JP6342937B2 - 微粒子測定装置および微粒子測定システム - Google Patents

Description

本発明は、被測定ガスに含まれる煤などの微粒子の量を測定する微粒子測定装置および微粒子測定システムに関する。

従来、被測定ガス（例えば、内燃機関から排出される排気ガスなど）に含まれる微粒子（例えば煤）の量を測定する微粒子測定システムが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

微粒子測定システムは、被測定ガスに晒されて、微粒子を検出する微粒子センサを備えている。微粒子センサは、イオン発生部と、帯電室と、捕捉部と、補助電極部と、を備えている。

そして、微粒子測定システムは、コロナ放電によりイオン発生部で発生させたイオンを用いて、帯電室にて被測定ガス中の少なくとも一部の微粒子を帯電させ、捕捉部にて捕捉したイオンの量に基づいて微粒子の量を測定する。なお、補助電極部は、上記イオンが反発する電位に設定されることで、捕捉部でのイオンの捕捉を補助する。

特開２０１３−１９５０６９号公報

しかし、上述のような微粒子測定システムでは、微粒子センサに微粒子（煤など）が付着すると、微粒子量の測定精度が低下したり、微粒子量の測定ができなくなったりするという問題があった。

例えば、微粒子センサに付着した微粒子等によって補助電極部と基準電位（グランド電位）との間の絶縁抵抗値が低下すると、付着した微粒子等を介して不正電流が発生する虞がある。また、補助電極部に電圧をするための電圧印加経路において電気的異常（例えば、電圧印加経路とグランドとの短絡）が発生することにより不正電流が発生する虞がある。このような不正電流が発生すると、捕捉部でのイオンの捕捉量に誤差が生じてしまい、微粒子量の測定に悪影響が生じる。

本発明は、微粒子センサの測定性能の低下を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明は、イオン発生部と、帯電室と、捕捉部と、補助電極部とを備えて微粒子の量を測定する微粒子センサを制御する微粒子測定装置である。イオン発生部は、コロナ放電によってイオンを発生する。帯電室は、被測定ガス中の少なくとも一部の微粒子をイオンを用いて帯電させる。捕捉部は、イオン発生部で発生させたイオンのうち微粒子の帯電に使用されなかったイオンの少なくとも一部を捕捉する。補助電極部は、イオンが反発する電位に設定されて捕捉部でのイオンの捕捉を補助する。

そして、本発明の微粒子測定装置は、電圧印加部と、電流検出部と、状態判断部とを備える。電圧印加部は、捕捉部でのイオンの捕捉を補助するための電圧を電圧印加経路を介して補助電極部へ印加する。電流検出部は、電圧印加経路に流れる補助電極電流を検出する。状態判断部は、電流検出部によって検出された補助電極電流の値に基づいて、微粒子センサの状態および電圧印加経路の状態の少なくとも一方を判断する。

なお、上記の電圧印加経路とは、電圧印加部からの出力電圧が加わることで電圧印加部からの出力電圧と等しい電圧となる部位（例えば、電圧印加部と補助電極部とを接続する導線など）をいう。

このように構成された本発明の微粒子測定装置は、微粒子センサが正常状態である場合には流れない補助電極電流を検出することにより、微粒子センサおよび電圧印加経路の少なくとも一方が正常ではない状態であると判断することができる。

補助電極電流が流れる状態では、微粒子センサの測定性能が低下するおそれがある。これに対して、本発明の微粒子測定装置は、補助電極電流が流れている状態を判断することができるため、補助電極電流が流れていることにより測定性能が低下している状態で微粒子センサが用いられる状況が継続するのを抑制し、微粒子センサの測定性能の低下を抑制することができる。

また、本発明の微粒子測定装置では、状態判断部が、微粒子センサの状態と補助電極電流の値との間の対応関係に基づいて予め設定された状態判定値と、補助電極電流の値とを比較することにより、微粒子センサの状態を判断するようにしてもよい。

このように構成された微粒子測定装置は、補助電極電流の値と状態判定値とを比較するという簡便な方法で微粒子センサの状態を判断することができ、微粒子測定装置の処理負荷を低減することができる。

また、本発明の微粒子測定装置では、状態判定値が複数設定され、状態判断部が、複数の状態判定値と補助電極電流の値との比較結果に基づいて、複数の状態判定値のそれぞれに対応して互いに異なるように予め設定された状態を、微粒子センサの状態として判断するようにしてもよい。

このように構成された微粒子測定装置は、補助電極電流の値に応じて、互いに異なる複数の微粒子センサ状態を判断することができる。このため、本発明の微粒子測定装置は、微粒子センサの測定性能の低下を抑制するための処理を補助電極電流の値に応じて適切に行うことが可能となる。

また、本発明の微粒子測定装置では、状態判断部による判断結果に応じて、微粒子センサの測定性能の低下を抑制するための抑制処理を実行する抑制処理実行部を備えるようにしてもよい。これにより、本発明の微粒子測定装置は、微粒子センサの測定性能の低下を抑制するために、微粒子センサの状態に応じた適切な処理を行うことができる。

また、本発明の微粒子測定装置では、抑制処理が、状態判断部による判断結果を報知することであるようにしてもよい。
このように構成された本発明の微粒子測定装置は、状態判断部による判断結果を報知することにより、微粒子測定装置の使用者に対して、微粒子センサの交換を喚起したり、微粒子センサに付着した微粒子を除去する処理の実行を喚起したりすることができる。このため、本発明の微粒子測定装置は、補助電極電流が流れていることにより測定性能が低下している状態で微粒子センサが用いられる状況が継続するのを抑制し、微粒子センサの測定性能の低下を抑制することができる。

また、本発明の微粒子測定装置では、微粒子センサが、補助電極部の周囲に設置されて通電により加熱する補助電極加熱部を備え、抑制処理が、補助電極加熱部へ通電することであるようにしてもよい。

このように構成された本発明の微粒子測定装置は、補助電極加熱部へ通電することにより補助電極部の付近に付着している微粒子を除去し、補助電極電流が流れない状態へ復帰させることが可能である。このため、本発明の微粒子測定装置は、補助電極電流が流れていることにより測定性能が低下している状態で微粒子センサが用いられる状況が継続するのを抑制し、微粒子センサの測定性能の低下を抑制することができる。

また、本発明の微粒子測定システムは、上記した微粒子測定装置に微粒子センサを接続した構成をなすものであり、当該微粒子測定装置に接続された微粒子センサが正常状態である場合には流れない補助電極電流を検出することにより、微粒子センサが正常ではない状態であると判断することができる。このため、本発明の微粒子測定システムは、微粒子センサの測定性能の低下を抑制する微粒子測定システムを提供することができる。

微粒子測定システムの全体構成を説明するための説明図である。 微粒子センサの先端部の概略構成を模式的に示した説明図である。 電気回路部の概略構成を例示した説明図である。 イオン電流測定回路の概略構成を例示した説明図である。 コロナ電流測定回路の概略構成を例示した説明図である。 補助電極電流測定回路の概略構成を例示した説明図である。 第１実施形態のセンサ状態判断処理を示すフローチャートである。 第２実施形態のセンサ状態判断処理を示すフローチャートである。 第３実施形態の電気回路部の概略構成を例示した説明図である。 微粒子除去処理を示すフローチャートである。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
尚、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
本実施形態に係る微粒子測定システムの構成について説明する。

図１は、第１実施形態に係る微粒子測定システム１０の全体構成を説明するための説明図である。図１（ａ）は、微粒子測定システム１０を搭載した車両５００の概略構成を例示した説明図である。図１（ｂ）は、車両５００に取り付けられた微粒子測定システム１０の概略構成を例示した説明図である。

微粒子測定システム１０は、微粒子センサ１００と、ケーブル２００と、微粒子測定装置３００とを含んで構成され、内燃機関４００から排出される排ガスに含まれる煤などの微粒子の量を測定する。内燃機関４００とは、車両５００の動力源であり、ディーゼルエンジン等によって構成されている。

微粒子センサ１００は、内燃機関４００から延びる排ガス配管４０２に取り付けられるとともに、ケーブル２００によって微粒子測定装置３００と電気的に接続されている。本実施形態では、微粒子センサ１００は、排ガス配管４０２のうちフィルタ装置４１０（例えば、ＤＰＦ（Diesel particulate filter ））よりも下流側部分に取り付けられている。微粒子センサ１００は、排ガスに含まれる微粒子の量に相関する信号を微粒子測定装置３００に出力する。

微粒子測定装置３００は、微粒子センサ１００を駆動させるとともに、微粒子センサ１００から入力される信号に基づいて、排ガス中の微粒子の量を検出（測定）する。微粒子測定装置３００が検出する「排ガス中の微粒子の量」とは、排ガス中の微粒子の表面積の合計に比例する値であってもよいし、微粒子の質量の合計に比例する値であってもよい。または、排ガスの単位体積中に含まれる微粒子の個数に比例する値であってもよい。

車両制御部４２０は、内燃機関４００の燃焼状態や、燃料配管４０５を介して燃料供給部４３０から内燃機関４００に供給される燃料の供給量などを制御する。微粒子測定装置３００と車両制御部４２０は、それぞれ電源部４４０に電気的に接続されており、電源部４４０から電力が供給される。

図１（ｂ）に示すように、微粒子センサ１００は、円筒形状の先端部１００ｅを備えており、この先端部１００ｅが排ガス配管４０２の内側に挿入された状態で、排ガス配管４０２の外表面に固定されている。ここでは、微粒子センサ１００の先端部１００ｅは、排ガス配管４０２の延伸方向ＤＬに対してほぼ垂直に挿入されている。先端部１００ｅのケーシングＣＳの表面には、排ガスをケーシングＣＳの内部に取り込むための流入孔４５と、取り込んだ排ガスをケーシングＣＳの外部に排出するための排出孔３５と、が設けられている。排ガス配管４０２の内部を流通する排ガスの一部は、流入孔４５を介して先端部１００ｅのケーシングＣＳの内部に取り込まれる。取り込まれた排ガス中に含まれる微粒子は、微粒子センサ１００が生成するイオン（ここでは、陽イオン）によって帯電される。帯電した微粒子を含む排ガスは、排出孔３５を介してケーシングＣＳの外部に排出される。ケーシングＣＳの内部の構成や、微粒子センサ１００の具体的な構成については後述する。

微粒子センサ１００の後端部１００ｒには、ケーブル２００が取り付けられている。ケーブル２００は、第１配線２２１と、第２配線２２２と、信号線２２３と、空気供給管２２４と、を束ねた構成を備えている。ケーブル２００を構成する配線２２１〜２２３と、空気供給管２２４は、それぞれ可撓性の部材によって構成されている。第１配線２２１、第２配線２２２、および、信号線２２３は、微粒子測定装置３００の電気回路部７００に電気的に接続され、空気供給管２２４は、微粒子測定装置３００の空気供給部８００に接続されている。

微粒子測定装置３００は、制御部６００と、電気回路部７００と、空気供給部８００と、筐体９１０と、表示部９２０と、操作入力部９３０と、を備えている。
筐体９１０は、箱状に形成されており、制御部６００と、電気回路部７００と、空気供給部８００と、表示部９２０と、操作入力部９３０を収容する。なお、この筐体９１０は、使用者が持ち運び可能な構成となっており、使用者が微粒子センサ１００を取り付けたい車両に持ち運び、当該車両に載置して使用できるようになっている。

表示部９２０は、筐体９１０に設置された表示装置を備え、表示装置の表示画面に各種画像を表示する。
操作入力部９３０は、筐体９１０に設置されたスイッチを備え、使用者がスイッチを介して行った入力操作を特定するための入力操作情報を出力する。

制御部６００は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を含んで構成されており、電気回路部７００および操作入力部９３０からの入力に基づいて各種処理を実行し、電気回路部７００、空気供給部８００および表示部９２０を制御する。また、制御部６００は、電気回路部７００から入力される信号に基づいて、排ガス中の微粒子の量を検出（測定）する。

電気回路部７００は、第１配線２２１および第２配線２２２を介して、微粒子センサ１００を駆動するための電力を供給する。また、電気回路部７００は、信号線２２３を介して微粒子センサ１００から排ガスに含まれる微粒子の量に相関する信号が入力される。電気回路部７００は、信号線２２３から入力される信号を用いて、排ガス中の微粒子量に応じた信号を制御部６００に出力する。これらの信号の具体的な内容については後述する。

空気供給部８００は、ポンプ（図示しない）を含んで構成されており、制御部６００からの指示に基づいて、空気供給管２２４を介して、高圧空気を微粒子センサ１００に供給する。空気供給部８００から供給される高圧空気は、微粒子センサ１００の駆動に用いられる。なお、空気供給部８００が供給するガスの種類は空気以外であってもよい。

［１−２．微粒子センサ］
図２は、微粒子センサ１００の先端部１００ｅの概略構成を模式的に示した説明図である。

微粒子センサ１００の先端部１００ｅは、イオン発生部１１０と、排ガス帯電部１２０と、イオン捕捉部１３０と、を備えている。ケーシングＣＳは、イオン発生部１１０、排ガス帯電部１２０、および、イオン捕捉部１３０の３つの機構部が、この順に先端部１００ｅの基端側（図２の上方）から先端側（図２の下方）に向かって（微粒子センサ１００の軸線方向に沿って）並んだ構成を有している。ケーシングＣＳは、導電性部材によって形成され、信号線２２３（図１）を介して二次側グランドＳＧＬ（図３）に接続されている。

イオン発生部１１０は、排ガス帯電部１２０に供給するイオン（ここでは陽イオン）を発生するための機構部であり、イオン発生室１１１と、第１電極１１２と、を含んで構成されている。イオン発生室１１１は、ケーシングＣＳの内側に形成された小空間であり、内周面には空気供給孔５５とノズル４１とが設けられ、内部には第１電極１１２が突出した状態で取り付けられている。空気供給孔５５は、空気供給管２２４（図１）と連通しており、空気供給部８００（図１）から供給される高圧空気をイオン発生室１１１に供給する。ノズル４１は、イオン発生部１１０と排ガス帯電部１２０との間を区画する隔壁４２の中心部付近に設けられた微小孔（オリフィス）であり、イオン発生室１１１で発生したイオンを排ガス帯電部１２０の帯電室１２１に供給する。第１電極１１２は、棒状の外形を備え、先端部が隔壁４２と近接するようにして基端部がセラミックパイプ２５を介してケーシングＣＳに固定されている。第１電極１１２は、第１配線２２１（図１）を介して電気回路部７００（図１）に接続されている。

イオン発生部１１０は、電気回路部７００から供給される電力により、第１電極１１２を陽極とし、隔壁４２を陰極として、電圧（例えば、２〜３ｋＶ）が印加されるよう構成されている。イオン発生部１１０は、この電圧の印加によって、第１電極１１２の先端部と、隔壁４２との間にコロナ放電を生じさせることによって、陽イオンＰＩを発生する。イオン発生部１１０において発生した陽イオンＰＩは、空気供給部８００（図１）から供給される高圧空気とともに、ノズル４１を介して排ガス帯電部１２０の帯電室１２１に噴射される。ノズル４１から噴射される空気の噴射速度は音速程度としてもよい。

排ガス帯電部１２０は、排ガスに含まれる微粒子を陽イオンＰＩによって帯電させるための部位であり、帯電室１２１を備えている。帯電室１２１は、イオン発生室１１１と隣接する小空間であり、ノズル４１を介してイオン発生室１１１と連通している。また、帯電室１２１は、流入孔４５を介して、ケーシングＣＳの外部と連通し、ガス流路３１を介してイオン捕捉部１３０の捕捉室１３１と連通している。帯電室１２１は、ノズル４１から陽イオンＰＩを含む空気が噴射されたときに内部が負圧になり、流入孔４５を介してケーシングＣＳの外部の排ガスが流入するように構成されている。そのため、ノズル４１から噴射された陽イオンＰＩを含む空気と、流入孔４５から流入した排ガスとは、帯電室１２１の内部において混合される。このとき、流入孔４５から流入した排ガスに含まれる煤Ｓ（微粒子）の少なくとも一部には、ノズル４１から供給される陽イオンＰＩが帯電される。帯電した煤Ｓと帯電に供されなかった陽イオンＰＩとを含む空気は、ガス流路３１を介してイオン捕捉部１３０の捕捉室１３１に供給される。

イオン捕捉部１３０は、煤Ｓ（微粒子）の帯電に使用されなかったイオンを捕捉するための部位であり、捕捉室１３１と、第２電極１３２と、を含んで構成されている。捕捉室１３１は、帯電室１２１と隣接する小空間であり、ガス流路３１を介して帯電室１２１と連通している。また、捕捉室１３１は、排出孔３５を介して、ケーシングＣＳの外部と連通している。第２電極１３２は、略棒状の外形を備え、長手方向がガス流路３１を流通する空気の流通方向（ケーシングＣＳの延伸方向）に沿うようにしてケーシングＣＳに固定されている。第２電極１３２は、第２配線２２２（図１）を介して電気回路部７００（図１）に接続されている。第２電極１３２は、ケーシングＣＳとは電気的に絶縁されている。

第２電極１３２は、１００Ｖ程度の電圧が印加されており、煤Ｓの帯電に供されなかった陽イオンの捕捉を補助する補助電極として機能する。具体的には、イオン捕捉部１３０は、電気回路部７００から供給される電力によって、第２電極１３２を陽極とし、帯電室１２１及び捕捉室１３１を構成するケーシングＣＳを陰極とした電圧が印加されている。これにより、煤Ｓの帯電に用いられなかった陽イオンＰＩは、第２電極１３２から斥力を受けて、その移動方向が第２電極１３２から離れる方向へと反らされる。移動方向が反らされた陽イオンＰＩは、陰極として機能する捕捉室１３１やガス流路３１の内周壁に捕捉される。一方、陽イオンＰＩが帯電された煤Ｓは、陽イオンＰＩの単体と同様に第２電極１３２から斥力を受けるが、質量が陽イオンＰＩと比較して大きいため、斥力によってその進行方向に与えられる影響が、単体の陽イオンＰＩに比較して小さい。そのため、帯電した煤Ｓは、排ガスの流れに従って、排出孔３５からケーシングＣＳの外部へと排出される。

微粒子センサ１００は、イオン捕捉部１３０における陽イオンＰＩの捕捉量に応じた電流の変化を示す信号を出力する。制御部６００（図１）は、微粒子センサ１００から出力された信号に基づいて、排ガス中に含まれる煤Ｓの量を検出する。微粒子センサ１００から出力される信号に基づいて、排ガス中に含まれる煤Ｓの量を算出する方法については後述する。

［１−３．電気回路部］
図３は、電気回路部７００の概略構成を例示した説明図である。
電気回路部７００は、電源回路７１０と、絶縁トランス７２０と、コロナ電流測定回路７３０と、イオン電流測定回路７４０と、第１整流回路７５１と、第２整流回路７５２と、補助電極電流測定回路７８０と、を備えている。

電源回路７１０は、第１電源回路７１０ａと、第２電源回路７１０ｂと、を備える。絶縁トランス７２０は、第１絶縁トランス７２０ａと、第２絶縁トランス７２０ｂと、を備える。

第１電源回路７１０ａは、電源部４４０から供給される電力を昇圧して第１絶縁トランス７２０ａに供給するとともに、第１絶縁トランス７２０ａを駆動させる。第１電源回路７１０ａは、第１放電電圧制御回路７１１ａと、第１トランス駆動回路７１２ａと、を備えている。第１放電電圧制御回路７１１ａは、制御部６００の制御によって、第１絶縁トランス７２０ａに供給される電力の電圧値を任意に変更可能に構成されている。ここでは、制御部６００は、第１配線２２１を介して微粒子センサ１００の第１電極１１２に供給される入力電流Ｉinの電流値が予め設定された目標電流値Ｉta（例えば、５μＡ）となるように第１絶縁トランス７２０ａに供給される電力の電圧値を制御する。この制御の方法については後述する。これにより、イオン発生部１１０において、コロナ放電によって発生する陽イオンＰＩの発生量を一定にすることができる。

第１トランス駆動回路７１２ａは、第１絶縁トランス７２０ａの一次側のコイルに流れる電流の方向を切り換え可能なスイッチを含んで構成されており、このスイッチの切り換えによって第１絶縁トランス７２０ａを駆動させる。本実施形態では、第１絶縁トランス７２０ａの回路方式は、プッシュプルとして構成されているが、第１絶縁トランス７２０ａの回路方式は、これに限定されず、例えば、ハーフブリッジやフルブリッジなどであってもよい。

第１絶縁トランス７２０ａは、第１電源回路７１０ａから供給される電力に対して電圧変換をおこない、変換後の電力を二次側の第１整流回路７５１に供給する。本実施形態の第１絶縁トランス７２０ａは、一次側のコイルと二次側のコイルとが物理的に接触しておらず、磁気によって結合するように構成されている。第１絶縁トランス７２０ａの一次側の回路としては、第１電源回路７１０ａのほか、制御部６００や電源部４４０が含まれる。第１絶縁トランス７２０ａの二次側の回路としては、微粒子センサ１００や第１整流回路７５１が含まれる。

第２電源回路７１０ｂは、電源部４４０から供給される電力（ここでは、直流電力）を昇圧して第２絶縁トランス７２０ｂに供給するとともに、第２絶縁トランス７２０ｂを駆動させる。第２電源回路７１０ｂは、第２放電電圧制御回路７１１ｂと、第２トランス駆動回路７１２ｂと、を備えている。第２放電電圧制御回路７１１ｂは、制御部６００の制御によって、第２絶縁トランス７２０ｂに供給される電力の電圧値を任意に変更可能に構成されている。ここでは、制御部６００は、第２配線２２２を介して微粒子センサ１００の第２電極１３２に印加される電圧が予め定められた目標電圧値（例えば、１００Ｖ）となるように、第２絶縁トランス７２０ｂに供給される電力の電圧値を制御する。

第２トランス駆動回路７１２ｂは、第２絶縁トランス７２０ｂの一次側のコイルに流れる電流の方向を切り換え可能なスイッチを含んで構成されており、このスイッチの切り換えによって第２絶縁トランス７２０ｂを駆動させる。本実施形態では、第２絶縁トランス７２０ｂの回路方式は、プッシュプルとして構成されているが、第２絶縁トランス７２０ｂの回路方式は、これに限定されず、例えば、ハーフブリッジやフルブリッジなどであってもよい。

第２絶縁トランス７２０ｂは、第２電源回路７１０ｂから供給される電力に対して電圧変換を行い、変換後の電力を二次側の第２整流回路７５２に供給する。本実施形態の第２絶縁トランス７２０ｂは、一次側のコイルと二次側のコイルとが物理的に接触しておらず、磁気によって結合するように構成されている。第２絶縁トランス７２０ｂの一次側の回路としては、第２電源回路７１０ｂのほか、制御部６００や電源部４４０が含まれる。第２絶縁トランス７２０ｂの二次側の回路としては、微粒子センサ１００や第２整流回路７５２が含まれる。

コロナ電流測定回路７３０、イオン電流測定回路７４０および補助電極電流測定回路７８０は、絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）の一次側の回路と二次側の回路との間に跨がる回路であり、両方の回路にそれぞれ電気的に接続されている。コロナ電流測定回路７３０は、後述するように、絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）の一次側の回路に電気的に接続される回路部分と、二次側の回路に電気的に接続されている回路部分との間が物理的に絶縁されている。ここでは、一次側の回路の基準電位を示すグランド（接地配線）を「一次側グランドＰＧＬ」とも呼び、二次側の回路の基準電位を示すグランドを「二次側グランドＳＧＬ」とも呼ぶ。

絶縁トランス７２０（第１絶縁トランス７２０ａ，第２絶縁トランス７２０ｂ）は、一次側のコイルの端部が一次側グランドＰＧＬに接続され、二次側のコイルの端部が二次側グランドＳＧＬに接続されている。信号線２２３は、一方の端部がケーシングＣＳに接続され、他方の端部が二次側グランドＳＧＬに接続されている。

第１整流回路７５１は、ショート保護用抵抗７５３を介して第１電極１１２に接続されており、変換した電力を第１配線２２１を介して第１電極１１２に供給する。すなわち、第１整流回路７５１から供給される電圧は、ほぼ第１電極１１２における放電電圧となり、第１整流回路７５１から供給される電流は、第１電極１１２に入力される入力電流Ｉinとなる。第２整流回路７５２は、ショート保護用抵抗７５４を介して第２電極１３２に接続されており、変換した電圧を第２配線２２２を介して第２電極１３２に印加する。

イオン電流測定回路７４０は、イオン捕捉部１３０において捕捉されずに流出した陽イオンＰＩに相当する電流（Ｉesc）の電流値を検出するとともに、流出した陽イオンＰＩに相当する電流（補償電流Ｉc）を二次側の回路に供給する。イオン電流測定回路７４０は、配線７７１を介して二次側の信号線２２３（詳細には、信号線２２３のうち、シャント抵抗２３０のイオン電流測定回路７４０側に接続されるとともに、配線７７２および配線７７３を介して一次側の制御部６００に接続される。また、イオン電流測定回路７４０は、配線７７５を介して一次側グランドＰＧＬに接続されている。イオン電流測定回路７４０は、配線７７２を介して、イオン捕捉部１３０において捕捉されずに流出した陽イオンＰＩの量に相当する電流値を示す信号ＳＷescを制御部６００に出力する。また、イオン電流測定回路７４０は、配線７７３を介して、信号ＳＷescを増幅させた高感度信号としての信号ＳＳescを制御部６００に出力する。

コロナ電流測定回路７３０は、配線７６１、７６２を介して信号線２２３に接続され、配線７６３を介して制御部６００に接続されている。配線７６１と配線７６２は、信号線２２３に設けられたシャント抵抗２３０を間に挟んでそれぞれ信号線２２３に接続されている。コロナ電流測定回路７３０は、信号線２２３をケーシングＣＳから二次側グランドＳＧＬに向けて流れる二次側電流（Ｉdc＋Ｉtrp＋Ｉc）の電流値を示す信号Ｓdc+trp+cを制御部６００に出力する。ここで「電流値を示す信号」とは、電流値を直接的に示す信号に限定されず、電流値を間接的に示す信号も該当する。例えば、信号から得られる情報に演算式やマップを適用することによって電流値を特定できる信号も「電流値を示す信号」に含まれる。なお、イオン電流測定回路７４０から供給（補充）される補償電流Ｉcは、ケーシングＣＳから流出した陽イオンＰＩに相当する電流に相当するため、この補償電流Ｉｃを加えた形でケーシングＣＳから二次側グランドＳＧＬに流れる二次側電流の電流値、即ちシャント抵抗２３０に流れる二次側電流（Ｉdc＋Ｉtrp＋Ｉc）の電流値は、入力電流Ｉinの電流値と等しくなる。

制御部６００は、コロナ電流測定回路７３０から入力される信号Ｓdc+trp+cを用いて、入力電流Ｉinの電流値が目標電流値Ｉtaとなるように、第１放電電圧制御回路７１１ａを制御する。すなわち、コロナ電流測定回路７３０と制御部６００は、コロナ電流（＝入力電流Ｉin）の電流値を一定にするための定電流回路を構成する。コロナ電流の電流値は、イオン発生部１１０における陽イオンＰＩの発生量と相関するため、この定電流回路によってイオン発生部１１０における陽イオンＰＩの発生量が一定に保たれる。

イオン捕捉部１３０で捕捉されずに流出した陽イオンＰＩに相当する電流の電流値を、イオン電流測定回路７４０で検出する方法について説明する。
ここでは、第１配線２２１から第１電極１１２に供給される電流を「入力電流Ｉin」と呼ぶほか、コロナ放電により、第１電極１１２から隔壁４２を介してケーシングＣＳに流れる電流を「放電電流Ｉdc」と呼び、コロナ放電により発生した陽イオンＰＩのうち、煤Ｓの帯電に用いられ、ケーシングＣＳの外部へと漏洩する陽イオンＰＩの電荷に相当する電流を「漏洩電流Ｉesc」と呼び、ケーシングＣＳに捕捉された陽イオンＰＩの電荷に相当する電流を「捕捉電流Ｉtrp」と呼ぶ。これらの４つの電流は、下記の式（１）の関係が成り立つ。

Ｉin ＝ Ｉdc ＋ Ｉtrp ＋ Ｉesc ・・・（１）
ここで、漏洩電流Iescは、イオン電流測定回路７４０が出力する、流出した陽イオンＰＩに相当する電流（補償電流Ｉc）に相当する電流値を示す信号である。そこで、イオン電流測定回路７４０が、この補償電流Icを検出することで、イオン捕捉部１３０において捕捉されずに流出した陽イオンＰＩに相当する電流（Ｉesc）の電流値を検出することができる。なお、補償電流Ｉｃは、一次側グランドＰＧＬと二次側グランドＳＧＬとの差分値を示す信号でもある。

補助電極電流測定回路７８０は、配線７８１、７８２を介して第２配線２２２に接続され、配線７８３を介して制御部６００に接続されている。配線７８１と配線７８２は、第２配線２２２に設けられたショート保護用抵抗７５４を間に挟んでそれぞれ第２配線２２２に接続されている。ショート保護用抵抗７５４は、短絡時の回路保護用抵抗としての機能に加えて、電流検出用のシャント抵抗としての機能を有している。

補助電極電流測定回路７８０は、第２配線２２２に流れる補助電極電流Ｉirの電流値を示す補助電極電流信号Ｓirを制御部６００に出力する。なお、微粒子センサ１００の正常時には、第２電極１３２とケーシングＣＳとが電気的に絶縁されているため、第２配線２２２には電流は流れない。しかし、例えば、煤などによって第２電極１３２とケーシングＣＳとが電気的に短絡されると、第２配線２２２に補助電極電流Ｉirが流れる場合がある。ここで「電流値を示す信号」とは、電流値を直接的に示す信号に限定されず、電流値を間接的に示す信号も該当する。例えば、信号から得られる情報に演算式やマップを適用することによって電流値を特定できる信号も「電流値を示す信号」に含まれる。

［１−４．イオン電流測定回路］
図４は、イオン電流測定回路７４０の概略構成を例示した説明図である。
イオン電流測定回路７４０は、第１オペアンプＡＭＰ１と、第２オペアンプＡＭＰ２と、第３オペアンプＡＭＰ３と、抵抗値が既知の抵抗ＲＥ１〜ＲＥ５と、を含んで構成されている。

第１オペアンプＡＭＰ１の一方の入力端子は、配線７７１および信号線２２３（シャント抵抗２３０を含む）を介して二次側グランドＳＧＬに接続されており、他方の入力端子は、配線７７５を介して一次側グランドＰＧＬに接続されている。第１オペアンプＡＭＰ１の出力端子は、配線７７２を介して制御部６００に接続されている。また、第１オペアンプＡＭＰ１の出力端子は、配線７７２の一部と配線ＬＩ１を介して第２オペアンプＡＭＰ２の一方の入力端子に接続され、配線７７２の一部と配線ＬＩ２を介して配線７７１に接続されている。配線ＬＩ１には、抵抗ＲＥ１が設けられ、配線ＬＩ２には、抵抗ＲＥ２が設けられている。

第２オペアンプＡＭＰ２の一方の入力端子は、配線ＬＩ１の一部と配線７７２を介して第１オペアンプＡＭＰ１に接続され、他方の入力端子は、配線ＬＩ３と配線７７５を介して一次側グランドＰＧＬに接続されている。配線ＬＩ３には、抵抗ＲＥ３と第３オペアンプＡＭＰ３とが設けられており、抵抗ＲＥ３と第３オペアンプＡＭＰ３との間には、配線ＬＩ４が接続されている。配線ＬＩ３は、抵抗ＲＥ４が設けられた配線ＬＩ４を介して配線ＬＩ１に接続されている。第３オペアンプＡＭＰ３は、出力側の電流変化による電圧変化を抑えるためのボルテージフォロアとして構成されている。第２オペアンプＡＭＰ２の出力端子は、配線７７３を介して制御部６００に接続されるとともに、配線７７３と配線ＬＩ５を介して配線ＬＩ３に接続されている。配線ＬＩ５には、抵抗ＲＥ５が設けられている。

漏洩電流Ｉescが発生すると、二次側グランドＳＧＬの基準電位は、漏洩電流Ｉescの大きさに応じて、一次側グランドＰＧＬの基準電位よりも低下する。これは、電源回路７１０を含む一次側から微粒子センサ１００に供給されるエネルギー（電力）と、信号線２２３を介して微粒子センサ１００から出力されるエネルギー（電力）との間に、漏洩電流Ｉescに対応するエネルギー分の差異が生じるためである。漏洩電流Ｉescの発生により、二次側グランドＳＧＬの基準電位と一次側グランドＰＧＬの基準電位との間に差異が生じると第１オペアンプＡＭＰ１は、この差異に応じた電圧を出力する。第１オペアンプＡＭＰ１が出力する電圧は、漏洩電流Ｉescの電流値に相関するため、この電圧値は、漏洩電流Ｉescの電流値を示す信号ＳＷescとして、配線７７２を介して制御部６００に出力される。

また、第１オペアンプＡＭＰ１が出力する電圧は、配線ＬＩ２から抵抗ＲＥ２を介することによって、補償電流Ｉcとして配線７７１に供給される。この補償電流Ｉcは、上述したように漏洩電流Ｉescと電流値が等しく、二次側の回路を構成する配線７７１に供給されることで、二次側グランドＳＧＬの基準電位と一次側グランドＰＧＬの基準電位との間の差異を補償する。

第２オペアンプＡＭＰ２は、第１オペアンプＡＭＰ１から入力される信号ＳＷescを増幅させた信号ＳＳescを制御部６００に出力する。第２オペアンプＡＭＰ２は、差動増幅回路として構成されており、一方の入力端子から入力される信号ＳＷescとしての電圧と、他方の入力端子から入力される一次側グランドＰＧＬの基準電位との差分に応じた電圧を出力する。すなわち、第２オペアンプＡＭＰ２は、入力された信号ＳＷescの電圧値に対して所定の増幅率（例えば、１０^３倍）で増幅させた電圧を信号ＳＳescとして制御部６００に出力する。

制御部６００は、イオン電流測定回路７４０から入力される低感度信号としての信号ＳＷescと、高感度信号としての信号ＳＳescと、を用いて排ガス中に含まれる煤Ｓの量を検出する。漏洩電流Ｉescの電流値を示すこれらの信号を用いて排ガス中に含まれる煤Ｓの量を検出する方法については、特に限定されない。例えば、制御部６００は、信号の電圧値と排ガス中の煤Ｓの量との対応関係が示されているマップや、信号の電圧値と排ガス中の煤Ｓの量との関係式を記憶していれば、これらを用いることによって、排ガス中に含まれる煤Ｓの量を算出することができる。

本実施形態の制御部６００は、信号ＳＷescおよび信号ＳＳescとして入力されるアナログ信号としての電圧値を所定の分解能（例えば、８ビット）によってデジタル値として取得する。また、制御部６００は、入力される信号ＳＳescと信号ＳＷescのいずれにおいても電圧値の読み取り可能な範囲（フルスケールの範囲）が同じ大きさとなるように構成されている。

高感度信号としての信号ＳＳescは、低感度信号としての信号ＳＷescに比べて、漏洩電流Ｉescの電流値に対する感度（分解能）が高い。例えば、信号ＳＷescの１Ｖが漏洩電流Ｉescの１ｎＡに相当するのに対して、信号ＳＳescの１Ｖは漏洩電流Ｉescの１ｐＡに相当する。一方、制御部６００における信号ＳＳesc，ＳＷescの電圧の分解能（最小識別可能電位差）は等しい（例えば、０．０２Ｖ）。従って、制御部６００の電圧分解能に相当する漏洩電流Ｉescの電流値は、信号ＳＳescでは小さく（例えば、０．０２ｐＡ）、信号ＳＷescでは大きい（例えば、０．０２ｎＡ）。換言すれば、制御部６００は、信号ＳＳescから、信号ＳＷescに比べて、漏洩電流Ｉescのより小さな変動を検出することが可能である。

よって、信号ＳＳescを用いて取得できる排ガス中の煤Ｓの量は、信号ＳＷescを用いて取得できる排ガス中の煤Ｓの量よりも最小識別可能単位が小さく精度が高い。一方、制御部６００の読み取り可能な電圧範囲（例えば、０〜５Ｖ）は、信号ＳＷescの電圧範囲の全体が含まれるように設定されている。そのため、信号ＳＷescを用いて測定可能な排ガス中の煤Ｓの量の範囲は、信号ＳＳescを用いて測定可能な排ガス中の煤Ｓの量の範囲よりも広く、排ガス中の煤Ｓの量が、信号ＳＷescの全電圧範囲に相当する範囲内であれば、その全範囲において煤Ｓの量を測定することができる。

このことから、制御部６００は、信号ＳＳescの電圧値が読み取り可能範囲にある場合には、信号ＳＳescを用いて排ガス中の煤Ｓの量を精度良く測定し、信号ＳＳescの電圧値が読み取り可能範囲にない場合には、広い範囲で測定可能な信号ＳＷescを用いて排ガス中の煤Ｓの量を測定することができる。

［１−５．コロナ電流測定回路］
図５は、コロナ電流測定回路７３０の概略構成を例示した説明図である。
コロナ電流測定回路７３０は、入力側と出力側との間が絶縁されたいわゆる光結合式のアイソレーションアンプとして構成されている。コロナ電流測定回路７３０の入力側は電気回路部７００（図３）の二次側に属し、出力側は電気回路部７００の一次側に属している。コロナ電流測定回路７３０は、二次側オペアンプ７３１と、Ａ／Ｄコンバータ７３２と、発光部７３３と、受光部７３４と、一次側オペアンプ７３５と、Ｄ／Ａコンバータ７３６と、を備えている。

二次側オペアンプ７３１の２つの入力端子は、配線７６１と配線７６２にそれぞれ接続されており、出力端子は、Ａ／Ｄコンバータ７３２に接続されている。二次側オペアンプ７３１は、配線７６１と配線７６２との電位差を増幅してＡ／Ｄコンバータ７３２に出力する。配線７６１と配線７６２との電位差は、抵抗値が既知のシャント抵抗２３０（図３）の両側の電位差であり、信号線２２３（図３）を流れる電流（二次側電流（Ｉdc＋Ｉtrp＋Ｉc））の電流値と相関する。すなわち、二次側オペアンプ７３１は、信号線２２３（図３）を流れる電流の電流値を示すアナログの電圧信号を増幅させてＡ／Ｄコンバータ７３２に出力する。

Ａ／Ｄコンバータ７３２は、二次側オペアンプ７３１と発光部７３３に接続されており、二次側オペアンプ７３１から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して発光部７３３に出力する。

発光部７３３は、ＬＥＤを含んで構成されており、Ａ／Ｄコンバータ７３２と二次側グランドＳＧＬに接続されている。発光部７３３は、Ａ／Ｄコンバータ７３２から出力されたデジタルの電圧信号を光信号に変換する。

受光部７３４は、フォトダイオードを含んで構成されており、一次側オペアンプ７３５と一次側グランドＰＧＬに接続されている。受光部７３４は、発光部７３３から出力される光信号を電流信号に変換して一次側オペアンプ７３５に出力する。このように、発光部７３３と受光部７３４との間は、電気的、物理的に絶縁されており、光によって信号の伝達がおこなわれる。

一次側オペアンプ７３５は、受光部７３４とＤ／Ａコンバータ７３６に接続されており、電流−電圧変換回路を含んで構成されている。一次側オペアンプ７３５は、受光部７３４から出力された電流信号を電圧信号に変換してＤ／Ａコンバータ７３６に出力する。Ｄ／Ａコンバータ７３６は、一次側オペアンプ７３５と配線７６３に接続されており、一次側オペアンプ７３５から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換して配線７６３を介して制御部６００（図３）に出力する。コロナ電流測定回路７３０は、上述の構成を備えることによって、一次側と二次側との間の絶縁を保ちつつ、二次側の信号線２２３から入力された信号を一次側の制御部６００に出力することができる。

［１−６．補助電極電流測定回路］
図６は、補助電極電流測定回路７８０の概略構成を例示した説明図である。
補助電極電流測定回路７８０は、抵抗７８４と、オペアンプ７８５と、トランジスタＴｒ１と、抵抗７８６と、を備えて構成されている。

オペアンプ７８５の一方の入力端子は、第２配線２２２のうちショート保護用抵抗７５４と第２電極１３２との間に接続されている。オペアンプ７８５の他方の入力端子は、抵抗７８４を介して第２配線２２２のうちショート保護用抵抗７５４と第２整流回路７５２との間に接続されるとともに、トランジスタＴｒ１のエミッタに接続されている。第１オペアンプ７８５の出力端子は、トランジスタＴｒ１のベースに接続されている。トランジスタＴｒ１は、ＰＮＰ型トランジスタを備えて構成されており、コレクタが抵抗７８６を介して二次側グランドＳＧＬに接続されている。

トランジスタＴｒ１のコレクタと抵抗７８６との接続点は、制御部６００に接続されている。つまり、補助電極電流測定回路７８０は、抵抗７８６の両端電圧Ｖ_Ｒ３を示す補助電極電流信号Ｓirを制御部６００に出力するように構成されている。なお、両端電圧Ｖ_Ｒ３は、補助電極電流Ｉirの電流値に応じて変化することから、補助電極電流信号Ｓirは、補助電極電流Ｉirの電流値を示す信号としても利用できる。

ここで、微粒子センサ１００の正常時には、第２整流回路７５２から第２配線２２２を介して第２電極１３２に電圧が印加されるものの、第２電極１３２とケーシングＣＳとが電気的に絶縁されているため、第２配線２２２には電流は流れない。しかし、例えば、煤などによって第２電極１３２とケーシングＣＳとの間の絶縁抵抗値が低下して電気的に短絡されると、第２電極１３２とケーシングＣＳとの間に補助電極電流Ｉirが流れてしまい、第２配線２２２に補助電極電流Ｉirが流れる。

このとき、補助電極電流Ｉirの電流値は、式（２）によって算出することができる。
Ｉir ＝ Ｖ_Ｒ３ × Ｒ２／｛（Ｒ１×Ｒ３）×（１−１／ｈ_ＦＥ）｝ ・・・（２）
ここで、Ｖ_Ｒ３は、抵抗７８６に発生する両端電圧であり、ｈ_ＦＥは、トランジスタＴｒ１の直流電流増幅率であり、Ｒ１は、ショート保護用抵抗７５４の抵抗値であり、Ｒ２は、抵抗７８４の抵抗値であり、Ｒ３は、抵抗７８６の抵抗値である。このうち、直流電流増幅率ｈ_ＦＥは、トランジスタＴｒ１の特性により定められる既知の値であり、抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれショート保護用抵抗７５４，抵抗７８４，抵抗７８６の特性により定められる既知の数値である。

上述の通り、制御部６００は、補助電極電流測定回路７８０から受信する補助電極電流信号Ｓirに基づいて抵抗７８６の両端電圧Ｖ_Ｒ３を検出できることから、予め式（２）を記憶しておくことで、両端電圧Ｖ_Ｒ３および式（２）を用いて補助電極電流Ｉirの電流値を演算することができる。

［１−７．制御部６００の処理］
制御部６００のマイコンは、センサ状態判断処理を実行する。図７は、センサ状態判断処理を示すフローチャートである。このセンサ状態判断処理は、微粒子センサ１００が起動して微粒子量を検出可能な状態になった直後に、その処理を開始する。

このセンサ状態判断処理が実行されると、制御部６００のマイコンは、まずＳ１０にて、両端電圧Ｖ_Ｒ３と式（２）を用いて、補助電極電流Ｉirの電流値（以下、補助電極電流値という）を算出する。そしてＳ１２にて、Ｓ１０で算出した補助電極電流値が、第２配線２２２が二次側グランドＳＧＬと短絡していることを示す予め設定されたＧＮＤショート判定値以上であるか否かを判断する。なお、ＧＮＤショート判定値は、後述する洗浄判定値と比較して非常に大きい値に設定される。ここで、補助電極電流値がＧＮＤショート判定値未満である場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、Ｓ２０に移行する。一方、補助電極電流値がＧＮＤショート判定値以上である場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１４にて、第２配線２２２が二次側グランドＳＧＬと短絡していることを示すＧＮＤショート報知画像を表示部９２０に表示させるとともに、微粒子センサ１００の制御を停止し、センサ状態判断処理を終了する。

またＳ２０に移行すると、Ｓ１０で算出した補助電極電流値が、微粒子センサ１００の洗浄を要することを示す予め設定された洗浄判定値（本実施形態では、例えば１００μＡ）以上であるか否かを判断する。ここで、補助電極電流値が洗浄判定値未満である場合には（Ｓ２０：ＮＯ）、Ｓ３０にて、マイコンのＲＡＭに設けられている報知カウンタをリセット（０に設定）し、Ｓ１０に移行する。

一方、補助電極電流値が洗浄判定値以上である場合には（Ｓ２０：ＹＥＳ）、Ｓ４０にて、報知カウンタをインクリメント（１加算）する。そしてＳ５０にて、報知カウンタの値が予め設定された報知判定値（本実施形態では例えば１０秒に相当する値）以上であるか否かを判断する。

ここで、報知カウンタの値が報知判定値未満である場合には（Ｓ５０：ＮＯ）、Ｓ１０に移行する。一方、報知カウンタの値が報知判定値以上である場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、Ｓ６０にて、微粒子センサ１００の洗浄を喚起する洗浄喚起画像を表示部９２０に表示させるとともに、微粒子センサ１００の制御を停止し、センサ状態判断処理を終了する。

このように構成された微粒子測定装置３００は、イオン発生部１１０と、排ガス帯電部１２０と、イオン捕捉部１３０と、第２電極１３２とを備えて微粒子の量を測定する微粒子センサ１００を制御する。

イオン発生部１１０は、コロナ放電によってイオンを発生する。排ガス帯電部１２０は、被測定ガス中の少なくとも一部の微粒子をイオンを用いて帯電させる。イオン捕捉部１３０は、イオン発生部１１０で発生させたイオンのうち微粒子の帯電に使用されなかったイオンの少なくとも一部を捕捉する。第２電極１３２は、イオンが反発する電位に設定されてイオン捕捉部１３０でのイオンの捕捉を補助する。

また微粒子測定装置３００は、第２絶縁トランス７２０ｂと、補助電極電流測定回路７８０を備える。第２絶縁トランス７２０ｂは、イオン捕捉部１３０でのイオンの捕捉を補助するための電圧を第２配線２２２を介して第２電極１３２へ印加する。補助電極電流測定回路７８０は、第２配線２２２に流れる補助電極電流Ｉirを検出する。

そして微粒子測定装置３００は、補助電極電流測定回路７８０によって検出された補助電極電流Ｉirの値に基づいて、微粒子センサ１００の状態および第２配線２２２の状態を判断する（Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ５０）。

このように微粒子測定装置３００は、微粒子センサ１００が正常状態である場合には流れない補助電極電流Ｉirを検出することにより、微粒子センサ１００および第２配線２２２の状態が正常ではない状態であると判断することができる。

補助電極電流Ｉirが流れる状態では、微粒子センサ１００の測定性能が低下するおそれがある。これに対して、微粒子測定装置３００は、補助電極電流Ｉirが流れている状態を判断することができるため、補助電極電流Ｉirが流れていることにより測定性能が低下している状態で微粒子センサ１００が用いられる状況が継続するのを抑制し、微粒子センサ１００の測定性能の低下を抑制することができる。

また、微粒子測定装置３００は、微粒子センサ１００の状態と補助電極電流値との間の対応関係に基づいて予め設定された洗浄判定値と、補助電極電流値とを比較することにより、微粒子センサ１００の状態を判断する（Ｓ２０）。

このように微粒子測定装置３００は、補助電極電流値と洗浄判定値とを比較するという簡便な方法で微粒子センサ１００の状態を判断することができ、微粒子測定装置３００の処理負荷を低減することができる。

また、微粒子測定装置３００は、補助電極電流値が洗浄判定値以上である状態が報知判定値に対応する時間継続すると、微粒子センサの測定性能の低下を抑制するために微粒子センサ１００の洗浄を喚起する洗浄喚起画像を表示する（Ｓ６０）。また、微粒子測定装置３００は、補助電極電流値がＧＮＤショート判定値以上である場合に、ＧＮＤショート報知画像を表示する（Ｓ１４）。これにより、微粒子測定装置３００は、補助電極電流Ｉirが流れていることにより測定性能が低下している状態で微粒子センサ１００が用いられる状況が継続するのを抑制し、微粒子センサ１００の測定性能の低下を抑制することができる。

以上説明した実施形態において、排ガス帯電部１２０は本発明における帯電室、イオン捕捉部１３０は本発明における捕捉部、第２電極１３２は本発明における補助電極部、第２絶縁トランス７２０ｂは本発明における電圧印加部、Ｓ１０，Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ５０の処理は本発明における状態判断部である。

また、第２配線２２２は本発明における電圧印加経路、洗浄判定値は本発明における状態判定値、Ｓ６０，Ｓ１４の処理は本発明における抑制処理実行部である。
［２．第２実施形態］
第２実施形態の微粒子測定システム１０は、センサ状態判断処理が変更された点が第１実施形態と異なる。

図８は、第２実施形態のセンサ状態判断処理を示すフローチャートである。このセンサ状態判断処理は、微粒子センサ１００が起動して微粒子量を検出可能な状態になった直後に、その処理を開始する。

このセンサ状態判断処理が実行されると、制御部６００のマイコンは、まずＳ２１０にて、第１実施形態のＳ１０と同様にして、補助電極電流値を算出する。そして、Ｓ２２０にて、Ｓ２１０で算出した補助電極電流値が予め設定された少付着判定値以上であるか否かを判断する。この少蓄積判定値は、微粒子センサ１００の内部に付着した微粒子の量が少ないことを示す予め設定された少付着量であるときの補助電極電流値である。

ここで、補助電極電流値が少付着判定値未満である場合には（Ｓ２２０：ＮＯ）、Ｓ２３０にて、マイコンのＲＡＭに設けられている少付着カウンタと中付着カウンタと多付着カウンタをリセットし、Ｓ２１０に移行する。

一方、補助電極電流値が少付着判定値以上である場合には（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、Ｓ２４０にて、Ｓ２１０で算出した補助電極電流値が予め設定された中付着判定値以上であるか否かを判断する。この中付着判定値は、少付着判定値よりも大きく、微粒子センサ１００の内部に付着した微粒子の量が中程度であることを示す予め設定された中付着量であるときの補助電極電流値である。

ここで、補助電極電流値が中付着判定値未満である場合には（Ｓ２４０：ＮＯ）、Ｓ２５０にて、少付着カウンタをインクリメントする。そしてＳ２６０にて、少付着カウンタの値が予め設定された報知判定値以上であるか否かを判断する。ここで、少付着カウンタの値が報知判定値未満である場合には（Ｓ２６０：ＮＯ）、Ｓ２１０に移行する。一方、少付着カウンタの値が報知判定値以上である場合には（Ｓ２６０：ＹＥＳ）、Ｓ２７０にて、微粒子センサ１００の内部に少量の微粒子が付着していることを報知する少付着報知画像を表示部９２０に表示させて、Ｓ２１０に移行する。

またＳ２４０にて、補助電極電流値が中付着判定値以上である場合には（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、Ｓ２８０にて、Ｓ２１０で算出した補助電極電流値が予め設定された多付着判定値以上であるか否かを判断する。この多付着判定値は、中付着判定値よりも大きく、微粒子センサ１００の内部に付着した微粒子の量が多いことを示す予め設定された多付着量であるときの補助電極電流値である。

ここで、補助電極電流値が多付着判定値未満である場合には（Ｓ２８０：ＮＯ）、Ｓ２９０にて、中付着カウンタをインクリメントする。そしてＳ３００にて、中付着カウンタの値が予め設定された報知判定値以上であるか否かを判断する。ここで、中付着カウンタの値が報知判定値未満である場合には（Ｓ３００：ＮＯ）、Ｓ２１０に移行する。一方、中付着カウンタの値が報知判定値以上である場合には（Ｓ３００：ＹＥＳ）、Ｓ３１０にて、微粒子センサ１００の内部に中程度の量の微粒子が付着していることを報知する中付着報知画像を表示部９２０に表示させて、Ｓ２１０に移行する。

またＳ２８０にて、補助電極電流値が多付着判定値以上である場合には（Ｓ２８０：ＹＥＳ）、Ｓ３２０にて、多付着カウンタをインクリメントする。そしてＳ３３０にて、多付着カウンタの値が予め設定された報知判定値以上であるか否かを判断する。ここで、多付着カウンタの値が報知判定値未満である場合には（Ｓ３３０：ＮＯ）、Ｓ２１０に移行する。一方、多付着カウンタの値が報知判定値以上である場合には（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、Ｓ３４０にて、微粒子センサ１００の内部に多量の微粒子が付着していることを報知する多付着報知画像を表示部９２０に表示させて、Ｓ２１０に移行する。

このように構成された微粒子測定装置３００は、補助電極電流測定回路７８０によって検出された補助電極電流Ｉirの値に基づいて、微粒子センサ１００の状態を判断する（Ｓ２１０〜Ｓ２６０，Ｓ２８０〜Ｓ３００，Ｓ３２０〜Ｓ３３０）。

このように微粒子測定装置３００は、微粒子センサ１００が正常状態である場合には流れない補助電極電流Ｉirを検出することにより、微粒子センサ１００が正常ではない状態であると判断することができる。これにより、微粒子測定装置３００は、補助電極電流Ｉirが流れていることにより測定性能が低下している状態で微粒子センサ１００が用いられる状況が継続するのを抑制し、微粒子センサ１００の測定性能の低下を抑制することができる。

また、微粒子測定装置３００では、複数の状態判定値として、少付着判定値、中付着判定値および多付着判定値が設定されている。そして微粒子測定装置３００は、少付着判定値、中付着判定値および多付着判定値と補助電極電流値との比較結果に基づいて、複数の状態判定値のそれぞれに対応して互いに異なるように予め設定された状態を、微粒子センサの状態として判断する。

これにより微粒子測定装置３００は、補助電極電流値に応じて、互いに異なる複数の微粒子センサ１００の状態を判断することができる。このため、微粒子測定装置３００は、微粒子センサ１００の測定性能の低下を抑制するための処理を補助電極電流値に応じて適切に行うことが可能となる。例えば、少付着報知画像、中付着報知画像、多付着報知画像の順で微粒子センサ１００の洗浄時間を長くするようにするとよい。

以上説明した実施形態において、Ｓ２１０〜Ｓ２６０，Ｓ２８０〜Ｓ３００，Ｓ３２０〜Ｓ３３０の処理は本発明における状態判断部、少付着判定値、中付着判定値および多付着判定値は本発明における状態判定値、Ｓ２７０，Ｓ３１０，Ｓ３４０の処理は本発明における抑制処理実行部である。

［３．第３実施形態］
第３実施形態の微粒子測定システム１０は、微粒子センサ１００と電気回路部７００の構成が変更された点と、センサ状態判断処理の代わりに微粒子除去処理を実行する点が第１実施形態と異なる。

図９は、第３実施形態の電気回路部７００の概略構成を例示した説明図である。
第３実施形態の微粒子センサ１００は、補助電極加熱部１４０を備える。補助電極加熱部１４０は、第２電極１３２の周囲を被覆する絶縁パイプと、絶縁パイプ内に埋め込まれているヒータとを備える。

第３実施形態の電気回路部７００は、ヒータ通電回路７９０を備える。ヒータ通電回路７９０は、ＰＷＭ制御により補助電極加熱部１４０のヒータに通電することにより補助電極加熱部１４０を加熱する回路であり、ヒータ配線７９１を介してヒータの一端に接続されるとともに、ヒータ配線７９２を介してヒータの他端に接続される。

第３実施形態の制御部６００のマイコンは、微粒子除去処理を実行する。図１０は、微粒子除去処理を示すフローチャートである。この微粒子除去処理は、微粒子センサ１００が起動して微粒子量を検出可能な状態になった直後に、その処理を開始する。

この微粒子除去処理が実行されると、制御部６００のマイコンは、まずＳ５１０にて、第１実施形態のＳ１０と同様にして、補助電極電流値を算出する。そして、Ｓ５２０にて、Ｓ５１０で算出した補助電極電流値が、微粒子除去を要することを示す予め設定された除去判定値（本実施形態では、例えば１００μＡ）以上であるか否かを判断する。ここで、補助電極電流値が除去判定値未満である場合には（Ｓ５２０：ＮＯ）、Ｓ５３０にて、マイコンのＲＡＭに設けられている通電カウンタをリセットし、Ｓ５１０に移行する。

一方、補助電極電流値が除去判定値以上である場合には（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、Ｓ５４０にて、通電カウンタをインクリメント（１加算）する。そしてＳ５５０にて、通電カウンタの値が予め設定された開始判定値（本実施形態では例えば１０秒に相当する値）以上であるか否かを判断する。

ここで、通電カウンタの値が開始判定値未満である場合には（Ｓ５５０：ＮＯ）、Ｓ５１０に移行する。一方、通電カウンタの値が開始判定値以上である場合には（Ｓ５５０：ＹＥＳ）、Ｓ５６０にて、ヒータ通電回路７９０により、予め設定された除去通電時間継続して補助電極加熱部１４０のヒータへ通電し、Ｓ５１０に移行する。

このように構成された微粒子測定装置３００は、補助電極電流測定回路７８０によって検出された補助電極電流Ｉirの値に基づいて、微粒子センサ１００の状態を判断する（Ｓ５１０〜Ｓ５５０）。このように微粒子測定装置３００は、微粒子センサ１００が正常状態である場合には流れない補助電極電流Ｉirを検出することにより、微粒子センサ１００が正常ではない状態であると判断することができる。これにより、微粒子測定装置３００は、補助電極電流Ｉirが流れていることにより測定性能が低下している状態で微粒子センサ１００が用いられる状況が継続するのを抑制し、微粒子センサ１００の測定性能の低下を抑制することができる。

また、微粒子測定装置３００は、補助電極電流値が除去判定値以上である状態が開始判定値に対応する時間継続すると、微粒子センサ１００の測定性能の低下を抑制するために補助電極加熱部１４０のヒータへ通電する（Ｓ５６０）。これにより、微粒子測定装置３００は、第２電極１３２の付近に付着している微粒子を除去し、補助電極電流Ｉirが流れない状態へ復帰させることが可能である。このため、微粒子測定装置３００は、補助電極電流Ｉirが流れていることにより測定性能が低下している状態で微粒子センサ１００が用いられる状況が継続するのを抑制し、微粒子センサ１００の測定性能の低下を抑制することができる。

以上説明した実施形態において、Ｓ５１０〜Ｓ５５０の処理は本発明における状態判断部、除去判定値は本発明における状態判定値、Ｓ５６０の処理は本発明における抑制処理実行部である。

［４．他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。

例えば上記第２実施形態では、少付着判定値、中付着判定値および多付着判定値と補助電極電流値との比較結果に基づいて、微粒子センサ１００の内部に付着した微粒子の量を示す画像を表示するものを示した。しかし、上記第３実施形態のように補助電極加熱部１４０のヒータへ通電することができる場合には、少付着判定値、中付着判定値および多付着判定値と補助電極電流値との比較結果に基づいて、付着した微粒子の量が多いほど、ヒータへの通電時間を長くするようにしてもよい。

また上記実施形態では、画像を表示することにより、微粒子測定装置３００の使用者に対して、微粒子センサ１００の状態を報知するものを示した。しかし、微粒子センサ１００の状態を報知する方法はこれに限定されるものではなく、例えば、文字列を表示するようにしてもよいし、ランプを点灯または点滅させるようにしてもよいし、音声を出力するようにしてもよい。

１０…微粒子測定システム、１００…微粒子センサ、１１０…イオン発生部、１２０…排ガス帯電部、１３０…イオン捕捉部、１３２…第２電極、１４０…補助電極加熱部、２２２…第２配線、３００…微粒子測定装置、６００…制御部、７００…電気回路部、７１０…電源回路、７１０ｂ…第２電源回路、７１１ｂ…第２放電電圧制御回路、７１２ｂ…第２トランス駆動回路、７２０…絶縁トランス、７２０ｂ…第２絶縁トランス、７８０…補助電極電流測定回路、７９０…ヒータ通電回路

Claims (7)

1. コロナ放電によってイオンを発生するイオン発生部と、被測定ガス中の少なくとも一部の微粒子を前記イオンを用いて帯電させるための帯電室と、前記イオン発生部で発生させた前記イオンのうち前記微粒子の帯電に使用されなかった前記イオンの少なくとも一部を捕捉する捕捉部と、前記イオンが反発する電位に設定されて前記捕捉部での前記イオンの捕捉を補助する補助電極部とを備えて前記微粒子の量を測定する微粒子センサを制御する微粒子測定装置であって、
   前記捕捉部での前記イオンの捕捉を補助するための電圧を電圧印加経路を介して前記補助電極部へ印加する電圧印加部と、
   前記電圧印加経路に流れる補助電極電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部によって検出された前記補助電極電流の値に基づいて、前記微粒子センサの状態および前記電圧印加経路の状態の少なくとも一方を判断する状態判断部とを備える
   ことを特徴とする微粒子測定装置。
2. 前記状態判断部は、前記微粒子センサの状態と前記補助電極電流の値との間の対応関係に基づいて予め設定された状態判定値と、前記補助電極電流の値とを比較することにより、前記微粒子センサの状態を判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の微粒子測定装置。
3. 前記状態判定値は、複数設定され、
   前記状態判断部は、複数の前記状態判定値と前記補助電極電流の値との比較結果に基づいて、複数の前記状態判定値のそれぞれに対応して互いに異なるように予め設定された状態を、前記微粒子センサの状態として判断する
   ことを特徴とする請求項２に記載の微粒子測定装置。
4. 前記状態判断部による判断結果に応じて、前記微粒子センサの測定性能の低下を抑制するための抑制処理を実行する抑制処理実行部を備える
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の微粒子測定装置。
5. 前記抑制処理は、前記状態判断部による判断結果を報知することである
   ことを特徴とする請求項４に記載の微粒子測定装置。
6. 前記微粒子センサは、前記補助電極部の周囲に設置されて通電により加熱する補助電極加熱部を備え、
   前記抑制処理は、前記補助電極加熱部へ通電することである
   ことを特徴とする請求項４に記載の微粒子測定装置。
7. 請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の微粒子測定装置に、前記微粒子センサを接続してなる
   ことを特徴とする微粒子測定システム。

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