JP6805038B2 - 微粒子測定装置および微粒子測定システム - Google Patents

Description

本開示は、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。

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装置および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）。

微粒子測定装置は、被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサに駆動用電圧を印加し、微粒子の量に応じて微粒子センサから流れる信号電流に基づいて被測定ガス中の微粒子の量を測定する。微粒子測定システムは、微粒子センサおよび微粒子測定装置を備える。

微粒子測定装置は、高電圧生成部と微粒子演算部とを備える。高電圧生成部は、一次側コイルと二次側コイルとを備える絶縁トランスを有し、一次側コイルに印加される電源電圧を電圧変換することで、微粒子センサに印加する駆動用電圧を生成する。微粒子演算部は、微粒子の量に応じて微粒子センサから流れる信号電流を検出し、検出した信号電流に基づいて微粒子の量を演算する。

特開２０１４−２１９２２５号公報

しかし、微粒子センサから流れる信号電流はマイクロアンペアオーダー以下の微小電流であるため、微粒子測定装置での電気的状態（例えば、絶縁抵抗など）の変化が微粒子の量の測定精度に影響を与える可能性がある。

なお、微粒子測定装置での電気的状態が変化したか否かを判定する方法としては、例えば、電圧、電流、電気抵抗値をそれぞれ検出するための検出回路部（絶縁抵抗計測回路部）を微粒子測定装置に外部接続させる形態で追加設置し、その絶縁抵抗計測回路部を用いた測定により、微粒子測定装置の各部の電気的状態を判定する方法が考えられる。

しかし、微粒子測定装置は、車両など設置スペースに制限がある用途に用いられることが多いため、絶縁抵抗計測回路部を追加設置することが困難である。
そこで、本開示の一局面は、絶縁抵抗計測回路部を外付けとして追加設置することなく、自身の電気的状態の変化を検出できる微粒子測定装置および微粒子測定システムを提供することを目的とする。

本開示の１つの局面は、被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサに駆動用電圧を印加し、微粒子の量に応じて微粒子センサから流れる信号電流に基づいて被測定ガス中の微粒子の量を測定する微粒子測定装置であって、高電圧生成部と、電圧制御部と、微粒子演算部と、回路基板と、保護境界部と、電圧変換停止部と、絶縁抵抗演算部と、を備える。

高電圧生成部は、一次側コイルおよび二次側コイルを備える絶縁トランスを有し、一次側コイルに印加される電源電圧を電圧変換することで、微粒子センサに印加する駆動用電圧を生成する。電圧制御部は、電源電圧を用いた一次側コイルへの通電状態を制御して、二次側コイルに発生する駆動用電圧を制御する。微粒子演算部は、信号電流を検出し、検出した信号電流に基づいて微粒子の量を演算する。回路基板は、高電圧生成部、電圧制御部、微粒子演算部が少なくとも搭載されて構成されている。

保護境界部は、回路基板において、一次側コイルの基準電位である一次側基準電位を基準として作動する一次側領域と、二次側コイルの基準電位である二次側基準電位を基準として作動する二次側領域と、を区切るように配置されるとともに導電性材料で形成され、予め定められた境界電位に設定されている。

電圧変換停止部は、電圧制御部による一次側コイルへの通電を停止して、高電圧生成部での駆動用電圧の生成を停止させる。
絶縁抵抗演算部は、電圧変換停止部により高電圧生成部での駆動用電圧の生成が停止されている時に微粒子演算部で検出される信号電流である停止時信号電流に基づいて、回路基板における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗を演算する。

この微粒子測定装置では、回路基板に保護境界部を備えることで、回路基板における一次側領域と二次側領域との間に漏洩電流が発生することを抑制でき、一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗が漏洩電流の発生を抑制できる数値となる。

このため、高電圧生成部での駆動用電圧の生成が停止されている時には、微粒子センサへの駆動用電圧の印加が停止されるため、一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗が正常値（漏洩電流の発生を抑制できる数値）であれば、微粒子センサから信号電流が流れることはない。つまり、一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗が正常値であれば、高電圧生成部での駆動用電圧生成停止時に微粒子演算部で検出される信号電流（停止時信号電流）は、本来的には０［μＡ］を示す。

しかし、保護境界部を備える構成であっても、経時劣化や異物によるブリッジなどの影響により一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗が低下して、一次側領域と二次側領域との間に漏洩電流が発生する場合がある。このように一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗が低下した場合には、高電圧生成部での駆動用電圧生成停止時に微粒子演算部で検出される信号電流（停止時信号電流）は、０［μＡ］ではなく漏洩電流に応じた数値を示す。

このため、この微粒子測定装置は、電圧変換停止部および絶縁抵抗演算部を備えることで、停止時信号電流に基づいて回路基板における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗を演算することができる。

これにより、この微粒子測定装置は、絶縁抵抗計測回路部を追加設置することなく、微粒子測定装置自身で回路基板における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗を演算することができる。

つまり、この微粒子測定装置は、絶縁抵抗計測回路部を追加設置することなく、自身の電気的状態の変化（具体的には、回路基板における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗の変化）を検出することが可能となる。

なお、絶縁抵抗演算部が絶縁抵抗の演算に用いる停止時信号電流は、信号電流の電流値そのものに限られず信号電流に応じて変化する状態量で代用してもよく、例えば、停止時信号電流に基づいて演算された微粒子の量を用いて絶縁抵抗を演算してもよい。また、境界電位は、一定電位であればよく、一次側基準電位または二次側基準電位に基づき予め定められた一定電位であってもよい。

上述の微粒子測定装置においては、異常判定用に予め定められた異常範囲と、絶縁抵抗演算部で演算された絶縁抵抗と、を比較し、絶縁抵抗が異常範囲に含まれる場合に、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であると判定する異常判定部を備えてもよい。

このような異常判定部を備えることで、一次側領域と二次側領域との電気的絶縁状態が異常状態であるか否かを判定できる。
異常範囲に関しては、例えば、実際の微粒子測定装置を用いて、電気的絶縁状態の変化が微粒子の量の測定精度に与える影響を予め測定し、微粒子の量の測定精度が許容範囲を逸脱する場合の絶縁抵抗の数値範囲を測定し、その測定結果に基づいて異常範囲を設定してもよい。

また、異常判定部は、例えば、回路基板に搭載されて各種制御処理を実行するマイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）として実現できる。このため、この微粒子測定装置は、絶縁抵抗計測回路部を追加設置することなく、回路基板における一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であるか否かを判定できる。

上述の微粒子測定装置においては、異常判定部にて電気的絶縁状態が異常状態であると判定された場合に、電気的絶縁状態が異常状態であることを報知する報知部を備えてもよい。

このような報知部を備えて、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であることを報知することで、微粒子測定装置の使用者に対して、微粒子測定装置における電気的絶縁状態の確認作業を喚起したり、微粒子測定装置に備えられる回路基板の交換を喚起することができる。

なお、異常状態としては、経年劣化により一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗が低下する劣化状態や、異物によるブリッジにより短絡経路が形成されて漏洩電流が発生する短絡異常状態などが挙げられる。

これにより、この微粒子測定装置は、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態（劣化状態、短絡異常状態）のままで、微粒子センサを用いた微粒子測定が継続されることを抑制し、微粒子測定性能の低下を抑制できる。

上述の微粒子測定装置においては、微粒子演算部は、停止時信号電流を用いて信号電流を補正し、補正後の信号電流に基づいて微粒子の量を演算してもよい。
つまり、一次側領域と二次側領域との間に漏洩電流が発生している場合、微粒子センサに駆動用電圧が印加されている場合にも漏洩電流が信号電流に重畳することになるため、微粒子センサへの駆動用電圧の印加時に微粒子演算部で検出される信号電流には、漏洩電流の影響による誤差が生じる。

これに対して、停止時信号電流は漏洩電流に応じた値を示すことから、漏洩電流の影響を低減するように停止時信号電流を用いて信号電流を補正し、補正後の信号電流に基づいて微粒子の量を演算することで、漏洩電流の影響による誤差を低減できる。

なお、補正後の信号電流の演算方法としては、例えば、検出した信号電流から停止時信号電流を差し引いた値を補正後の信号電流とする演算方法が挙げられる。
本開示の他の局面における微粒子測定システムは、被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサと、微粒子センサに駆動用電圧を印加し、微粒子の量に応じて微粒子センサから流れる信号電流に基づいて被測定ガス中の微粒子の量を測定する微粒子測定装置と、を備える微粒子測定システムであって、微粒子測定装置は、上述のうちいずれかの微粒子測定装置であってもよい。

この微粒子測定システムは、微粒子センサに対して上述の微粒子測定装置を接続した構成をなすものであり、絶縁抵抗計測回路部を追加設置することなく、微粒子測定装置の電気的状態の変化（具体的には、回路基板における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗の変化）を検出することが可能となる。

本発明の微粒子測定装置および微粒子測定システムによれば、絶縁抵抗計測回路部を追加設置することなく、微粒子測定装置の電気的状態の変化（具体的には、回路基板における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗の変化）を検出することが可能となる。

第１実施形態に係る微粒子検出システムの全体構成を説明するための説明図である。 センサ駆動部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とイオン電流測定回路の概略構成と共に、一次側を取り囲むガードパターンの回路上の配置を示す説明図である。 回路基板において一次側を取り囲むガードパターンの一例を示す説明図である。 異常判定処理の処理内容を表したフローチャートである。 絶縁トランスでの一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｔと、ガードパターンと二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｐと、を考慮した場合のイオン電流測定回路の等価回路である。 コロナ電流測定回路とイオン電流測定回路の概略構成と共に、一次側を取り囲む第２ガードパターンの回路上の配置を示す説明図である。 回路基板において一次側を取り囲む第２ガードパターンの一例を示す説明図である。

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は、微粒子測定システム１０を搭載した車両５０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、センサ駆動部３０とを含んで構成され、内燃機関４０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４０とは、車両５０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４０から延びる排ガス配管６２に取り付けられるとともに、ケーブル２０によってセンサ駆動部３０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６２のうちフィルタ装置４１（例えば、ＤＰＦ（Diesel particulate filter））よりも下流側に取り付けられている。微粒子センサ１００は、気体である排ガスに含まれる微粒子の量に相関する信号をセンサ駆動部３０に出力する。

センサ駆動部３０は、微粒子センサ１００に必要な高電圧（駆動用電圧）を出力するとともに、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する。センサ駆動部３０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（微粒子の濃度）であってもよい。この場合には、微粒子センサ１００を通過した排ガスの量を別途測定しておく。微粒子センサ１００を通過する排ガスの量は、排ガス配管６２に設けた流量センサ（図示省略）の出力から求めたり、車両の運転状態に関する複数のパラメータを用いた公知の手法により推定したりすることができる。

センサ駆動部３０は、車両５０側の車両制御部４２と電気的に接続されており、検出した排ガス中の微粒子量を示す信号を車両制御部４２に出力する。
車両制御部４２は、センサ駆動部３０から入力される信号に応じて、内燃機関４０の燃焼状態や、燃料配管６１を介して燃料供給部４３から内燃機関４０に供給される燃料の供給量などを制御する。車両制御部４２は、例えば、排ガス中の微粒子量が所定量よりも多い場合には、フィルタ装置４１の劣化や異常を車両５０の運転手に警告するように構成されていてもよい。センサ駆動部３０と車両制御部４２は、それぞれ電源部４４（以下、バッテリ４４ともいう）に電気的に接続されており、電源部４４から電力が供給される。

［１−２．センサ駆動部］
図２は、センサ駆動部３０の概略構成を示す説明図である。図示するように、センサ駆動部３０は、電源回路４６、制御部６０、ＣＡＮ通信部６５、ドライバ７１、絶縁トランス７２、コロナ電流測定回路７３、イオン電流測定回路７４、整流回路８１、二次側電源回路８２を備えている。

センサ駆動部３０は、内部の各構成を、電源系によって一次側と二次側とに分類することができる。一次側の電源系に属するのは、制御部６０、ＣＡＮ通信部６５、ドライバ７１、絶縁トランス７２の一次側巻線、コロナ電流測定回路７３の一部、イオン電流測定回路７４の一部である。一次側電源系の作動電圧Ｖｐは、電源回路４６により供給される。一次側電源系のグランドラインは、図２等では、「▽」で示し、符号ＰＧＬを付して示した。

他方、二次側の電源系に属するのは、絶縁トランス７２の二次側巻線、コロナ電流測定回路７３の一部、イオン電流測定回路７４の一部、整流回路８１、二次側電源回路８２である。二次側電源系の作動電圧Ｖｃｃは、二次側電源回路８２により、絶縁トランス７２の二次側巻線からの電力を用いて生成される。二次側電源系のグランドラインは、図２等では、「▼」で示し、符号ＳＧＬを付して示した。

図２では、絶縁トランス７２を挟んで、電源系の一次側と二次側のおおよその範囲を示した。なお、絶縁トランス７２は、ドライバ７１によって高速にスイッチングされた電流が流れるため、数十キロヘルツのノイズを外部に出力するノイズ源となる場合がある。

まず、一次側電源系に属する回路から説明する。電源回路４６は、センサ駆動部３０のうち一次側の作動電圧Ｖｐを供給する。制御部６０は、ＣＰＵを内蔵し、予め内蔵するＲＯＭに保存されたプログラムを所定のタイミングで実行することにより、ドライバ７１の制御や、微粒子演算部としての動作など、種々の動作を実現する。具体的には、コロナ電流測定回路７３からの信号を受け取ってドライバ７１を制御すると共に、イオン電流測定回路７４からの信号を受け取って、微粒子センサ１００における微粒子の量を演算（検出）する。制御部６０の動作については、コロナ電流測定回路７３，イオン電流測定回路７４の回路構成や動作と共に後述する。また、ＣＡＮ通信部６５は、車内ＬＡＮ９０を用いた通信を司る回路であり、センサ駆動部３０（詳細には、制御部６０）が他の機器（例えば、車両制御部４２（図１参照）など）と通信する際の通信制御を行う。

なお、車内ＬＡＮ９０は、第１車内ＬＡＮ９０ａと第２車内ＬＡＮ９０ｂを備える二重化構造の通信ラインである。車内ＬＡＮ９０は、二重化構造を採ることで、いずれか一方の車内ＬＡＮに通信異常が発生した場合でも、他方の車内ＬＡＮで通信を実行できる。

車内ＬＡＮ９０には、少なくとも報知部９２が接続されている。報知部９２は、車両に設置された表示装置を備えており、車内ＬＡＮ９０を介して各種機器から受信した指令に基づいて表示装置の表示画面に各種情報（画像、文字列、数式など）を表示する。例えば、制御部６０が報知部９２に対して表示指令を出力することで、制御部６０が有する各種情報を報知部９２の表示装置に表示できる。

ドライバ７１は、制御部６０の出力ポートＰＯ１に接続されたバッファＡＭ１、制御部６０によりバッファＡＭ１を介してオン・オフされるスイッチング素子ＳＷ１、スイッチング素子ＳＷ１を流れる電流を電圧信号に変換するシャント抵抗器ｒ１０、シャント抵抗器ｒ１０の両端の電圧を増幅した信号を制御部６０の入力ポートＰＩ１に入力するアンプＡＭ２、を備える。このドライバ７１のスイッチング素子ＳＷ１は、制御部６０からの指示を受けて高速でオン・オフし、バッテリ４４から絶縁トランス７２の一次側巻線を流れる電流を高速で入り切り（ＯＮ／ＯＦＦ）する。つまり、制御部６０は、絶縁トランス７２の一次側巻線に流れる交流のデューティを制御することができる。スイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ）により、絶縁トランス７２の二次側に伝達される電力が調整される。このように、ドライバ７１は、絶縁トランス７２を含めて、フライバック型の電源回路の一次側回路を構成する。

なお、バッテリ４４からの電源ラインは、制御部６０のアナログ入力ポートＡＤＣ１に接続されている。このアナログ入力ポートＡＤＣ１の電圧を監視することにより、制御部６０は、バッテリ４４が出力する電源電圧の高低を知得し、これをスイッチング素子ＳＷ１のデューティ制御に反映させ、絶縁トランス７２の二次側に供給する電力を安定化している。

次に二次側電源系に属する回路について説明する。絶縁トランス７２の二次側に供給される電力は、スイッチング素子ＳＷ１のデューティにより定まり、二次側の電圧は、一次側に供給される電圧と一次側巻線および二次側巻線の巻線数の比とに応じて定まる。絶縁トランス７２の二次側巻線には複数のタップが設けられ、二次側のグランドＳＧＬ（以下、二次側グランドＳＧＬともいう）に対して、全部で２種類の交流電圧を取り出すことができる。最も巻線数比の高いタップの出力は、整流回路８１に接続され、もうひとつのタップは、二次側電源回路８２に接続されている。

二次側電源回路８２は、二次側の回路の作動電圧Ｖｃｃを供給する回路である。二次側電源回路８２は、絶縁トランス７２の二次側巻線からの交流を整流する整流回路と、コンデンサを用いた簡単な平滑回路と、安定な作動電圧Ｖｃｃを作り出す三端子レギュレータを内蔵している。二次側電源回路８２からの作動電圧Ｖｃｃは、コロナ電流測定回路７３およびイオン電流測定回路７４に供給されている。

整流回路８１は、多段のチャージポンプからなり、直流に変換した電圧を昇圧する。つまり、整流回路８１は整流・昇圧回路といえる。図２に示すように、整流回路８１の出力（直流）は、ショート保護用抵抗８３を介して微粒子センサ１００に出力されている。微粒子センサ１００では、排ガス配管６２からの排ガスが流れる測定室（図示省略）に電極１０１を備える。整流回路８１からの高電圧が電極１０１に印加されると、電極１０１と後述するケース１０２との間ではコロナ放電を生じる。整流回路８１から供給される直流電流は、電極１０１に入力される入力電流Ｉinとなる。バッテリ４４の電力を高速で入り切りするドライバ７１、ドライバ７１を駆動する制御部６０が、電圧制御部に相当する。ドライバ７１により駆動される絶縁トランス７２、絶縁トランス７２からの電力により高電圧を生成する整流回路８１が、高電圧生成部に相当する。

微粒子センサ１００のケース１０２は、少なくともその一部が導電性の材料により作られており、排ガスの一部が流通する測定室を形成する。このケース１０２の導電性の部位は、配線により、センサ駆動部３０に接続されている。この配線を介して、微粒子センサ１００のケース１０２からセンサ駆動部３０には、直流電流Ｉdcとトラップ電流Ｉtrpとの総和に相当する配線電流（Ｉdc＋Ｉtrp ）が流れる。なお、直流電流Ｉdcは、コロナ放電により、電極１０１からケース１０２の導電性の部位に直接流れる電流である。トラップ電流Ｉtrp は、コロナ放電により発生した陽イオンのうち、そのままあるいは微粒子に付着してケース１０２に接した陽イオンによって生じる電流である。

詳しい説明は省略するが、コロナ放電により測定室内に発生した陽イオンの一部は、排ガス中の微粒子に付着し、陽イオンが付着した微粒子の大部分は、微粒子センサ１００の開口部から外部に排出され、排出電流Ｉescとして流れ去る。このため、整流回路８１から電極１０１に流れた入力電流Ｉinと、上記のケース１０２からセンサ駆動部３０に流れ込む電流の総和である配線電流（Ｉdc＋Ｉtrp ）とは一致せず、差分値が発生する。差分値に相当する排出電流Ｉesc（＝Ｉin−（Ｉdc＋Ｉtrp ））は、イオン電流測定回路７４で計測することができる。イオン電流測定回路７４は、排出電流Ｉescに相当する電流Ｉｃ（以下、イオン電流Ｉｃともいう）を出力することで、イオン電流Ｉｃをシャント抵抗器Ｒ１を介して二次側グランドＳＧＬに供給する。即ち、イオン電流測定回路７４によって排出電流Ｉesc（イオン電流Ｉｃ）を測定することにより、微粒子センサ１００から外部に排出される帯電微粒子の量を知ることができる。

排ガス中の微粒子（排ガス中の煤など）と共に外部に排出された陽イオン（排出電流Ｉesc）に相当するイオン電流Ｉｃが、イオン電流測定回路７４から供給されるのは、排出された陽イオンに相当する電荷が、どこかでグランドに落ち、車両５０のシャーシ（つまり一次側の電源回路４６）に還ってくるからである。換言すれば、煤と共に排出された陽イオンに相当するイオン電流Ｉｃ（換言すれば、帯電された微粒子の排出に基づいて生じる排出電流Ｉesc）が、一次側の作動電圧Ｖｐからイオン電流測定回路７４を介して、二次側グランドＳＧＬに供給される。これにより、整流回路８１から電極１０１に供給された放電用の入力電流Ｉinと、微粒子センサ１００およびイオン電流測定回路７４を介して二次側グランドＳＧＬに流れる合計電流Ｉall （＝Ｉdc＋Ｉtrp ＋Ｉｃ）と、が等しくなり、センサ駆動部３０における電流の収支はバランスする。合計電流Ｉall は、微粒子センサ１００から回収される配線電流（Ｉdc＋Ｉtrp ）と、イオン電流測定回路７４から供給されるイオン電流Ｉｃ（換言すれば、排出電流Ｉesc）と、の合計である。

図２に示したように、微粒子センサ１００のケース１０２からの配線電流（Ｉdc＋Ｉtrp ）と、イオン電流Ｉｃとは、コロナ電流測定回路７３の前段に設けられたシャント抵抗器Ｒ１に流れ込み、シャント抵抗器Ｒ１により電圧信号に変換される。コロナ電流測定回路７３は、このシャント抵抗器Ｒ１の両端の電圧を増幅し、これをパルス幅変調した上で、制御部６０の入力ポートＰＩ２に出力する。他方、イオン電流測定回路７４は、イオン電流Ｉｃを電圧変換して増幅し、これをアナログ信号のまま、制御部６０のアナログ入力ポートＡＤＣ２に出力する。制御部６０は、イオン電流測定回路７４からアナログ入力ポートＡＤＣ２に入力された信号から、微粒子センサ１００により帯電されて排出された帯電微粒子の量を検出することができる。制御部６０は、ＣＰＵが実行する様々なプログラムにより種々の処理を実行するが、この微粒子の検出処理により、微粒子演算部としての動作を実現する。

［１−３．コロナ電流測定回路およびイオン電流測定回路］
コロナ電流測定回路７３およびイオン電流測定回路７４の回路構成について説明する。図３は、コロナ電流測定回路７３およびイオン電流測定回路７４の概略構成を示す説明図である。

図示するように、コロナ電流測定回路７３は、コロナ放電に伴って流れる放電電流（コロナ電流）を含んだ合計電流Ｉall （＝Ｉdc＋Ｉtrp ＋Ｉｃ）を検出するための回路である。イオン電流測定回路７４は、微粒子センサ１００において捕捉されずに流出した陽イオンの量に相当するイオン電流Ｉｃを二次側の回路に供給することで、イオン電流Ｉｃを測定する回路である。

コロナ電流測定回路７３は、発振部１４と、増幅部１５と、比較部１６と、フォトカプラ１７と、を備える。発振部１４は、所定周波数・所定振幅の三角波を発生する。増幅部１５は、シャント抵抗器Ｒ１の両端の電圧を増幅する。増幅部１５の増幅度は、微少な電流である合計電流Ｉall をシャント抵抗器Ｒ１により電圧に変換した電圧信号のレベルを、発振部１４が出力する三角波の信号レベルまで引き上げる程度に設定されている。比較部１６は、発振部１４から出力された三角波の信号と、増幅部１５から出力される合計電流Ｉall に対応した信号とを比較する。この比較により、増幅部１５からの信号の高低（つまり、合計電流Ｉallの大きさ）は、パルス幅の信号に変換される。フォトカプラ１７は、更にこの信号を絶縁しつつ、一次側の回路構成に含まれる制御部６０に出力する。

比較部１６では、増幅部１５からの信号を、三角波と比較しているので、合計電流Ｉall が増減すれば、バルス幅もこれに合せて増減する。従って、フォトカプラ１７を介して、パルス信号の立ち上がりと立ち下がりの幅を読み取ることで、制御部６０は、二次側とは完全に絶縁された状態で、合計電流Ｉall の大きさを知ることができる。制御部６０は、この合計電流Ｉall の値が一定となるように、出力ポートＰＯ１から出力する信号のデューティを制御して、絶縁トランス７２の二次側に送り込む電力（即ち、整流回路８１を介して微粒子センサ１００の電極１０１に供給する入力電流Ｉin）を一定に保つ。

コロナ電流測定回路７３および制御部６０を利用した上記の制御によって、入力電流Ｉinを一定に保つとともに、入力電流Ｉinに見合った合計電流Ｉall を一定に保った状態で、イオン電流Ｉｃの大きさを測定すれば、微粒子の量を検出することができる。

イオン電流測定回路７４は、図３に示したように、オペアンプを用いた計測アンプとして構成されており、前段の電流電圧変換回路を構成するオペアンプ３５と、後段の増幅器を構成するオペアンプ３６と、を有する増幅回路を備える。更に、イオン電流測定回路７４は、オフセット電圧Ｖofを作り出す電圧部に相当する２つのバッファ３２，３３と、オフセット電圧Ｖofを設定する抵抗器Ｒ３，Ｒ４と、オペアンプのゲインを設定する抵抗器Ｒ５〜Ｒ９等と、を備える。以下の説明では、各抵抗器の抵抗値を、抵抗器の符号Ｒ３〜Ｒ９を用いて表すものとする。

バッファ３２，３３は、同一の素子を用い、いわゆるボルテージフォロの回路構成をとる（詳しい構成は図示を省略した）。従って、バッファ３２，３３は、その入力端子に接続された電圧をそのまま出力する。入力側の電圧（オフセット電圧Ｖof）は、作動電圧Ｖｐを、２つの抵抗器Ｒ３，Ｒ４の抵抗値で分圧した値（Ｖof＝Ｖｐ×Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４））となる。バッファ３２，３３は、ボルテージフォロの回路構成を採用しているので、その出力インピーダンスは数Ω相当となり、極めて低い。２つのバッファ３２，３３のうち、１つのバッファ３３の出力は、入力部としてのオペアンプ３５のプラス入力端子（＋）に接続されている。この結果、前段のオペアンプ３５は、バッファ３３が出力する電圧分（オフセット電圧Ｖof）だけのオフセットを付与した上で微小なイオン電流Ｉｃを増幅し、増幅したイオン電流Ｉｃを、抵抗器Ｒ８を介して後段のオペアンプ３６の一方の入力端子（＋）に出力する。電流電圧変換回路として働くオペアンプ３５の利得は、帰還抵抗器Ｒ５により決定される。オペアンプ３５の出力電圧は、イオン電流Ｉｃを用いて、Ｒ５×Ｉｃとなるからである。

オペアンプ３６は、帰還抵抗器Ｒ６を備えた差動増幅器として構成されており、２つの入力端子（＋、−）に入力した電圧の差分を、所定の増幅度で増幅して出力する。２つの入力端子（＋、−）には、抵抗器Ｒ９，Ｒ７を介して、バッファ３３の出力（即ち、オフセット電圧Ｖof）が入力されている。オペアンプ３６の増幅度は、２つの入力端子（＋、−）に接続された抵抗器Ｒ６〜Ｒ９の比、即ちＲ９／Ｒ８＝Ｒ６／Ｒ７より決定される。実際の回路では、Ｒ９＝Ｒ６，Ｒ８＝Ｒ７とされている。オペアンプ３５の出力には、バッファ３３から出力されたオフセット電圧Ｖofが重畳されており、差動増幅器として働くオペアンプ３６において、このオフセット電圧Ｖofは相殺される。オペアンプ３６の出力は、制御部６０のアナログ入力ポートＡＤＣ２に入力される。

制御部６０は、イオン電流測定回路７４からアナログ入力ポートＡＤＣ２に入力される信号（具体的には、出力電圧Ｖｏｕｔ）を、内蔵するアナログ／デジタル変換器で変換して読み取り、出力電圧Ｖｏｕｔに対応するイオン電流Ｉｃを演算する。さらに、演算により得られたイオン電流Ｉｃに基づいて、排ガス中の微粒子の量を検出する。検出した微粒子の量は、車両制御部４２や報知部９２などに出力され、内燃機関４０の運転条件の切り替えや、運転者への警告の出力などに用いられる。

［１−４．ガードパターン］
次に、ガードパターン２００について説明する。
ガードパターン２００は、センサ駆動部３０に備えられる回路基板１７０に形成された回路パターンである。回路基板１７０は、センサ駆動部３０における上述した各回路が搭載されている回路基板（ＰＣＢ）である。

図４は、回路基板１７０において一次側を取り囲むガードパターン２００の一例を示す説明図である。
ガードパターン２００は、センサ駆動部３０における一次側の回路部品および二次側の回路部品のうち、一次側の回路部品を囲う回路パターンである。ガードパターン２００は、導電性材料（例えば、銅）で形成されている。

ガードパターン２００は、上述したイオン電流測定回路７４のほぼ全部（正確には、オペアンプ３５の入力端子（−）を除く）と、コロナ電流測定回路７３のフォトカプラ１７の一次側、電源回路４６、制御部６０、ドライバ７１および絶縁トランス７２の一次側巻線とを囲っている。つまり、ガードパターン２００は、回路基板１７０において、一次側コイルの基準電位である一次側グランドＰＧＬを基準として作動する一次側領域と、二次側コイルの基準電位である二次側グランドＳＧＬを基準として作動する二次側領域と、を区切るように配置される。

なお、バッファ３２は、前段のオペアンプ３５にオフセット電圧Ｖofを付与したバッファ３３と同様の構成を備えており、バッファ３２の出力は、ガードパターン２００に接続されている。したがって、ガードパターン２００には、予め定められた一定電圧（本実施形態では、オフセット電圧Ｖofと同一の電圧）が付与される。

つまり、ガードパターン２００には、バッファ３２の出力が接続されているから、ガードパターン２００のインピーダンスは極めて低く保たれ、かつその電位はオペアンプ３５の入力端子（＋）と等しくなる。なお、第１実施形態では、ガードパターン２００は、回路基板１７０の裏表に、同一位置に設けられているが、片面のみに設けるものとしても良い。また、４層基板などの多層基板を採用した場合には、内層の全部または一部にガードパターン２００を設けて良い。

［１−５．制御部で実行される処理］
制御部６０は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、各種処理を実行する。制御部６０は、各種処理として、少なくとも微粒子測定処理および異常判定処理を実行する。

まず、微粒子測定処理について簡単に説明する。
微粒子測定処理は、イオン電流測定回路７４からの信号（具体的には、出力電圧Ｖｏｕｔ）を用いて微粒子の量を演算する処理である。例えば、微粒子測定処理では、まず、イオン電流測定回路７４から入力される信号を用いて、イオン電流Ｉｃを演算（測定）する。そして、微粒子測定処理では、イオン電流Ｉｃと排ガス中の微粒子の量との対応関係が示されているマップ、あるいはイオン電流Ｉｃと排ガス中の微粒子の量との関係式などを用いて、測定で得られたイオン電流Ｉｃに対応する微粒子の量を演算する。なお、マップや計算式などは、制御部６０の記憶部（ＲＡＭなど）に予め記憶してもよい。

制御部６０は、微粒子測定処理で微粒子の量を演算した後、演算により得られた微粒子の量に関する情報を、車両制御部４２や報知部９２などに対して出力する。車両制御部４２は、微粒子の量に関する情報を、内燃機関４０の運転条件の切り替えや、運転者への警告の出力などに用いる。報知部９２は、上述の通り表示装置を備えており、受信した情報を表示装置に表示する。

次に、異常判定処理について説明する。図５は、異常判定処理の処理内容を表したフローチャートである。異常判定処理は、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であるか否かを判定する処理である。

異常判定処理は、制御部６０が起動されると実行される。なお、本実施形態の異常判定処理は、制御部６０の起動直後に少なくとも１回実行される。
異常判定処理が実行されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）では、バッテリ４４の電圧（電源電圧ＶＢ）を取得する処理を実行する。

次のＳ１２０では、絶縁トランス７２および整流回路８１による高電圧の生成を停止する処理を実行する。具体的には、ドライバ７１から絶縁トランス７２の一次側巻線への通電（あるいは、電圧印加）を停止することで、絶縁トランス７２の二次側巻線での高電圧の生成を停止する。これにより、微粒子センサ１００でのコロナ放電が停止される。

次のＳ１３０では、絶縁トランス７２での絶縁低下により一次側領域と二次側領域との間に発生する停止時電流Ｉleak（以下、リーク電流Ｉleakともいう）を演算する。本実施形態では、絶縁トランス７２および整流回路８１による高電圧生成が停止されている時に、イオン電流測定回路７４から入力される信号（出力電圧Ｖｏｕｔ）を用いて演算（測定）されるイオン電流Ｉｃを、停止時電流Ｉleak（リーク電流Ｉleak）として演算（測定）する。なお、このときの出力電圧Ｖｏｕｔを、停止時電圧Ｖleakともいう。

ここで、図６に、絶縁トランス７２での一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｔと、ガードパターン２００と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｐと、を考慮した場合のイオン電流測定回路７４の等価回路を示す。このうち、Ｒｓはオペアンプ３５の直列抵抗である。

ガードパターン２００と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｐが低下した場合、ガードパターン２００のガード電圧と、絶縁抵抗Ｒｔと直列抵抗Ｒｓとの接点電圧とが等しくなるため、回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間にリーク電流Ｉleakは流れない。そのため、回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓは、絶縁トランス７２でのリーク電流Ｉleakを用いて演算できる。

絶縁トランス７２での絶縁抵抗が正常値であり、一次側領域と二次側領域との間にリーク電流Ｉleakが発生していない場合において、絶縁トランス７２での高電圧生成を停止している場合、等価回路におけるイオン電流Ｉｃは０［μＡ］となり、イオン電流測定回路７４の出力電圧Ｖｏｕｔは、オフセット電圧Ｖofと等しくなる。オフセット電圧Ｖofは、バッファ３２，３３および抵抗器Ｒ３，Ｒ４を備えるオフセット電圧回路ＲＥＦで生成される。

Ｖｏｕｔ＝Ｖof …（式ａ）
絶縁トランス７２での絶縁低下によりリーク電流Ｉleakが発生している場合において、絶縁トランス７２での高電圧生成を停止している場合、イオン電流測定回路７４の出力電圧Ｖｏｕｔ（＝停止時電圧Ｖleak）は、オフセット電圧Ｖofに対してリーク電流Ｉleakによる電圧変動ΔＶｏを加えた値となる。

Ｖleak ＝ Ｖof＋ΔＶｏ …（式ｂ）
イオン電流測定回路７４のうち、抵抗器Ｒ５を含む第１回路部ＲＧ１における抵抗値をＧ１とし、抵抗器Ｒ６〜Ｒ９およびオペアンプ３６を含む第２回路部ＲＧ２における抵抗値をＧ２とした場合において、電圧変動ΔＶｏは、次のように表される。

ΔＶｏ ＝ Ｇ１×Ｇ２×Ｉleak …（式ｃ）
これより、リーク電流Ｉleakは、次のように表される。
Ｉleak ＝ ΔＶｏ／（Ｇ１×Ｇ２） …（式ｄ）
そして、等価回路のうち、直列抵抗Ｒｓと絶縁抵抗Ｒｔとの接続点における電位はオフセット電圧Ｖofに等しくなることから、絶縁抵抗Ｒｔは、バッテリ４４の電圧（電源電圧ＶＢ）を用いて、次のように表される。

Ｒｔ ＝ （ＶＢ−Ｖof）／Ｉleak …（式ｅ）
そして、（式ｄ）と（式ｅ）を考慮すると、絶縁抵抗Ｒｔは、電圧変動ΔＶｏを用いて、次のように表される。

Ｒｔ ＝ （ＶＢ−Ｖof）×（Ｇ１×Ｇ２）／ΔＶｏ …（式ｆ）
そして、回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓは、絶縁トランス７２の絶縁抵抗Ｒｔと同等であり、（式ｂ）と（式ｆ）を考慮すると、停止時電圧Ｖleakを用いて、次のように表される。

Ｒｉｎｓ ＝ （ＶＢ−Ｖof）×（Ｇ１×Ｇ２）／（Ｖleak−Ｖof） …（式ｇ）
これらのことから、絶縁抵抗Ｒｉｎｓは、（式ｅ）にリーク電流Ｉleakの検出値を入力するか、（式ｇ）に停止時電圧Ｖleakの検出値を入力することで、演算することができる。

このとき、電源電圧ＶＢは、Ｓ１１０で取得した値を使用することができ、オフセット電圧Ｖofは、抵抗値Ｒ３，Ｒ４により予め定められた既知の値であり、抵抗値Ｇ１および抵抗値Ｇ２は、抵抗値Ｒ６〜Ｒ９により予め定められた既知の値である。なお、抵抗値Ｒ７および抵抗値Ｒ８は互いに等しく（Ｒ７＝Ｒ８）、抵抗値Ｒ６および抵抗値Ｒ９は互いに等しく（Ｒ６〜Ｒ９）なるように、予め設定されている。これにより、抵抗値Ｇ２は抵抗値Ｒ６、Ｒ７を用いて、Ｇ２＝Ｒ６／Ｒ７で表される。なお、抵抗値Ｇ１は抵抗値Ｒ５と等しい（Ｇ１＝Ｒ５）。

異常判定処理の説明に戻り、次のＳ１４０では、リーク電流Ｉleakまたは停止時電圧Ｖleakを用いて、一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓを演算する。本実施形態では、上記の（式ｅ）または（式ｇ）を用いて、絶縁抵抗Ｒｉｎｓを演算する。

次のＳ１５０では、絶縁抵抗Ｒｉｎｓと予め定められた判定値Ｒｔｈとを比較して、絶縁抵抗Ｒｉｎｓが判定値Ｒｔｈ以上であるか否かを判定し、肯定判定するとＳ１６０に移行し、否定判定するとＳ１９０に移行する。

判定値Ｒｔｈは、実際のセンサ駆動部３０を用いて実施した測定結果に基づいて設定されている。つまり、センサ駆動部３０を用いて、絶縁抵抗Ｒｉｎｓの変化が微粒子の量の測定精度に与える影響を測定し、微粒子の量の測定精度が許容範囲を逸脱する場合の絶縁抵抗Ｒｉｎｓの数値範囲を測定し、その測定結果に基づいて判定値Ｒｔｈが設定されている。なお、本実施形態では、「判定値Ｒｔｈ以上の数値範囲」が正常範囲であり、「判定値Ｒｔｈよりも小さい数値範囲」が異常範囲である。

Ｓ１５０で肯定判定されると、Ｓ１６０では、停止時電流Ｉleak（リーク電流Ｉleak）を用いて、測定したイオン電流Ｉｃからリーク電流Ｉleakの影響を低減するための補正に用いる補正用情報Ｃｏを演算する。本実施形態では、停止時電流Ｉleak（リーク電流Ｉleak）の値をそのまま補正用情報Ｃｏとして設定し、補正用情報Ｃｏは上述の微粒子測定処理で用いられる。微粒子測定処理では、測定により得られたイオン電流Ｉｃから補正用情報Ｃｏを差し引くことで、補正後イオン電流Ｉｃｒ（＝Ｉｃ−Ｃｏ）を得る。

次のＳ１７０では、絶縁トランス７２および整流回路８１での高電圧の生成を開始する処理を実行する。具体的には、ドライバ７１から絶縁トランス７２の一次側巻線への通電（あるいは、電圧印加）を開始することで、絶縁トランス７２の二次側巻線での高電圧の生成を開始する。これにより、微粒子センサ１００でのコロナ放電が開始される。

次のＳ１８０では、微粒子測定処理を開始する。これにより、イオン電流測定回路７４からの信号を用いて微粒子の量を演算する処理が開始される。
Ｓ１５０で否定判定されると、Ｓ１９０では、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であると判定する。つまり、回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓが正常範囲（判定値Ｒｔｈ以上の数値範囲）を逸脱した異常状態（絶縁劣化状態）と判定する。

次のＳ２００では、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であることを報知する処理を実行する。具体的には、異常状態であることを報知するための指令を、報知部９２に対して出力する。報知部９２は、受信した指令に基づいて、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であることを示す情報を表示装置に表示する。

Ｓ１８０またはＳ２００が終了すると、異常判定処理が終了する。
このように、異常判定処理は、絶縁トランス７２および整流回路８１での高電圧生成を停止し、そのときにイオン電流測定回路７４で演算されるリーク電流Ｉleakまたはイオン電流測定回路７４から出力される停止時電圧Ｖleakに基づいて、回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓを測定（演算）する。そして、絶縁抵抗Ｒｉｎｓと判定値Ｒｔｈとの比較結果に基づいて、絶縁抵抗Ｒｉｎｓが正常範囲と判定すると微粒子測定処理を開始し、絶縁抵抗Ｒｉｎｓが正常範囲を逸脱していると判定すると微粒子測定処理は開始せずに、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であることを報知する処理を実行する。

［１−６．効果］
以上説明したように、本実施形態の微粒子測定システム１０は、センサ駆動部３０の制御部６０において異常判定処理を実行する。

制御部６０は、Ｓ１２０を実行することで、ドライバ７１から絶縁トランス７２の一次側巻線への通電（あるいは、電圧印加）を停止することで、絶縁トランス７２の二次側巻線での高電圧の生成を停止する。制御部６０は、Ｓ１３０を実行することで、高電圧生成が停止されている時にイオン電流測定回路７４で演算されるイオン電流Ｉｃを、リーク電流Ｉleakとして演算（測定）する。制御部６０は、Ｓ１４０を実行することで、リーク電流Ｉleakまたは停止時電圧Ｖleakを用いて、回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓを演算する。

このため、センサ駆動部３０は、異常判定処理（詳細には、Ｓ１１０〜Ｓ１４０）を実行する制御部６０を備えることで、リーク電流Ｉleakに基づいて回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓを演算することができる。

そして、制御部６０は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、異常判定処理を実行するにあたり、絶縁抵抗計測回路部を追加設置する必要がない。
よって、センサ駆動部３０は、絶縁抵抗計測回路部を外付けとして追加設置することなく、回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓを演算することができる。これにより、センサ駆動部３０は、設置領域に制限がある用途（例えば、車両など）に用いる場合でも、絶縁抵抗計測回路部の追加による体積増加を抑制しつつ、一次側領域と二次側領域との絶縁抵抗Ｒｉｎｓを判定できる。

また、センサ駆動部３０は、回路基板１７０にガードパターン２００を備えることで、一次側領域と二次側領域との間に漏洩電流が発生するのを抑制するように（換言すれば、回路基板１７０における絶縁抵抗Ｒｉｎｓの低下を抑制するように）構成されている。このような構成のセンサ駆動部３０は、微粒子測定において優れた測定精度が要求される用途に用いられることがある。そのようなセンサ駆動部３０が、絶縁抵抗Ｒｉｎｓの演算が可能となることで、絶縁抵抗Ｒｉｎｓの低下が判定可能となる。絶縁抵抗Ｒｉｎｓが低下した場合には、例えば、微粒子測定を中止することで、微粒子測定における測定精度への悪影響を低減できる。

制御部６０は、Ｓ１５０を実行することで、絶縁抵抗Ｒｉｎｓが判定値Ｒｔｈ以上であるか否かを判定し、絶縁抵抗Ｒｉｎｓが異常範囲（判定値Ｒｔｈよりも小さい数値範囲）に含まれる場合に（Ｓ１５０で否定判定）、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であると判定する（Ｓ１９０）。

センサ駆動部３０は、制御部６０でこのような判定処理を実行することで、一次側領域と二次側領域との電気的絶縁状態が異常状態であるか否かを判定できる。
制御部６０は、Ｓ２００を実行することで、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であることを報知するための指令を、報知部９２に対して出力する。報知部９２は、受信した指令に基づいて、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であることを示す情報を表示装置に表示する。

このような報知処理を実行することで、センサ駆動部３０の使用者に対して、センサ駆動部３０における電気的絶縁状態の確認作業を喚起したり、センサ駆動部３０に備えられる回路基板１７０の交換を喚起することができる。これにより、センサ駆動部３０は、一次側領域と二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態（劣化状態、短絡異常状態）のままで、微粒子センサ１００を用いた微粒子測定が継続されることを抑制し、微粒子測定性能の低下を抑制できる。

制御部６０は、Ｓ１６０を実行することで、停止時電流Ｉleak（リーク電流Ｉleak）を用いて補正用情報Ｃｏを演算する。そして、制御部６０は、微粒子測定処理を実行する際に、補正用情報Ｃｏを用いてイオン電流Ｉｃを補正して、補正後イオン電流Ｉｃｒ（＝Ｉｃ−Ｃｏ）を得る。

もし、一次側領域と二次側領域との間にリーク電流Ｉleakが発生している場合、微粒子センサ１００に駆動用電圧が印加されている場合にもリーク電流Ｉleakがイオン電流Ｉｃに重畳することになる。このため、微粒子センサ１００への駆動用電圧の印加時にイオン電流測定回路７４で検出されるイオン電流Ｉｃには、リーク電流Ｉleakの影響による誤差が生じる。

これに対して、リーク電流Ｉleakの影響を低減するように補正用情報Ｃｏを用いてイオン電流Ｉｃを補正し、補正後イオン電流Ｉｃｒに基づいて微粒子の量を演算することで、リーク電流Ｉleakの影響による誤差を低減できる。

微粒子測定システム１０は、微粒子センサ１００とセンサ駆動部３０とを備えて構成されている。このため、微粒子測定システム１０は、上述したセンサ駆動部３０と同様に、絶縁抵抗計測回路部を追加設置することなく、センサ駆動部３０の電気的状態の変化（具体的には、回路基板１７０における一次側領域と二次側領域との間の絶縁抵抗Ｒｉｎｓの変化）を検出することが可能となる。

［１−７．文言の対応関係］
ここで、文言の対応関係について説明する。
微粒子測定システム１０が微粒子測定システムの一例に相当し、微粒子センサ１００が微粒子センサの一例に相当し、センサ駆動部３０が微粒子測定装置の一例に相当する。

絶縁トランス７２および整流回路８１が高電圧生成部の一例に相当し、ドライバ７１および制御部６０が電圧制御部の一例に相当し、イオン電流測定回路７４および制御部６０が微粒子演算部の一例に相当する。回路基板１７０が回路基板の一例に相当し、ガードパターン２００が保護境界部の一例に相当する。

Ｓ１２０を実行する制御部６０が電圧変換停止部の一例に相当し、Ｓ１４０を実行する制御部６０が絶縁抵抗演算部の一例に相当する。Ｓ１５０およびＳ１９０を実行する制御部６０が異常判定部の一例に相当し、Ｓ２００を実行する制御部６０および報知部９２が報知部の一例に相当する。

［２．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

例えば、異常判定処理は、制御部６０の起動直後に１回のみ実行される形態に限られることはなく、予め定められた実行周期毎に繰り返し実行される形態や、ユーザからの実行要求に応じて実行される形態であってもよい。

補正用情報Ｃｏは、停止時電流Ｉleak（リーク電流Ｉleak）の値をそのまま設定するものに限られることはなく、イオン電流Ｉｃからリーク電流Ｉleakの影響を低減できる数値を設定する形態であれば、任意の形態を採用してもよい。その場合、微粒子測定装置でのイオン電流Ｉｃの補正方法は、補正用情報Ｃｏに基づいて適切な方法が採用される。

また、Ｓ１４０での絶縁抵抗Ｒｉｎｓの演算に用いる情報は、停止時電流Ｉleak（リーク電流Ｉleak）の電流値そのものに限られず、停止時電流Ｉleak（リーク電流Ｉleak）に応じて変化する状態量で代用してもよい。例えば、停止時電流Ｉleak（リーク電流Ｉleak）に基づいて演算された微粒子の量を用いて絶縁抵抗Ｒｉｎｓを演算してもよい。

また、ガードパターンに設定する境界電位は、オフセット電圧Ｖofに基づき定められる電位に限られることはなく、一定電位であればよい。例えば、一次側基準電位または二次側基準電位に基づき予め定められた一定電位であってもよい。

また、回路基板に形成されるガードパターンは、上記のガードパターン２００に限られることはなく、図７および図８に示すような第２ガードパターン２３０であってもよい。第２ガードパターン２３０は、回路基板１７０において、二次側の回路構成（特にノイズ源となる回路）を取り囲むように形成されている。すなわち、第２ガードパターン２３０は、絶縁トランス７２の二次側、整流回路８１、二次側電源回路８２、コロナ電流測定回路７３の一部を取り囲むように形成されている。第２ガードパターン２３０には、バッファ３２の出力が接続されている。

１０…微粒子測定システム、３０…センサ駆動部、４４…電源部（バッテリ）、４６…電源回路、６０…制御部、６５…ＣＡＮ通信部、７１…ドライバ、７２…絶縁トランス、７３…コロナ電流測定回路、７４…イオン電流測定回路、８１…整流回路、８２…二次側電源回路、９２…報知部、１００…微粒子センサ、１７０…回路基板、２００…ガードパターン、２３０…第２ガードパターン。

Claims (5)

1. 被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサに駆動用電圧を印加し、前記微粒子の量に応じて前記微粒子センサから流れる信号電流に基づいて前記被測定ガス中の微粒子の量を測定する微粒子測定装置であって、
   一次側コイルおよび二次側コイルを備える絶縁トランスを有し、前記一次側コイルに印加される電源電圧を電圧変換することで、前記微粒子センサに印加する前記駆動用電圧を生成する高電圧生成部と、
   前記電源電圧を用いた前記一次側コイルへの通電状態を制御して、前記二次側コイルに発生する前記駆動用電圧を制御する電圧制御部と、
   前記信号電流を検出し、検出した前記信号電流に基づいて前記微粒子の量を演算する微粒子演算部と、
   前記高電圧生成部、前記電圧制御部、前記微粒子演算部が少なくとも搭載されて構成された回路基板と、
   を備えており、
   前記回路基板において、前記一次側コイルの基準電位である一次側基準電位を基準として作動する一次側領域と、前記二次側コイルの基準電位である二次側基準電位を基準として作動する二次側領域と、を区切るように配置されるとともに導電性材料で形成され、予め定められた境界電位に設定された保護境界部と、
   前記電圧制御部による前記一次側コイルへの通電を停止して、前記高電圧生成部での前記駆動用電圧の生成を停止させる電圧変換停止部と、
   前記電圧変換停止部により前記高電圧生成部での前記駆動用電圧の生成が停止されている時に前記微粒子演算部で検出される前記信号電流である停止時信号電流に基づいて、前記回路基板における前記一次側領域と前記二次側領域との間の絶縁抵抗を演算する絶縁抵抗演算部と、
   を備える微粒子測定装置。
2. 異常判定用に予め定められた異常範囲と、前記絶縁抵抗演算部で演算された前記絶縁抵抗と、を比較し、前記絶縁抵抗が前記異常範囲に含まれる場合に、前記一次側領域と前記二次側領域との間の電気的絶縁状態が異常状態であると判定する異常判定部、
   を備える請求項１に記載の微粒子測定装置。
3. 前記異常判定部にて前記電気的絶縁状態が前記異常状態であると判定された場合に、前記電気的絶縁状態が前記異常状態であることを報知する報知部を備える、
   請求項２に記載の微粒子測定装置。
4. 前記微粒子演算部は、前記停止時信号電流を用いて前記信号電流を補正し、補正後の前記信号電流に基づいて前記微粒子の量を演算する、
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の微粒子測定装置。
5. 被測定ガス中の微粒子を検出する微粒子センサと、
   前記微粒子センサに駆動用電圧を印加し、前記微粒子の量に応じて前記微粒子センサから流れる信号電流に基づいて前記被測定ガス中の微粒子の量を測定する微粒子測定装置と、
   を備える微粒子測定システムであって、
   前記微粒子測定装置は、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の微粒子測定装置である、
   微粒子測定システム。

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