JP6523978B2 - 微粒子センサ、及び、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センサ、及び、微粒子検知システムに関する。

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る。また、必要に応じてフィルタを高温にすることで、このフィルタに蓄積した微粒子を燃焼させて除去することも行われている。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したりすべく、排気ガス中の微粒子の有無や量を検知可能な微粒子センサが求められている。

このような微粒子センサとして、例えば、被測定ガスを流すセンサ内流路を形成する流路形成体を備え、この流路形成体の形成したセンサ内流路を流れる被測定ガス中の微粒子を帯電させ，帯電した上記微粒子を検知するタイプの微粒子センサがある。しかも、流路形成体として内側金属筒と外側金属筒を備え、これらの間の筒間間隙が、センサ内流路の少なくとも一部をなしているタイプの微粒子センサがある。

特開２０１５−１２９７１２号公報

しかしながら、このタイプの微粒子センサでは、筒間間隙を被測定ガスが流れることにより、内側金属筒の外周面や外側金属筒の内周面に微粒子が堆積し、筒状間隙が狭くなったり、筒状間隙が閉塞して被測定ガスが流れなくなったりして、適切に微粒子を検知できなくなる不具合を生じる虞がある。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、センサ内流路である筒間間隙をなしている内側金属筒及び外側金属筒の少なくともいずれかに堆積した微粒子を除去することができる微粒子センサ、及びこれを用いた微粒子検知システムを提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、被測定ガスを流すセンサ内流路を形成する流路形成体を備え、上記センサ内流路を中に存在する微粒子を帯電させて上記センサ内流路を流れる上記微粒子を検知する微粒子センサであって、上記流路形成体は、内側金属筒と、上記内側金属筒を径方向外側から囲む外側金属筒とを有し、上記内側金属筒及び上記外側金属筒の間の筒状の筒間間隙は、上記センサ内流路の少なくとも一部をなしており、上記内側金属筒及び上記外側金属筒の少なくともいずれかを加熱するヒータ部材を、備える微粒子センサである。

この微粒子センサでは、内側金属筒及び外側金属筒の少なくともいずれかを加熱するヒータ部材を有する。このため、ヒータ部材で、内側金属筒及び外側金属筒の少なくともいずれかに、例えば、内側金属筒の外周面あるいは外側金属筒の内周面に付着した微粒子を加熱することができる。これにより、付着した微粒子を燃焼させて除去する(焼き飛ばす）ことができる。

また、微粒子センサの作動中（微粒子検知中）にもヒータ部材で加熱して、内側金属筒あるいは外側金属筒の温度を上昇させて、これらに微粒子が付着しにくくするなどの使用方法も採用できる。

なお、「流路形成体」としては、内側金属筒及び外側金属筒の二重金属筒からなるもののほか、内側金属筒及び外側金属筒のほか、内側金属筒の内側あるいは外側金属筒の外側にさらに金属筒を有する三重金属筒の形態も挙げられる。
「センサ内流路」としては、内側金属筒及と外側金属筒とがなす筒間間隙を流れる流路や、この筒間間隙、内側金属筒に設けた貫通孔、及び内側金属筒内を流れる流路などが挙げられる。

上述の微粒子センサであって、前記ヒータ部材は、無機絶縁材料からなる本体部材と、上記本体部材の内部に埋め込まれ通電により発熱する発熱抵抗体と、を有する微粒子センサとすると良い。

この微粒子センサでは、無機絶縁材料からなる本体部材の内部に発熱抵抗体が埋め込まれているので、ヒータ部材が、排気ガスなどの被測定ガスに曝されても、発熱抵抗体が酸化したり腐食したりする虞がなく、ヒータ寿命の長い微粒子センサとすることができる。

本体部材をなす「無機絶縁材料」としては、アルミナ、ムライト、窒化珪素などの絶縁性セラミックや、例えば、ＳｉＯ２，Ｂ２Ｏ３，ＢａＯなどを含むガラスが挙げられる。また、「発熱抵抗体」としては，金属材料で構成されるものに限定されず、導電性セラミックスで構成されるもの、金属材料に上述の「無機絶縁材料」と同じ材質を加えたものも含む。

さら上述のいずれかに記載の微粒子センサであって、前記ヒータ部材は、前記外側金属筒の外筒被接触部に接して、上記外筒被接触部を通じて上記外側金属筒を加熱する微粒子センサとすると良い。

この微粒子センサでは、外筒被接触部を通じて外側金属筒を加熱するので、外側金属筒に堆積した、例えば外側金属筒の内周面に堆積した微粒子を除去したり、予め加熱して微粒子の外側金属筒への付着を抑制したりしやすい。

上述のいずれか１項に記載の微粒子センサであって、前記ヒータ部材は、前記内側金属筒の内筒被接触部に接して、上記内筒被接触部を通じて上記内側金属筒を加熱する微粒子センサとすると良い。

この微粒子センサでは、内筒被接触部を通じて内側金属筒を加熱するので、内側金属筒に堆積した、例えば内側金属筒の内周面に堆積した微粒子を除去したり、予め加熱して付着を抑制したりしやすい。

さらに、上述のいずれか１項に記載の微粒子センサを用いた微粒子検知システムであって、気中放電で発生させたイオンを、前記センサ内流路を流れる前記被測定ガスに含まれる前記微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、上記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、上記被測定ガス中の上記微粒子の量を検知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、上述の微粒子センサを用い、気中放電によるイオンを微粒子に付着させて帯電微粒子を生成し、この帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、被測定ガス中の微粒子の量を検知する。このため、確実に微粒子の量を検知することができる。

実施形態に係る微粒子センサの要部の縦断面図である。 実施形態に係る微粒子センサの要部の分解斜視図である。 実施形態に係る第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）の、（ａ）は基端側から見た斜視図、（ｂ）は先端側から見た斜視図である。 実施形態に係るセラミック素子の斜視図である。 実施形態に係るセラミック素子の分解斜視図である。 実施形態に係り、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センサにおける微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に示す説明図である。 変形形態１に係る微粒子センサの要部の縦断面図である。 変形形態２に係る微粒子センサの要部の縦断面図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に、微粒子検知システム１のうち、本実施形態に係る微粒子センサ１０の要部を示す。また、図３に微粒子センサ１０に用いている第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）１００を、図４，図５にセラミック素子を示す。また、図６に微粒子検知システム１のうち回路部２００を示す。なお、図１において、微粒子センサ１０の軸線ＡＸに沿う長手方向ＧＨのうち、ガス取入管２５が配置された側（図中、下方）を先端側ＧＳ、電線１６１，１６３等が延出する側（図中、上方）を基端側ＧＫとする。

微粒子検知システム１は、内燃機関の排気管ＥＰを流通する排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓ（ススなど）の量を検知する。この微粒子検知システム１は、主として、微粒子センサ１０と、回路部２００とから構成される。

まず、微粒子センサ１０について説明する（図１及び図２参照）。この微粒子センサ１０は、接地電位ＰＶＥとされた金属製の排気管ＥＰに装着される。具体的には、微粒子センサ１０のうち内側金具２０の先端側部分をなすガス取入管（流通路形成体）２５が、排気管ＥＰに設けられた取付開口ＥＰＯを通じて排気管ＥＰ内に配置される。そして、ガス取入口６５ｃからガス取入管２５内に取り入れた取入ガスＥＧＩ(被測定ガス)中の微粒子Ｓに、イオンＣＰを付着させて帯電微粒子ＳＣとし、取入ガスＥＧＩと共にガス排出口６０ｅから排気管ＥＰへ排出する（図７参照）。この微粒子センサ１０は、ガス取入管２５を含む内側金具２０のほか、外側金具７０、第１絶縁スペーサ１００、第２絶縁スペーサ１１０、セラミック素子１２０、及び電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５等から構成されている。

このうち内側金具２０は、三重同軸ケーブルである電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１を介して、後述する回路部２００のうち内側回路ケース２５０等に導通しており、接地電位ＰＶＥとは異なる第１電位ＰＶ１とされる。この内側金具２０は、主体金具３０と、内筒４０と、内筒接続金具５０と、ガス取入管２５（内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５）とから構成される。

主体金具３０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。この主体金具３０は、軸線ＡＸに直交する径方向ＧＤのうち外側に向かう径方向外側ＧＤＯに膨出する円環状のフランジ部３１を有する。主体金具３０の内部には、カップ状の金属カップ３３が配置されている。この金属カップ３３の底部には貫通孔が形成されており、この貫通孔に後述するセラミック素子１２０が挿通されている。また、主体金具３０の内部には、セラミック素子１２０の周囲に、先端側ＧＳから基端側ＧＫ(図中、上方)に向けて順に、円筒状でアルミナからなるセラミックホルダ３４と、滑石粉末を圧縮して構成した第１粉末充填層３５及び第２粉末充填層３６と、円筒状でアルミナからなるセラミックスリーブ３７とが配置されている。なお、セラミックホルダ３４及び第１粉末充填層３５は、金属カップ３３内に位置している。更に、主体金具３０のうち最も基端側ＧＫの加締部３０ｋｋは、径方向ＧＤのうち内側に向かう径方向内側ＧＤＩに向けて加締められて、加締リング３８を介してセラミックスリーブ３７を先端側ＧＳに押圧している。

内筒４０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。内筒４０の先端部は、径方向外側ＧＤＯに突出する円環状のフランジ部４１となっている。内筒４０は、主体金具３０の基端側部３０ｋに外嵌され、フランジ部４１をフランジ部３１に重ねた状態で、基端側部３０ｋにレーザ溶接されている。

内筒４０の内部には、先端側ＧＳから基端側ＧＫに向けて順に、絶縁ホルダ４３と、第１セパレータ４４と、第２セパレータ４５とが配置されている。このうち絶縁ホルダ４３は、円筒状でアルミナからなり、セラミックスリーブ３７に基端側ＧＫから当接している。この絶縁ホルダ４３には、セラミック素子１２０が挿通されている。

また、第１セパレータ４４もアルミナからなり、挿通孔４４ｃを有する。この挿通孔４４ｃ内には、セラミック素子１２０が挿通されると共に、放電電位端子４６の先端側部分（図１中、下方部分）が収容されている。そして、この挿通孔４４ｃ内において、セラミック素子１２０の後述する放電電位パッド１３５（図４及び図５参照）に、放電電位端子４６が接触している。

一方、第２セパレータ４５もアルミナからなり、第１挿通孔４５ｃ及び第２挿通孔４５ｄを有する。第１挿通孔４５ｃ内に収容された放電電位端子４６の基端側部分（図１中、上方部分）と後述する放電電位リード線１６２の先端部１６２ｓとは、この第１挿通孔４５ｃ内で接続されている。また、第２挿通孔４５ｄ内には、セラミック素子１２０の素子基端部１２０ｋが配置されているほか、補助電位端子４７、ヒータ端子４８及びヒータ端子４９が互いに絶縁された状態で収容されている。そして、この第２挿通孔４５ｄ内において、セラミック素子１２０の補助電位パッド１４７に補助電位端子４７が接触し、セラミック素子１２０のヒータパッド１５６にヒータ端子４８が接触し、セラミック素子１２０のヒータパッド１５８にヒータ端子４９が接触している（図４及び図５も参照）。更に、第２挿通孔４５ｄ内には、後述する補助電位リード線１６４、ヒータリード線１７４及びヒータリード線１７６の先端部がそれぞれ配置されている。そして、第２挿通孔４５ｄ内において、補助電位端子４７と補助電位リード線１６４の先端部１６４ｓとが接続され、ヒータ端子４８とヒータリード線１７４が接続され、ヒータ端子４９とヒータリード線１７６が接続されている。

内筒接続金具５０は、ステンレス製の部材で、第２セパレータ４５の基端側部分を包囲しつつ、内筒４０の基端部４０ｋに外嵌され、内筒接続金具５０の先端部５０ｓが内筒４０の基端部４０ｋにレーザ溶接されている。この内筒接続金具５０には、電線１７１を除く、４本の電線１６１，１６３，１７３，１７５がそれぞれ挿通されている。このうち、後述するように三重同軸ケーブルである電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１は、この内筒接続金具５０に接続されている。

ガス取入管２５は、筒状の内側プロテクタ６０と外側プロテクタ６５とから構成され（図７参照）、内側プロテクタ６０と外側プロテクタ６５との間（筒間間隙ＩＷ）、及び内側プロテクタ６０の内部（内側プロテクタ６０とセラミック素子１２０との間）に、図７において線矢印で示す取入ガスＥＧＩが流れるセンサ内流路ＳＧＷを形成する流路形成部材である。内側プロテクタ６０は、有底円筒状でステンレス製の部材であり、外側プロテクタ６５は、円筒状でステンレス製の部材である。外側プロテクタ６５は、内側プロテクタ６０の径方向外側ＧＤＯに配置されている。これら内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５は、主体金具３０の先端部３０ｓに外嵌され、その先端部３０ｓにレーザ溶接されている。ガス取入管２５は、主体金具３０から先端側ＧＳに突出するセラミック素子１２０の先端側部分を径方向外側ＧＤＯから包囲しており、セラミック素子１２０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１２０の周囲に導く。

外側プロテクタ６５の先端側部分には、排気ガスＥＧを外側プロテクタ６５の内部に取り入れるための矩形状のガス取入口６５ｃが複数形成されている。また、内側プロテクタ６０には、外側プロテクタ６５内に取り入れた取入ガスＥＧＩを更に内側プロテクタ６０の内部に導入するため、その基端側部分に円形の第１内側導入孔６０ｃが複数形成されている。また、内側プロテクタ６０の先端側部分にも、排水用で三角形の第２内側導入孔６０ｄが複数形成されている。更に、内側プロテクタ６０の底部には、取入ガスＥＧＩを排気管ＥＰへ排出するための円形のガス排出口６０ｅが形成されており、このガス排出口６０ｅを含む先端部６０ｓは、外側プロテクタ６５の先端開口部６５ｓから先端側ＧＳに突出している。

ここで、微粒子センサ１０の使用時における内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５への排気ガスＥＧの取り入れ及び排出について、図７を用いて説明する。この図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。この排気ガスＥＧが、外側プロテクタ６５及び内側プロテクタ６０の周囲を通ると、その流速が内側プロテクタ６０のガス排出口６０ｅの外側で上昇し、いわゆるベンチュリ効果により、ガス排出口６０ｅ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６０内の取入ガスＥＧＩが、ガス排出口６０ｅを通じて、その外部である排気管ＥＰへ排出される。これ伴い、外側プロテクタ６５のガス取入口６５ｃ周囲の排気ガスＥＧが、このガス取入口６５ｃから外側プロテクタ６５内に取り入れられ、更に、内側プロテクタ６０の第１内側導入孔６０ｃを通じて、内側プロテクタ６０内に取り入れられる。そして、内側プロテクタ６０内の取入ガスＥＧＩは、ガス排出口６０ｅから排出される。このため、内側プロテクタ６０内には、破線矢印で示すように、基端側ＧＫの第１内側導入孔６０ｃから先端側ＧＳのガス排出口６０ｅに向かう取入ガスＥＧＩの気流が生じる。

次に、外側金具７０について説明する。この外側金具７０は、円筒状で金属からなり、内側金具２０の径方向ＧＤ周囲を内側金具２０とは離間した状態で囲むと共に、排気管ＥＰに装着されて接地電位ＰＶＥとされる。外側金具７０は、取付金具８０と外筒９０とから構成される。

取付金具８０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。この取付金具８０は、内側金具２０のうち主体金具３０及び内筒４０の先端側部分の径方向ＧＤ周囲に、これらとは離間して配置されている。この取付金具８０は、径方向外側ＧＤＯに膨出して外形六角形状をなすフランジ部８１を有する。また、取付金具８０の内側には、段状をなす段状部８３が設けられている。また、取付金具８０のうちフランジ部８１よりも先端側ＧＳの先端側部８０ｓの外周には、排気管ＥＰへの固定に用いる雄ネジ（不図示）が形成されている。微粒子センサ１０は、この先端側部８０ｓ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に固定される。

取付金具８０と内側金具２０との間には、後述する第１絶縁スペーサ１００及び第２絶縁スペーサ１１０が配置されて、絶縁されている。更に、取付金具８０と内側金具２０との間には、後述するヒータ接続金具８５と、これに接続する電線１７１のヒータリード線１７２の先端部１７２ｓが配置されている。取付金具８０のうち最も基端側ＧＫの加締部８０ｋｋは、径方向内側ＧＤＩに加締められて、線パッキン８７を介して第２絶縁スペーサ１１０を先端側ＧＳに押圧している。

外筒９０は、長手方向ＧＨに延びる筒状でステンレス製の部材である。この外筒９０の先端部９０ｓは、取付金具８０の基端側部８０ｋに外嵌され、この基端側部８０ｋにレーザ溶接されている。外筒９０のうち基端側ＧＫに位置する小径部９１の内部には、外筒接続金具９５が配置され、更にその基端側ＧＫには、フッ素ゴム製のグロメット９７が配置されている。これら外筒接続金具９５及びグロメット９７には、後述する５本の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５がそれぞれ挿通されている。これらのうち、後述する三重同軸ケーブルの電線１６１，１６３の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２は、それぞれ外筒接続金具９５に接続されている。この外筒接続金具９５は、外筒９０の小径部９１と共に加締めによって径方向内側ＧＤＩに縮径され、これにより外筒接続金具９５及びグロメット９７は、外筒９０の小径部９１内に固定されている。

次に、第１絶縁スペーサ１００について説明する（図３参照）。この第１絶縁スペーサ１００は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でアルミナ製の本体部材１０４と、主としてこの内部に設けられたヒータ配線１０５とからなる。第１絶縁スペーサ１００(本体部材１０４）は、内側金具２０と外側金具７０との間に介在して両者を電気的に絶縁する。具体的には、第１絶縁スペーサ１００は、内側金具２０のうち主体金具３０及び内筒４０の先端側部分と、外側金具７０のうち取付金具８０との間に配置されて、両者間を絶縁している。この第１絶縁スペーサ１００（本体部材１０４）は、先端側ＧＳに位置する径小な先端側部１０１と、基端側ＧＫに位置する径大な基端側部１０３と、これらの間を結ぶ中間部１０２とからなる。

このうち先端側部１０１は、微粒子センサ１０を排気管ＥＰに装着した状態で、排気管ＥＰ内に露出し（排気管ＥＰ内を臨み）、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧに接する。さらに、この先端側部１０１の先端部分は、外側プロテクタ６５のうち基端部６５ｋ寄りの外筒被接触部６５ｈに接触する接触部１０１ｓとなっている。また、中間部１０２は、先端側ＧＳ及び径方向外側ＧＤＯを向くテーパをなす外側段面１０２ｓと、基端側ＧＫを向く内側段面１０２ｋとを有する。これら外側段面１０２ｓ及び内側段面１０２ｋは、いずれも第１絶縁スペーサ１００の周方向ＣＤに延びる円環状である。外側段面１０２ｓは、取付金具８０の段状部８３に、基端側ＧＫから全周にわたり当接している。一方、内側段面１０２ｋには、主体金具３０のフランジ部３１が基端側ＧＫから当接している。

この第１絶縁スペーサ１００は、接触部１０１ｓを加熱するヒータ配線１０５を、第１絶縁スペーサ１００の内部に有する。具体的には、このヒータ配線１０５は、タングステンからなる発熱抵抗体１０６、この発熱抵抗体１０６の両端に導通する一対の第１，第２端子パッド１０７，１０８、及び、発熱抵抗体１０６と端子パッド１０７，１０８との間を導通する第１，第２リード１０９ｃ，１０９ｄを有する。このうち発熱抵抗体１０６は、先端側部１０１の接触部１０１ｓ内部に、メアンダ状（蛇行状）をなしながら全周にわたり形成されている。また、第１端子パッド１０７は、中間部１０２の外側段面１０２ｓに全周にわたって形成されており、取付金具８０の段状部８３に導通している。具体的には、この第１端子パッド１０７は、外側段面１０２ｓの全周にわたり、第１絶縁スペーサ１００の周方向ＣＤに延びる円環状に形成されており、その全周にわたって取付金具８０の段状部８３に当接している。これにより、第１端子パッド１０７は、接地電位ＰＶＥに接続している。

一方、第２端子パッド１０８は、基端側部１０３の内周面１０３ｎのうち基端側部分に、第１絶縁スペーサ１００の周方向ＣＤに延びる円筒状に形成されている。第１絶縁スペーサ１００の基端側部１０３の径方向内側ＧＤＩには、第２絶縁スペーサ１１０の凹溝１１１ｖに嵌め込まれた概略円筒状のヒータ接続金具８５が位置しており（図２も参照)、基端側部１０３の内周面１０３ｎの第２端子パッド１０８に、ヒータ接続金具８５に設けた舌状の接触バネ部８５ｃが弾性的に接触している。また第２絶縁スペーサ１１０のリード収容溝１１２内に位置するヒータ接続金具８５の線把持部８５ｄには、電線１７１のヒータリード線１７２の先端部１７２ｓが把持され導通している。この電線１７１は、内側金具２０（４０，５０）と外側金具７０（９０）との間を基端側ＧＫに延び、更にグロメット９７を貫通して、外側金具７０（外筒９０）の外部に延出し、回路部２００の第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２３ａに接続している。

次に、第２絶縁スペーサ１１０について説明する。この第２絶縁スペーサ１１０は、長手方向ＧＨに延びる筒状でアルミナ製の部材である。第２絶縁スペーサ１１０は、内側金具２０と外側金具７０との間に介在して両者を電気的に絶縁する。具体的には、第２絶縁スペーサ１１０は、内側金具２０のうち内筒４０の先端側部分と、外側金具７０のうち取付金具８０との間に配置されている。この第２絶縁スペーサ１１０は、先端側ＧＳに位置する先端側部１１１と、基端側ＧＫに位置する基端側部１１３とからなる。

このうち先端側部１１１は、基端側部１１３よりも外径が小さく肉薄とされている。この先端側部１１１は、第１絶縁スペーサ１００の基端側部１０３と内筒４０との間に位置している。この先端側部１１１の外周面１１１ｍには、第２絶縁スペーサ１１０の周方向に延びる凹溝１１１ｖが全周にわたり形成されており、この凹溝１１１ｖには、前述のヒータ接続金具８５が嵌め込まれている。一方、基端側部１１３は、第１絶縁スペーサ１００の基端側部１０３よりも基端側ＧＫに位置し、取付金具８０と内筒４０との間に配置されている。また、図２に示すように、第２絶縁スペーサ１１０には、先端側部１１１及び基端側部１１３を切り欠いて長手方向ＧＨに延びるリード収容溝１１２が形成されており、前述したように、このリード収容溝１１２内において、電線１７１のヒータリード線１７２の先端部１７２ｓをヒータ接続金具８５の線把持部８５ｄで把持している。

また前述したように、取付金具８０の加締部８０ｋｋは、内側に向けて加締められて、線パッキン８７を介して第２絶縁スペーサ１１０を先端側ＧＳに押圧している。これにより、第２絶縁スペーサ１１０の先端側部１１１は、内筒４０のフランジ部４１及び主体金具３０のフランジ部３１を先端側ＧＳに押圧する。更にこれらのフランジ部４１，３１は、第１絶縁スペーサ１００の中間部１０２を先端側ＧＳに押圧して、この中間部１０２が、取付金具８０の段状部８３に係合する。かくして、第１絶縁スペーサ１００及び第２絶縁スペーサ１１０が、内側金具２０（主体金具３０及び内筒４０の先端側部分）と外側金具７０（取付金具８０）との間に固定されている。

次に、セラミック素子１２０について説明する（図４，図５参照）。このセラミック素子１２０は、長手方向ＧＨに延びる矩形板状でアルミナからなる絶縁性のセラミック基体１２１を有しており、このセラミック基体１２１内に、放電電極体１３０、補助電極体１４０及び素子ヒータ１５０が埋設されて一体焼結されている。具体的には、セラミック基体１２１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１２２，１２３，１２４を積層してなり、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１２５，１２６がそれぞれ介在している。このうちセラミック層１２２及び絶縁被覆層１２５は、セラミック層１２３，１２４及び絶縁被覆層１２６よりも、先端側ＧＳ及び基端側ＧＫでそれぞれ長手方向ＧＨに短くされている。そして、絶縁被覆層１２５とセラミック層１２３の間に放電電極体１３０が配置されている。また、セラミック層１２３と絶縁被覆層１２６の間に補助電極体１４０が配置され、絶縁被覆層１２６とセラミック層１２４の間に素子ヒータ１５０が配置されている。

放電電極体１３０は、長手方向ＧＨに延びる直線状の形態を有しており、先端側ＧＳに位置する針状の針状電極部１３１と、基端側ＧＫに位置する放電電位パッド１３５と、これらの間を結ぶリード部１３３とからなる。針状電極部１３１は、白金線からなる。一方、リード部１３３及び放電電位パッド１３５は、パターン印刷されたタングステンからなる。放電電極体１３０のうち、針状電極部１３１の基端側部１３１ｋとリード部１３３の全体は、セラミック基体１２１内に埋設されている。一方、針状電極部１３１のうち先端側部１３１ｓは、セラミック基体１２１のうち、セラミック層１２２よりも先端側ＧＳで、セラミック基体１２１から突出している。また、放電電位パッド１３５は、セラミック基体１２１のうち、セラミック層１２２よりも基端側ＧＫで露出している。この放電電位パッド１３５には、前述したように、第１セパレータ４４の挿通孔４４ｃ内で放電電位端子４６が接触する。

補助電極体１４０は、長手方向ＧＨに延びる形態を有しており、パターン印刷により形成されて、その全体がセラミック基体１２１内に埋設されている。この補助電極体１４０は、先端側ＧＳに位置し、矩形状の補助電極部１４１と、この補助電極部１４１に接続し基端側ＧＫに延びるリード部１４３とからなる。リード部１４３の基端部１４３ｋは、絶縁被覆層１２６の貫通孔１２６ｃを通じて、セラミック層１２４の一方の主面１２４ａに形成された導通パターン１４５に接続している。更に、この導通パターン１４５は、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１４６を通じて、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成された補助電位パッド１４７に接続している。この補助電位パッド１４７には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で補助電位端子４７が接触する。

素子ヒータ１５０は、パターン印刷により形成されて、その全体がセラミック基体１２１内に埋設されている。素子ヒータ１５０は、先端側ＧＳに位置しこのセラミック素子１２０を加熱する発熱抵抗体１５１と、この発熱抵抗体１５１の両端に接続し基端側ＧＫに延びる一対のヒータリード部１５２，１５３とからなる。一方のヒータリード部１５２の基端部１５２ｋは、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１５５を介して、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成されたヒータパッド１５６に接続している。このヒータパッド１５６には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内でヒータ端子４８が接触する。また、他方のヒータリード部１５３の基端部１５３ｋは、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１５７を介して、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成されたヒータパッド１５８に接続している。このヒータパッド１５８には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内でヒータ端子４９が接触する。

次に、電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５について説明する。これら５本の電線のうち、２本の電線１６１，１６３は、三重同軸ケーブル（トライアキシャルケーブル）であり、残り３本の電線１７１，１７３，１７５は、細径で単芯の絶縁電線である。

このうち電線１６１は、芯線（中心導体）として放電電位リード線１６２を有し、この放電電位リード線１６２は、前述したように、第２セパレータ４５の第１挿通孔４５ｃ内で放電電位端子４６に接続している。また、電線１６３は、芯線（中心導体）として補助電位リード線１６４を有し、この補助電位リード線１６４は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で補助電位端子４７に接続している。また、これらの電線１６１，１６３の同軸二重の外部導体のうち、内側の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１は、内側金具２０の内筒接続金具５０にそれぞれ接続しており、第１電位ＰＶ１とされる。一方、外側の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２は、外側金具７０に導通する外筒接続金具９５にそれぞれ接続しており、接地電位ＰＶＥとされる。

また、電線１７１は、芯線としてヒータリード線１７２を有する。このヒータリード線１７２は、前述のように、取付金具８０の内部でヒータ接続金具８５に接続している。また、電線１７３は、芯線としてヒータリード線１７４を有する。このヒータリード線１７４は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内でヒータ端子４８に接続している。また、電線１７５は、芯線としてヒータリード線１７６を有する。このヒータリード線１７６は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内でヒータ端子４９に接続している。

次に、回路部２００について説明する（図６参照）。この回路部２００は、微粒子センサ１０の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５に接続されており、微粒子センサ１０を駆動すると共に、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路を有する。回路部２００は、イオン源電源回路２１０と、補助電極電源回路２４０と、計測制御回路２２０とを有する。

このうちイオン源電源回路２１０は、第１電位ＰＶ１とされる第１出力端２１１と、第２電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有する。第２電位ＰＶ２は、第１電位ＰＶ１に対して、正の高電位とされる。補助電極電源回路２４０は、第１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とを有する。この補助電極電位ＰＶ３は、第１電位ＰＶ１に対して、正の直流高電位であるが、第２電位ＰＶ２のピーク電位よりも低い電位とされる。

計測制御回路２２０は、信号電流検知回路２３０と、第１ヒータ通電回路２２３と、第２ヒータ通電回路２２５とを有する。このうち信号電流検知回路２３０は、第１電位ＰＶ１とされる信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥとされる接地入力端２３２とを有する。なお、接地電位ＰＶＥと第１電位ＰＶ１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（第１電位ＰＶ１）と接地入力端２３２（接地電位ＰＶＥ）との間を流れる信号電流Ｉｓを検知する回路である。

また、第１ヒータ通電回路２２３は、ＰＷＭ制御により第１絶縁スペーサ１００のヒータ配線１０５に通電して、発熱抵抗体１０６を発熱させる回路であり、電線１７１のヒータリード線１７２に接続される通電端２２３ａと、接地電位ＰＶＥとされる通電端２２３ｂとを有する。また、第２ヒータ通電回路２２５は、ＰＷＭ制御によりセラミック素子１２０の素子ヒータ１５０に通電して、発熱抵抗体１５１を発熱させる回路であり、電線１７３のヒータリード線１７４に接続される通電端２２５ａと、電線１７５のヒータリード線１７６に接続されて接地電位ＰＶＥとされる通電端２２５ｂとを有する。

回路部２００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電位ＰＶ１とされる内側回路ケース２５０に包囲されている。また、この内側回路ケース２５０は、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、電線１６１，１６３のうち、第１電位ＰＶ１とされる内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１に導通している。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を捲回した二次側鉄心２７１ｂとに、分離して構成される。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電位ＰＶ１に導通している。

更に、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、及び計測制御回路２２０は、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。また、この外側回路ケース２６０は、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、電線１６１，１６３のうち、接地電位ＰＶＥとされる外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２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。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。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。また、計測制御回路２２０は、マイクロプロセッサ２２１を有し、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）などの信号を、制御ユニットＥＣＵに送信可能となっている。

次いで、微粒子検知システム１の電気的機能及び動作について説明する（図１，図６，図７参照）。セラミック素子１２０の放電電極体１３０は、電線１６１の放電電位リード線１６２を介して、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に接続、導通しており、第２電位ＰＶ２とされる。一方、セラミック素子１２０の補助電極体１４０は、電線１６３の補助電位リード線１６４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、導通しており、補助電極電位ＰＶ３とされる。更に、内側金具２０は、電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１を介して、内側回路ケース２５０等に接続、導通しており、第１電位ＰＶ１とされる。加えて、外側金具７０は、電線１６１，１６３の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２を介して、外側回路ケース２６０等に接続、導通しており、接地電位ＰＶＥとされる。

ここで、放電電極体１３０の針状電極部１３１に、回路部２００のイオン源電源回路２１０から、電線１６１の放電電位リード線１６２、放電電位端子４６、及び放電電位パッド１３５を通じて、正の高電圧（例えば、１〜２ｋＶ）の第２電位ＰＶ２を印加する。すると、この針状電極部１３１の針状先端部１３１ｓｓと、第１電位ＰＶ１とされた内側プロテクタ６０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１３１ｓｓの周囲でイオンＣＰが生成される。前述したように、ガス取入管２５の作用により、内側プロテクタ６０内には、排気ガスＥＧが取り入れられ、セラミック素子１２０付近において、基端側ＧＫから先端側ＧＳに向かう取入ガスＥＧＩの気流が生じている。このため、生成されたイオンＣＰは、取入ガス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、取入ガスＥＧＩと共に、ガス排出口６０ｅに向けて流れ、外部の排気管ＥＰへ排出される。

一方、補助電極体１４０の補助電極部１４１には、回路部２００の補助電極電源回路２４０から、電線１６３の補助電位リード線１６４、補助電位端子４７、及び補助電位パッド１４７を通じて、所定の電位（例えば、１００〜２００Ｖの正の直流電位）とされた補助電極電位ＰＶ３を印加する。これにより、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に、補助電極部１４１からその径方向外側ＧＤＯの内側プロテクタ６０（捕集極）に向かう斥力を与える。そして、浮遊イオンＣＰＦを、捕集極（内側プロテクタ６０）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までもがガス排出口６０ｅから排出されるのを防止する。

そして、この微粒子検知システム１では、ガス排出口６０ｅ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）を検知できる。このように本実施形態では、気中放電で発生させたイオンＣＰを、ガス取入管２５の内部に取り入れた排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓに付着させて、帯電した帯電微粒子ＳＣを生成し、第１電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間に、帯電微粒子ＳＣの量に応じて流れる信号電流Ｉｓを用いて排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知する。

更に、微粒子センサ１０は、セラミック素子１２０に素子ヒータ１５０を有する。この素子ヒータ１５０のヒータパッド１５６は、ヒータ端子４８及び電線１７３のヒータリード線１７４を介して、回路部２００の第２ヒータ通電回路２２５の通電端２２５ａに導通している。また、素子ヒータ１５０のヒータパッド１５８は、ヒータ端子４９及び電線１７５のヒータリード線１７６を介して、第２ヒータ通電回路２２５の通電端２２５ｂに導通している。

このため、第２ヒータ通電回路２２５から、ヒータパッド１５６とヒータパッド１５８との間に所定のヒータ通電電圧を印加すると、素子ヒータ１５０の発熱抵抗体１５１が通電により発熱する。これにより、セラミック素子１２０を加熱して、セラミック素子１２０に付着した水滴や煤等の異物を除去できるので、セラミック素子１２０の絶縁性を回復或いは維持できる。

加えて、本実施形態の微粒子センサ１０は、第１絶縁スペーサ１００にヒータ配線１０５を有する。このヒータ配線１０５の第１端子パッド１０７は、ヒータ接続金具８５及び電線１７１のヒータリード線１７２を介して、回路部２００の第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２３ａに導通している。また、ヒータ配線１０５の第２端子パッド１０８は、外側金具７０及び外筒接続金具９５を介して、接地電位ＰＶＥに、ひいては第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２３ｂに導通している。

このため、第１ヒータ通電回路２２３から、第１端子パッド１０７と第２端子パッド１０８との間に所定のヒータ通電電圧を印加すると、ヒータ配線１０５の発熱抵抗体１０６が通電により発熱する。これにより、第１絶縁スペーサ１００の先端側部１０１の接触部１０１ｓを加熱して、これが接触している外筒被接触部６５ｈを通じて外側プロテクタ６５を加熱できる。このため、外側プロテクタ６５のうち外筒被接触部６５ｈ及びこの付近の内周面に付着し堆積した付着微粒子ＳＦを燃焼させて除去する（焼き飛ばす）ことができる。
これにより、付着微粒子ＳＦの堆積によって、外側プロテクタ６５と内側プロテクタ６０との間の筒間間隙ＩＷ（図７参照）が狭くなったり、筒間間隙ＩＷが閉塞して取入ガスＥＧＩが流れなくなったりして、適切に微粒子Ｓを検知できなくなる不具合を防止でき、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量を適切に検知できる。
また、微粒子センサ１０の作動中（微粒子検知中）にも外側プロテクタ６５を第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）１００で加熱して、これらの温度を上昇させて、外側プロテクタ６５に微粒子Ｓが付着しにくくするなどの使用方法を採用することもできる。

また、発熱抵抗体１０６は、第１絶縁スペーサ１００の内部に埋め込まれているため、ススなどの異物が発熱抵抗体１０６に付着（堆積）することにより、ヒータ配線１０５に対する通電を適切に実行できなくなったり、発熱抵抗体１０６が劣化したりするのを抑制できる。従って、微粒子センサ１０を長期間にわたって使用した場合にも、ヒータ配線１０５の加熱性能を良好に維持することができ、ヒータ寿命の長い微粒子センサとすることができる。

更に、本実施形態では、第１絶縁スペーサ１００のうち、外側段面１０２ｓに、ヒータ配線１０５の第１端子パッド１０７を設けており、この第１端子パッド１０７は、接地電位ＰＶＥとされる取付金具８０の段状部８３に当接、導通している。このような形態とすることで、第１端子パッド１０７を外側金具７０あるいは回路部２００の第１ヒータ通電回路２２３に接続するためのリード線等を設ける必要がなく、微粒子センサ１０を簡単な構造とし、かつ、第１端子パッド１０７を確実に外側金具７０に導通できる。また、本実施形態では、第１端子パッド１０７を、外側段面１０２ｓに、第１絶縁スペーサ１００の周方向ＣＤに延びる円環状に形成し、全周にわたり外側金具７０（取付金具８０の段状部８３）に当接させている。このため、第１端子パッド１０７と外側金具７０とをより確実かつ低抵抗で接続できる。

またこの微粒子センサ１０では、信号電流Ｉｓが微小となるが、第１電位ＰＶ１とされる内側金具２０と、接地電位ＰＶＥとされる外側金具７０との間で絶縁しているので、第１電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間の漏れ電流を抑制し、これらの間を流れる微小な信号電流Ｉｓの量を適切に検知できる。かくして、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量を適切に検知することができる。

（変形形態１）
次いで、上述の実施形態の変形形態１を、図８を参照しつつ説明する。上述の実施形態においては、微粒子検知システム１に用いる微粒子センサ１０は、ガス取入管２５の外側プロテクタ６５の外筒被接触部６５ｈに、第１絶縁スペーサ１００の先端側部１０１の接触部１０１ｓが接触する形態とした。このため、実施形態の微粒子センサ１０では、ヒータ配線１０５（発熱抵抗体１０６）への通電により、外筒被接触部６５ｈを通じて外側プロテクタ６５が加熱され、外側プロテクタ６５の外筒被接触部６５ｈ及びこの付近の内周面に堆積した付着微粒子ＳＦを除去することができる。

これに対し、本変形形態１の微粒子検知システム３０１に用いる微粒子センサ３１０（図８参照）は、発熱抵抗体１０６への通電により、外側プロテクタ３６５のみならず内側プロテクタ３６０も加熱できる。具体的には、内側プロテクタ３６０及び外側プロテクタ３６５の形態は、実施形態１の内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５の形態とほぼ同様である。但し、本変形形態１の内側プロテクタ３６０は、その基端部分の形態が、実施形態の内側プロテクタ６０と異なり、外側にＵ字状に曲げ返されて、端部をなして内筒被接触部でもある重ね被接触部３６０ｈが、外側プロテクタ３６５の外筒被接触部３６５ｈに重なり、溶接部３６５ｍでレーザ溶接されて一体とされている。

また、実施形態では、内側プロテクタ６０の基端部６０ｋ及び外側プロテクタ６５の基端部６５ｋを主体金具３０の先端部３０ｓにレーザ溶接で固定していた。しかし、本変形形態１では、主体金具３０の先端部３０ｓに設けた環状凹部３０ｇに、外側プロテクタ３６５の基端部３６５ｋに打ち抜き形成した返し部３６５ｋｋが脱着不能に係合している。

この微粒子センサ３１０では、内側プロテクタ３６０及び外側プロテクタ３６５を上述の形態としたので、通電により発熱抵抗体１０６を発熱させて、第１絶縁スペーサ１００の先端側部１０１の接触部１０１ｓが接触している外側プロテクタ３６５の外筒被接触部３６５ｈを加熱すると、外筒被接触部３６５ｈに重なる内側プロテクタ３６０の重ね被接触部３６０ｈにも熱が伝わる。従って、外筒被接触部３６５ｈを通じて外側プロテクタ３６５が加熱されるのみならず、重ね被接触部３６０ｈを通じて内側プロテクタ３６０も加熱される。

このため、外側プロテクタ３６５の外筒被接触部３６５ｈ及びこの付近の内周面に付着し堆積した付着微粒子ＳＦを燃焼させて除去する（焼き飛ばす）ことができるほか、内側プロテクタ３６０の重ね被接触部３６０ｈ及びこの付近の外周面に付着し堆積した付着微粒子ＳＦをも燃焼させて除去する（焼き飛ばす）ことができ、付着微粒子ＳＦの除去をより適切に行うことができる。
これにより、付着微粒子ＳＦの堆積によって筒間間隙ＩＷが狭くなったり、筒間間隙ＩＷが閉塞して取入ガスＥＧＩが流れなくなったりして、適切に微粒子Ｓを検知できなくなる不具合を防止でき、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量を適切に検知できる。

しかも、内側プロテクタ３６０の内周面に付着し堆積した付着微粒子ＳＦをも燃焼させて除去する（焼き飛ばす）ことができるので、センサ内流路ＳＧＷのうち、内側プロテクタ３６０とセラミック素子１２０との間における、取入ガスＥＧＩの流通をも適切に維持することができる。

また、微粒子センサ３１０の作動中（微粒子検知中）にも外側プロテクタ３６５及び内側プロテクタ３６０を第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）１００で加熱して、これらの温度を上昇させて、外側プロテクタ３６５及び内側プロテクタ３６０に微粒子Ｓが付着しにくくするなどの使用方法を採用することもできる。

（変形形態２）
次いで、前述の実施形態の変形形態２を、図９を参照しつつ説明する。変形形態１の微粒子検知システム３０１に用いる微粒子センサ３１０（図８参照）では、発熱抵抗体１０６への通電により、外側プロテクタ３６５及び内側プロテクタ３６０を、外側から加熱した。具体的には、第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）１００の先端側部１０１の接触部１０１ｓを、外側プロテクタ３６５の外筒被接触部３６５ｈに外側から接触させると共に、内側プロテクタ３６０の重ね被接触部３６０ｈを外筒被接触部３６５ｈに重ねて、第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）１００の接触部１０１ｓが間接的に接触する形態とした。

これに対し、変形形態２の微粒子検知システム４０１に用いる微粒子センサ４１０（図９参照）では、外側プロテクタ５６５及び内側プロテクタ５６０を、比較形態２よりも径大に形成している。これにより、第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）１００の先端側部１０１の接触部１０１ｓが、外側プロテクタ５６５の外筒被接触部５６５ｈに内側から接触するほか、内側プロテクタ５６０の内筒被接触部５６０ｈに外側から接触する形態とした。なお、外側プロテクタ５６５及び内側プロテクタ５６０は、先端付近の溶接部５６５ｍでレーザ溶接されて一体とされている。

また、変形形態１では、主体金具３０の先端部３０ｓに設けた環状凹部３０ｇに、外側プロテクタ３６５の基端部３６５ｋに打ち抜き形成した返し部３６５ｋｋが脱着不能に係合している。これに対し、本変形形態２では、主体金具３０の先端部３０ｓに設けた環状凹部３０ｇに、内側プロテクタ５６０の基端部５６０ｋに打ち抜き形成した返し部５６０ｋｋが脱着不能に係合している。

この微粒子センサ４１０では、内側プロテクタ５６０及び外側プロテクタ５６５を上述の形態としたので、通電により発熱抵抗体１０６を発熱さると、第１絶縁スペーサ１００の先端側部１０１の接触部１０１ｓが内側から接触している外側プロテクタ５６５の外筒被接触部５６５ｈを直接加熱する。また、第１絶縁スペーサ１００の接触部１０１ｓが外側から接触している内側プロテクタ５６０の内筒被接触部５６０ｈを直接加熱する。従って、さらに効率よく、外筒被接触部５６５ｈを通じて外側プロテクタ５６５が加熱されるのみならず、内筒被接触部５６０ｈを通じて内側プロテクタ５６０も加熱される。

このため、外側プロテクタ５６５の外筒被接触部５６５ｈ及びこの付近の内周面に付着し堆積した付着微粒子ＳＦを燃焼させて除去する（焼き飛ばす）ことができるほか、内側プロテクタ５６０の内筒被接触部５６０ｈ及びこの付近の外周面に付着し堆積した付着微粒子ＳＦをも燃焼させて除去する（焼き飛ばす）ことができ、付着微粒子ＳＦの除去をより適切に行うことができる。
これにより、この微粒子センサ４１０でも、付着微粒子ＳＦの堆積によって筒間間隙ＩＷが狭くなったり、筒間間隙ＩＷが閉塞して取入ガスＥＧＩが流れなくなったりして、適切に微粒子Ｓを検知できなくなる不具合を防止でき、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量を適切に検知できる。

しかも、内側プロテクタ５６０の内周面に付着し堆積した付着微粒子ＳＦをも燃焼させて除去する（焼き飛ばす）ことができるので、センサ内流路ＳＧＷのうち、内側プロテクタ５６０とセラミック素子１２０との間における、取入ガスＥＧＩの流通をも適切に維持することができる。

また、微粒子センサ４１０の作動中（微粒子検知中）にも外側プロテクタ５６５及び内側プロテクタ５６０を第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）１００で加熱して、これらの温度を上昇させて、外側プロテクタ５６５及び内側プロテクタ５６０に微粒子Ｓが付着しにくくするなどの使用方法を採用することもできる。

以上において、本発明を実施形態及び変形形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の実施形態等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言うまでもない。例えば、実施形態等では、タングステンからなる発熱抵抗体１０６を用いたが、発熱抵抗体の構成材料はこれに限定されない。白金やモリブテンなどの他の金属材料や、導電性セラミック材を用いてもよい。

また、実施形態等では、第１絶縁スペーサ１００の内部に設けたヒータ配線１０５のうち、第２端子パッド１０８は、前述したように、ヒータ接続金具８５を介して、電線１７１のヒータリード線１７２に導通し、グロメット９７を貫通して、外筒９０の外部に延出し、回路部２００の第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２３ａに接続している。一方、第１端子パッド１０７は、第１絶縁スペーサ１００の中間部１０２の外側段面１０２ｓに全周にわたって形成され、取付金具８０の段状部８３に導通し、この取付金具８０を通じて、接地電位ＰＶＥに接続している。従って、第１ヒータ通電回路２２３からヒータ配線１０５に通電するに当たっては、１本の電線１７１（ヒータリード線１７２）と接地電位ＰＶＥとの間に通電すれば良い形態とした。このようにすることで、微粒子センサ１０等と回路部２００の第１ヒータ通電回路２２３との間を結ぶ電線の数を１本削減でき、微粒子センサの構造を簡単にできる利点がある。
しかし、第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）１００の形態を変更し、ヒータ配線１０５の一端を電線１７１のヒータリード線１７２に接続するほか、図６において破線で示すように、他端を別の電線１７７のヒータリード線１７８に接続し、両者を外筒９０の外部に延出させて、第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２５ａ，２２３ｂにそれぞれ接続する形態としても良い。この場合には、ヒータリード線の数の削減はできないが、取付金具８０と取付用ボスＢＯとの取付状態（導通状態）の着脱による変動や経時的変動の影響を受けずに、ヒータ配線１０５を駆動できるので、ヒータ配線１０５（発熱抵抗体１０６）の発熱状態を安定化できる利点がある。

１，３０１，４０１ 微粒子検知システム
１０，３１０，４１０ 微粒子センサ
２０ 内側金具
２５ ガス取入管（流通路形成体）
３０ 主体金具
４０ 内筒
５０ 内筒接続金具
６０，３６０，５６０ 内側プロテクタ（内側金属筒）
６０ｅ ガス排出口
３６０ｈ 重ね被接触部（内筒被接触部）
５６０ｈ 内筒被接触部
６５，３６５，５６５ 外側プロテクタ（外側金属筒）
６５ｃ ガス取入口
６５ｈ，３６５ｈ，５６５ｈ （外側プロテクタの）外筒被接触部
３６５ｍ，５６５ｍ 溶接部
７０ 外側金具
８０ 取付金具（外側金具）
８０ｓ 先端側部
８５ｃ （ヒータ接続金具の）接触バネ部
８５ｄ （ヒータ接続金具の）線把持部
９０ 外筒（外側金具）
１００ 第１絶縁スペーサ（ヒータ部材）
１０１ 先端側部
１０１ｓ 接触部
１０２ 中間部
１０２ｓ 外側段面(金具当接面)
１０４ 本体部材
１０５ ヒータ配線
１０６ 発熱抵抗体
１０７ 第１端子パッド(第１ヒータ端子)
１０８ 第２端子パッド(第２ヒータ端子）
１２０ セラミック素子
２００ 回路部
２２３ 第１ヒータ通電回路
ＥＰ 排気管
ＥＧ 排気ガス
ＥＧＩ 取入ガス（被測定ガス）
Ｓ 微粒子
ＣＰ イオン
ＳＣ 帯電微粒子
ＳＦ 付着粒子
ＳＧＷ センサ内流路
ＩＷ 筒間間隙
ＰＶＥ 接地電位
ＰＶ１ 第１電位
Ｉｓ 信号電流
ＡＸ （微粒子センサの）軸線
ＧＨ （軸線に沿う）長手方向
ＧＫ （長手方向のうち）基端側
ＧＳ （長手方向のうち）先端側
ＧＤ 径方向
ＧＤＯ 径方向外側
ＧＤＩ 径方向内側

Claims (5)

1. 被測定ガスを流すセンサ内流路を形成する流路形成体を備え、
   上記センサ内流路中に存在する微粒子を帯電させて、上記センサ内流路を流れる上記微粒子を検知する
   微粒子センサであって、
   上記流路形成体は、
   内側金属筒と、
   上記内側金属筒を径方向外側から囲む外側金属筒とを有し、
   上記内側金属筒及び上記外側金属筒の間の筒状の筒間間隙は、上記センサ内流路の少なくとも一部をなしており、
   上記内側金属筒及び上記外側金属筒の少なくともいずれかを加熱するヒータ部材を、備える
   微粒子センサ。
2. 請求項１に記載の微粒子センサであって、
   前記ヒータ部材は、
   絶縁性無機材料からなる本体部材と、
   上記本体部材の内部に埋め込まれ通電により発熱する発熱抵抗体と、を有する
   微粒子センサ。
3. 請求項１または請求項２に記載の微粒子センサであって、
   前記ヒータ部材は、
   前記外側金属筒の外筒被接触部に接して、上記外筒被接触部を通じて上記外側金属筒を加熱する
   微粒子センサ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の微粒子センサであって、
   前記ヒータ部材は、
   前記内側金属筒の内筒被接触部に接して、上記内筒被接触部を通じて上記内側金属筒を加熱する
   微粒子センサ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の微粒子センサを用いた微粒子検知システムであって、
   気中放電で発生させたイオンを、前記センサ内流路を流れる前記被測定ガスに含まれる前記微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、上記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、上記被測定ガス中の上記微粒子の量を検知する
   微粒子検知システム。

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