JP6196936B2 - 微粒子検知システム - Google Patents

Description

本発明は、被測定ガス中の微粒子を検知する微粒子検知システムに関する。

従来より、コロナ放電などの気中放電によってイオンを生成し、このイオンを排ガス中の微粒子に付着させ帯電させることにより、車両（内燃機関）の排ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムが知られている。
このような微粒子検知システムのセンサ部（センサ本体）は、例えば、特許文献１に示すように、気中放電を生じさせる放電電位のリード線に導通する放電電極用の接続端子とその他の接続端子（例えば、ヒータ用の接続端子）とを、絶縁性のセパレータで互いに離間させつつ保持している。このセパレータ内では、放電電極を内包し、イオン源をなすセンサユニットの表面に設けられた放電電極用のパッド及びその他のパッドに、各接続端子がそれぞれ接触している。

特開２０１３−１７０９１４号公報

なお、上述の微粒子検知システムは、放電電極用の接続端子に印加する放電電位の基準電位（センサＧＮＤ）とされる部材と、シャーシ（車体）の電位（シャーシＧＮＤ）に導通する部材とをセンサ部に有しており、センサＧＮＤとシャーシＧＮＤとは、互いに絶縁されている。この微粒子検知システムは、放電電位とされた放電電極とセンサＧＮＤとされた部材との間で気中放電を生じさせる一方、センサＧＮＤとシャーシＧＮＤとの間に流れる電流を信号電流として検知している。
また、シャーシＧＮＤは、例えばヒータ用の接続端子に印加するヒータ電位の基準電位としても用いられ、ヒータ電位及びシャーシＧＮＤと、放電電位及びセンサＧＮＤとは、互いに独立した電気回路を構成している。

ところが、前述した絶縁性のセパレータの表面に、湿度の影響により水滴が付着するなどして、セパレータ表面の絶縁性が低下した場合には、セパレータの表面を通じて、放電電位とされた放電電極用の接続端子と、シャーシＧＮＤやこれを基準としたヒータ電位とされたヒータ用の接続端子との間に漏れ電流が流れることがある。そして、このような漏れ電流が流れると、検知される信号電流に漏れ電流による誤差を生じ、微粒子の量を正確に検知することができない。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、微粒子の量をより正確に検知することができる微粒子検知システムを提供することを目的とする。

その一態様は、気中放電によりイオンを生成するイオン源、及び、上記イオン源の周囲に配置されて第１基準電位とされる第１部材を有するセンサ部と、上記第１基準電位と上記第１基準電位とは絶縁された第２基準電位との間に流れる信号電流を検知する信号電流検知回路とを備える微粒子検知システムであって、上記イオン源は、絶縁材からなり、長手方向に延びる形状をなす絶縁基体、上記絶縁基体に設けられるとともに、上記第１基準電位を基準とした放電電位が印加されて、上記第１部材との間に上記気中放電を生じる放電電極体、上記放電電極体に導通して上記絶縁基体の表面上に形成され、上記放電電位とされる放電電位パッド、及び、上記絶縁基体の表面上に形成され、上記第２基準電位またはこれを基準とした電位で、上記放電電位と異なる異電位とされる異電位パッドを含む電極構造体を有し、上記放電電位とされ、放電電位端子を一端部に有する放電電位リード線と、上記異電位とされ、異電位端子を一端部に有する異電位リード線と、を備え、上記センサ部は、絶縁材からなり、上記電極構造体のうち上記放電電位パッド及び上記異電位パッドが位置する構造体パッド部を、上記長手方向に直交する径方向から包囲すると共に、上記放電電位端子及び上記異電位端子を互いに絶縁した状態で収容してこれらを保持しつつ、上記放電電位端子を上記放電電位パッドに、上記異電位端子を上記異電位パッドに、それぞれ接触させて導通させるセパレータを有し、上記セパレータは、その表面の一部に、当該セパレータの表面を通じて、上記放電電位端子と上記異電位端子との間を流れる漏れ電流を抑制する漏れ電流抑制膜を有する微粒子検知システムである。

この微粒子検知システムでは、センサ部のセパレータは、その表面の一部に、このセパレータの表面を通じて、放電電位端子と異電位端子との間を流れる漏れ電流を抑制する漏れ電流抑制膜を有している。
これにより、第１基準電位と第２基準電位との間を流れる信号電流に対する漏れ電流の影響を抑えて、微粒子の量をより正確に検知することができる。

なお、漏れ電流抑制膜としては、例えば、第１基準電位に導通する金属膜が挙げられる。この場合、放電電位端子からセパレータ表面を流れる漏れ電流が、放電電位の基準電位である第１基準電位に流入し、第２基準電位に流入しないので、漏れ電流による信号電流の変動を適切に防止できる。
また、漏れ電流抑制膜としては、撥水性のコーティング膜も挙げられる。セパレータ表面に水滴が付着するのを抑制し、セパレータ表面の絶縁性の低下を防止して漏れ電流を抑制することができる。

第１基準電位は、放電電位の基準電位であり、具体的には、前述したセンサＧＮＤがこれに該当する。また、第２基準電位は、第１基準電位（センサＧＮＤ）と絶縁されており、具体的には、前述したシャーシＧＮＤがこれに該当する。
なお、信号電流検知回路は、第１基準電位と第２基準電位との間に流れる電流を信号電流として検知する。

さらに、異電位としては、第２基準電位（シャーシＧＮＤ）またはこれを基準とした電位が該当し、例えば、電極構造体を加熱するためのヒータの両端にそれぞれ印加するヒータ電位が挙げられる。なお、ヒータ電位の一方は、第２基準電位（シャーシＧＮＤ）とすると良い。さらに、異電位パッドは、このヒータ電位とされ、ヒータに導通するヒータ用パッドが挙げられる。また、異電位端子としては、ヒータ用パッドに接触するヒータ用端子が挙げられる。
また、セパレータとしては、単一のセパレータを用いても良いし、複数のパーツを組み合わせたセパレータを用いても良い。

なお、絶縁基体を構成する絶縁材としては、例えば、絶縁性のガラス、セラミックなどが挙げられる。中でも、アルミナ、ムライト、窒化珪素などの高耐熱性を有する絶縁性セラミックが好適である。
また、絶縁基体に放電電極体を設けた電極構造体としては、例えば、アルミナなどの絶縁性セラミックからなるセラミック基体に、電極構造体を内包したものが挙げられる。また、例えば、セラミック基体の表面に放電電極体を形成した上で、その一部をガラスコートして放電電極体を埋設することにより、セラミック基体及びガラスコートからなる絶縁基体に放電電極体を設けた電極構造体も挙げられる。

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記漏れ電流抑制膜は、前記第１基準電位に導通する金属膜である微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、漏れ電流抑制膜である金属膜が、第１基準電位に導通している。このため、放電電位端子からセパレータの表面を流れる漏れ電流が、金属膜に届くと、漏れ電流は、この金属膜を通じて第１基準電位に流れ込み、異電位端子に通じる第２基準電位に流れ込まない。このため、信号電流への漏れ電流の影響を抑制することができる。

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記構造体パッド部において、前記絶縁基体は、第１主面及び第２主面の２つの主面を有する板状であり、前記放電電位パッドは、上記第１主面上に位置し、前記異電位パッドは、上記第２主面上に位置し、かつ、上記放電電位パッドと前記長手方向に離間しており、前記セパレータは、前記放電電位端子及び上記構造体パッド部の上記放電電位パッドを包囲する第１セパレータと、この第１セパレータと上記長手方向に並び、前記異電位端子及び上記構造体パッド部の上記異電位パッドを包囲する第２セパレータとを含み、前記金属膜は、上記セパレータのうち、上記第２セパレータの表面の少なくとも一部に被着してなる微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、構造体パッド部において、絶縁基体は、第１主面及び第２主面を有する板状であり、それぞれの面に位置する放電電位パッドと異電位パッドとは長手方向に離間している。これにより、放電電位パッドと異電位パッドとの絶縁基体上における沿面距離を長めに採ることができ、これらパッド間及びこれに接続する端子間で火花放電が生じるのを抑制すると共に、絶縁基体表面を通じて流れる漏れ電流を抑制することができる。さらに、セパレータは、放電電位端子及び放電電位パッドを包囲する第１セパレータと、異電位端子及び異電位パッドを包囲する第２セパレータとを含み、これらが長手方向に並んでいる。このように、２つに分かれたセパレータを用いることで、絶縁基体及び各端子を保持し易く、長手方向に離間して配置された放電電位パッドと異電位パッドとに、それぞれ適切に放電電位端子及び異電位端子を導通させることができる。
また、２つに分けたセパレータのうち、一方の第２セパレータに漏れ電流抑制膜である金属膜を形成するので、セパレータが一体の場合よりも金属膜の形成が容易である。

さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記第２セパレータは、前記構造体パッド部の前記第１主面側に配置され、前記長手方向に直交する径方向外側を向く外周面を有する第１主面側部材と、上記構造体パッド部の前記第２主面側に配置され、前記異電位端子を前記異電位パッドに接触させつつ収容してこれを保持する第２主面側部材とからなり、上記第１主面側部材と上記第２主面側部材とで、上記構造体パッド部を上記第１主面側及び上記第２主面側の両側から挟み、前記金属膜は、上記第１主面側部材の上記外周面のうち、少なくとも上記長手方向について前記第１セパレータ寄りの部位に全周にわたり被着してなる微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、第２セパレータは、さらに、第１主面側部材と第２主面側部材とからなる。そして、漏れ電流抑制膜である金属膜は、第２セパレータの第１主面側部材の外周面のうち、少なくとも長手方向について第１セパレータ寄りの部位に全周にわたり被着している。これにより、放電電位端子と異電位端子との間のセパレータ表面を流れる漏れ電流のうち、第２セパレータの第１主面側部材の外周面を通じて、異電位端子を収容する第２主面側部材へと流れる電流を十分に抑制することができる。
また、第２セパレータを２つの部材で構成したので、金属膜を設けることが容易である。

なお、上述のシステムでは、各端子同士や、端子とパッドとの間で、金属膜を介した短絡は生じない。構造体パッド部の第１主面のうち、第１主面側部材に向かい合う部位に、放電電位パッド及び異電位パッドは存在していない。また、放電電位端子は第１セパレータに収容され、異電位端子は第２セパレータのうち第２主面側部材に収容されており、構造体パッド部の第１主面と第１主面側部材との間に、端子やパッドが存在しないからである。

また、前述の微粒子検知システムであって、前記漏れ電流抑制膜は、撥水性のコーティング膜である微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、漏れ電流抑制膜が撥水性のコーティング膜である。このため、湿度の影響などにより、セパレータ表面に水滴が付着すること自体を抑制することができ、これにより、セパレータ表面の絶縁性の低下を防止し、放電電位端子と異電位端子との間に流れる漏れ電流を抑制することができる。

なお、撥水性のコーティング膜としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどのフッ素系樹脂や撥水性の無機質セラミック、ガラスの膜が挙げられる。また、コーティング膜を形成する手法としては、ディップコーティングやスプレーコーティングなどが挙げられる。

また、撥水性のコーティング膜は、セパレータの表面全体（前述したように、セパレータが、放電電位端子を包囲する第１セパレータと異電位端子を包囲する第２セパレータの２つを含む場合には、少なくともいずれか一方の表面全体）に設けるのが、より好ましい。この場合、ディップコーティングを用いると、コーティング膜をより簡易に形成することができる。

さらに、上述のいずれかの微粒子検知システムであって、前記電極構造体は、前記異電位パッドに導通し、当該電極構造体を加熱するヒータ部を内部に有する微粒子検知システムとすると良い。

この微粒子検知システムでは、ヒータ部で電極構造体を加熱することにより、この電極構造体に付着した水滴や煤等の異物を除去し、イオン源に生じた絶縁性の低下を回復させて、適切に気中放電を起こさせてイオンを生じさせることができる。

実施形態に係り、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。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、回路部の概略構成を示す説明図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、センサ部の縦断面図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、センサ部の構造を示す分解斜視図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、センサ部のセラミック素子の全体を示す斜視図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、センサ部のセラミック素子の構造を示す分解斜視図である。 実施形態に係る微粒子検知システムのうち、センサ部の電気的機能及び動作と、排気ガスの取り入れ及び排出の様子を模式的に示した説明図である。 実施形態に係り、漏れ電流抑制膜として、金属膜を被着した第２セパレータについての説明図である。 変形形態に係り、漏れ電流抑制膜として、撥水性のフッ素系コーティング膜を被着した第２セパレータについての説明図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係る微粒子検知システム１（以下、単にシステム１ともいう）は、図１に示すように、車両ＡＭに搭載したエンジンＥＮＧの排気管ＥＰに装着され、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧ（被測定ガス）中のススなどの微粒子Ｓを検知する。このシステム１は、センサ部１０と、回路部１９０と、これらを接続する電線１６５〜１６８とからなる。
センサ部１０は、本システム１におけるセンサ本体をなす。このセンサ部１０は、排気管ＥＰに固定され、その先端側の一部が排気管ＥＰ内に配置されて、排気ガスＥＧに接触する（図３参照）。
回路部１９０は、電線１６５〜１６８を介してセンサ部１０に接続されており、センサ部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。
電線１６５〜１６８のうち、電線１６５，１６６は、三重同軸ケーブル（トライアキシャルケーブル）であり、電線１６７，１６８は、細径で単芯の絶縁電線である。このうち、電線１６５は、芯線（中心導体）として放電電位リード線１６１を含み、電線１６６は、芯線（中心導体）として補助電位リード線１６２を含む。また、電線１６７は、芯線として第１ヒータリード線１６３を含み、電線１６８は、芯線として第２ヒータリード線１６４を含む（図２，図３参照）。

先ず、本システム１のうち、回路部１９０の概略構成について、図２を参照して説明する。回路部１９０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、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる第１出力端２１１と、放電電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有している。第２出力端２１２は、放電電位リード線１６１に接続され、放電電位ＰＶ２は、具体的には、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤを基準として、正の高電位（例えば、１〜２ｋＶ）とされている。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。

一方、補助電極電源回路２４０は、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる補助第１出力端２４１と、補助電位ＰＶ３とされる補助第２出力端２４２とを有している。補助第２出力端２４２は、補助電位リード線１６２に接続され、補助電位ＰＶ３は、具体的には、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤを基準として、正の直流高電位であるが、放電電位ＰＶ２のピーク電位よりも低い、例えば、ＤＣ１００〜２００Ｖの電位にされている。

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、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされるイオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に接続する信号入力端２３１と、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤに接続する接地入力端２３２とを有している。なお、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとセンサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとは、互いに絶縁されており、信号電流検知回路２３０は、信号入力端２３１（センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ）と接地入力端２３２（シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤ）との間を流れる信号電流Ｉｓを検知する。

また、ヒータ通電回路２２６は、ＰＷＭ制御によって、後述するセラミック素子１００のヒータ部１３０に通電する回路であり、第１ヒータリード線１６３に接続される第１ヒータ通電端２２６ａと、第２ヒータリード線１６４に接続される第２ヒータ通電端２２６ｂを有する。なお、第２ヒータ通電端２２６ｂ及び第２ヒータリード線１６４は、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤに導通して、このシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤになっている。また、第１ヒータ通電端２２６ａ及び第１ヒータリード線１６３は、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤを基準とした電位となっている。

加えて、この回路部１９０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、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ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、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１に導通して、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされている。また、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１は、電線１６５，１６６の同軸二重の外部導体１６５Ｇ，１６６Ｇのうち、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる内側の外部導体１６５Ｇ１，１６６Ｇ１に導通している。

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、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤに導通し、二次側鉄心２７１Ｂは、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ（イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１）に導通している。

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、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤ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、ヒータ通電回路２２６の第２ヒータ通電端２２６ｂ及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａは、この外側回路ケース２６０に接続して、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされている。
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を収容して包囲している。さらに、この外側回路ケース２６０は、電線１６５，１６６の同軸二重の外部導体１６５Ｇ，１６６Ｇのうち、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる外側の外部導体１６５Ｇ２，１６６Ｇ２に導通している。

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、車両ＡＭに搭載された外部のバッテリＢＴと接続されており、このバッテリＢＴで駆動される。また、バッテリＢＴのＧＮＤ電位は、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤと共通にされている。
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）、または、これを微粒子量などに換算した値などを、制御ユニットＥＣＵに送信可能となっている。

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。

次いで、本システム１のセンサ本体をなすセンサ部１０の機械的構成について、図３の縦断面図及び図４の分解斜視図を参照して説明する。なお、図３において、図中下方をセンサ部１０の長手方向ＨＮの先端側ＧＳとし、図中上方を後端側ＧＫとする。また、図４では、図中、下側及び右側ほどセンサ部１０の先端側ＧＳとなる。
センサ部１０は、長手方向ＨＮに延びる板状で、気中放電により、イオンを生成するセラミック素子１００を備える。このほか、このセラミック素子１００を絶縁しつつ保持し、かつ、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされる主体金具５０及びこれに結合する部材、主体金具５０等と絶縁し、かつ、これらを囲んで保持し、排気管ＥＰに取り付けられて、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる取り付け金具９０及びこれに結合する部材等を備える。

詳細には、センサ部１０は、自身の先端側ＧＳに、筒状の取り付け金具９０を備える。この取り付け金具９０は、径方向外側に膨出して外形六角形状をなすフランジ部９１を有し、また、このフランジ部９１よりも先端側ＧＳの先端部９０ｓの外周には、排気管ＥＰへの固定に用いる雄ネジが形成されている。センサ部１０は、この取り付け金具９０の先端部９０ｓの雄ネジによって、排気管ＥＰに別途固定された金属製の取付用ボスＢＯに取り付けられ、この取付用ボスＢＯを介して、排気管ＥＰに固定されている。このため、取り付け金具９０は、排気管ＥＰと同じシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる。
取り付け金具９０の後端側ＧＫには、金属製で筒状の外筒９５が固設されている。具体的には、取り付け金具９０の後端部９０ｋに、外筒９５の先端部９５ｓが外嵌され、レーザ溶接により一体とされている。

取り付け金具９０の径方向内側には、絶縁体からなる第１絶縁スペーサ６０及び第２絶縁スペーサ６１を介して、筒状の主体金具５０及びこれと一体とされた内筒８０が配置されている。また、これらと共に、取り付け金具９０内には、筒状のスリーブ６２及び環状の線パッキン６３も配置されている。
具体的には、主体金具５０は、径方向外側に膨出する円環状のフランジ部５１を有しており、また、内筒８０も先端部分が円環状のフランジ部８１となっている。そして、これらフランジ部５１，８１同士が重なるように、主体金具５０の後端部５０ｋに、内筒８０の先端部８０ｓが外嵌され、レーザ溶接により一体とされている。また、一体とされた主体金具５０及び内筒８０は、両者のフランジ部５１，８１が、先端側ＧＳに位置する第１絶縁スペーサ６０と後端側ＧＫに位置する第２絶縁スペーサ６１とに挟まれて、取り付け金具９０内に配置されている。さらに、第２絶縁スペーサ６１の後端側ＧＫには、スリーブ６２が配置されている。取り付け金具９０の最後端部９０ｋｋとスリーブ６２との間には、線パッキン６３が配置され、取り付け金具９０の最後端部９０ｋｋは、径方向内側に屈曲して加締められている。

また、主体金具５０の内部には、カップ状の金属カップ５２が配設されると共に、この金属カップ５２の底部に穴が空いて、イオン源１５をなす板状のセラミック素子１００が挿通されている。また、セラミック素子１００の周りには、先端側ＧＳから後端側ＧＫに向けて順に、アルミナからなりセラミック素子１００を保持する筒状のセラミックホルダ５３、滑石粉末を圧縮して構成した第１粉末充填層５４及び第２粉末充填層５５、さらには、アルミナからなる筒状のセラミックスリーブ５６が配設されている。なお、このうち、セラミックホルダ５３及び第１粉末充填層５４は、金属カップ５２内に位置している。

さらに、主体金具５０の最後端部５０ｋｋと、セラミックスリーブ５６との間には、加締リング５７が配置されており、主体金具５０の最後端部５０ｋｋは、径方向内側に屈曲して加締められ、加締リング５７を介してセラミックスリーブ５６を押圧している。これにより、第２粉末充填層５５の粉末が圧縮されて、主体金具５０内に金属カップ５２及びセラミックスリーブ５６が固定されると共に、セラミック素子１００も主体金具５０に気密に保持される。

また、主体金具５０の先端部５０ｓには、セラミック素子１００を水滴や異物から保護する一方、排気ガスＥＧをセラミック素子１００の周囲に導くためのプロテクタ、具体的には、ステンレス製で二重の筒状をなす内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０が固設され、セラミック素子１００の先端部分を径方向外側から包囲している。なお、これら内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０は、主体金具５０の先端部５０ｓに、内側プロテクタ４５の後端側ＧＫの径大部４７を外嵌し、さらに、その外側に、外側プロテクタ４０の後端側ＧＫの径大部４２を外嵌した後、それぞれレーザ溶接により固設されている。

外側プロテクタ４０のうち、筒状の胴部４１には、その先端側ＧＳの周上に、排気ガスＥＧを内部に導入するため長方形の外側導入孔４０Ｉが複数形成されている。また、内側プロテクタ４５の筒状の胴部４６には、その先端側ＧＳ及び後端側ＧＫの周上に、それぞれ三角形と丸型の内側導入孔４５Ｉが複数形成されている。
さらに、内側プロテクタ４５の先端部分には、取り入れた排気ガスＥＧ（被測定ガス）を排出するための丸型の排出口４５Ｏが形成されており、この排出口４５Ｏを含む内側プロテクタ４５の先端部分は、外側プロテクタ４０の先端部分の開口４３から外部に突出している。

ここで、内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０に関し、図７を参照して、センサ部１０の使用時における内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０への排気ガスＥＧの取り入れ及び排出について説明する。
図７において、排気ガスＥＧは、排気管ＥＰ内を、図中、左から右に向けて流通している。この排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧが、センサ部１０の外側プロテクタ４０及び内側プロテクタ４５の周囲を通ると、その流速が、内側プロテクタ４５の排出口４５Ｏの外側で上昇し、いわゆるベンチュリ効果により、排出口４５Ｏ付近に負圧が生じる。すると、この負圧により、内側プロテクタ４５内に取り入れられた取入排気ガスＥＧＩが排出口４５Ｏから排出される。これと共に、外側プロテクタ４０の外側導入孔４０Ｉ周囲の排気ガスＥＧが、この外側導入孔４０Ｉから外側プロテクタ４０内に取り入れられ、さらに、内側プロテクタ４５の内側導入孔４５Ｉを通じて、さらに内側プロテクタ４５内に取り入れられる。
そして、内側プロテクタ４５内の取入排気ガスＥＧＩは、排出口４５Ｏから排出されるので、内側プロテクタ４５内には、後端側ＧＫの内側導入孔４５Ｉから先端側ＧＳの排出口４５Ｏに向けて流れる取入排気ガスＥＧＩの気流が生じる。

次いで、図３及び図４を参照したセンサ部１０の機械的構成の説明に戻ると、主体金具５０の後端側ＧＫ、すなわち、主体金具５０内に位置するセラミックスリーブ５６の後端側ＧＫの外部で、内筒８０の内側には、絶縁体からなる絶縁ホルダ７０が配置され、この絶縁ホルダ７０の挿通孔７０ｃに、セラミック素子１００が挿通されている。
また、絶縁ホルダ７０の後端側ＧＫには、絶縁体からなる第１セパレータ７１が、さらに、その後端側ＧＫには、同じく絶縁体からなる第２セパレータ７２が、長手方向ＨＮに並んで配置され、いずれも内筒８０の内側に収容されている。
さらに、第２セパレータ７２は、第１主面側部材７２Ａと第２主面側部材７２Ｂとからなる。

第１セパレータ７１は、挿通孔７１ｃを有し、この挿通孔７１ｃ内に、セラミック素子１００を挿通すると共に、放電電位端子７３を収容している。一方、第２セパレータ７２は、第１挿通孔７２ｃ及び第２挿通孔７２ｄを有する。このうち、第１挿通孔７２ｃは、第１主面側部材７２Ａ内に位置する。また、第２挿通孔７２ｄは、第１主面側部材７２Ａと第２主面側部材７２Ｂとの間に形成されている。そして、この第２挿通孔７２ｄ内に、セラミック素子１００のうち長手方向ＨＮ後端側ＧＫの素子後端部１００Ｋ（図５参照）が位置すると共に、補助電位端子７５、第１ヒータ端子７６及び第２ヒータ端子７７を収容している。セラミック素子１００は、後述するように、素子後端部１００Ｋにおいて、第１主面１０１Ｓ１及び第２主面１０１Ｓ２を有している（図５参照）。第１主面側部材７２Ａは、セラミック素子１００の素子後端部１００Ｋの第１主面１０１Ｓ１に対向して配置され、第２主面側部材７２Ｂは、セラミック素子１００の素子後端部１００Ｋの第２主面１０１Ｓ２に対向して配置されている。

また、第２挿通孔７２ｄは、図８に示すように、第１主面側部材７２Ａが構成する第１溝７２ｄ１と、第２主面側部材７２Ｂが構成する第２溝７２ｄ２とにより形成されている。第１溝７２ｄ１は、セラミック素子１００の素子後端部１００Ｋの第１主面１０１Ｓ１側の略半分を収容する矩形状の溝を形成している。一方、第２溝７２ｄ２は、セラミック素子１００の素子後端部１００Ｋの第２主面１０１Ｓ２側の略半分を収容すると共に、補助電位端子７５、第１ヒータ端子７６及び第２ヒータ端子７７を互いに絶縁した状態で収容する３本の溝から構成されている。

なお、第１セパレータ７１の挿通孔７１ｃ内において、放電電位端子７３は、セラミック素子１００の後述する放電電位パッド１１３（図５，図６参照）に接触している。また、第２セパレータ７２の第２挿通孔７２ｄ内において、補助電位端子７５は、セラミック素子１００の補助電位パッド１２５に、第１ヒータ端子７６は、セラミック素子１００の第１ヒータパッド１３６に、第２ヒータ端子７７は、セラミック素子１００の第２ヒータパッド１３７に、それぞれ接触している。

さらに、放電電位端子７３は、第２セパレータ７２の第１挿通孔７２ｃ内において、放電電位リード線１６１の一端部１６１ｔに接続されている。また、第２セパレータ７２の第２挿通孔７２ｄ内において、補助電位端子７５は、補助電位リード線１６２の一端部１６２ｔに、第１ヒータ端子７６は、第１ヒータリード線１６３の一端部１６３ｔに、第２ヒータ端子７７は、第２ヒータリード線１６４の一端部１６４ｔに、それぞれ接続されている。

内筒８０の後端部８０ｋには、センサＧＮＤ接続金具８２の先端部８２ｓが外嵌され、レーザ溶接されている。また、センサＧＮＤ接続金具８２には、電線１６５〜１６８が挿通されている。なお、電線１６５，１６６の外部導体１６５Ｇ，１６６Ｇのうち、内側の外部導体１６５Ｇ１，１６６Ｇ１は、センサＧＮＤ接続金具８２に導通している。これにより、センサＧＮＤ接続金具８２に導通する内筒８０、主体金具５０、内側プロテクタ４５及び外側プロテクタ４０は、いずれもセンサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ（第１基準電位）とされている。

さらに、外筒９５のうち、後端側ＧＫの小径部９６内には、フッ素ゴム製のグロメット８４とシャーシＧＮＤ接続金具８３とが配設され、これらに、電線１６５〜１６８が挿通されている。なお、電線１６５，１６６の外部導体１６５Ｇ，１６６Ｇのうち、外側の外部導体１６５Ｇ２，１６６Ｇ２は、それぞれシャーシＧＮＤ接続金具８３に導通している。
このシャーシＧＮＤ接続金具８３は、外筒９５の小径部９６と共に加締めによって径方向内側に縮径され、グロメット８４及びシャーシＧＮＤ接続金具８３は、外筒９５の小径部９６内に固定されている。これにより、排気管ＥＰ及び取付用ボスＢＯに導通する取り付け金具９０、外筒９５及びシャーシＧＮＤ接続金具８３は、いずれもセンサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとは絶縁されたシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる。また、このシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤは、前述したように、車両ＡＭに搭載されたバッテリＢＴ（図２参照）のＧＮＤ電位と共通にされている。

次いで、セラミック素子１００の構造の詳細について説明する。セラミック素子１００は、図５及び図６に示すように、板状でアルミナからなる絶縁性のセラミック基体１０１（絶縁基体）を有しており、このセラミック基体１０１内に、放電電極体１１０、補助電極体１２０及びヒータ部１３０が埋設されて一体焼結されている。
さらに具体的には、セラミック基体１０１は、アルミナグリーンシート由来のアルミナからなる３つのセラミック層１０２，１０３，１０４が重なっており、これらの層間には印刷により形成されたアルミナからなる２つの絶縁被覆層１０５，１０６が介在している。そして、絶縁被覆層１０５とセラミック層１０３の間に放電電極体１１０が配置されている。また、セラミック層１０３と絶縁被覆層１０６の間に補助電極体１２０が、絶縁被覆層１０６とセラミック層１０４の間にヒータ部１３０が、それぞれ配置されている。そして、これらが一体化してセラミック素子１００（電極構造体）が形成されている。

なお、本実施形態では、セラミック素子１００のセラミック基体１０１（絶縁基体）は、図５に示すように、セラミック層１０３，１０４からなる第１セラミック部１０１Ａ上に、セラミック層１０３，１０４よりも長手方向ＨＮに短くされた、セラミック層１０２からなる第２セラミック部１０１Ｂを積層した形態を有する。また、第１セラミック部１０１Ａの長手方向ＨＮ先端側ＧＳの第１先端１０１ＡＳよりも、第２セラミック部１０１Ｂの長手方向ＨＮ先端側ＧＳの第２先端１０１ＢＳが長手方向ＨＮ後端側ＧＫに引き下がっている。

セラミック素子１００において、放電電極体１１０は、長手方向ＨＮに延びる形態を有しており、白金線からなる針状電極部１１２、この針状電極部１１２に導通し、セラミック層１０３の一方の表面１０３Ｓ１上にパターン印刷により形成されたリード部１１１、及び、リード部１１１に導通する放電電位パッド１１３を有する。
放電電極体１１０のうち、リード部１１１と、このリード部１１１が接続する針状電極部１１２のうち後端側ＧＫの埋設部１１２Ａとは、絶縁被覆層１０５及びセラミック層１０２で被覆されて、セラミック基体１０１内に、具体的には、セラミック層１０２とセラミック層１０３の層間に埋設されている。
即ち、セラミック基体１０１は、放電電極体１１０のうち、リード部１１１及び針状電極部１１２の埋設部１１２Ａを内包している。

一方、白金線からなる針状電極部１１２のうち先端側ＧＳの露出部１１２Ｂは、セラミック基体１０１のうち、第２セラミック部１０１Ｂの第２先端１０１ＢＳから露出している。しかも、この露出部１１２Ｂのうち先端側ＧＳで先細の針状先端部１１２Ｓは、自身の先端がセラミック層１０３の表面１０３Ｓ１から２〜３ｍｍ離れるように折り曲げられて、即ち、セラミック層１０３の表面１０３Ｓ１から離間して、セラミック基体１０１外の空中に突出している。

放電電位パッド１１３は、セラミック基体１０１のうち、長手方向ＨＮ後端側ＧＫの基体後端部１０１Ｋにおける第１主面１０１Ｓ１上（セラミック層１０３の表面１０３Ｓ１上）に形成されている。なお、前述したように、放電電位パッド１１３には、放電電位端子７３が接触し導通する。

補助電極体１２０は、パターン印刷により形成され、セラミック素子１００の先端側ＧＳに配置され矩形状をなす補助電極部１２２、及び、この補助電極部１２２に導通しセラミック素子１００の後端側ＧＫに延びる補助電極リード部１２１を有する。そして、この補助電極体１２０（補助電極リード部１２１，補助電極部１２２）は、セラミック層１０３のうち、表面１０３Ｓ１とは、逆側の表面１０３Ｓ２上に形成され、絶縁被覆層１０６で被覆されて、セラミック基体１０１内に、具体的には、セラミック層１０３とセラミック層１０４の層間に埋設されている。
なお、補助電極体１２０の補助電極部１２２は、セラミック基体１０１の第１セラミック部１０１Ａのうち、第２セラミック部１０１Ｂの第２先端１０１ＢＳよりも長手方向ＨＮ先端側ＧＳの内部（セラミック層１０３とセラミック層１０４の層間）に埋設されている。

一方、補助電極体１２０の補助電極リード部１２１は、後端側ＧＫの端部１２３から絶縁被覆層１０６の貫通孔１０６ｃを通じて、セラミック層１０４の一方の表面１０４Ｓ１上に形成した導通パターン１２４に導通している。さらに、この導通パターン１２４は、セラミック層１０４を貫通するスルーホール１０４ｈ１を通じて、セラミック層１０４の他方の表面１０４Ｓ２上、即ち、セラミック基体１０１の基体後端部１０１Ｋにおける第２主面１０１Ｓ２上に形成した補助電位パッド１２５に導通している。なお、前述したように、補助電位パッド１２５には、補助電位端子７５が接触し導通する。

また、セラミック層１０４の一方の表面１０４Ｓ１上には、ヒータ部１３０がパターン印刷により形成されている。ヒータ部１３０は、セラミック素子１００の先端側ＧＳに配置され、このセラミック素子１００を加熱する発熱部１３１、及び、この発熱部１３１に導通し、セラミック素子１００の後端側ＧＫに延びる２本のヒータリード部１３２，１３３を有する。そして、このヒータ部１３０は、セラミック層１０４の一方の表面１０４Ｓ１上に形成されると共に、絶縁被覆層１０６で被覆されている。
また、ヒータリード部１３２，１３３は、その後端側ＧＫの端部１３４，１３５から、セラミック層１０４を貫通するスルーホール１０４ｈ２を通じて、セラミック層１０４の他方の表面１０４Ｓ２上、即ち、セラミック基体１０１の基体後端部１０１Ｋにおける第２主面１０１Ｓ２上に形成された第１ヒータパッド１３６及び第２ヒータパッド１３７に、それぞれ導通している。なお、前述したように、第１ヒータパッド１３６には、第１ヒータ端子７６が、第２ヒータパッド１３７には、第２ヒータ端子７７が、それぞれ接触し導通する。

このように、本実施形態のセラミック素子１００では、セラミック基体１０１の基体後端部１０１Ｋにおいて、放電電位パッド１１３が第１主面１０１Ｓ１上に形成される一方、放電電位パッド１１３以外の補助電位パッド１２５、第１ヒータパッド１３６及び第２ヒータパッド１３７が第２主面１０１Ｓ２上に形成されている。
また、放電電位パッド１１３と、これ以外の補助電位パッド１２５、第１ヒータパッド１３６及び第２ヒータパッド１３７とは、セラミック基体１０１の基体後端部１０１Ｋにおいて、長手方向ＨＮに互いに離間して配置されている。具体的には、放電電位パッド１１３は、補助電位パッド１２５、第１ヒータパッド１３６及び第２ヒータパッド１３７よりも、長手方向ＨＮ先端側ＧＳに配置されている。これにより、放電電位パッド１１３とその他のパッド１２５，１３６，１３７とのセラミック基体１０１上における沿面距離を稼いで（長めに採ることができ）、これらのパッド間及びこれに接続する端子間で火花放電が生じるのを抑制している。

次いで、本システム１における微粒子の検知について説明する。
イオン源１５をなすセラミック素子１００のうち、放電電極体１１０、補助電極体１２０及びヒータ部１３０は、それぞれ、前述した放電電位リード線１６１、補助電位リード線１６２、第１ヒータリード線１６３及び第２ヒータリード線１６４を通じて、図３において図示外の回路部１９０（図１，図２参照）に接続されている。また、電線１６５，１６６の内側の外部導体１６５Ｇ１，１６６Ｇ１も、回路部１９０のうち、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１に接続され、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ（第１基準電位）とされている。そして、これに導通するセンサＧＮＤ接続金具８２等を介して、セラミック素子１００（イオン源１５）の周囲に配置された内側プロテクタ４５も、前述したように、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ（第１基準電位）とされている。

ここで、放電電極体１１０の針状電極部１１２に、回路部１９０のイオン源電源回路２１０から、放電電位リード線１６１、放電電位端子７３及び放電電位パッド１１３を通じて、正の高電圧（例えば、１〜２ｋＶ）の放電電位ＰＶ２（図２，図６参照）を印加する。すると、この針状電極部１１２の露出部１１２Ｂの針状先端部１１２Ｓと、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ（第１基準電位）とされた内側プロテクタ４５（第１部材）との間で、気中放電、具体的には、コロナ放電を生じ、針状先端部１１２Ｓの周囲で、イオンＣＰ（図７参照）が生成される。前述したように、外側プロテクタ４０及び内側プロテクタ４５の作用により、内側プロテクタ４５内には、排気ガスＥＧが取り入れられ、セラミック素子１００付近において、後端側ＧＫから先端側ＧＳに向かう取入排気ガスＥＧＩの気流が生じている。このため、生成されたイオンＣＰは、図７に示すように、取入排気ガスＥＧＩ中の微粒子Ｓに付着する。これにより、微粒子Ｓは、正に帯電した帯電微粒子ＳＣとなって、取入排気ガスＥＧＩと共に、排出口４５Ｏに向けて流れ、排出される。

一方、補助電極体１２０の補助電極部１２２には、回路部１９０の補助電極電源回路２４０から、補助電位リード線１６２、補助電位端子７５及び補助電位パッド１２５を通じて、所定の電位（例えば、１００〜２００Ｖの正の直流電位）とされた補助電位ＰＶ３（図２，図６参照）を印加する。これにより、イオン源１５で生成したイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦ（図７参照）に、補助電極部１２２からその径方向外側の内側プロテクタ４５（捕集極）に向かう斥力を与える。これにより、浮遊イオンＣＰＦを、捕集極（内側プロテクタ４５）の各部に付着させて捕集を補助する。かくして、確実に浮遊イオンＣＰＦを捕集することができ、浮遊イオンＣＰＦまでもが排出口４５Ｏから排出されるのを防止する。

本システム１では、排出口４５Ｏから排出された帯電微粒子ＳＣに付着していた排出イオンＣＰＨの電荷量に対応する信号（信号電流Ｉｓ）を、信号電流検知回路２３０で検知する。これにより、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量（濃度）を適切に検知することができる。

なお、前述したように、本実施形態では、セラミック素子１００（イオン源１５）の周囲の内側プロテクタ４５を、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとし、この内側プロテクタ４５との間でコロナ放電を生じさせたが、これと共に、この内側プロテクタ４５を捕集極に兼用している。即ち、本実施形態では、内側プロテクタ４５（捕集極）で捕集を行うための捕集電位は、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤに等しい。

また、回路部１９０の計測制御回路２２０のヒータ通電回路２２６から、第１ヒータリード線１６３及び第１ヒータ端子７６、並びに第２ヒータリード線１６４及び第２ヒータ端子７７を通じて、第１ヒータパッド１３６と第２ヒータパッド１３７の間に所定のヒータ通電電圧を印加する。すると、ヒータ部１３０の発熱部１３１が通電により発熱し、セラミック素子１００を加熱して、このセラミック素子１００に付着した水滴や煤等の異物を除去する。これにより、イオン源１５に生じた絶縁性の低下を回復できる。

なお、ヒータ通電電圧としては、具体的には、車両ＡＭのバッテリＢＴの直流のバッテリ電圧（ＤＣ１２Ｖまたは２４Ｖ）をヒータ通電回路２２６によりパルス制御した電圧を印加する。例えば、第１ヒータリード線１６３及び第１ヒータ端子７６を通じて、第１ヒータパッド１３６に印加される第１ヒータ電位ＰＶｈｔは、このバッテリ電圧（ＤＣ１２Ｖまたは２４Ｖ）をパルス制御したプラス側の電位とされる。また、第２ヒータリード線１６４及び第２ヒータ端子７７を通じて、第２ヒータパッド１３７に印加される第２ヒータ電位は、バッテリＢＴのＧＮＤ電位と共通のシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤ（第２基準電位）とされる（図２，図６参照）。

以上で説明したように、本実施形態のシステム１では、放電電極体１１０の露出部１１２Ｂ（針状先端部１１２Ｓ）とセラミック素子１００の周囲に配置された内側プロテクタ４５との間に、コロナ放電を生じさせるために、内側プロテクタ４５は、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとされ、放電電位パッド１１３には、放電電位端子７３を通じて、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤに対して、直流の高電圧の放電電位ＰＶ２が印加される。また、補助電位パッド１２５には、補助電位端子７５を通じて、補助電位ＰＶ３が印加される。なお、この補助電位ＰＶ３も、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤを基準とした電位である。

一方、第１ヒータパッド１３６には、第１ヒータ端子７６を通じて、第１ヒータ電位ＰＶｈｔが印加され、また、第２ヒータパッド１３７は、第２ヒータ端子７７を通じて、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤとされる。そして、ヒータ部１３０に印加されるこれらの電位、即ち、第１ヒータ電位ＰＶｈｔ及びシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤは、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとは絶縁されたシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤまたはこれを基準とした電位である。なお、以下では、放電電位ＰＶ２と異なるこれら第１ヒータ電位ＰＶｈｔ及びシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤを異電位ＰＶｈｔ，ＣＧＮＤともいう。

このように、このシステム１では、放電電位端子７３に印加する放電電位ＰＶ２が、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤを基準とする一方、第１ヒータ端子７６及び第２ヒータ端子７７（以下、異電位端子７６，７７ともいう）に印加する異電位ＰＶｈｔ，ＣＧＮＤは、シャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤを基準としている。そして、異電位ＰＶｈｔ，ＣＧＮＤと、放電電位ＰＶ２及びセンサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとは、互いに独立した電気回路を構成している。また、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤとシャーシＧＮＤ電位ＳＧＮＤとの間に流れる信号電流Ｉｓを、信号電流検知回路２３０で検知している。

また、第１セパレータ７１及び第２セパレータ７２（以下、セパレータ７１，７２ともいう）は、セラミック素子１００のうち、第１ヒータパッド１３６，第２ヒータパッド１３７（以下、異電位パッド１３６，１３７ともいう）及び放電電位パッド１１３が位置する素子後端部１００Ｋ（構造体パッド部）を、径方向から包囲している。そして、セパレータ７１，７２は、放電電位端子７３及び異電位端子７６，７７を互いに絶縁した状態で収容して保持しつつ、放電電位端子７３を放電電位パッド１１３に、異電位端子７６，７７を異電位パッド１３６，１３７に、それぞれ接触させて導通させている。

ところが、セパレータ７１，７２の表面各所（セパレータ７１，７２の外表面や、第１セパレータ７１の挿通孔７１ｃを形成する内周面、第２セパレータの第２挿通孔７２ｄを形成する内周面など）に、湿度の影響により水滴が付着するなどして、セパレータ７１，７２の表面の絶縁性が低下した場合には、セパレータ７１，７２の表面を通じて、放電電位端子７３と異電位端子７６，７７との間に漏れ電流が流れることがある。この漏れ電流の経路としては、例えば、放電電位端子７３から、放電電位端子７３を収容する第１セパレータ７１の挿通孔７１ｃを形成する内周面及び第１セパレータ７１の表面各所を経由して、第２セパレータ７２の内周面または外周面に到達し、さらに、第２セパレータの第２挿通孔７２ｄ内に収容された異電位端子７６，７７に届く経路が考えられる。そして、このような漏れ電流が流れると、検知される信号電流Ｉｓに漏れ電流による誤差を生じ、微粒子Ｓの量を正確に検知することができない。

そこで、本実施形態のシステム１では、図８に示すように、セパレータ７１，７２のうち、第２セパレータ７２の第１主面側部材７２Ａの表面の一部に、放電電位端子７３から異電位端子７６，７７に流れる漏れ電流を抑制する漏れ電流抑制膜として、金属膜７８を被着している。なお、この金属膜７８は、銅を蒸着したものである。
具体的には、第２セパレータ７２は、長手方向ＨＮに直交する径方向外側ＨＲを向く外周面７２ｍを有している。また、第２セパレータ７２の半分をなす第１主面側部材７２Ａの径方向外側ＨＲを向く外周面７２Ａｍは、第２セパレータ７２の外周面７２ｍの半分を構成する外側面７２Ａｏと、第２主面側部材７２Ｂと向かい合う内側面７２Ａｉとからなる。なお、内側面７２Ａｉの中央部分は、第２挿通孔７２ｄの第１溝７２ｄ１を構成している。また、第２セパレータ７２の他の半分をなす第２主面側部材７２Ｂの径方向外側ＨＲを向く外周面７２Ｂｍは、第２セパレータ７２の外周面７２ｍの残る半分を構成する外側面７２Ｂｏと、第１主面側部材７２Ａと向かい合う内側面７２Ｂｉとからなる。なお、内側面７２Ｂｉの中央部分は、第２挿通孔７２ｄの第２溝７２ｄ２を構成している。

本実施形態では、第１主面側部材７２Ａの外周面７２Ａｍの一部に、銅からなる金属膜７８を被着している（図８（ａ），（ｂ）参照）。
より具体的には、金属膜７８は、第１主面側部材７２Ａの外周面７２Ａｍのうち、長手方向ＨＮについて第１セパレータ７１寄りの部位（図８（ｂ）において下方）に全周にわたり被着している。但し、金属膜７８は、第１セパレータ７１と接触しないように、第１主面側部材７２Ａの外周面７２Ａｍのうち、第１セパレータ７１寄りの端面７２Ａｔからやや引き下がった位置に（図８（ｂ）中、端面７２Ａｔよりも上方にスペースを空けて）形成されている。また、この金属膜７８は、接点部ＣＴにおいて、内筒８０に接しており、この内筒８０を通じてセンサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ（第１基準電位）に導通している（図８（ｄ）参照）。

なお、素子後端部１００Ｋ（構造体パッド部）の第１主面１０１Ｓ１のうち、第１主面側部材７２Ａの内側面７２Ａｉに向かい合う部位には、放電電位パッド１１３、補助電位パッド１２５及び異電位パッド１３６，１３７が存在していない。また、放電電位端子７３は第１セパレータ７１に収容され、補助電位端子７５及び異電位端子７６，７７は第２セパレータ７２のうち第２主面側部材７２Ｂに収容されており、素子後端部１００Ｋの第１主面１０１Ｓ１と第１主面側部材７２Ａとの間に、端子やパッドは存在していない。このため、第１主面側部材７２Ａの表面に金属膜７８を設けても、各端子同士や、端子とパッドとの間で、金属膜７８を介した短絡は生じない。即ち、金属膜７８は、各端子同士や、端子とパッドとの間を短絡させない部位に形成されている（図８（ｃ）参照）。一方、第２主面側部材７２Ｂに金属膜を形成すると、金属膜を介して、保持する補助電位端子７５及び異電位端子７６，７７同士が短絡するおそれがあるので、本例では、その外周面７２Ｂｍに金属膜を形成していない。

このように、本実施形態のシステム１では、センサ部１０のセパレータ７１，７２は、その表面の一部（第２セパレータ７２の第１主面側部材７２Ａの外周面７２Ａｍ）に、このセパレータ７１，７２の表面を通じて、放電電位端子７３と異電位端子７６，７７との間を流れる漏れ電流を抑制する漏れ電流抑制膜として、金属膜７８を有している。
また、本実施形態のシステム１では、この漏れ電流抑制膜である金属膜７８が、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤに導通している。このため、放電電位端子７３から漏れ出てセパレータ７１，７２の表面を流れる漏れ電流は、金属膜７８に届くと、この金属膜７８を通じてセンサＧＮＤ電位ＳＧＮＤに流れ込む。即ち、異電位端子７６，７７に通じるシャーシＧＮＤ電位ＣＧＮＤに流れ込まない。このため、信号電流Ｉｓへの漏れ電流の影響を抑制することができる。
かくして、セパレータ７１，７２の表面を通じて、放電電位端子７３と異電位端子７６，７７との間を流れる漏れ電流を抑制し、信号電流Ｉｓに対する漏れ電流の影響を抑えて、微粒子の量をより正確に検知することができる。

さらに、本実施形態のシステム１では、セラミック素子１００の素子後端部１００Ｋにおいて、セラミック基体１０１は、第１主面１０１Ｓ１及び第２主面１０１Ｓ２を有する板状であり、それぞれの面に位置する放電電位パッド１１３と異電位パッド１３６，１３７とは長手方向ＨＮに離間している。これにより、放電電位パッド１１３と異電位パッド１３６，１３７とのセラミック基体１０１上における沿面距離を稼いで、これらのパッド間及びこれに接続する端子間で火花放電が生じるのを抑制すると共に、セラミック基体１０１の表面を通じた漏れ電流を抑制することができる。さらに、セパレータ７１，７２は、放電電位端子７３及び放電電位パッド１１３を包囲する第１セパレータ７１と、異電位端子７６，７７及び異電位パッド１３６，１３７を包囲する第２セパレータ７２とからなり、これらが長手方向ＨＮに並んでいる。このように、２つに分かれたセパレータ７１，７２を用いることで、セラミック基体１０１及び各端子７３，７６，７７を保持し易く、長手方向ＨＮに離間して配置された放電電位パッド１１３と異電位パッド１３６，１３７とに、それぞれ適切に放電電位端子７３及び異電位端子７６，７７を導通させることができる。
また、２つに分かれたセパレータ７１，７２のうち、一方の第２セパレータ７２に漏れ電流抑制膜である金属膜７８を形成するので、セパレータが一体の場合よりも金属膜７８の形成が容易である。

さらに、本実施形態のシステム１では、第２セパレータ７２は、さらに、第１主面側部材７２Ａと、第２主面側部材７２Ｂとからなる。そして、漏れ電流抑制膜である金属膜７８は、第２セパレータ７２の第１主面側部材７２Ａの外周面７２Ａｍのうち、長手方向ＨＮについて第１セパレータ７１寄りの部位に全周にわたり形成されている。これにより、放電電位端子７３と異電位端子７６，７７との間のセパレータ７１，７２表面を流れる漏れ電流のうち、第２セパレータ７２の第１主面側部材７２Ａの外周面７２Ａｍを通じて、異電位端子７６，７７を収容する第２主面側部材７２Ｂへと流れる分を十分に抑制することができる。
また、第２セパレータ７２を２つの部材で構成することで、金属膜７８を簡易に設けることができる。

さらに、本実施形態のシステム１では、セラミック素子１００は、異電位パッド１３６，１３７に導通し、このセラミック素子１００を加熱するヒータ部１３０を内部に有している。このため、ヒータ部１３０でセラミック素子１００を加熱することにより、このセラミック素子１００に付着した水滴や煤等の異物を除去し、イオン源１５に生じた絶縁性の低下を回復させて、適切に気中放電を起こさせてイオンを生じさせることができる。

（変形形態）
次いで、上述の実施形態の変形形態について説明する。実施形態のシステム１では、漏れ電流抑制膜として、セパレータ７１，７２のうち、第２セパレータ７２の第１主面側部材７２Ａの表面の一部に、センサＧＮＤ電位ＳＧＮＤ（第１基準電位）に導通する金属膜７８を形成した。これに対し、本変形形態のシステム１では、図９に示すように、漏れ電流抑制膜として、セパレータ７１，７２のうち、第２セパレータ７２を構成する第１主面側部材７２Ａ及び第２主面側部材７２Ｂのそれぞれの表面全体に、絶縁性で撥水性のフッ素系コーティング膜７９ａ，７９ｂを有する。
具体的には、実施形態と同様、第１主面側部材７２Ａの径方向外側ＨＲを向く外周面７２Ａｍは、第２セパレータ７２の外周面７２ｍの半分を構成する外側面７２Ａｏと、第２主面側部材７２Ｂと向かい合う内側面７２Ａｉとからなる。本例では、この外周面７２Ａｍのほか、第１挿通孔７２ｃの内壁を含む第１主面側部材７２Ａの表面全体に、フッ素系コーティング膜７９ａをディップコーティングによって被着している。
また、第２主面側部材７２Ｂの径方向外側ＨＲを向く外周面７２Ｂｍは、第２セパレータ７２の外周面７２ｍの残る半分を構成する外側面７２Ｂｏと、第１主面側部材７２Ａと向かい合う内側面７２Ｂｉとからなる。本例では、この外周面７２Ｂｍを含む第２主面側部材７２Ｂの表面全体にも、フッ素系コーティング膜７９ｂをディップコーティングによって被着している。

なお、本例では、上述の通り、撥水性のコーティング膜７９ａ，７９ｂを、ディップコーティングによって、第１主面側部材７２Ａ及び第２主面側部材７２Ｂの表面全体に形成した。しかし、スプレーコーティングなどの他の手法を用いて、撥水性のコーティング膜７９ａ，７９ｂを、第１主面側部材７２Ａ及び第２主面側部材７２Ｂの表面の一部（例えば、外周面７２Ａｍ，７２Ｂｍ）に形成しても良い。

このように、本変形形態のシステム１では、漏れ電流抑制膜が撥水性のコーティング膜７９ａ，７９ｂである。このため、湿度の影響などにより、セパレータ７１，７２の表面に水滴が付着すること自体を抑制することができ、これにより、セパレータ７１，７２の表面の絶縁性の低下を防止し、漏れ電流が流れるのを抑制することができる。
かくして、セパレータ７１，７２の表面を通じて、放電電位端子７３と異電位端子７６，７７との間に流れる漏れ電流を抑制し、信号電流Ｉｓに対する漏れ電流の影響を抑えて、微粒子の量をより正確に検知することができる。

以上において、本発明を実施形態及び変形形態に即して説明したが、本発明は実施形態及び変形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、放電電位ＰＶ２を正の高電位としたが、放電電位ＰＶ２を負の高電位としても良い。
また、実施形態では、セラミック素子１００（電極構造体）として、アルミナからなるセラミック基体１０１（絶縁基体）が、放電電極体１１０の埋設部１１２Ａを内包する形態を示したが、電極構造体において、放電電極体を絶縁基体に設ける構造は、これに限られない。例えば、アルミナ等の絶縁性セラミックからなる基体の表面に放電電極体を印刷等により形成した上で、その一部をガラスコートして埋設部とすることにより、セラミック基体及びガラスコートからなる絶縁基体に放電電極体を設けたセラミック素子（電極構造体）を用いることもできる。

ＥＰ 排気管
ＥＧ 排気ガス（被測定ガス）
ＳＧＮＤ センサＧＮＤ電位（第１基準電位）
ＣＧＮＤ シャーシＧＮＤ電位（第２基準電位，異電位）
ＰＶ２ 放電電位
ＰＶ３ 補助電位
ＰＶｈｔ 第１ヒータ電位（異電位）
Ｓ 微粒子
ＣＰ イオン
ＣＰＦ 浮遊イオン
ＧＳ 先端側
ＧＫ 後端側
ＨＮ 長手方向
ＨＲ 径方向外側
１ 微粒子検知システム
１０ センサ部
１５ イオン源
４０ 外側プロテクタ
４５ 内側プロテクタ（第１部材）
５０ 主体金具
７１ 第１セパレータ（セパレータ）
７１ｃ 挿通孔
７２ 第２セパレータ（セパレータ）
７２Ａ 第１主面側部材
７２Ａｍ （第１主面側部材の）外周面
７２Ｂ 第２主面側部材
７２Ｂｍ （第２主面側部材の）外周面
７２ｃ 第１挿通孔
７２ｄ 第２挿通孔
７３ 放電電位端子
７５ 補助電位端子
７６ 第１ヒータ端子（異電位端子）
７７ 第２ヒータ端子（異電位端子）
７８ 金属膜（漏れ電流抑制膜）
７９ａ，７９ｂ フッ素系コーティング膜（漏れ電流抑制膜）
８０ 内筒
９０ 取り付け金具
９５ 外筒
１００ セラミック素子（電極構造体）
１００Ｋ 素子後端部（構造体パッド部）
１０１ セラミック基体（絶縁基体）
１０１Ｓ１ 第１主面
１０１Ｓ２ 第２主面
１０１Ｋ 基体後端部
１１０ 放電電極体
１１３ 放電電位パッド
１２０ 補助電極体
１２５ 補助電位パッド
１３０ ヒータ部
１３６ 第１ヒータパッド（異電位パッド）
１３７ 第２ヒータパッド（異電位パッド）
１６１ 放電電位リード線
１６１ｔ （放電電位リード線の）一端部
１６３ 第１ヒータリード線（異電位リード線）
１６３ｔ （第１ヒータリード線の）一端部
１６４ 第２ヒータリード線（異電位リード線）
１６４ｔ （第２ヒータリード線の）一端部
１９０ 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

Claims (6)

1. 気中放電によりイオンを生成するイオン源、及び、
   上記イオン源の周囲に配置されて第１基準電位とされる第１部材を有する
   センサ部と、
   上記第１基準電位と上記第１基準電位とは絶縁された第２基準電位との間に流れる信号電流を検知する信号電流検知回路とを備える
   微粒子検知システムであって、
   上記イオン源は、
   絶縁材からなり、長手方向に延びる形状をなす絶縁基体、
   上記絶縁基体に設けられるとともに、上記第１基準電位を基準とした放電電位が印加されて、上記第１部材との間に上記気中放電を生じる放電電極体、
   上記放電電極体に導通して上記絶縁基体の表面上に形成され、上記放電電位とされる放電電位パッド、及び、
   上記絶縁基体の表面上に形成され、上記第２基準電位またはこれを基準とした電位で、上記放電電位と異なる異電位とされる異電位パッドを含む
   電極構造体を有し、
   上記放電電位とされ、放電電位端子を一端部に有する放電電位リード線と、
   上記異電位とされ、異電位端子を一端部に有する異電位リード線と、を備え、
   上記センサ部は、
   絶縁材からなり、上記電極構造体のうち上記放電電位パッド及び上記異電位パッドが位置する構造体パッド部を、上記長手方向に直交する径方向から包囲すると共に、上記放電電位端子及び上記異電位端子を互いに絶縁した状態で収容してこれらを保持しつつ、上記放電電位端子を上記放電電位パッドに、上記異電位端子を上記異電位パッドに、それぞれ接触させて導通させるセパレータを有し、
   上記セパレータは、
   その表面の一部に、当該セパレータの表面を通じて、上記放電電位端子と上記異電位端子との間を流れる漏れ電流を抑制する漏れ電流抑制膜を有する
   微粒子検知システム。
2. 請求項１に記載の微粒子検知システムであって、
   前記漏れ電流抑制膜は、
   前記第１基準電位に導通する金属膜である
   微粒子検知システム。
3. 請求項２に記載の微粒子検知システムであって、
   前記構造体パッド部において、前記絶縁基体は、第１主面及び第２主面の２つの主面を有する板状であり、
   前記放電電位パッドは、上記第１主面上に位置し、
   前記異電位パッドは、上記第２主面上に位置し、かつ、上記放電電位パッドと前記長手方向に離間しており、
   前記セパレータは、
   前記放電電位端子及び上記構造体パッド部の上記放電電位パッドを包囲する第１セパレータと、この第１セパレータと上記長手方向に並び、前記異電位端子及び上記構造体パッド部の上記異電位パッドを包囲する第２セパレータとを含み、
   前記金属膜は、
   上記セパレータのうち、上記第２セパレータの表面の少なくとも一部に被着してなる
   微粒子検知システム。
4. 請求項３に記載の微粒子検知システムであって、
   前記第２セパレータは、
   前記構造体パッド部の前記第１主面側に配置され、前記長手方向に直交する径方向外側を向く外周面を有する第１主面側部材と、
   上記構造体パッド部の前記第２主面側に配置され、前記異電位端子を前記異電位パッドに接触させつつ収容してこれを保持する第２主面側部材とからなり、
   上記第１主面側部材と上記第２主面側部材とで、
   上記構造体パッド部を上記第１主面側及び上記第２主面側の両側から挟み、
   前記金属膜は、
   上記第１主面側部材の上記外周面のうち、少なくとも上記長手方向について前記第１セパレータ寄りの部位に全周にわたり被着してなる
   微粒子検知システム。
5. 請求項１に記載の微粒子検知システムであって、
   前記漏れ電流抑制膜は、
   撥水性のコーティング膜である
   微粒子検知システム。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の微粒子検知システムであって、
   前記電極構造体は、
   前記異電位パッドに導通し、当該電極構造体を加熱するヒータ部を内部に有する
   微粒子検知システム。

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