス中の少なくとも一部の前記微粒子を、前記イオンを用いて帯電させる帯電部と、を備え、
前記微粒子の帯電に使用された前記イオンの量に基づいて前記ガス中の前記微粒子の量を検出する微粒子センサにおいて、
前記導電線の少なくとも一部は、前記ケーブル内においてシリコーン樹脂によって被覆されている、微粒子センサ。
コロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と、
前記コロナ放電のための電力を外部電源から前記イオン発生部に供給するための導電線と、
微粒子を含むガス中の少なくとも一部の前記微粒子を、前記イオンを用いて帯電させる帯電部と、を備え、
前記微粒子の帯電に使用された前記イオンの量に基づいて前記ガス中の前記微粒子の量を検出する微粒子センサにおいて、
前記導電線の少なくとも一部は、シリコーン樹脂によって被覆されている、微粒子センサ。
なお、「シリコーン樹脂」は、ケイ素化合物を主成分とする合成樹脂である。
適用例1の微粒子センサであって、
前記導電線において、前記シリコーン樹脂による被覆の少なくとも一部の外側が、前記シリコーン樹脂よりも耐熱性が高い素材で被覆されている、微粒子センサ。
適用例2の微粒子センサであって、
前記シリコーン樹脂よりも前記耐熱性が高い素材は、フッ素系樹脂である、微粒子センサ。
適用例1〜3の微粒子センサであって、さらに、
前記イオン発生部において生じた前記イオンを前記帯電部へと流入させるために利用される気体を、外部の気体供給部から前記イオン発生部に供給するための気体供給管を備え、
前記気体供給管と前記導電線とは、一体的にケーブルに収容されている、微粒子センサ。
図1(A)は本発明の一実施例としての微粒子センサを搭載する車両の構成を示す概略図である。この車両500は、内燃機関400と、燃料供給部410と、車両制御部420とを備える。内燃機関400は、車両500の動力源であり、例えばディーゼルエンジンによって構成することができる。
Iin=Idc+Itrp+Iesc …(1)
Iesc=Iin−(Idc+Itrp)…(2)
図8は、第2実施例の微粒子センサに接続されるケーブル120bの構成を示す概略断面図である。第2実施例は、微粒子センサに接続されるケーブル中の第2の絶縁電線122bの構成が、第1実施例の第2の絶縁電線122とは異なっている。第2実施例の他の点は、第1実施例と同じである。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例では、微粒子センサ100のうち、排ガス配管415内に配置される先端部100eに、イオン発生部50と、排ガス帯電部40と、イオン捕捉部30とが配列されていた。しかし、先端部100eには、少なくとも排ガス帯電部40が配列されていれば良く、イオン発生部50については、例えば、微粒子センサ100のうち排ガス配管415の外側に配置される部位に離隔して設けられるものとしてもよい。また、イオン捕捉部30を設けなくても排ガス中の煤Sの量を検出することは可能であるが、煤Sの量を検出する精度を高める観点からイオン捕捉部30を設置した方がよい。
上記実施例においては、イオン発生部50において生じたイオンPIを帯電部40およびイオン捕捉部30へと流入させるために利用される気体は、空気である。しかし、イオンPIを帯電部40およびイオン捕捉部30へと流入させるために利用される気体は、検出対象である微粒子を含まない他の気体とすることもできる。イオンPIを帯電部40およびイオン捕捉部30へと流入させるために利用される気体は、微粒子センサ100が使用される環境下において電離しにくいものであることが好ましい。そして、イオンPIを帯電部40およびイオン捕捉部30へと流入させるために利用される気体は、コロナ放電により、電離されるものであることが、より好ましい。さらに、微粒子センサ100が使用される環境において微粒子センサ100やセンサ駆動部110の周囲に存在する気体であることが好ましい。
上記実施例では、先端部100eにおけるケーシングCSの内壁面の一部をコロナ放電の陰極や陽イオンPIを捕捉するための陰極として機能させていた。しかし、それらの陰極は、先端部100eのケーシングCSとは別の部材として別個に設けられるものとしてもよい。
上記実施例では、イオン発生部50の内部空間72と排ガス帯電部40の内部空間71との間にノズル42が形成されていた。しかし、それら2つの内部空間71,72の間にはノズル42は形成されていなくともよい。ただし、2つの内部空間71,72の間にノズル42を設けることにより、ノズル42からの噴流によって内部空間71に負圧を発生させることができる。従って、流入孔45を介した外部からの排ガスの取り込みを良好にして、その取り込み量を安定させることができ、排ガス中の微粒子量の検出精度を向上させることが可能である。
上記実施例では、コロナ放電により第2の電極20とノズル形成部材41との間で陽イオンを発生させ、第1の電極10にて陽イオンとの間で斥力を生じさせる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、これらの部材10,20,41の正負の接続先を変更することで、 コロナ放電により第2の電極20とノズル形成部材41との間で陰イオンを発生させ、第1の電極10にて陰イオンとの間で斥力を生じさせる構成を採って被検出ガス中に含まれる微粒子の量を検出するようにしてもよい。
また、上記実施例においては、イオン発生部50では、2〜3kVの電圧を、100kHzで断続的に第2の電極20に印加する。しかし、イオンを生成するために電極に電圧を印加する態様は、他の電圧や他の周波数とするなど、他の態様であってもよい。ただし、断続的に電圧が印加されたり、交流電圧が印加される態様において、絶縁電線の被覆の劣化は顕著である。このため、本発明は、そのような態様に適用するとより好適である。
シリコーン樹脂による被覆の外側がシリコーン樹脂よりも耐熱性が高い素材で被覆されている態様としては、図8に示す第3の樹脂被覆層1224のように、シリコーン樹脂による被覆1221に接した層1224が、耐熱性が高い素材で設けられている態様とすることができる。また、図5および図8に示す第1のケーブル被覆層1202や第2のケーブル被覆層1203のように、他の層や構成を介在させて、シリコーン樹脂による被覆1221を覆う構成が、耐熱性が高い素材で設けられている態様とすることもできる。
上記実施例においては、図5や図8のような構成は、センサ駆動部110と微粒子センサ100を結ぶケーブル120の被覆の全長にわたって採用される。しかし、図5や図8のような構成を、センサ駆動部110と微粒子センサ100を結ぶケーブル120の被覆の長手方向(軸線方向)に沿った一部、たとえば、微粒子センサ100との接続部分を含み微粒子センサ100に近い側の一部において、採用することもできる。
上記実施例においては、ケーブル120の第3の樹脂被覆層1224、ならびに第1のケーブル被覆層1202および第2のケーブル被覆層1203を構成する素材として、PTFE(エチレン・四フッ化エチレン共重合体)を例示した。しかし、ケーブルにおいて、シリコーン樹脂製の被覆の形状を維持するための構成は、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)、PFA(ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂)など、他の素材で構成することもできる。すなわち、ケーブルにおいて、シリコーン樹脂製の被覆の形状を維持するためにシリコーン樹脂製の被覆の外側に配される構成の素材は、シリコーン樹脂よりも前記微粒子センサの使用温度下で耐熱性が高い素材であればよい。ただし、シリコーン樹脂製の被覆の形状を維持するための構成の素材は、PTFE、FEP、PFA等を含むフッ素系樹脂の中から選択することが好ましい。
ただし、「シリコーン樹脂よりも耐熱性が高い素材」は、フッ素系樹脂以外の素材であってもよい。
11…先端部
12…本体部
13…後端部
15…セラミックパイプ
20…第2の電極
21…先端部
22…本体部
23…後端部
25…セラミックパイプ
30…イオン捕捉部
31…ガス流路
31a…第1流路部
31b…第2流路部
33…パイプ挿通孔
34…溝部
35…排出孔
40…排ガス帯電部
41…隔壁
42…ノズル
43…パイプ挿通孔
45…流入孔
50…イオン発生部
50f…鍔部
52…第1のパイプ挿通孔
53…第2のパイプ挿通孔
54…空気供給孔
61…第1の保持部材
62…第2の保持部材
64…ガスケット
65…板パッキン
66…グロメット
70,71,72…内部空間
100…微粒子センサ
100e…先端部
101…キャップ
102…内筒
103…取付固定部
103f…フランジ
103s…本体部
104…ジョイント部
104e…工具係合部
104p…貫通孔
105…外筒
105c…加締め部
110…センサ駆動部
111…センサ制御部
112…電気回路部
113…エア供給部
120…ケーブル
1201…ガラス繊維部
1202…第1のケーブル被覆層
1203…第2のケーブル被覆層
1204…外皮
121…第1の絶縁電線
1210…芯線
1211…第1の樹脂被覆層
122,122b…第2の絶縁電線
1220…芯線
1221…第1の樹脂被覆層
1224…第3の樹脂被覆層
123…空気供給管
123s…補強部材
124…信号線
200…ケーブル
210…一次側電源部
220…二次側電源部
221…第1電流供給回路
222…第2電流供給回路
230…電流差計測部
400…内燃機関
410…燃料供給部
411…燃料配管
415…ガス配管
416…フィルタ装置
417…取付用ボス
420…車両制御部
500…車両
CL…仮想中心線
CS…ケーシング
DL…排ガス配管の延伸方向
PI…陽イオン
S…煤
SL1…第1のシールド線
SL2…第2のシールド線
Claims (4)
- ケーシング内に配され前記ケーシングと絶縁されている電極と、前記ケーシングと同電位の電極と、の間で生じさせるコロナ放電によってイオンを発生させるイオン発生部と、
前記ケーシング内に配された前記電極に電気的に接続され、前記コロナ放電のための電力を外部電源から前記イオン発生部に供給するための導電線と、
前記ケーシングに電気的に接続されているシールド線であって、前記導電線と前記シールド線を収容するケーブル内において、前記導電線の外周に配されるシールド線と、
微粒子を含むガス中の少なくとも一部の前記微粒子を、前記イオンを用いて帯電させる帯電部と、を備え、
前記微粒子の帯電に使用された前記イオンの量に基づいて前記ガス中の前記微粒子の量を検出する微粒子センサにおいて、
前記導電線の少なくとも一部は、前記ケーブル内においてシリコーン樹脂によって被覆されている、微粒子センサ。 - 請求項1記載の微粒子センサであって、
前記導電線において、前記シリコーン樹脂による被覆の少なくとも一部の外側が、前記シリコーン樹脂よりも前記微粒子センサの使用温度下で耐熱性が高い素材で被覆されている、微粒子センサ。 - 請求項2記載の微粒子センサであって、
前記シリコーン樹脂よりも前記耐熱性が高い素材は、フッ素系樹脂である、微粒子センサ。 - 請求項1〜3記載の微粒子センサであって、さらに、
前記イオン発生部において生じた前記イオンを前記帯電部へと流入させるために利用される気体を、外部の気体供給部から前記イオン発生部に供給するための気体供給管を備え、
前記気体供給管と前記導電線とは、一体的にケーブルに収容されている、微粒子センサ。
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