JP6784504B2 - 微粒子センサ - Google Patents

Description

本発明は、通気管に装着され、この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センサに関する。

通気管に装着されて用いられ、通気管内を流通する被測定ガス中に含まれる微粒子の量を検知する微粒子センサが知られている。例えば、内燃機関（ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなど）の排気管に装着され、排気ガス中に含まれるススなどの微粒子の量を検知する微粒子センサなどである。この微粒子センサでは、排気管を流通する排気ガスを取り入れ、この排気ガス中に含まれる微粒子にイオン源で生成したイオンを付着させて帯電微粒子とした後、取り入れた排気ガスと共に排気管に排出する。一方で、イオン源で生成したイオンのうち微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する。そして、イオン源で生成したイオンの量と、捕集された浮遊イオンの量との差分に相当する電流値を測定して、被測定ガス中に含まれる微粒子の量を測定する。

更に、このような微粒子センサの中には、例えば、微粒子センサの外部に設置した圧送ポンプで清浄なエアを生成し、このエアを微粒子センサのセンサ本体内に供給する。そして、発生したイオンをエアと共に吹き出させて取入ガスに混合する微粒子センサがある。例えば特許文献１に、この形態の微粒子センサが開示されている（特許文献１の請求項２等を参照）。

特表２０１３−５２０６６９号公報

ところで、この特許文献１の微粒子センサでは、センサ本体部の先端側外周に雄ネジを形成し、このセンサ本体部の雄ネジ部を、通気管のうち、内周に雌ネジが形成された管取付部にねじ込むことによって、センサ本体部を通気管の管取付部に固定している。
しかしながら、このような微粒子センサでは、センサ本体部の雄ネジ部を通気管の管取付部にねじ込むには、センサ本体部全体を回転させる必要がある。すると、センサ本体部内にエアを供給するために、センサ本体部から延びるエアチューブがセンサ本体部の回転に伴ってねじれる。このため、微粒子センサの通気管への取り付けが面倒である。その上、エアチューブがねじれると、エアチューブ内を流通するエアの流通量が減少し、センサ本体部内に所定量のエアを供給できず、微粒子の検知精度が低下する場合も生じ得る。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、エアチューブがねじれずに、センサ本体部を通気管の管取付部に装着できる微粒子センサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、通気管のうち、環状の管座面部、及び、上記管座面部から上記通気管の径方向外側に延出し、内周に雌ネジが形成された筒状の雌ネジ部を含む管取付部に、センサ本体先端部を装着し、上記センサ本体先端部よりも後端側のセンサ本体後端部を上記通気管の外部に配置して、上記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センサ本体部であって、上記センサ本体後端部から延出し、エアを上記センサ本体部内に取り入れるエア取入部を有するセンサ本体部と、上記センサ本体部の上記エア取入部に接続され、上記エア取入部から延出し、上記センサ本体部内に上記エアを供給するエアチューブと、上記エアチューブとは別体をなし、上記センサ本体部の上記センサ本体後端部から延出するケーブルと、を備える微粒子センサであって、上記センサ本体先端部は、上記管座面部に直接または間接に接する環状のセンサ座面部を有し、外周に雄ネジが形成された雄ネジ部を有する筒状の締結部材であって、上記センサ本体後端部の径方向周囲に回転自在に配置され、上記管取付部の上記雌ネジ部に上記雄ネジ部が螺合し、上記締結部材が上記センサ本体先端部に係合して上記センサ本体部を先端側に移動させ、上記管取付部の上記管座面部に上記センサ座面部を直接または間接に接しさせて、上記管取付部に上記センサ本体部を保持させる締結部材を備える微粒子センサである。

上述の微粒子センサは、センサ本体部に対し回転自在に配置された上述の締結部材を有する。このため、センサ本体部を通気管の管取付部に装着する際には、センサ本体部を回転させることなく、締結部材のみを回転させることにより、センサ本体部を通気管に装着できるので、エアチューブがねじれずにセンサ本体部を通気管の管取付部に装着できる。

更に、上記の微粒子センサであって、前記センサ本体後端部は、前記締結部材が前記センサ本体部よりも前記後端側まで移動可能な形態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、通気管の管取付部に微粒子センサを着脱するにあたり、締結部材を工具等で回転させて締め付けたり緩めたりするため、締結部材のうち周囲の工具係合部の角が変形するなどの破損が生じることがある。この場合、破損した締結部材をセンサ本体部よりも後端側まで移動できないと、微粒子センサ全体を破棄することとなる。
これに対し、上述の微粒子センサでは、締結部材をセンサ本体部よりも後端側に移動させることができる。このため、センサ本体部から延びているエアチューブ及びケーブルを途中で切断し、残ったエアチューブ及びケーブルを締結部材の内側を通すことにより、破損した締結部材を微粒子センサから取り外して新たな締結部材と交換できる。或いは、エアチューブの端部にプラグが設けられている場合には、プラグをエアチューブから取り外すか、または、プラグも締結部材の内側を通すことにより、破損した締結部材を微粒子センサから取り外して新たな締結部材と交換できる。また、ケーブルの端部にコネクタが設けられている場合には、コネクタをケーブルから取り外すか、または、コネクタも締結部材の内側を通すことにより、破損した締結部材を微粒子センサから取り外して新たな締結部材と交換できる。これにより、センサ本体部を再び使用できる。

更に、上記の微粒子センサであって、上記微粒子センサのうち前記センサ本体部及び前記エアチューブを含む前記締結部材以外のセンサ主要部は、上記締結部材の内側を通過させて上記締結部材と分離可能な形態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、締結部材をセンサ本体部よりも後端側まで移動させることができるだけでなく、更に締結部材を微粒子センサのうち締結部材以外の部分（センサ主要部）から分離することができる。これにより、破損した締結部材を交換する際には、締結部材のみを交換することで、微粒子センサを再び使用できる。

なお、「センサ主要部」は、センサ本体部及びエアチューブのほか、エアチューブの端部にプラグが設けられている場合には、このプラグもセンサ主要部に含まれる。また、センサ本体部から延出したケーブルの端部にコネクタが設けられている場合には、ケーブル及びコネクタもセンサ主要部に含まれる。
「センサ主要部は締結部材の内側を通過させて締結部材と分離可能な形態を有する微粒子センサ」としては、例えば、エアチューブの端部にプラグが設けられた微粒子センサにおいて、エアチューブ及びプラグの形態を、締結部材の内側を通過可能な形態とした微粒子センサが挙げられる。このような微粒子センサでは、締結部材を交換するにあたり、プラグをエアチューブから取り外して締結部材を交換した後に再びプラグをエアチューブに接続しなくても済み、締結部材のみを簡単に交換できる。
また、センサ本部からエアチューブ及びケーブルが延出し、ケーブルの端部にコネクタが設けられた微粒子センサにおいて、エアチューブ、ケーブル及びコネクタの形態を、締結部材の内側を通過可能な形態とした微粒子センサが挙げられる。このような微粒子センサでは、締結部材を交換するにあたり、コネクタをケーブルから取り外して締結部材を交換した後に再びコネクタをケーブルに接続しなくても済み、締結部材のみを簡単に交換できる。

更に、前記の微粒子センサであって、前記センサ本体部は、前記エア取入部よりも前記先端側で、かつ、前記締結部材よりも前記後端側に設けられ、上記締結部材が上記後端側に移動して上記エア取入部に当接するのを制限する移動制限部を有する微粒子センサとすると良い。

上述の微粒子センサでは、微粒子センサの取り扱い時などに、締結部材が後端側に移動しても、上述の移動制限部によって後端側への移動が制限されるため、エア取入部には当接しない。このため、締結部材がエア取入部に当たってエア取入部が破損したり、エア取入部に接続したエアチューブがエア取入部から外れるのを防止できる。

実施形態に係る微粒子センサの斜視図である。 実施形態に係る微粒子センサのうち、第１ケーブルの一部、第１コネクタ、第２ケーブルの一部及び第２コネクタと、第１，第２コネクタに接続する相手側第１コネクタ及び相手側第２コネクタとを示す説明図である。 実施形態に係る微粒子センサのセンサ本体部の縦断面図である。 実施形態に係る微粒子センサのセンサ本体部の図３とは直交する縦断面における縦断面図である。 実施形態に係り、微粒子センサのセンサ本体部を排気管に取り付けた状態の縦断面図である。 実施形態に係る微粒子センサのうち第１コネクタ及び第２コネクタ以外の部分の分解斜視図である。 実施形態に係る微粒子センサ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。 変形形態に係る微粒子センサのうち、センサ本体部を含む先端側部分の斜視図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１〜図５に、本実施形態に係る微粒子センサ１を示す。また、図６に、微粒子センサ１のうち第１コネクタ１１０及び第２コネクタ１２０以外の部分の分解斜視図を示す。また、図７に、微粒子センサ１の概略構成を、図８に、微粒子センサ１における微粒子Ｓの取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に示す。なお、微粒子センサ１の軸線方向ＧＨ（図１においては左上−右下方向）のうち、排気管（通気管）ＥＰに装着される側（図１においては左上方向）を先端側ＧＳ、排気管ＥＰの外部に配置される側（図１においては右下方向）を後端側ＧＫとする。

微粒子センサ１は、内燃機関（エンジン）ＥＮＧの排気管ＥＰ内を流通する排気ガスなどの被測定ガスＥＧ中に含まれるススなどの微粒子Ｓの量を検知するセンサである。この微粒子センサ１は、センサ本体先端部６及びこの後端側ＧＫに位置するセンサ本体後端部７からなるセンサ本体部５のうち、センサ本体先端部６が、例えば接地電位ＰＶＥとされた金属製の排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着され、センサ本体後端部７が排気管ＥＰの外部に配置される（図５及び図７参照）。一方で、微粒子センサ１のうち、センサ本体部５から延出するエアチューブ５０は、外部の圧送ポンプＰＯに接続される（図７参照）。また、微粒子センサ１のうち、センサ本体部５から延出する第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００の端部に設けられた第１コネクタ１１０及び第２コネクタ１２０は、外部の回路部ＥＣの相手側第１コネクタＣＮ１及び相手側第２コネクタＣＮ２に接続される（図２及び図７参照）。

この微粒子センサ１は、センサ主要部３と締結部材６０とから構成される。このうちセンサ主要部３は、センサ本体部５のほか、エアチューブ５０、第１ケーブル９０、第２ケーブル１００、第１コネクタ１１０、第２コネクタ１２０から構成される。更に、このうちセンサ本体部５は、外側金具１０、内側金具３０、針状電極体７０、補助電極体８０等から構成される。

外側金具１０は、軸線方向ＧＨに延びる円筒状であり、内側金具３０とは離間し絶縁された状態で内側金具３０の径方向周囲を囲む。この外側金具１０は、接地電位ＰＶＥとされた排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着されて接地電位ＰＶＥとされる。外側金具１０は、外側第１金具１１と、この外側第１金具１１に先端側ＧＳから当接する外側第２金具１３と、外側第１金具１１に後端側ＧＫから溶接されたリアカバー１５とから構成される。

外側第１金具１１は、円筒状でステンレス製の部材である。この外側第１金具１１は、円筒状の第１本体部１１ａと、この第１本体部１１ａの先端側ＧＳに位置する円環状の外側保持部１１ｂと、この外側保持部１１ｂから径方向外側に膨出する円環状の金具取付部１１ｃとからなる。なお、微粒子センサ１のセンサ本体部５のうち、外側第１金具１１の金具取付部１１ｃから先端側ＧＳの部分（金具取付部１１ｃを含む先端側ＧＳの部分）が、前述のセンサ本体先端部６であり、外側第１金具１１の第１本体部１１ａから後端側ＧＫの部分（第１本体部１１ａを含む後端側ＧＫの部分）が、前述のセンサ本体後端部７である。

第１本体部１１ａの径方向周囲には、後述する締結部材６０が、外側第１金具１１に対し回転自在に配置されている。また、外側保持部１１ｂは、後述する内側金具３０の内側保持部３３ｂとの間に、円筒状でアルミナ製の絶縁スペーサ４７を保持する部位であり、円環状の第１板パッキン４８を介して絶縁スペーサ４７に先端側ＧＳから全周にわたり係合している。一方、金具取付部１１ｃは、後述するように、締結部材６０が係合して、排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに取り付けられる部位である。この金具取付部１１ｃのうち径方向外側部分は、後端側ＧＫに凹んで軸線方向ＧＨの厚みが薄くされた第１係合部１１ｃｆとされている。この第１係合部１１ｃｆには、後述する外側第２金具１３の第２係合部１３ｂｆが全周にわたり係合している。

外側第２金具１３は、円筒状でステンレス製の部材である。この外側第２金具１３は、外側第１金具１１から先端側ＧＳに延出し、後述する内側金具３０の径方向外側に隙間を介して配置されている。外側第２金具１３は、外側第１金具１１に溶接等で接合されておらず、外側第１金具１１に当接しているだけであるため、外側第１金具１１から取り外すことができる。外側第２金具１３は、円筒状の第２本体部１３ａと、この第２本体部１３ａの後端から径方向外側に膨出する円環板状のセンサ座面部１３ｂとからなる。第２本体部１３ａには、この第２本体部１３ａの先端側ＧＳに開口する平面視Ｕ字状の切り欠きからなるガス導入窓１３ｈが形成されている。

センサ座面部１３ｂは、前述の外側第１金具１１の金具取付部１１ｃと共に、排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに取り付けられる部位である。後述するように、センサ座面部１３ｂは、先端側ＧＳで管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺに、円環状で銅製のガスケット１８を介して間接に接する。一方、センサ座面部１３ｂには、後端側ＧＫから外側第１金具１１が当接している。また、センサ座面部１３ｂのうち径方向外側部分は、後端側ＧＫに突出する第２係合部１３ｂｆとされている。この第２係合部１３ｂｆは、前述のように、外側第１金具１１の第１係合部１１ｃｆに全周にわたり係合している。

リアカバー１５は、円筒状でステンレス製の部材である。このリアカバー１５の先端部は、外側第１金具１１の第１本体部１１ａ内に後端側ＧＫから挿入され、全周にわたり溶接されている。リアカバー１５の外径Ｄｂは、前述の外側第１金具１１の第１本体部１１ａの外径Ｄａと同じ大きさであり、締結部材６０の内径Ｆａよりも小さくなっている。
リアカバー１５には、後端側ＧＫに向けて突出する筒状のエア取入部１５ｔが設けられている。このエア取入部１５ｔには、エアチューブ５０が接続され、円筒状の取付リング１６によって加締め固定されている。このエアチューブ５０は、エア取入部１５ｔから後端側ＧＫに向けて延出し、エアチューブ５０の他端部は、外部に設置された圧送ポンプＰＯに接続されている（図７参照）。これにより、圧送ポンプＰＯで生成された清浄なエア（圧縮空気）ＡＲが、エアチューブ５０を介してリアカバー１５内（センサ本体部５内）に供給される。また、リアカバー１５の内部から後端側ＧＫに向けて、２本のケーブル（第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００）が延出し、第１ケーブル９０の端部には第１コネクタ１１０が、第２ケーブル１００の端部には第２コネクタ１２０が設けられている。

次に、締結部材６０について説明する。この締結部材６０は、センサ本体後端部７の径方向周囲、具体的には、前述のように、外側第１金具１１の第１本体部１１ａの径方向周囲に、回転自在に配置されている。締結部材６０は、雄ネジ部６１と、この雄ネジ部６１の後端側ＧＫに位置する工具係合部６３とからなる筒状の部材である。このうち雄ネジ部６１は、外周に雄ネジが形成された円筒状の部位である。一方、工具係合部６３は、外形が六角形状の筒状で、センサ本体部５を排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに取り付ける際に工具を係合させる部位である。

前述のように、外側第１金具１１の第１本体部１１ａの外径Ｄａ及びリアカバーの外径Ｄｂは、共に締結部材６０の内径Ｆａよりも小さくされている。このため、図１中に二点鎖線で示すように、締結部材６０をセンサ本体部５よりも後端側ＧＫまで移動させて、締結部材６０をセンサ本体部５から取り外すことができる。
加えて、後述する第１コネクタ１１０の最大外径Ｄｃに第２ケーブル１００の太さを加えた寸法、及び、第２コネクタ１２０の最大外径Ｄｄに第１ケーブル９０の太さを加えた寸法も、締結部材６０の内径Ｆａよりも小さくされている。このため、図１及び図２中に二点鎖線で示すように、更に締結部材６０を、微粒子センサ１のうち締結部材６０以外のセンサ主要部３、即ち、センサ本体部５、エアチューブ５０、第１ケーブル９０、第２ケーブル１００、第１コネクタ１１０及び第２コネクタ１２０から分離することができる。つまり、微粒子センサ１を分解等することなく、締結部材６０のみを微粒子センサ１から取り外すことができる。

図５に示すように、排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴは、円環状の管座面部ＥＰＺと、この管座面部ＥＰＺから排気管ＥＰの径方向外側に延出し、内周に雌ネジが形成された円筒状の雌ネジ部ＥＰＹとを有する。微粒子センサ１のセンサ本体部５を排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着するにあたり、締結部材６０の雄ネジ部６１を管取付部ＥＰＴの雌ネジ部ＥＰＹにねじ込むと、締結部材６０の雄ネジ部６１の先端が、センサ本体先端部６のうち外側第１金具１１の金具取付部１１ｃに係合して、外側第１金具１１を含むセンサ本体部５が先端側ＧＳに移動する。そして、金具取付部１１ｃの先端側ＧＳに配置された外側第２金具１３のセンサ座面部１３ｂが、管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺに、ガスケット１８を介して間接に接する。締結部材６０の雄ネジ部６１と管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺとの間に、金具取付部１１ｃ及びセンサ座面部１３ｂが挟持されて、管取付部ＥＰＴに外側第１金具１１及び外側第２金具１３が保持され、管取付部ＥＰＴにセンサ本体部５が気密に固定される。締結部材６０は、前述のように、センサ本体部５に対して回転自在に配置されているので、上述のセンサ本体部５の管取付部ＥＰＴへの装着は、センサ本体部５を回転させることなく、締結部材６０のみを回転させることによって行うことができる。従って、センサ本体部５を管取付部ＥＰＴに装着する際にエアチューブ５０がねじれるのを防止できる。

次に、内側金具３０について説明する。この内側金具３０は、軸線方向ＧＨに延びる外形円柱状であり、前述のように、外側金具１０の径方向内側に外側金具１０とは離間し絶縁された状態で配置されている。内側金具３０は、後述する第１ケーブル９０の第１内側導体９２及び第２ケーブル１００の第２内側導体１０２を介して外部の回路部ＥＣに接続され、接地電位ＰＶＥとは異なる第１電位ＰＶ１とされる。内側金具３０は、後端側ＧＫから先端側ＧＳへ順に、内筒３１と、パイプホルダ３３と、ノズル部材３５と、混合排出部材３７と、蓋部材３９とから構成される。

内筒３１は、円筒状でステンレス製の部材であり、半円筒状の２つの部材を組み合わせることによって構成される。内筒３１の内部には、絶縁性のセパレータ４１が保持されている。一方、内筒３１の後端部は、円筒状の金属保持部材４２内に挿入され保持されている。更に、この金属保持部材４２の後端部は、円筒状の絶縁部材４３内に挿入され保持されている。更に、この絶縁部材４３の後端側ＧＫには、円環状のゴム部材４４が配置され、更にその後端側ＧＫには、Ｃ環状のワッシャ４５が配置されている。
パイプホルダ３３は、外形円柱状でステンレス製の部材であり、後端側ＧＫで内筒３１の先端部内に嵌め込まれ固定されている。パイプホルダ３３は、外側金具１０の外側保持部１１ｂとの間で絶縁スペーサ４７を保持する内側保持部３３ｂを有し、この内側保持部３３ｂが、円環状の第２板パッキン４９を介して絶縁スペーサ４７に後端側ＧＫから全周にわたり係合している。

ノズル部材３５は、外形円柱状でステンレス製の部材であり、後端側ＧＫからパイプホルダ３３の先端部が嵌め込まれて、これに固定されている。ノズル部材３５は、その内部に、中央が先端側ＧＳに向かう凹形状とされ、その中心に微細な透孔が形成されたノズル部３５ａを有する。また、ノズル部材３５は、ノズル部３５ａの周縁から先端側ＧＳに延出する円筒状の先端側筒壁部３５ｂを有する。この先端側筒壁部３５ｂ内には、円柱状の空間である円柱状混合領域ＭＸ１が形成されている。また、先端側筒壁部３５ｂには、排気管ＥＰの下流側に向けて開口し、この円柱状混合領域ＭＸ１に繋がる１つのガス取入口３５ｈが設けられている。また、ノズル部材３５は、ノズル部３５ａの周縁から後端側ＧＫに延出する円筒状の後端側筒壁部３５ｃを有し、その内側に円柱状の放電空間ＤＳを形成している。この放電空間ＤＳは、リアカバー１５の内部と連通しているため、前述のリアカバー１５内に供給されたエア（圧縮空気）ＡＲが、この放電空間ＤＳ内に流通する。

混合排出部材３７は、外形円柱状でステンレス製の部材であり、後端側ＧＫからノズル部材３５の先端部内に嵌め込まれて、これに固定されている。この混合排出部材３７は、後端側ＧＫに位置する排出後端部３７ａと、この排出後端部３７ａの周縁から先端側ＧＳに延出した円筒状の筒壁部３７ｂとからなる。このうち排出後端部３７ａには、径方向内側に膨出する捕集極３７ｃが設けられており、この捕集極３７ｃによって、スリット状の空間であるスリット状混合領域ＭＸ２が形成されている。このスリット状混合領域ＭＸ２は、前述の円柱状混合領域ＭＸ１と連通している。一方、筒壁部３７ｂ内には、円柱状の空間であるガス排出路ＥＸが形成されている。このガス排出路ＥＸは、スリット状混合領域ＭＸ２と連通する。また、筒壁部３７ｂには、排気管ＥＰの下流側に向けて開口し、ガス排出路ＥＸに繋がる１つのガス排出口３７ｈが設けられている。
蓋部材３９は、円板状でステンレス製の部材であり、混合排出部材３７の先端側ＧＳを閉塞している。

次に、針状電極体７０について説明する。この針状電極体７０は、タングステン線からなり、内側金具３０の径方向内側に内側金具３０とは絶縁された状態で配置されている。針状電極体７０は、直棒状の第１延出部７１と、その先端部分に位置し、針状に尖った形状の針状先端部７３とからなる。第１延出部７１は、その径方向周囲を絶縁セラミックからなる円筒状の第１絶縁パイプ７５で被覆されている。一方、針状先端部７３は、放電空間ＤＳ内で先端側ＧＳに向けて突出してノズル部３５ａと向き合っており、ノズル部３５ａと共にイオン源を構成する。即ち、後述するように、第１電位ＰＶ１とされるノズル部３５ａと、第２電位ＰＶ２とされる針状先端部７３とは、これらの間に生じる気中放電により、微粒子Ｓに付着させるイオンＣＰを生成する。

次に、補助電極体８０について説明する。この補助電極体８０は、ステンレス線からなり、内側金具３０の径方向内側に内側金具３０とは絶縁された状態で配置されている。補助電極体８０は、直棒状の第２延出部８１と、その先端側ＧＳでＵ字状に曲げ返された曲げ返し部８２と、曲げ返し部８２から後端側ＧＫに延びる共に先端が針状に尖った形状の補助電極部８３とからなる。第２延出部８１は、その周囲を絶縁セラミックからなる円筒状の第２絶縁パイプ８５で被覆されている。また、曲げ返し部８２は、ガス排出路ＥＸ内に配置されている。一方、補助電極部８３は、スリット状混合領域ＭＸ２内で後端側ＧＫに向けて突出している。

次に、第１ケーブル９０について説明する。この第１ケーブル９０は、トライアキシャルケーブルであり、銅の芯線からなる第１中心導体９１と、その径方向外側に位置し銅細線を編んだ編組からなる筒状の第１内側導体９２と、更にその径方向外側に位置し銅細線を編んだ編組からなる筒状の第１外側導体９３とを有する。第１中心導体９１の先端部は、セパレータ４１内で、第１接続端子７７による加締め接続により、針状電極体７０の第１延出部７１の後端部に接続されている。また、第１内側導体９２の先端部は、内側金具３０の内筒３１に接続されている。また、第１外側導体９３の先端部は、リアカバー１５内に挿入された筒状の第１金属部材２１が外嵌し、この第１金属部材２１を介してリアカバー１５に接続されている。また、リアカバー１５の後端側ＧＫには、第１Ｏリング２３及び円筒状の第１リテーナ２５が挿入され、これらに第１ケーブル９０が挿通されて、第１ケーブル９０がリアカバー１５に保持されている。
第１ケーブル９０の後端側ＧＫの端部には、第１コネクタ１１０が設けられており、この第１コネクタ１１０が、外部の回路部ＥＣに設けられた相手側第１コネクタＣＮ１に接続される（図２及び図７参照）。第１コネクタ１１０は、三重同軸コネクタである。この第１コネクタ１１０は、後述する第２コネクタ１２０と形状が異なり互換性がないため、相手側第２コネクタＣＮ２（第２コネクタ１２０が接続するコネクタ）には接続できない。

次に、第２ケーブル１００について説明する。この第２ケーブル１００も、トライアキシャルケーブルであり、銅の芯線からなる第２中心導体１０１と、その径方向外側に位置し銅細線を編んだ編組からなる筒状の第２内側導体１０２と、更にその径方向外側に位置し銅細線を編んだ編組からなる筒状の第２外側導体１０３とを有する。第２中心導体１０１の先端部は、セパレータ４１内で、第２接続端子８７による加締め接続により、補助電極体８０の第２延出部８１の後端部に接続されている。また、第２内側導体１０２の先端部は、内側金具３０の内筒３１に接続されている。また、第２外側導体１０３の先端部は、リアカバー１５内に挿入された筒状の第２金属部材２２が外嵌し、この第２金属部材２２を介してリアカバー１５に接続されている。また、リアカバー１５の後端側ＧＫには、第２Ｏリング２４及び円筒状の第２リテーナ２６が挿入され、これらに第２ケーブル１００が挿通されて、第２ケーブル１００がリアカバー１５に保持されている。
第２ケーブル１００の後端側ＧＫの端部には、第２コネクタ１２０が設けられており、この第２コネクタ１２０が、外部の回路部ＥＣに設けられた相手側第２コネクタＣＮ２に接続される（図２及び図７参照）。第２コネクタ１２０も、三重同軸コネクタである。この第２コネクタ１２０は、第１コネクタ１１０と形状が異なり互換性がないため、相手側第１コネクタＣＮ１には接続できない。

前述の第１コネクタ１１０の最大外径Ｄｃ及び第２コネクタ１２０の最大外径Ｄｄは、同じ大きさであり、前述した締結部材６０の内径Ｆａよりも小さく、更には、第１コネクタ１１０の最大外径Ｄｃに第２ケーブル１００の太さを加えても、或いは、第２コネクタ１２０の最大外径Ｄｄに第１ケーブル９０の太さを加えても、締結部材６０の内径Ｆａよりも小さくなっている。このため、まず、エアチューブ５０を締結部材６０の内側を通過させた後、第２コネクタ１２０と第１ケーブル９０を平行に重ねて、締結部材６０の内側を通過させる。その後、第１コネクタ１１０を締結部材６０の内側を通過させることにより、図１及び図２中に二点鎖線で示すように、締結部材６０のみを微粒子センサ１から取り外すことができる。或いは、エアチューブ５０を締結部材６０の内側を通過させた後、先に第１コネクタ１１０と第２ケーブル１００を平行に重ねて、締結部材６０の内側を通過させ、その後に、第２コネクタ１２０を締結部材６０の内側を通過させて、締結部材６０のみを微粒子センサ１から取り外すこともできる。

次いで、微粒子センサ１の電気的機能及び動作について説明する（図７及び図８参照）。外部の回路部ＥＣにより第１電位ＰＶ１とされる内側金具３０のノズル部３５ａと、これよりも正の高電位である第２電位ＰＶ２とされる針状電極体７０の針状先端部７３との間では、気中放電（コロナ放電）が生じ、Ｎ³⁺，Ｏ²⁺等の正のイオンＣＰが発生する。一方で、エアＡＲが、放電空間ＤＳ内に供給される。このため、発生したイオンＣＰの一部は、エアＡＲと共に、ノズル部３５ａから円柱状混合領域ＭＸ１に噴射される。

このエアＡＲが円柱状混合領域ＭＸ１に噴射されると、円柱状混合領域ＭＸ１の気圧が低下するため、ガス取入口３５ｈから排気ガスＥＧが円柱状混合領域ＭＸ１に取り入れられる。この取入ガスＥＧＩは、エアＡＲと混合され、スリット状混合領域ＭＸ２及びガス排出路ＥＸを経由して、ガス排出口３７ｈから排出される。その際、排気ガスＥＧ中のススなどの微粒子Ｓも円柱状混合領域ＭＸ１内に取り入れられる。この微粒子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、この状態でガス排出口３７ｈからエアＡＲと共に排出される。一方、円柱状混合領域ＭＸ１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８０の補助電極部８３から斥力を受け、捕集極３７ｃに付着し、排出されない。

前述の気中放電に伴って、外部の回路部ＥＣから針状電極体７０の針状先端部７３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３５ａに受電電流Ｉｊとして流れ込み、回路部ＥＣに戻る。一方、捕集極３７ｃ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、回路部ＥＣに戻る。つまり、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）が回路部ＥＣに戻る。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が、第１電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥと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を回路部ＥＣで検知することにより、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知できる。なお、微粒子センサ１によって検知する「微粒子Ｓの量」としては、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの表面積の合計に比例する値を得てもよいし、微粒子Ｓの質量の合計に比例する値を得てもよい。また、排気ガスＥＧの単位体積中に含まれる微粒子Ｓの個数に比例する値（微粒子Ｓの濃度）を得てもよい。

以上で説明したように、微粒子センサ１では、センサ本体部５に対し回転自在に配置された前述の締結部材６０を有する。このため、センサ本体部５を排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着する際には、センサ本体部５を回転させることなく、締結部材６０のみを回転させることにより、センサ本体部５を排気管ＥＰに装着できるので、エアチューブ５０がねじれずにセンサ本体部５を通気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着できる。

更に、本実施形態では、センサ本体後端部７は、締結部材６０がセンサ本体部５よりも後端側ＧＫまで移動可能な形態を有する。具体的には、前述のように、外側第１金具１１の第１本体部１１ａの外径Ｄａ及びリアカバーの外径Ｄｂが、締結部材６０の内径Ｆａよりも小さくされている。このため、締結部材６０をセンサ本体部５よりも後端側ＧＫに移動させることができる（図１参照）。これにより、排気管ＥＰに微粒子センサ１を脱着するにあたり、工具により締結部材６０の工具係合部６３の角が変形するなどの破損が生じた場合には、破損した締結部材６０をセンサ本体部５よりも後端側ＧＫに移動させて新たな締結部材６０と交換できるので、センサ本体部５を再び使用できる。

更に、本実施形態では、微粒子センサ１のうち締結部材６０以外のセンサ主要部３は、締結部材６０の内側を通過させて締結部材６０と分離可能な形態を有する。具体的には、上述のように、外側第１金具１１の第１本体部１１ａの外径Ｄａ及びリアカバーの外径Ｄｂが、締結部材６０の内径Ｆａよりも小さくされているのに加え、第１コネクタ１１０の最大外径Ｄｃに第２ケーブル１００の太さを加えた寸法、及び、第２コネクタ１２０の最大外径Ｄｄに第１ケーブル９０の太さを加えた寸法が、締結部材６０の内径Ｆａよりも小さくされている。このため、締結部材６０をセンサ本体部５よりも後端側ＧＫまで移動させることができるだけでなく、更に締結部材６０をセンサ主要部３（センサ本体部５、エアチューブ５０、第１ケーブル９０、第２ケーブル１００、第１コネクタ１１０及び第２コネクタ１２０）から分離することができる。これにより、締結部材６０を交換する際には、一旦第１，第２ケーブル９０，１００を切断して締結部材６０を交換した後に再び第１，第２ケーブル９０，１００を第１，第２コネクタ１１０，１２０に接続しなくても済み、締結部材６０のみを交換することで、微粒子センサ１を再び使用できる。

（変形形態）
次いで、変形形態に係る微粒子センサ２０１について説明する（図９参照）。この微粒子センサ２０１は、センサ本体部２０５のうちセンサ本体後端部２０７の形態、具体的には、リアカバー２１５の形態が、実施形態に係る微粒子センサ１のリアカバー１５と異なる。それ以外は、実施形態の微粒子センサ１と同様であるので、その説明を省略または簡略化する。

本変形形態のリアカバー２１５は、先端側ＧＳに位置する筒状の径大部（移動制限部）２１５ａと、この径大部２１５ａから後端側ＧＫに延びる後端側部２１５ｂとからなる。径大部２１５ａは、その外径Ｄｅが、外側第１金具１１の第１本体部１１ａの外径Ｄａ、及び、締結部材６０の内径Ｆａよりも大きくされている。このため、外側第１金具１１の第１本体部１１ａの径方向周囲に配置された締結部材６０が、後端側ＧＫに移動すると、径大部２１５ａの先端に当接し、それ以上後端側ＧＫに移動することが制限される。即ち、締結部材６０は、図９中に可動範囲ＬＷで示す範囲内しか軸線方向ＧＨに移動できない。
一方、後端側部２１５ｂには、後端側ＧＫに向けて突出する実施形態と同様な筒状のエア取入部２１５ｔが設けられている。このエア取入部２１５ｔには、実施形態と同様に、取付リング１６を用いてエアチューブ５０が接続されている。また、後端側部２１５ｂの内部から後端側ＧＫに向けて、第１ケーブル９０及び第２ケーブル１００が延出している。

本変形形態の微粒子センサ２０１も、センサ本体部２０５に対し締結部材６０が回転自在に配置されている。具体的には、締結部材６０は、実施形態と同様に、外側第１金具１１の第１本体部１１ａの径方向周囲に、回転自在に配置されている。このため、センサ本体部２０５を排気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着する際には、センサ本体部２０５を回転させることなく、締結部材６０のみを回転させることにより、センサ本体部２０５を排気管ＥＰに装着できるので、エアチューブ５０がねじれずにセンサ本体部５を通気管ＥＰの管取付部ＥＰＴに装着できる。

更に、本変形形態では、エア取入部２１５ｔよりも先端側ＧＳで、かつ、締結部材６０よりも後端側ＧＫに、締結部材６０の内径Ｆａよりも外径Ｄｅが大きい径大部２１５ａが設けられている。このため、微粒子センサ２０１の取り扱い時などに、締結部材６０が後端側ＧＫに移動しても、径大部２１５ａによって後端側ＧＫへの移動が制限されるため、締結部材６０はエア取入部２１５ｔに当接しない。このため、締結部材６０がエア取入部２１５ｔに当たってエア取入部２１５ｔが破損したり、エア取入部２１５ｔに接続したエアチューブ５０がエア取入部２１５ｔから外れるのを防止できる。その他、実施形態と同様な部分は、実施形態と同様な作用効果を奏する。

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、本発明は上述の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言うまでもない。例えば、上記の実施形態及び変形形態では、ガスケット１８を介して外側第２金具１３のセンサ座面部１３ｂが管取付部ＥＰＴの管座面部ＥＰＺに間接に接する構成とした。しかし、ガスケット１８を介在させずに、センサ座面部１３ｂが管座面部ＥＰＺに直接接する構成としてもよい。

１，２０１ 微粒子センサ
３ センサ主要部
５，２０５ センサ本体部
６ センサ本体先端部
７，２０７ センサ本体後端部
１０ 外側金具
１１ 外側第１金具
１１ｃ 金具取付部
１３ 外側第２金具
１３ｂ センサ座面部
１５，２１５ リアカバー
２１５ａ 径大部（移動制限部）
１５ｔ，２１５ｔ エア取入部
３０ 内側金具
５０ エアチューブ
６０ 締結部材
６１ 雄ネジ部
７０ 針状電極体
８０ 補助電極体
９０ 第１ケーブル
１００ 第２ケーブル
１１０ 第１コネクタ
１２０ 第２コネクタ
ＧＨ 軸線方向
ＧＳ 先端側
ＧＫ 後端側
ＥＰ 排気管（通気管）
ＥＰＴ 管取付部
ＥＰＺ 管座面部
ＥＰＹ 雌ネジ部
ＥＧ 排気ガス（被測定ガス）
Ｓ 微粒子
ＥＣ 回路部
ＡＲ エア（圧縮空気）
ＰＯ 圧送ポンプ
Ｄａ （外側第１金具の第１本体部の）外径
Ｄｂ （リアカバーの）外径
Ｄｃ （第１コネクタの）最大外径
Ｄｄ （第２コネクタの）最大外径
Ｄｅ （リアカバーの径大部の）外径
Ｆａ （締結部材の）内径
ＬＷ 可動範囲

Claims (4)

1. 通気管のうち、環状の管座面部、及び、上記管座面部から上記通気管の径方向外側に延出し、内周に雌ネジが形成された筒状の雌ネジ部を含む管取付部に、センサ本体先端部を装着し、上記センサ本体先端部よりも後端側のセンサ本体後端部を上記通気管の外部に配置して、上記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センサ本体部であって、上記センサ本体後端部から延出し、エアを上記センサ本体部内に取り入れるエア取入部を有するセンサ本体部と、
   上記センサ本体部の上記エア取入部に接続され、上記エア取入部から延出し、上記センサ本体部内に上記エアを供給するエアチューブと、
   上記エアチューブとは別体をなし、上記センサ本体部の上記センサ本体後端部から延出するケーブルと、を備える
   微粒子センサであって、
   上記センサ本体先端部は、
   上記管座面部に直接または間接に接する環状のセンサ座面部を有し、
   外周に雄ネジが形成された雄ネジ部を有する筒状の締結部材であって、
   上記センサ本体後端部の径方向周囲に回転自在に配置され、
   上記管取付部の上記雌ネジ部に上記雄ネジ部が螺合し、上記締結部材が上記センサ本体先端部に係合して上記センサ本体部を先端側に移動させ、上記管取付部の上記管座面部に上記センサ座面部を直接または間接に接しさせて、上記管取付部に上記センサ本体部を保持させる締結部材を備える
   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、
   前記センサ本体後端部は、
   前記締結部材が前記センサ本体部よりも前記後端側まで移動可能な形態を有する
   微粒子センサ。
3. 請求項２に記載の微粒子センサであって、
   上記微粒子センサのうち前記センサ本体部及び前記エアチューブを含む前記締結部材以外のセンサ主要部は、上記締結部材の内側を通過させて上記締結部材と分離可能な形態を有する
   微粒子センサ。
4. 請求項１に記載の微粒子センサであって、
   前記センサ本体部は、
   前記エア取入部よりも前記先端側で、かつ、前記締結部材よりも前記後端側に設けられ、上記締結部材が上記後端側に移動して上記エア取入部に当接するのを制限する移動制限部を有する
   微粒子センサ。

Images