JP6962763B2 - 微粒子センサおよび微粒子センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、微粒子を含む測定対象ガスが流通する金属製の通気管に装着して用いる微粒子センサ、及びその製造方法に関する。

通気管に装着されて用いられ、通気管内を流通する測定対象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がある。より具体的には、排気管内を流通する排気ガスを取り入れ、この取入ガス中の微粒子に気中放電によって発生させたイオンを付着させて帯電微粒子とした後、取入ガスと共に排気管へ排出する微粒子センサがある。

この微粒子センサは、例えば、外側金具と内側金具と絶縁スペーサとを備える。このうち外側金具は、排気管に装着されて接地電位とされる筒状の部材である。また、内側金具は、外側金具の径方向内側に外側金具と絶縁して配置され、接地電位とは異なる第１電位とされる部材である。また、絶縁スペーサは、内側金具と外側金具との間に保持されて両者を電気的に絶縁する筒状の部材であり、排気管内に露出して排気ガスに曝される。このような微粒子センサは、例えば特許文献１に開示されている。

国際公開第２０１６／０２７８９４号

この微粒子センサでは、放電電位とされる放電電極体を有する放電素子を、第１電位とされた内側金具で包囲してファラデーケージを構成しつつ、気密に保持している。具体的には、放電素子の先端部を内側金具をなすガス取入排出管内に配置し、先端部よりも基端側の部位をガス取入排出管に導通した複数の筒状の金属部材で包囲する。その一方、放電素子をこれらの金属部材内に絶縁セラミックからなる絶縁体や滑石粉末などの絶縁粉末の圧粉体で保持すると共に、放電素子及び金属部材に密着する上述の圧粉体で、放電素子の周囲を気密に封止する形態としている。

しかしながら、この形態の微粒子センサは、放電素子及びこれを気密に保持する絶縁体や圧粉体、これらを取り囲んで保持する主体金具などを要し、構造が複雑で、高コストになりがちである。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造で、内部に放電素子を気密に保持した微粒子センサ、及びその製造方法を提供する。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、微粒子を含む測定対象ガスが流通し、接地電位とされた金属製の通気管に装着され、上記測定対象ガス中の上記微粒子を検知する微粒子センサであって、上記測定対象ガスの一部である被測定ガスを自身の内部に取り入
れた後に排出するガス取入排出管と、絶縁セラミックからなり、上記接地電位とは異なる放電電位とされる放電電極体を有する放電素子であって、上記放電素子のうち先端側に位置し、上記ガス取入排出管内に配置され、上記放電電極体と上記ガス取入排出管との間の放電により、上記被測定ガス中の上記微粒子を帯電させる素子先端部、及び、上記素子先端部の基端側に位置し、上記放電電極体が内部に配置され外表面から絶縁された被シール部、を有する放電素子と、上記接地電位及び上記放電電位とは異なる第１電位とされ、上記放電素子のうち、上記被シール部よりも基端側の素子基端側部を包囲する包囲部材と、導電性ガラスからなり、上記包囲部材と上記ガス取入排出管との間を導通し、上記放電素子の上記被シール部の上記外表面に密着して気密に封止する導電性シール体と、を備え、 前記包囲部材のうち先端側の先端側部、前記導電性シール体、及び、前記ガス取入排出管のうち基端側の管基端側部の径方向外側に配置され、絶縁セラミックからなる筒状の絶縁スペーサを備え、上記導電性シール体が、上記絶縁スペーサの内周面に気密に密着すると共に、上記導電性シール体を介して、上記包囲部材の上記先端側部及び上記ガス取入排出管の上記管基端側部が、上記絶縁スペーサに固定された微粒子センサである。

この微粒子センサでは、導電性ガラスからなる導電性シール体が、放電素子の被シール部の外表面を囲んで気密に密着している。このため、放電素子は、この被シール部において、導電性シール体に気密に保持される。
しかも、この導電性シール体は、導電性ガラスからなり、第１電位とされた包囲部材とガス取入排出管との間を導通しているので、ガス取入排出管を第１電位とするべく、包囲部材とガス取入排出管との間を導通するのに、主体金具などの金属ブロック状の部材を要しないため、簡単な構成でありながら、内部に放電素子を気密に保持した微粒子センサとすることができる。
加えて、この微粒子センサでは、絶縁スペーサの内周面と導電性シール体との間も気密に密着しており、絶縁スペーサの内側で、導電性シール体により、基端側と先端側との間を気密にシールできる。
しかも、導電性ガラスからなる簡単な構成の導電性シール体を介して、包囲部材の先端側部及びガス取入排出管の管基端側部を絶縁スペーサに固定した微粒子センサを構成できる。

なお、放電素子の被シール部は、放電電極体が絶縁体内に配置されているので、被シール部において、放電電極体が導電性シール体と短絡することが防止されている。即ち、放電素子は、その被シール部において放電電極体が導電シール体と導通すること無く、放電素子の放電電極体が、第１電位とされた包囲部材、導電性シール体、及びガス取入排出管で構成されるファラデーケージ内に保持される。

ガス取入排出管は、被測定ガスを自身の内部に取り入れた後に排出する管状の部材であるが、一重管構造のほか、２つの管を内側と外側の同軸に配置した二重管構造や、内部を流通する被測定ガスの経路を複雑化したラビリンス構造を有するものも用いることができる。
また、ガス取入排出管は、導電性シール体に接触して導通する形態のほか、他の金属部材を介して、導電性シール体に間接に導通する形態としても良い。

導電性シール体をなす導電性ガラスとしては、例えば、絶縁性ガラス中に、金属粒子などの導電性粒子を分散させたものが挙げられる。このような導電性ガラスからなる導電性シール体の形成に当たっては、絶縁性ガラス粉末と導電性粉末とを含む導電性ガラス粉末を、絶縁性ガラス粉末の軟化点以上に昇温させ、絶縁性ガラス粉末同士を融着させる手法が挙げられる。導電性ガラスに用いる導電性粉末としては、例えば、銅粉末、真鍮粉末、ニッケル粉末などの金属粉末や、黒鉛粉末、カーボンブラックなどの非金属の導電性粉末が挙げられる。絶縁性ガラスとしては、ホウケイ酸カルシウムガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラスなどが挙げられる。また、導電性ガラス粉末として、ガラス粉末に金属皮膜をメッキ等によって形成した金属皮膜付きガラス粉末を用いることもできる。

上述の微粒子センサであって、前記放電素子は、一端が前記接地電位に接続され、前記素子先端部を昇温させる素子ヒータ配線、及び、上記素子ヒータ配線と前記放電電極体との間に介在して両者間を電磁シールドするシールド電極層を有し、上記シールド電極層は、前記導電性シール体に導通してなる微粒子センサとすると良い。

微粒子センサでは、放電素子のうち、被測定ガスに曝される素子先端部に、異物粒子が付着するのを防止したり、付着した異物粒子を除去したりするために、素子先端部を昇温させるべく、放電素子に素子先端部を加熱する素子ヒータ配線を設ける場合がある。
しかるに、素子先端部を加熱するための素子ヒータ配線を放電素子に設けた場合、放電電極体での放電により誘導電流が素子ヒータ配線に流れる。このため、微粒子センサを制御する制御回路において、この素子ヒータ配線の一端が接続する接地電位が変動するために、微粒子センサの出力信号にノイズが重畳する場合がある。

そこでこの微粒子センサでは、放電素子のうち素子ヒータ配線と放電電極体との間にシールド電極層を設けてある。このシールド電極層は、導電性シール体に導通して、第１電位とされ、素子ヒータ配線と放電電極体との間を電磁シールドする。
これにより、放電電極体での放電による誘導電流が素子ヒータ配線に流れるのが抑制され、接地電位の変動や、それに伴う微粒子センサの出力信号へのノイズの重畳が抑制される。
しかも、シールド電極層を導電性シール体に導通して、シールド電極層を第１電位にできる。このため、シールド電極層を第１電位とするべく、微粒子センサ内に放電素子のシールド電極層に第１電位を供給するための配線を設ける必要が無い。

さらに上述の微粒子センサであって、前記放電素子は、前記被シール部の前記外表面に形成され、上記シールド電極層に導通するシールド電極パッドを有し、上記シールド電極層は、上記シールド電極パッドを介して、前記導電性シール体に導通してなる微粒子センサとすると良い。

この微粒子センサでは、シールド電極層に導通するシールド電極パッドを被シール部の外表面に設けることで、導電性シール体に容易に導通して、シールド電極層を第１電位にできる。また、導電性シール体に、拡がりを有するシールド電極パッドで接続するので、シールド電極パッドひいてはシールド電極層と、導電性シール体との導通を確実に行うことができる。

あるいは前述の微粒子センサであって、前記シールド電極層は、前記放電素子の前記外表面にまで延びる延出部を有し、上記シールド電極層は、上記延出部で、前記導電性シール体に接続してなる微粒子センサとすると良い。

この微粒子センサでは、シールド電極層自身が延出部を有しており、この延出部で導電性シール体に接続しているので、放電素子にシールド電極層に接続するビアなどを設ける必要が無く、簡単な構造でシールド電極層を導電性シール体に接続できる。
なお、被シール部の外表面にまで延びる延出部に加えて、被シール部の外表面に、延出部に接続するシールド電極パッドを設け、このシールド電極パッドでも導電性シール体に接続するようにしても良い。

さらに上述の微粒子センサであって、前記絶縁スペーサは、径方向内側に張り出した段状のスペーサ段部を有し、前記ガス取入排出管の前記管基端側部は、基端側よりも先端側が縮径した段状で、上記スペーサ段部に係止される管段部、及び、上記管段部よりも基端側に位置し基端側の端縁を含む管基端部を有し、前記導電性シール体は、上記管基端部に接触している微粒子センサとすると良い。

この微粒子センサでは、導電性シール体がガス取入排出管の管基端部に接触しているので、導電性シール体を介して、確実に、ガス取入排出管を第１電位とすることができる。
なお、導電性シール体が、ガス取入排出管の管基端部に径方向外側から接触する形態や、管基端部に径方向内側から接触する形態、管基端部に径方向外側及び内側の両方から接触する形態などを採用することができる。

さらに上述の微粒子センサであって、絶縁セラミックからなり、外周面に、基端側よりも先端側が縮径し、前記ガス取入排出管の前記管段部に係止される段状のホルダ段部、及び、前記放電素子のうち前記素子先端部と前記被シール部との間の素子挿通部が挿通された挿通孔を有し、上記挿通孔で上記放電素子を保持し、上記導電性シール体に先端側から当接した素子ホルダを備える微粒子センサとすると良い。

この微粒子センサでは、素子ホルダのホルダ段部がガス取入排出管の管段部に係止されている。ガス取入排出管の管段部は、絶縁スペーサのスペーサ段部に係止されているので、素子ホルダは、間接的に、絶縁スペーサに係止されている。しかもこの素子ホルダは、導電性シール体に先端側から当接しているので、導電性シール体が絶縁スペーサ内で先端側へ移動するのを、この素子ホルダで確実に抑止できる。

さらに、上述のいずれか１項に記載の微粒子センサであって、前記包囲部材は、金属からなり、先端側の先端底部が閉じた有底筒状で、上記先端底部に、前記放電素子を挿通する挿通孔を有し、上記放電素子の前記素子基端側部を径方向外側から包囲する内筒を有し、上記内筒の上記先端底部は、前記導電性シール体に基端側から接触している微粒子センサとすると良い。

この微粒子センサでは、包囲部材は先端底部を含む内筒を有しており、内筒で放電素子の素子基端側部を径方向外側から包囲することで、ファラデーケージを構成できるほか、内筒の先端底部が導電性シール体と接触しているので、内筒と導電性シール体とを適切に導通し、導電性シール体を第１電位とすることができる。

上記課題を解決するための本発明の他の態様は、微粒子を含む測定対象ガスが流通し、接地電位とされた金属製の通気管に装着され、上記測定対象ガス中の上記微粒子を検知する微粒子センサの製造方法であって、上記測定対象ガスの一部である被測定ガスを自身の内部に取り入れた後に排出するガス取入排出管と、絶縁セラミックからなり、上記接地電位とは異なる放電電位とされる放電電極体を有する放電素子であって、上記放電素子のうち先端側に位置し、上記ガス取入排出管内に配置され、上記放電電極体と上記ガス取入排出管との間の放電により、上記被測定ガス中の上記微粒子を帯電させる素子先端部、及び、上記素子先端部の基端側に位置し、上記放電電極体が内部に配置され外表面から絶縁された被シール部、を有する放電素子と、上記接地電位及び上記放電電位とは異なる第１電位とされ、上記放電素子のうち、上記被シール部よりも基端側の素子基端側部を包囲する包囲部材と、導電性ガラスからなり、上記包囲部材と上記ガス取入排出管との間を導通し、上記放電素子の上記被シール部の上記外表面に密着して気密に封止する導電性シール体と、を備え、前記包囲部材のうち先端側の先端側部、前記導電性シール体、及び、前記ガス取入排出管のうち基端側の管基端側部の径方向外側に配置され、絶縁セラミックからなる筒状の絶縁スペーサを備え、上記導電性シール体が、上記絶縁スペーサの内周面に気密に密着すると共に、上記導電性シール体を介して、上記包囲部材の上記先端側部及び上記ガス取入排出管の上記管基端側部が、上記絶縁スペーサに固定されており、軟化した導電性ガラスを、上記包囲部材、上記ガス取入排出管、及び、上記放電素子の上記被シール部の外表面に密着させて、上記導電性シール体を形成するシール体形成工程を備える微粒子センサの製造方法とすると良い。

この製造方法によれば、包囲部材及びガス取入排出管に、導電性シール体を確実に導通させ、放電素子の被シール部に導電シール体を密着させた状態の微粒子センサを容易に形成することができる。

実施形態及び変形形態１−３に係り、車両に搭載したエンジンの排気管に微粒子センサを適用した状態を説明する説明図である。 実施形態及び変形形態１−３に係る微粒子センサの縦断面図である。 実施形態及び変形形態１−３に係る微粒子センサのうち、セパレータ内における放電素子の接続を拡大して示す、図２と平行な縦断面における縦断面図である。 実施形態及び変形形態１−３に係る微粒子センサの、図２と直交する縦断面における縦断面図である。 実施形態及び変形形態１−３に係る微粒子センサの構造を示す分解斜視図である。 実施形態に係る微粒子センサのうち、（６Ａ）は放電素子の形態を示す斜視図、及び、（６Ｂ）は放電素子の構造を示す分解斜視図である。 微粒子センサを用いた微粒子検知システムの回路構成を示す説明図である。 実施形態及び変形形態１−３に係る微粒子センサにおける、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。 実施形態及び変形形態１−３に係る微粒子センサの製造方法のうち、シール体形成工程を説明する説明図である。 変形形態１に係る微粒子センサのうち、（１０Ａ），（１０Ｂ）は放電素子の形態を示す斜視図、及び、（１０Ｃ）は放電素子の構造を示す分解斜視図である。 変形形態２に係る微粒子センサのうち、（１１Ａ）は放電素子の形態を示す斜視図、（１１Ｂ）は放電素子の被シール部付近の形態を示す部分拡大斜視図、及び、（１１Ｃ）は放電素子の構造を示す分解斜視図である。 変形形態３に係る微粒子センサのうち、（１２Ａ）は放電素子の形態を示す斜視図、（１２Ｂ）は放電素子の被シール部付近の形態を示す部分拡大斜視図、及び、（１２Ｃ）は放電素子の構造を示す分解斜視図である。

（実施形態）
以下、本実施形態に係る微粒子センサ１０及び微粒子検知システム１について、図面を参照しつつ説明する。図１は、車両ＡＭに搭載したエンジンＥＮＧの排気管ＥＰに微粒子センサ１０を適用した状態を説明する説明図である。図２は、実施形態にかかる微粒子センサ１０の縦断面図である。図３は、微粒子センサ１０のうち、セパレータ７５，７６内における放電素子６０と放電電位ケーブル８２及び素子ヒータリード線８４，８６との接続を拡大して示す、図２と平行な縦断面における縦断面図である。図４は、微粒子センサ１０を、図２とは軸線ＡＸの回りに９０°ずれた位置で切断した縦断面図である。図５は、微粒子センサ１０の分解斜視図である。図６は、微粒子センサ１０のうち、放電素子６０の斜視図及び分解斜視図である。図７は、微粒子検知システム１に用いる制御装置１００の回路構成を示す説明図である。図８は、微粒子センサ１０における、排気ガスＥＧ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。図９は、微粒子センサ１０の製造方法のうち、シール体形成工程を説明する説明図である。

なお、本明細書においては、図２等に示すように、微粒子センサ１０の軸線ＡＸに沿う軸線方向ＧＨ（軸線ＡＸが延びる方向、図２において上下方向）のうち、プロテクタ３１（ガス取入排出管）が配置された側（図２において下方）を先端側ＧＳ、これと反対側の電線１６５等が延出する側（図２において上方）を基端側ＧＫとする。また、軸線ＡＸに対し径方向の外方向（図２において左右外向き）を径方向外側ＤＯ、内方向（図２において左右内向き）を径方向内側ＤＩとする。

本実施形態の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、微粒子センサ１０と、この微粒子センサ１０を制御する制御装置１００とを備える。このうち微粒子センサ１０は、車両ＡＭに搭載したエンジンＥＮＧ（内燃機関）の排気管ＥＰ（通気管）に装着され、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧ（測定対象ガス）中のススなどの微粒子Ｓを検知する。詳細には、微粒子センサ１０は、金属製の排気管ＥＰに固定され、その先端側ＧＳの一部が排気管ＥＰ内に配置されて、排気ガスＥＧに曝される（図８参照）。

制御装置１００は、放電電位ケーブル８２、素子ヒータリード線８４，８６、スペーサヒータリード線９２，９４を介して微粒子センサ１０に接続されている（図１〜図４、図７参照）。放電電位ケーブル８２は、同軸ケーブルであり、芯線（中心導体）の放電電位リード線８２Ｌは、放電電位ＤＶとされる（図７参照）。一方、素子ヒータリード線８４，８６及びスペーサヒータリード線９２，９４は、細径で単芯の絶縁被覆線である。なお、放電電位ケーブル８２は、シャーシグランド電位ＣＧＮＤとされ、金属細線を筒状に編んだ編組チューブ２３に包囲されている。

制御装置１００は、図７に示すように、大別してイオン源電源回路１１０と計測制御回路１２０とを有している。このうち、イオン源電源回路１１０は、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる第１出力端１１１と、放電電位ＤＶとされる第２出力端１１２とを有している。第２出力端１１２は、放電電位ケーブル８２の芯線である放電電位リード線８２Ｌに接続されている。放電電位ＤＶは、センサグランド電位ＳＧＮＤを基準として、半波整流された正の高電位（例えば、１〜２ｋＶ0-p）とされている。なお、イオン源電源回路１１０は、その出力電流の大きさがフィードバック制御されており、その実効値が予め定めた電流値（例えば、５μＡ）となる定電流電源を構成している。このイオン源電源回路１１０は、後述する放電素子６０の放電電極体６２に印加する放電電位ＤＶを生成する（図２，図６参照）。

一方、計測制御回路１２０は、信号電流検知回路１４０及び素子ヒータ制御回路１５０及びスペーサヒータ制御回路１６０を含んでいる。このうち、信号電流検知回路１４０は、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる第１入力端１４１と、第２入力端１４２とを有しており、第１入力端１４１と第２入力端１４２との間を流れる信号電流Ｉｓを検知する。なお、センサグランド電位ＳＧＮＤは、シャーシグランド電位ＣＧＮＤ（接地電位）に対し、オフセット電圧Ｖoffset（具体的には、０．５Ｖ）だけ高い電位とされている。

素子ヒータ制御回路１５０は、ＰＷＭ制御によって、後述する放電素子６０に内蔵された素子ヒータ配線６４への通電を制御する回路である（図６参照）。この素子ヒータ制御回路１５０は、素子ヒータリード線８４に接続される第１出力端１５１と、素子ヒータリード線８６に接続される第２出力端１５２を有する。なお、第２出力端１５２及び素子ヒータリード線８６は、シャーシグランド電位ＣＧＮＤに導通している。また、第１出力端１５１及び素子ヒータリード線８４は、素子ヒータ電位ＥＨＶとされる。

また、スペーサヒータ制御回路１６０は、ＰＷＭ制御によって、後述する絶縁スペーサ４１のスペーサヒータ層４１ＨＴへの通電を制御する回路である（図４参照）。このスペーサヒータ制御回路１６０は、スペーサヒータリード線９２に接続される第１出力端１６１と、スペーサヒータリード線９４に接続される第２出力端１６２を有する。なお、第２出力端１６２及びスペーサヒータリード線９４は、シャーシグランド電位ＣＧＮＤに導通している。また、第１出力端１６１及びスペーサヒータリード線９２は、スペーサヒータ電位ＳＨＶとされる。

イオン源電源回路１１０は、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる内側回路ケース１７０に包囲されている。イオン源電源回路１１０の第１出力端１１１、信号電流検知回路１４０の第１入力端１４１、及び、絶縁トランス１３０の二次側鉄心１３１Ｂは、この内側回路ケース１７０に導通している。

なお、イオン源電源回路１１０の第１出力端１１１は、放電電位ケーブル８２の外側導体８２Ｄに導通している。

絶縁トランス１３０は、一次側と二次側が絶縁されたトランスであり、その鉄心１３１が、一次側コイル１３２を捲回した一次側鉄心１３１Ａと、二次側コイル１３３を捲回した二次側鉄心１３１Ｂとに分離して構成されている。このうち、一次側鉄心１３１Ａは、シャーシグランド電位ＣＧＮＤに導通している。一方、二次側鉄心１３１Ｂは、上述したように、センサグランド電位ＳＧＮＤ（イオン源電源回路１１０の第１出力端１１１）に導通している。

さらに、信号電流検知回路１４０と素子ヒータ制御回路１５０とスペーサヒータ制御回路１６０とを含む計測制御回路１２０、イオン源電源回路１１０、内側回路ケース１７０、及び、絶縁トランス１３０は、シャーシグランド電位ＣＧＮＤとされる外側回路ケース１８０に包囲されている。さらに、信号電流検知回路１４０の第２入力端１４２、素子ヒータ制御回路１５０の第２出力端１５２、スペーサヒータ制御回路１６０の第２出力端１６２、及び、絶縁トランス１３０の一次側鉄心１３１Ａは、この外側回路ケース１８０に接続して、シャーシグランド電位ＣＧＮＤとされている。加えて、この外側回路ケース１８０は、放電電位ケーブル８２を囲む編組チューブ２３に導通している。

なお、計測制御回路１２０は、所定電圧の直流電圧を供給するレギュレータ電源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、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の一端は、シャーシグランド電位ＣＧＮＤに接続されている。また、計測制御回路１２０は、マイクロプロセッサ１２２を含み、通信線ＣＣを介してエンジンＥＮＧを制御する電子制御ユニットＥＣＵと通信可能となっている。これにより、前述した信号電流検知回路１４０の測定結果（信号電流Ｉｓの大きさ）などの信号を、電子制御ユニットＥＣＵに送信可能となっている。

また、レギュレータ電源ＰＳを通じて、外部のバッテリＢＴから計測制御回路１２０に入力された電力の一部は、絶縁トランス１３０を介して、イオン源電源回路１１０に分配される。なお、絶縁トランス１３０においては、計測制御回路１２０の一部をなす一次側コイル１３２と、イオン源電源回路１１０の一部をなす二次側コイル１３３と、鉄心１３１（一次側鉄心１３１Ａ，二次側鉄心１３１Ｂ）とは、互いに電気的に絶縁されている。このため、計測制御回路１２０から、イオン源電源回路１１０に電力を分配しながらも、これらの間の電気的絶縁を保つことができている。

次に、本実施形態の微粒子センサ１０について、図２〜図６を参照して説明する。
微粒子センサ１０は、図２〜図４に示すように、軸線方向ＧＨに延びる直棒状の形態をなしている。この微粒子センサ１０は、後述するように、プロテクタ３１と自身の素子先端部６０Ｓにおいて突出する針状電極部６２Ｄとの間の気中放電（具体的には、コロナ放電）により、イオンＣＰを生成する放電素子６０を備える。微粒子センサ１０は、このほか、放電素子６０と電気的絶縁を確保し、放電素子６０を保持しつつ、センサグランド電位ＳＧＮＤとされた導体で取り囲んでファラデーケージをなすセンサグランド部材３０を備える。さらにその外側には、センサグランド部材３０と電気的絶縁を確保しつつ、これらを囲んで保持し、且つ、排気管ＥＰに取り付けられて、センサグランド電位ＳＧＮＤとは異なるシャーシグランド電位ＣＧＮＤとされるシャーシグランド部材２０を備える。

なお本実施形態において、センサグランド部材３０には、後述する、プロテクタ３１、導電性シール体３７、第２内筒３８、及び、第１内筒３９が含まれる。また、シャーシグランド部材２０には、後述する、取付金具２１、外筒２２、編組チューブ２３、及び、編組保持金具２４が含まれる。

具体的には、微粒子センサ１０は、自身の先端側ＧＳに、筒状の取付金具２１を備える。この取付金具２１は、径方向外側に膨出して外形六角形状をなす工具係合部２１Ｈを有する。また工具係合部２１Ｈよりも先端側ＧＳには、後述するプロテクタ３１（ガス取入排出管）の外周を取り囲む筒状壁部２１Ｗを有している。この筒状壁部２１Ｗの外周には、微粒子センサ１０を排気管ＥＰに固定するための雄ネジ部２１Ｎが形成されている。従って、微粒子センサ１０は、取付金具２１の雄ネジ部２１Ｎを用いて、排気管ＥＰに別途設置された金属製の取付用ボス（図示しない）を介して、排気管ＥＰに固定される。このため、取付金具２１は、排気管ＥＰと同じシャーシグランド電位ＣＧＮＤとされる。

また、取付金具２１の基端側ＧＫには、金属製で筒状の外筒２２が固設されている。具体的には、取付金具２１の基端部２１Ｋに、外筒２２の先端部２２Ｓが外嵌されレーザ溶接されて、取付金具２１と外筒２２とが一体とされている。
外筒２２の基端側ＧＫの基端部２２Ｋは、先端部２２Ｓよりも縮径した形態とされ、絶縁ゴム製のグロメット４６が嵌め込まれ、金属線で構成された編組チューブ２３を介して筒状の編組保持金具２４が被せられ、加締められて、グロメット４６、編組チューブ２３、及び編組保持金具２４が、外筒２２の基端部２２Ｋに保持されている。

このため、排気管ＥＰに微粒子センサ１０の取付金具２１を取り付けることで、取付金具２１、及びこれに導通する外筒２２、編組チューブ２３、編組保持金具２４が、シャーシグランド電位ＣＧＮＤとされる。
なお、グロメット４６には、放電電位ケーブル８２、素子ヒータリード線８４，８６及びスペーサヒータリード線９２，９４が挿通されている。

加えて、取付金具２１の径方向内側ＤＩには、絶縁性セラミックからなる絶縁ホルダ４２、滑石圧粉体４３、絶縁性セラミックからなる絶縁スリーブ４４、線パッキン４５を介して、絶縁性セラミックからなる円筒状の絶縁スペーサ４１が保持されている。なお、絶縁ホルダ４２、滑石圧粉体４３、絶縁スリーブ４４、線パッキン４５は、取付金具２１の基端２１ＫＫを径方向内側ＤＩに加締め屈曲させて、軸線方向ＧＨに圧縮されている。

また、外筒２２の径方向内側ＤＩには、絶縁スペーサ４１のほか、放電素子６０のうち基端側ＧＫの素子基端側部６０Ｋを包囲する円筒状の第１内筒３９及び第２内筒３８が配置されている。
なお詳述しないが、この絶縁スペーサ４１は、外周面上にスペーサヒータ層４１ＨＴが形成されたヒータ付き絶縁スペーサであり、通電により、絶縁スペーサ４１の先端部４１Ｓを昇温可能となっている。

絶縁スペーサ４１内には、プロテクタ３１、導電性シール体３７、第２内筒３８、素子ホルダ７１等を介して、放電素子６０が保持されている。
これらのうち、放電素子６０は、絶縁セラミックからなり、センサグランド電位ＳＧＮＤ及びシャーシグランド電位ＣＧＮＤとは異なる放電電位ＤＶとされる放電電極体６２を有する多層配線基板である。またこの放電素子６０は、先端側ＧＳに位置し、プロテクタ３１内に配置され、放電電極体６２（具体的にはその針状電極部６２Ｄ）とプロテクタ３１との間の放電により、イオンＣＰを生成し、被測定ガスＳＧ中の微粒子Ｓを帯電させる素子先端部６０Ｓを有している。加えて、素子先端部６０Ｓの基端側ＧＫに位置し、放電電極体６２（具体的にはその放電配線６２Ｌ）が内部に配置され、外表面６０ＣＳから絶縁された被シール部６０Ｃを有している（図２，図４，図６参照）。

一方、プロテクタ３１は、放電素子６０の素子先端部６０Ｓを水滴や異物から保護するほか、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧの一部である被測定ガスＳＧを放電素子６０の素子先端部６０Ｓの周囲に導く役割を有している。このプロテクタ３１は、金属からなる筒状で、微粒子センサ１０の先端側ＧＳに配置され、被測定ガスＳＧをガス取入口３２Ｉから自身の内部空間Ｋに取り入れた後にガス排出口３２Ｏから排出する。なお、プロテクタ３１の先端側ＧＳの部位は、先端側ＧＳに向かうにしたがって縮径するテーパ形状のテーパ部３２ｃとなっている。
また、第１内筒３９及び第２内筒３８は、第１内筒３９のケーブル接続部３９Ｃが外側導体８２Ｄに接続しているためセンサグランド電位ＳＧＮＤとされており、放電素子６０のうち、被シール部６０Ｃよりも基端側ＧＫの素子基端側部６０Ｋを包囲している。
さらに、導電性シール体３７は、導電性ガラスからなり、第２内筒３８とプロテクタ３１とに接触して導通し、かつ、放電素子６０の被シール部６０Ｃの外表面６０ＣＳに密着して放電素子６０を気密に封止している。

このように、この微粒子センサ１０では、導電性ガラスからなる導電性シール体３７が、放電素子６０の被シール部６０Ｃの外表面６０ＣＳを囲んで気密に密着している。このため、放電素子６０は、この被シール部６０Ｃにおいて、導電性シール体３７に気密に保持される。
しかも、この導電性シール体３７は、導電性ガラスからなり、第１内筒３９を介してセンサグランド電位ＳＧＮＤとされた第２内筒３８とプロテクタ３１との間を導通している。このため、プロテクタ３１をセンサグランド電位ＳＧＮＤとするべく、第１内筒３９あるいは第２内筒３８とプロテクタ３１との間を導通する主体金具などの金属ブロック状の部材を要さず、簡単な構成でありながら、内部に放電素子６０を気密に保持した微粒子センサ１０とすることができる。

次いで、絶縁スペーサ４１と導電性シール体３７との関係について説明する。導電性ガラスからなる導電性シール体３７は、絶縁スペーサ４１の円筒状の内周面４１Ｉに気密に密着している。そして、この導電性シール体３７を介して、第２内筒３８のうち先端側の先端側部３８Ｓが、また、プロテクタ３１のうち、基端側ＧＫに位置する管基端側部３１Ｋが、絶縁スペーサ４１に固定されている。

このように、この微粒子センサ１０では、絶縁スペーサ４１の内周面４１Ｉと導電性シール体３７との間も気密に密着しており、放電素子６０と導電性シール体３７とのシールと相俟って、絶縁スペーサ４１の内側で、導電性シール体３７により、基端側ＧＫと先端側ＧＳとの間を気密にシールすることができる。
しかも、導電性シール体３７によって、第２内筒３８の先端側部３８Ｓ及びプロテクタ３１の管基端側部３１Ｋを絶縁スペーサ４１に固定した簡単な構成の微粒子センサ１０とすることができる。

さらに、絶縁スペーサ４１、プロテクタ３１及び導電性シール体３７について説明すると、絶縁スペーサ４１は、径方向内側ＤＩに張り出した段状のスペーサ段部４１Ｄを有している。一方、概略円筒状のプロテクタ３１のうち、基端側ＧＫに位置する管基端側部３１Ｋは、基端側ＧＫよりも先端側ＧＳが縮径した段状の管段部３１ＫＤを有するほか、この管段部３１ＫＤよりも基端側ＧＫに位置し、基端側ＧＫの基端縁３１ＫＦを含む管基端部３１ＫＫを有している。そしてこのプロテクタ３１の管段部３１ＫＤは、絶縁スペーサ４１のスペーサ段部４１Ｄに、基端側ＧＫから先端側ＧＳに向けて係止されている。即ち、プロテクタ３１は、絶縁スペーサ４１に固定されている。
しかも、導電性シール体３７は、プロテクタ３１の管基端側部３１Ｋのうち管基端部３１ＫＫに、基端側ＧＫ、径方向内側ＤＩ及び径方向外側ＤＯから密着して、プロテクタ３１に導通している（図２，図４参照）。

このように、この微粒子センサ１０では、導電性シール体３７が、プロテクタ３１の管基端部３１ＫＫに接触しているので、導電性シール体３７を介して、確実に、プロテクタ３１をセンサグランド電位ＳＧＮＤとすることができる。

また、矩形板状の放電素子６０は、絶縁セラミックからなる素子ホルダ７１に保持されている。この素子ホルダ７１は、その外周面７１Ｒに、基端側ＧＫよりも先端側ＧＳが縮径した段状のホルダ段部７１Ｄを有しているほか、放電素子６０を挿通する挿通孔７１Ｈを有している。この挿通孔７１Ｈには、放電素子６０のうち、素子ホルダ７１よりも先端側ＧＳでプロテクタ３１内に突出配置される素子先端部６０Ｓと導電性シール体３７に気密に密着して取り囲まれた被シール部６０Ｃとの間に位置する、素子挿通部６０Ｐが挿通されている。放電素子６０の素子挿通部６０Ｐは、挿通孔７１Ｈに充填した滑石圧粉体７２によって素子ホルダ７１に保持されている（図６も参照）。
なお、素子ホルダ７１のうちホルダ段部７１Ｄは、基端側ＧＫから先端側ＧＳに向けて、プロテクタ３１の管段部３１ＫＤに係止されている。しかも、この素子ホルダ７１は、導電性シール体３７に先端側ＧＳから当接して、導電性シール体３７を保持している。

上述のように、この微粒子センサ１０では、素子ホルダ７１のホルダ段部７１Ｄがプロテクタ３１の管段部３１ＫＤに係止されている。プロテクタ３１の管段部３１ＫＤは、絶縁スペーサ４１のスペーサ段部４１Ｄに係止しているので、素子ホルダ７１は、間接的に、絶縁スペーサ４１に係止されている。しかもこの素子ホルダ７１は、導電性シール体３７に先端側ＧＳから当接しているので、導電性シール体３７が絶縁スペーサ４１内で先端側ＧＳへ移動するのを確実に抑止できる。

なお、本実施形態の微粒子センサ１０では、矩形板状の放電素子６０は、絶縁セラミックからなる素子ホルダ７１の挿通孔７１Ｈに挿通され、この挿通孔７１Ｈのうち径大とされた凹部７１Ｐに充填され圧縮された滑石圧粉体７２により、素子ホルダ７１に固定されている。
但し、滑石圧粉体７２を用いず、素子ホルダ７１の凹部７１Ｐにセメントを充填固化したり、素子ホルダ７１の凹部７１Ｐにも、導電性シール体３７をなす導電性ガラスを充填して、素子ホルダ７１への放電素子６０の固定、及び、素子ホルダ７１と導電性シール体３７との結合を図るようにしても良い。

さらに第１内筒３９及び第２内筒３８は、金属からなり、第２内筒３８は、先端側ＧＳの先端底部３８ＳＳが閉じた有底筒状である。但し、先端底部３８ＳＳには、放電素子６０を挿通する挿通孔３８ＳＨを有している。またこの第２内筒３８は、放電素子６０の素子基端側部６０Ｋを径方向外側ＤＯから包囲している。そしてこの第２内筒３８の先端底部３８ＳＳは、導電性シール体３７に基端側ＧＫから接触している。

このように、この微粒子センサ１０において、第１内筒３９及び第２内筒３８は、先端底部３８ＳＳを含む第２内筒３８を有しており、第２内筒３８で放電素子６０の素子基端側部６０Ｋを径方向外側ＤＯから包囲することで、ファラデーケージを構成できる。加えて、第２内筒３８の先端底部３８ＳＳで導電性シール体３７と接触しているので、第２内筒と導電性シール体３７とを適切に導通し、導電性シール体３７をセンサグランド電位ＳＧＮＤとすることができる。

第２内筒３８のうち先端側ＧＳの先端側部３８Ｓ内には、絶縁セラミックからなる素子スリーブ７３が配置され、先端側部３８Ｓの加締めにより固定されている。放電素子６０は、この素子スリーブ７３の挿通孔７３Ｈにも挿通されて基端側ＧＫに延びている。また、絶縁スペーサ４１及び第２内筒３８の基端側ＧＫには、放電素子６０の素子基端側部６０Ｋの周りを囲んで、絶縁セラミックからなる外側セパレータ７４、下部セパレータ７５、上部セパレータ７６が配置されている。

これらのうち、最も先端側ＧＳの外側セパレータ７４は、絶縁スペーサ４１内及び第２内筒３８内に全部が挿入される形態で、第２内筒３８に、及び、この第２内筒３８を介して間接に絶縁スペーサ４１に、基端側ＧＫから先端側ＧＳに向けて係止されている。また、各セパレータ７４〜７６は、第１内筒３９あるいは第２内筒３８に、径方向外側ＤＯから覆われており、最も基端側ＧＫに位置する上部セパレータ７６は、第１内筒３９に基端側ＧＫからも覆われている。

第１内筒３９には、基端側ＧＫに突出する筒状のケーブル接続部３９Ｃが設けられており、このケーブル接続部３９Ｃ内に放電電位ケーブル８２が挿通され，かつ加締め固定されている。より正確には、放電電位ケーブル８２の外側導体８２Ｄが、第１内筒３９のケーブル接続部３９Ｃ内で第１内筒３９に導通している。これにより、第１内筒３９は、放電電位ケーブル８２の外側導体８２Ｄを介して、制御装置１００のイオン源電源回路１１０の第１出力端１１１や内側回路ケース１７０と導通する。かくして、第１内筒３９、第２内筒３８、導電性シール体３７、及び、プロテクタ３１は、いずれもセンサグランド電位ＳＧＮＤとされ、これらで放電素子６０を取り囲んでファラデーケージをなしている。

次いで、本実施形態で用いる放電素子６０の構造について、図６を参照して説明する。放電素子６０は、絶縁セラミックからなる矩形板状であり、その第１面６０Ａ（図６Ａにおいて上面）のうち、中央よりも基端側ＧＫには放電電極パッド６２Ｐが、中央よりも先端側ＧＳにはシールド電極パッド６３Ｐ１が形成されている。図３に示すように、放電電極パッド６２Ｐには、放電電位接続端子８１を介して、放電電位ケーブル８２の芯線である放電電位リード線８２Ｌが接続される。これにより、放電電極パッド６２Ｐを含む放電電極体６２は、放電電位ＤＶとされ、放電電位ケーブル８２を通じて、イオン源電源回路１１０で通電制御される（図７参照）。

一方、シールド電極パッド６３Ｐ１は、放電素子６０のうち、被シール部６０Ｃの外表面６０ＣＳに位置するように形成されており、この外表面６０ＣＳを囲んで気密に密着している導電性シール体３７に導通している（図２参照）。従って、シールド電極パッド６３Ｐ１を含むシールド電極部６３は、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる。

また、放電素子６０の第２面６０Ｂ（図６Ａにおいて下面）のうち、中央よりも基端側ＧＫには、素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２が形成されている（図６Ｂ参照）。図３に示すように、この素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２には、素子ヒータ接続端子８３，８５を介して、素子ヒータリード線８４，８６がそれぞれ接続される。これにより、素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２を含む素子ヒータ配線６４は、素子ヒータリード線８４，８６を通じて、素子ヒータ制御回路１５０で通電制御される（図７参照）。

この放電素子６０は、絶縁セラミックからなる平板状のセラミック層６１Ａ〜６１Ｅと、これらの間に介在して、各セラミック層６１Ａ〜６１Ｅ同士を貼り合わせる貼合層６５Ａ〜６５Ｄを有している。

このうち、貼合層６５Ａとセラミック層６１Ａとの間で、先端側ＧＳ寄りの部位には、概略平板直線状の放電配線６２Ｌ、及び、この放電配線６２Ｌから先端側ＧＳに延びて、放電素子６０の素子先端部６０Ｓから針状に突出する針状電極部６２Ｄが設けられている。放電配線６２Ｌは、セラミック層６１Ａに設けた放電電極ビア６２Ｖを通じて、セラミック層６１Ａの外側面、即ち、放電素子６０の第１面６０Ａに設けた放電電極パッド６２Ｐに導通している。
なお、図６Ｂから容易に理解できるように、放電電極体６２のうち放電配線６２Ｌは、放電素子６０の被シール部６０Ｃにおいて、外表面６０ＣＳに露出しておらず、放電素子６０の内部に位置している。このため、外表面６０ＣＳに導電性シール体３７が密着して形成されても、放電電極体６２の放電配線６２Ｌが、導電性シール体３７に導通することはなく、両者間は絶縁されている。

また、セラミック層６１Ｅと貼合層６５Ｄとの間には、互いに平行でかつ軸線方向ＧＨに延びる二本の平板直線状の素子ヒータリード線６４Ｌ１，６４Ｌ２、及び、これらの先端側ＧＳを結ぶメアンダ状の配線からなる素子ヒータ部６４ＨＴが設けられている。素子ヒータリード線６４Ｌ１，６４Ｌ２は、セラミック層６１Ｅに設けた素子ヒータビア６４Ｖ１，６４Ｖ２を通じて、セラミック層６１Ｅの外側面、即ち、放電素子６０の第２面６０Ｂに設けた素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２にそれぞれ導通している。
これらで構成される素子ヒータ配線６４は、放電素子６０のうち、被測定ガスＳＧに曝される素子先端部６０Ｓに、ススなどの異物粒子が付着するのを防止したり、付着した異物粒子を除去したりするために、素子先端部６０Ｓを昇温させるべく設けられている。

図５に示すように、素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２には、素子ヒータリード線８４，８６が接続された素子ヒータ接続端子８３，８５が接触している。前述したように、素子ヒータリード線８６は、素子ヒータ制御回路１５０の第２出力端１５２に接続され、シャーシグランド電位ＣＧＮＤとされる。一方、素子ヒータリード線８４は、素子ヒータ制御回路１５０の第１出力端１５１に接続され、素子ヒータ電位ＥＨＶとされる（図７参照)。
なお、図６Ｂから容易に理解できるように、素子ヒータ配線６４の素子ヒータリード線６４Ｌ１，６４Ｌ２も、放電素子６０の被シール部６０Ｃにおいて、外表面６０ＣＳに露出しておらず、放電素子６０の内部に位置している。このため、外表面６０ＣＳに導電性シール体３７が密着して形成されても、素子ヒータ配線６４の素子ヒータリード線６４Ｌ１，６４Ｌ２が、導電性シール体３７に導通することはなく、両者間は絶縁されている。

そのほか、セラミック層６１Ｂと貼合層６５Ｂとの間で、先端側ＧＳ寄りの部位には、平板状のシールド電極層６３Ｓが設けられている。このシールド電極層６３Ｓは、セラミック層６１Ｂ，６１Ａにそれぞれ設けたシールド電極ビア６３Ｖ２，６３Ｖ１及びシールド電極パッド６３Ｐ３，６３Ｐ２を通じて、セラミック層６１Ａの外側面、即ち、放電素子６０の第１面６０Ａに設けたシールド電極パッド６３Ｐ１に導通している。なお、貼合層６５Ａには、シールド電極パッド６３Ｐ３，６３Ｐ２を内部に含む形態のスルーホール６５ＡＴＨが設けられており、シールド電極パッド６３Ｐ３と６３Ｐ２とが互いに接触して導通可能となっている。このため、放電素子６０の外表面６０ＣＳに導電性シール体３７が密着して形成されると、シールド電極パッド６３Ｐ１が導電性シール体３７に導通するので、シールド電極層６３Ｓ、シールド電極ビア６３Ｖ１，６３Ｖ２、シールド電極パッド６３Ｐ１，６３Ｐ２，６３Ｐ３からなるシールド電極部６３はいずれの部位も、導電性シール体３７に導通し、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる。

前述したように、本実施形態の微粒子センサ１０では、放電素子６０のうち、被測定ガスＳＧに曝される素子先端部６０Ｓに、この素子先端部６０Ｓを加熱する素子ヒータ配線６４を設けた。なお、素子ヒータ配線６４の一端（素子ヒータパッド６４Ｐ２）は、素子ヒータリード線８６を介して、シャーシグランド電位ＣＧＮＤに接続されている。
しかるに、このような素子先端部６０Ｓを加熱するために素子ヒータ配線６４を設けた場合、放電電極体６２での放電により誘導電流が素子ヒータ配線６４に流れる。このため、微粒子センサ１０を制御する制御装置１００（図７参照）において、この素子ヒータ配線６４の一端（素子ヒータパッド６４Ｐ２）が接続するシャーシグランド電位ＣＧＮＤが変動するために、微粒子センサ１０の出力信号（計測制御回路１２０からの出力信号）にノイズが重畳する場合がある。

これに対し、本実施形態では、図６Ｂから容易に理解できるように、センサグランド電位ＳＧＮＤとされるシールド電極層６３Ｓが、放電電極体６２の放電配線６２Ｌと、素子ヒータ配線６４の素子ヒータリード線６４Ｌ１，６４Ｌ２及び素子ヒータ部６４ＨＴとの間に介在しており、放電配線６２Ｌと、素子ヒータリード線６４Ｌ１，６４Ｌ２及び素子ヒータ部６４ＨＴとの間を電磁シールドする。

これにより、放電電極体６２での放電による誘導電流が素子ヒータ配線６４に流れるのが抑制され、シャーシグランド電位ＣＧＮＤの変動や、それに伴って微粒子センサ１０の出力信号（計測制御回路１２０からの出力信号）にノイズが重畳することが抑制される。
しかも、シールド電極層６３Ｓを導電性シール体３７に導通してセンサグランド電位ＳＧＮＤにする。具体的には、シールド電極層６３Ｓに導通するシールド電極パッド６３Ｐ１を、被シール部６０Ｃの外表面６０ＣＳに設けたので、導電性シール体３７に容易に導通して、シールド電極層６３Ｓをセンサグランド電位ＳＧＮＤにできる。このため、シールド電極層６３Ｓをセンサグランド電位ＳＧＮＤとするべく、微粒子センサ１０内に放電素子６０のシールド電極層６３Ｓにセンサグランド電位ＳＧＮＤを供給するための配線を設ける必要が無い。また、導電性シール体３７に、拡がりを有するシールド電極パッド６３Ｐ１で接続するので、シールド電極パッド６３Ｐ１ひいてはシールド電極層６３Ｓと、導電性シール体３７との導通を確実に行うことができる。

続いて、プロテクタ３１の構造、及び、微粒子センサ１０における微粒子Ｓの検知について、図２，図４，図５，図８を参照して説明する。プロテクタ３１は、先端側ＧＳが窄んだ円筒状のプロテクタ本体３２と、このプロテクタ本体３２内に収容された複数（本実施形態では４つ）のトラップ部材３３〜３６から構成されている。
プロテクタ３１（プロテクタ本体３２）の基端側ＧＫには、複数のガス取入口３２Ｉが、周方向に等間隔で並ぶ態様で形成されている（図５参照）。このガス取入口３２Ｉを通じて、微粒子Ｓを含む被測定ガスＳＧが、プロテクタ３１の内部空間Ｋに取り入れられる。このガス取入口３２Ｉは、取付金具２１の筒状壁部２１Ｗの径方向内側ＤＩに位置している。また、プロテクタ３１（プロテクタ本体３２）の先端部分には、取り入れた被測定ガスＳＧを排出するためのガス排出口３２Ｏが形成されている。このガス排出口３２Ｏは、その中心が微粒子センサ１０の軸線ＡＸと一致する円形状の開口であり、プロテクタ３１の先端部分に１つだけ設けられている。

プロテクタ３１（プロテクタ本体３２）内で素子ホルダ７１よりも先端側ＧＳの内部空間Ｋに、放電素子６０の素子先端部６０Ｓが突出している。そこで、針状電極部６２Ｄを放電電位ＤＶとして、センサグランド電位ＳＧＮＤとされたプロテクタ３１との間でコロナ放電（気中放電）を発生させると、この内部空間Ｋに酸素分子等が電離したイオンＣＰが発生する。このため、内部空間Ｋに被測定ガスＳＧを流通させると、被測定ガスＳＧ中の微粒子ＳにイオンＣＰが付着し、帯電微粒子ＳＣとなり、ガス排出口３２Ｏから排気管ＥＰに排出される。このようにして排出された排出イオンＣＰＨに相当する電気量が、信号電流Ｉｓとして検知される。

一方、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦのガス排出口３２Ｏからの排出を抑制するため、プロテクタ３１には、トラップ部材３３〜３６によって、プロテクタ３１内を流通する被測定ガスＳＧの流通経路を迷路状にしている。これにより、被測定ガスＳＧ中の浮遊イオンＣＰＦを、センサグランド電位ＳＧＮＤとされたトラップ部材３３〜３６に効率的に付着させるためである。

即ち、トラップ部材３３〜３６は、図５及び図８を見れば理解できるように、１又は複数の貫通孔３３ｄ，３４ｄ，３５ｄ，３６ｄが穿孔された板状部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，３６ｂを有している。しかも、隣り合うトラップ部材に設けた貫通孔同士が、軸線方向ＧＨに見て重ならない配置とされている。このため、図８において破線の矢印で示すように、被測定ガスＳＧが、各トラップ部材３３〜３５の貫通孔３３ｄ，３４ｄ，３５ｄを流通する際、被測定ガスＳＧが各トラップ部材３４〜３６の板状部３４ｂ，３５ｂ，３６ｂに当たって進む流通経路を取る。このため、被測定ガスＳＧ中の浮遊イオンＣＰＦも、センサグランド電位ＳＧＮＤとされた各トラップ部材３４〜３６の板状部３４ｂ〜３６ｂに衝突したり引き寄せられ易くなり、浮遊イオンＣＰＦがガス排出口３２Ｏから排出されるのが抑制される。

このような構成の微粒子センサ１０及びこれに接続した制御装置１００を備える微粒子検知システム１では、簡単な構造で、内部に放電素子６０を気密に保持した微粒子センサ１０を用いており、微粒子検知システム１としても、安価なシステムとすることができる。

次いで、微粒子センサ１０の製造方法について、図９を参照して説明する。
まず、予め形成しておいた放電素子６０を、素子ホルダ７１の挿通孔７１Ｈに挿通し、滑石粉末を素子ホルダ７１の凹部７１Ｐに充填し圧縮して、放電素子６０の素子挿通部６０Ｐを素子ホルダ７１に仮固定する。

次いで、絶縁スペーサ４１内にプロテクタ３１を挿入し、絶縁スペーサ４１のスペーサ段部４１Ｄにプロテクタ３１の管段部３１ＫＤを係合させる。さらに、放電素子６０を仮固定した素子ホルダ７１のホルダ段部７１Ｄがプロテクタ３１の管段部３１ＫＤに係合するように、放電素子６０付きの素子ホルダ７１をプロテクタ３１内に挿入する。

その後、絶縁スペーサ４１等を、プロテクタ３１が下方に位置するように保持した状態、即ち、絶縁スペーサ４１、プロテクタ３１等を、先端側ＧＳが、下方を向く姿勢としたうえで、絶縁スペーサ４１内に導電性ガラス粉末を所定量投入し、図示しないプレス治具を用いて、放電素子６０の周囲に投入した導電性ガラス粉末を先端側ＧＳに向けて圧縮する。
これにより、放電素子６０のうち、素子挿通部６０Ｐよりも基端側ＧＫの被シール部６０Ｃの外表面６０ＣＳが、圧縮済みの導電性ガラス粉末に包囲される。
また前述したように、プロテクタ３１のうち管基端側部３１Ｋは、段状の管段部３１ＫＤを有するほか、この管段部３１ＫＤよりも基端側ＧＫに位置し、基端側ＧＫの基端縁３１ＫＦを含む管基端部３１ＫＫを有している。このため、プロテクタ３１の管基端部３１ＫＫには、導電性ガラス粉末が径方向外側ＤＯから接触する。

別途、第２内筒３８の先端側部３８Ｓに素子スリーブ７３を挿入し、先端側部３８Ｓを加締め変形させて、先端側部３８Ｓ内に素子スリーブ７３を固定しておく。この素子スリーブ７３付き第２内筒３８の挿通孔３８ＳＨ，７３Ｈに放電素子６０を挿通し、第２内筒３８の先端底部３８ＳＳを、絶縁スペーサ４１内に投入した圧縮済みの導電性ガラス粉末に当接させる。

さらにシール体形成工程として、絶縁スペーサ４１内に投入した圧縮済みの導電性ガラス粉末が、放電素子６０の被シール部６０Ｃの外表面６０ＣＳに密着し、また、第２内筒３８の先端底部３８ＳＳ及びプロテクタ３１の管基端部３１ＫＫに接触させた状態で、これらを筒状炉（図示しない）内に挿入する。そして、絶縁スペーサ４１を径方向外側から加熱して、導電性ガラスの軟化点よりもやや高い温度まで昇温させ、導電性ガラス粉末を溶融させて、導電性ガラスからなる導電性シール体３７を形成する。
次いで、絶縁スペーサ４１等を筒状炉から取り出し、導電性シール体３７が溶融(導電性ガラスが軟化)している期間内に、図示しない押圧治具を用いて、図９において矢印で示すように、下方、即ち先端側ＧＳに向けて、素子スリーブ７３に押圧力ＦＰを掛ける。そして、この押圧力を保ちつつ徐冷し、導電性シール体３７を固化させる。これにより、プロテクタ３１、絶縁スペーサ４１、素子ホルダ７１、滑石圧粉体７２、第２内筒３８、及び放電素子６０に、導電性ガラスからなる導電性シール体３７を密着させる。

かくして、導電性シール体３７の形成のための型を別途用いることなく、第２内筒３８及びプロテクタ３１に、導電性シール体３７を確実に接触導通させ、放電素子６０の被シール部６０Ｃに気密に導電性シール体３７を密着させた状態の微粒子センサ１０を容易に形成することができる。

しかも、上述のシール体形成工程では、導電性ガラスからなる導電性シール体３７を、放電素子６０に設けたシールド電極パッド６３Ｐ１にも密着させた状態に形成している。

このため、シールド電極層６３Ｓをシールド電極パッド６３Ｐ１を介して導電性シール体３７に確実に導通させ、シールド電極層６３Ｓを確実にセンサグランド電位ＳＧＮＤにすることができる。

さらに、上述のシール体形成工程では、絶縁スペーサ４１の内周面４１Ｉにも、第２内筒３８の先端側部３８Ｓ及びプロテクタ３１の管基端側部３１Ｋにも密着させた状態に導電性シール体３７を形成している。

このため、絶縁スペーサ４１の内周面４１Ｉにも導電性シール体３７を気密に密着させて、絶縁スペーサ４１の径方向内側ＤＩで、導電性シール体３７により、基端側ＧＫと先端側ＧＳとの間を気密にシールした微粒子センサ１０を製造できる。
また、導電性シール体３７を介して、第２内筒３８の先端側部３８Ｓ及びプロテクタ３１の管基端側部３１Ｋを、絶縁スペーサ４１の内周面４１Ｉに容易かつ確実に固定できる。

このようにして、導電性シール体３７を形成した後は、取付金具２１内に絶縁スペーサ４１を挿入し、これらの間に、環状の絶縁ホルダ４２、滑石粉末からなる環状の滑石圧粉体４３、環状の絶縁スリーブ４４、線パッキン４５を挿入し、取付金具２１の基端２１ＫＫを内側に屈曲させるように加締めを行って、取付金具２１内に絶縁スペーサ４１を保持させる。

次いで、第２内筒３８内に外側セパレータ７４及び下部セパレータ７５をこの順に挿入する。さらに、放電電位ケーブル８２の放電電位リード線８２Ｌの先端に圧着した放電電位接続端子８１を下部セパレータ７５の所定位置に配置して、放電電位接続端子８１を放電素子６０の放電電極パッド６２Ｐに接触させる（図３参照）。これにより、制御装置１００のうちイオン源電源回路１１０の第２出力端１１２に生成される放電電位ＤＶを、放電素子６０の放電電極体６２に印加可能となる。

次いで、下部セパレータ７５の基端側ＧＫに上部セパレータ７６をセットし、素子ヒータリード線８４，８６の先端に圧着した素子ヒータ接続端子８３，８５を、上部セパレータ７６の所定位置にそれぞれ配置して、素子ヒータ接続端子８３，８５を放電素子６０の素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２にそれぞれ接触させる（図３参照）。これにより、制御装置１００のうち素子ヒータ制御回路１５０による、放電素子６０の素子ヒータ配線６４の素子ヒータ部６４ＨＴに印加可能となる。

次いで、第１内筒３９を上部セパレータ７６に基端側ＧＫから被せ、第１内筒３９及び第２内筒３８の径方向周囲の重なり部分を加締めて一体とする。
さらに、放電電位ケーブル８２が挿通されている第１内筒３９のケーブル接続部３９Ｃの周囲を加締めて、放電電位ケーブル８２をケーブル接続部３９Ｃに固定すると共に、放電電位ケーブル８２の外側導体８２Ｄをケーブル接続部３９Ｃと導通させる。これにより、第１内筒３９をはじめとするセンサグランド部材３０を、制御装置１００のうちイオン源電源回路１１０の第１出力端１１１のセンサグランド電位ＳＧＮＤに導通させる。

一方、スペーサヒータリード線９２，９４の先端にそれぞれ設けたスペーサヒータ接続端子９１，９３を、絶縁スペーサ４１のスペーサヒータ層４１ＨＴ（このうち図示しない接続パッド）に接合する。

さらに、外筒２２の先端部２２Ｓが取付金具２１の基端部２１Ｋに重なるように、取付金具２１に外筒２２を外嵌し、外筒２２の先端部２２Ｓを取付金具２１の基端部２１Ｋにレーザ溶接する。
次いで、外筒２２の基端部２２Ｋ内にグロメット４６を挿入する一方、外筒２２の基端部２２Ｋの径方向外側ＤＯに編組チューブ２３及び編組保持金具２４を被せ、周囲を加締める。これにより、グロメット４６内の放電電位ケーブル８２、素子ヒータリード線８４，８６、及び、スペーサヒータリード線９２，９４が、グロメット４６に保持される。

かくして、放電電位ケーブル８２、素子ヒータリード線８４，８６、スペーサヒータリード線９２，９４、及び編組チューブ２３によって、制御装置１００と接続された微粒子センサ１０及び微粒子検知システム１が完成する。

（変形形態１）
次いで、第１の変形形態に係る微粒子センサ２１０について、図１０及び図２，図４，図９を参照して説明する。本変形形態１の微粒子センサ２１０は、実施形態の微粒子センサ１０とは、放電素子２６０の形態が異なる点（図１０）、及び、導電性シール体２３７が２層構造である点（図２，図４，図９）で異なり、その他は同様である。そこで、異なる部分を中心に説明し、同様の部分は、同じ符号を用い、説明を省略あるいは簡略化する。

まず、本変形形態１の微粒子センサ２１０に用いる放電素子２６０の構造について、図１０を参照して説明する。放電素子２６０は、放電素子６０と同形で、絶縁セラミックからなる矩形板状の多層配線基板である。また、この放電素子２６０でも、実施形態の放電素子６０と同じ位置に、同形の放電電極パッド６２Ｐが形成されている。従って、放電電極パッド６２Ｐを含む放電電極体６２は、放電電位ＤＶとされ、放電電位ケーブル８２を通じて、イオン源電源回路１１０で通電制御される（図７参照）。また、素子ヒータパッド２６４Ｐ１，２６４Ｐ２も、実施形態の放電素子６０における素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２と同じ位置に形成されており、素子ヒータパッド２６４Ｐ１，２６４Ｐ２を含む素子ヒータ配線２６４は、素子ヒータリード線８４，８６を通じて、素子ヒータ制御回路１５０で通電制御される。

但し、実施形態の放電素子６０では、第１面６０Ａ（図６Ａにおいて上面）にシールド電極パッド６３Ｐ１が形成されていたのに対し、本変形形態１の放電素子２６０では、第１面２６０Ａとは逆の第２面２６０Ｂ（図１０Ａにおいて下面、図１０Ｂにおいて上面）に、シールド電極パッド２６３Ｐ１が形成されている。
なお、実施形態の放電素子６０におけるシールド電極パッド６３Ｐ１と同じく、このシールド電極パッド２６３Ｐ１も、放電素子２６０のうち、被シール部２６０Ｃの外表面２６０ＣＳに位置するように形成されており、この外表面２６０ＣＳを囲んで気密に密着している導電性シール体２３７に導通している（図２参照）。従って、シールド電極パッド２６３Ｐ１を含むシールド電極部２６３も、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる。

放電素子２６０の構造について説明する。この放電素子２６０は、絶縁セラミックからなる平板状のセラミック層２６１Ａ〜２６１Ｅと、これらの間に介在して、各セラミック層２６１Ａ〜２６１Ｅ同士を貼り合わせる貼合層２６５Ａ〜２６５Ｄを有している。

このうち、実施形態の放電素子６０と同じく、図１０Ｃにおいて最上層のセラミック層２６１Ａと貼合層２６５Ａとの間で、先端側ＧＳ寄りの部位には、概略平板直線状の放電配線６２Ｌ、及び、この放電配線６２Ｌから先端側ＧＳに延びて、放電素子２６０の素子先端部２６０Ｓから針状に突出する針状電極部６２Ｄが設けられている。放電配線６２Ｌは、セラミック層２６１Ａに設けた放電電極ビア６２Ｖを通じて、セラミック層２６１Ａの外側面、即ち、放電素子２６０の第１面２６０Ａに設けた放電電極パッド６２Ｐに導通している。

一方、下から２番目のセラミック層２６１Ｄと貼合層２６５Ｄとの間には、実施形態の放電素子６０の素子ヒータ配線６４と同じく、互いに平行でかつ軸線方向ＧＨに延びる二本の平板直線状の素子ヒータリード線２６４Ｌ１，２６４Ｌ２、及び、これらの先端側ＧＳを結ぶメアンダ状の配線からなる素子ヒータ部２６４ＨＴが設けられている。但し、実施形態とは異なり、素子ヒータリード線２６４Ｌ１，２６４Ｌ２は、貼合層２６５Ｄのスルーホール２６５ＤＴＨ２，２６５ＤＴＨ３内に設けた素子ヒータパッド２６４Ｐ３，２６４Ｐ４、及び、セラミック層２６１Ｅに設けた素子ヒータビア６４Ｖ１，６４Ｖ２を通じて、セラミック層２６１Ｅの外側面、即ち、放電素子２６０の第２面２６０Ｂに設けた素子ヒータパッド２６４Ｐ１，２６４Ｐ２にそれぞれ導通している。

そのほか、実施形態におけるシールド電極層６３Ｓと同じく、セラミック層２６１Ｂと貼合層２６５Ｂとの間には、平板矩形状のシールド電極層２６３Ｓが設けられている。但し、本変形形態１におけるシールド電極層２６３Ｓは、実施形態におけるシールド電極層６３Ｓよりも、基端側ＧＫに延びた矩形平板状を有している。

このシールド電極層２６３Ｓは、セラミック層２６１Ｃ〜２６１Ｅにそれぞれ設けたシールド電極ビア２６３Ｖ１，２６３Ｖ２，２６３Ｖ３、シールド電極パッド２６３Ｐ２，２６３Ｐ３，２６３Ｐ４、及び、貼合層２６５Ｄとセラミック層２６１Ｅとの間に設けた概略平板直線状のシールド配線２６３Ｌを通じて、セラミック層２６１Ｅの外側面、即ち、放電素子２６０の第２面２６０Ｂに設けたシールド電極パッド２６３Ｐ１に導通している。なお、貼合層２６５Ｂ，２６５Ｃ，２６５Ｄには、それぞれ、シールド電極パッド２６３Ｐ４，２６３Ｐ３，２６３Ｐ２を内部に含む形態のスルーホール２６５ＢＴＨ，２６５ＣＴＨ，２６５ＤＴＨ１が設けられており、シールド電極ビア２６３Ｖ３，２６３Ｖ２を介して相互に導通可能となっている。

従って、放電素子２６０の被シール部２６０Ｃの外表面２６０ＣＳに、導電性シール体２３７が密着して形成されると、この導電性シール体２３７にシールド電極パッド２６３Ｐ１が導通するので、シールド電極層２６３Ｓ、シールド電極ビア２６３Ｖ１，２６３Ｖ２，２６３Ｖ３、シールド電極パッド２６３Ｐ１，２６３Ｐ２，２６３Ｐ３，２６３Ｐ４、シールド配線２６３Ｌからなるシールド電極部２６３はいずれの部位も、導電性シール体２３７に導通し、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる。

かくして、シールド電極層２６３Ｓは、センサグランド電位ＳＧＮＤとされ、素子ヒータ配線２６４と放電電極体６２との間を電磁シールドするので、放電電極体６２での放電による誘導電流が素子ヒータ配線２６４に流れるのが抑制され、シャーシグランド電位ＣＧＮＤの変動や、それに伴う微粒子センサ２１０の出力信号へのノイズの重畳が抑制される。

なお、前述の実施形態の放電素子６０（図６参照）では、高電圧が印加される放電電極体６２の放電配線６２Ｌと、センサグランド電位ＳＧＮＤとされるシールド電極部６３のシールド電極パッド６３Ｐ２とが近接しているため、両者の間で、短絡が生じる虞があった。

これに対し、本変形形態１の微粒子センサ２１０では、上述のように、放電素子２６０のうち、放電電極パッド６２Ｐが設けられた第１面２６０Ａとは逆の第２面２６０Ｂに、導電性シール体２３７に導通するシールド電極パッド２６３Ｐ１を設けた。また、放電電極体６２が、放電配線６２Ｌから、放電電極ビア６２Ｖ、放電電極パッド６２Ｐにより、第１面２６０Ａ（図１０Ｃにおいて上方）に向けて延びるのに対し、シールド電極部２６３を、シールド電極層２６３Ｓから第２面２６０Ｂ（図１０Ｃにおいて下方）に向けて延びる形態にした。このため、高電圧が印加される放電電極体２６２と、センサグランド電位ＳＧＮＤとされるシールド電極部２６３との距離が、実施形態の放電素子６０における放電電極体６２とシールド電極部６３との間の距離よりも離間しているため、両者の間で、短絡が生じる虞を低減できている。

次に、本変形形態１の微粒子センサ２１０における導電性シール体２３７の構造について説明する。前述の実施形態に係る微粒子センサ１０では、均一組成の導電性ガラスからなる導電性シール体３７を有している。
これに対し、本変形形態１の微粒子センサ２１０に係る導電性シール体２３７も、実施形態に係る導電性シール体３７と同形である。但し、図２，図４，図９において破線で示すように、導電性シール体２３７は、先端側ＧＳに位置する第１導電性シール体２３７Ａと、この基端側ＧＫに位置し、第１導電性シール体２３７Ａとは異なる導電性ガラスからなる第２導電性シール体２３７Ｂとの、軸線方向ＧＨに２層構造となっている点で、実施形態の導電性シール体３７と異なる。

具体的には、２層構造の導電性シール体２３７のうち、先端側ＧＳの第１導電性シール体２３７Ａは、金属からなるプロテクタ３１の管基端部３１ＫＫとの密着性のほか、セラミックからなる放電素子２６０、絶縁スペーサ４１の内周面４１Ｉ及び素子ホルダ７１との密着性の向上のため、比較的軟化点が低く、密着性の良好な導電性ガラスからなる。
一方、基端側ＧＫの第２導電性シール体２３７Ｂは、金属からなる第２内筒３８の先端底部３８ＳＳとの、及び、放電素子２６０の被シール部２６０Ｃの外表面２６０ＣＳに露出するシールド電極部２６３（具体的には、シールド電極パッド２６３Ｐ１）との導通性の向上のため、第１導電性シール体２３７Ａに用いた導電性ガラスに比して導電性が良好な導電性ガラスからなる。

なお、このような導電性シール体２３７は、実施形態の微粒子センサ１０の製造における導電性シール体３７の形成と同様に、導電性ガラス粉末を加熱し溶融させたのち、圧縮して形成する。
但し、絶縁スペーサ４１、プロテクタ３１等を、先端側ＧＳが、下方を向く姿勢としたうえで、絶縁スペーサ４１内に導電性ガラス粉末を投入し、プレスして圧縮済みの導電性ガラス粉末を形成するにあたり、まず、第１導電性シール体２３７Ａ用の導電性ガラス粉末を投入する。その後、図示しないプレス治具を用いて、放電素子６０の周囲に投入した第１導電性シール体２３７Ａ用の導電性ガラス粉末を先端側ＧＳに向けて圧縮する。さらに、第２導電性シール体２３７Ｂ用の導電性ガラス粉末を投入し、再度プレス治具を用いて、２層の導電性ガラス粉末を先端側ＧＳに向けて圧縮して、圧縮済みの導電性ガラス粉末を得る。その後、導電性シール体３７の形成と同様に、圧縮済みの２層の導電性ガラス粉末を加熱し軟化させた後に圧縮して、導電性シール体２３７を形成する。

本変形形態１の微粒子センサ２１０でも、放電素子２６０は、被シール部２６０Ｃにおいて、導電性シール体２３７に気密に保持される。しかも、導電性シール体２３７で第２内筒３８とプロテクタ３１との間を導通している。このため、プロテクタ３１をセンサグランド電位ＳＧＮＤとするべく、第１内筒３９あるいは第２内筒３８とプロテクタ３１との間を導通する主体金具などの金属ブロック状の部材を要さず、簡単な構成でありながら、内部に放電素子２６０を気密に保持した微粒子センサ２１０とすることができる。
また、導電性シール体２３７に導通するシールド電極パッド２６３Ｐ１を介して、シールド電極層２６３Ｓをセンサグランド電位ＳＧＮＤとするので、微粒子センサ２１０内に放電素子２６０のシールド電極層２６３Ｓにセンサグランド電位ＳＧＮＤを供給するための配線を設ける必要が無い。
しかも、導電性シール体２３７に、拡がりを有するシールド電極パッド２６３Ｐ１で接続するので、シールド電極パッド２６３Ｐ１ひいてはシールド電極層２６３Ｓと、導電性シール体２３７との導通を確実に行うことができる。

（変形形態２）
次いで、第２の変形形態に係る微粒子センサ３１０について、図１１を参照して説明する。本変形形態２の微粒子センサ３１０は、実施形態及び変形形態１の微粒子センサ１０、２１０とは、放電素子３６０の形態が異なる点でのみ異なり、その他は同様である。そこで、異なる部分を中心に説明し、同様の部分は、同じ符号を用い、説明を省略あるいは簡略化する。

まず、本変形形態２の微粒子センサ３１０に用いる放電素子３６０の構造について、図１１を参照して説明する。放電素子３６０は、放電素子６０と同形で、絶縁セラミックからなる矩形板状の多層配線基板である。また、この放電素子３６０も、実施形態の放電素子６０と同じ位置に、同形の放電電極パッド６２Ｐが形成されている。従って、放電電極パッド６２Ｐを含む放電電極体６２は、放電電位ＤＶとされ、放電電位ケーブル８２を通じて、イオン源電源回路１１０で通電制御される（図７参照）。また、実施形態と同じ位置に、同形の素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２が形成されており（図６参照）、素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２を含む素子ヒータ配線６４は、素子ヒータリード線８４，８６を通じて、素子ヒータ制御回路１５０で通電制御される。

但し、実施形態の放電素子６０では、第１面６０Ａ（図６Ａにおいて上面）にシールド電極パッド６３Ｐ１が、また、本変形形態１の放電素子２６０では、第１面２６０Ａとは逆の第２面２６０Ｂ（図１０Ａにおいて下面、図１０Ｂにおいて上面）に、シールド電極パッド２６３Ｐ１が形成されていた。
これに対し、本変形形態２の放電素子３６０では、第１面３６０Ａ及び第２面３６０Ｂ（図１１Ａにおいて、上面及び下面）のいずれにもシールド電極パッドは形成されず、シールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥが、放電素子３６０の被シール部３６０Ｃの外表面３６０ＣＳのうち、放電素子３６０の側面をなす側部３６０ＣＳＳに露出している。

このため、本変形形態２のシールド電極層３６３Ｓは、その延出部３６３ＳＥにおいて、放電素子３６０の被シール部３６０Ｃの外表面３６０ＣＳを囲んで気密に密着している導電性シール体３７に導通している（図２参照）。従って、シールド電極層３６３Ｓは、直接、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる。

放電素子２６０の構造について説明する（図１１参照）。この放電素子３６０は、実施形態１の放電素子６０と同じく、絶縁セラミックからなる平板状のセラミック層３６１Ａ〜３６１Ｅと、これらの間に介在して、各セラミック層３６１Ａ〜３６１Ｅ同士を貼り合わせる貼合層３６５Ａ〜３６５Ｄを有している。

このうち、図１１Ｃにおいて最上層のセラミック層３６１Ａと貼合層３６５Ａとの間で、先端側ＧＳ寄りの部位には、実施形態の放電素子６０と同じく、概略平板直線状の放電配線６２Ｌ、及び、この放電配線６２Ｌから先端側ＧＳに延びて、放電素子３６０の素子先端部３６０Ｓから針状に突出する針状電極部６２Ｄが設けられている。放電配線６２Ｌは、セラミック層３６１Ａに設けた放電電極ビア６２Ｖを通じて、セラミック層３６１Ａの外側面、即ち、放電素子３６０の第１面３６０Ａに設けた放電電極パッド６２Ｐに導通している。

また、最下層のセラミック層３６１Ｅと貼合層３６５Ｄとの間には、実施形態の放電素子６０と同じく、二本の素子ヒータリード線６４Ｌ１，６４Ｌ２、及び、これらの先端側ＧＳを結ぶ素子ヒータ部６４ＨＴが設けられている。素子ヒータリード線６４Ｌ１，６４Ｌ２は、セラミック層６１Ｅに設けた素子ヒータビア６４Ｖ１，６４Ｖ２を通じて、セラミック層６１Ｅの外側面、即ち、放電素子６０の第２面６０Ｂに設けた素子ヒータパッド６４Ｐ１，６４Ｐ２にそれぞれ導通している。

そのほか、実施形態におけるシールド電極層６３Ｓと同じく、セラミック層３６１Ｂと貼合層３６５Ｂとの間には、概略、平板矩形状のシールド電極層３６３Ｓが設けられている。但し、本変形形態２におけるシールド電極層３６３Ｓのうち、放電素子３６０の被シール部３６０Ｃに含まれる部位には、他の部位よりも幅広の延出部３６３ＳＥが設けられている。

このシールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥは、放電素子３６０の被シール部３６０Ｃにおいて、外表面３６０ＣＳのうち側部３６０ＣＳＳに露出している（図１１Ｂ参照）。

このため、放電素子３６０の被シール部３６０Ｃの外表面３６０ＣＳに、導電性シール体３７が密着して形成されると、この導電性シール体３７にシールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥが接触し導通する（図２参照）ので、シールド電極層３６３Ｓがセンサグランド電位ＳＧＮＤとされる。なお、本変形形態２においては、シールド電極部３６３は、延出部３６３ＳＥを含むシールド電極層３６３Ｓのみから構成されている。

かくして、シールド電極層３６３Ｓは、センサグランド電位ＳＧＮＤとされ、素子ヒータ配線６４と放電電極体６２との間を電磁シールドするので、放電電極体６２での放電による誘導電流が素子ヒータ配線２６４に流れるのが抑制され、シャーシグランド電位ＣＧＮＤの変動や、それに伴う微粒子センサ３１０の出力信号へのノイズの重畳が抑制される。

なお、本変形形態２の微粒子センサ３１０では、上述のように、放電素子３６０のうち、放電電極パッド６２Ｐが設けられた第１面３６０Ａではなく、側部３６０ＣＳＳに露出する延出部３６３ＳＥを設けた。このため、高電圧が印加される放電電極体３６２と、センサグランド電位ＳＧＮＤとされるシールド電極部３６３（シールド電極層３６３Ｓ）との距離が、実施形態の放電素子６０における放電電極体６２とシールド電極部６３との間の距離よりも離間しているため、両者の間で、短絡が生じる虞を低減できている。

本変形形態２の微粒子センサ３１０でも、放電素子３６０は、被シール部３６０Ｃにおいて、導電性シール体３７に気密に保持される。しかも、導電性シール体３７で第２内筒３８とプロテクタ３１との間を導通している。このため、プロテクタ３１をセンサグランド電位ＳＧＮＤとするべく、第１内筒３９あるいは第２内筒３８とプロテクタ３１との間を導通する主体金具などの金属ブロック状の部材を要さず、簡単な構成でありながら、内部に放電素子３６０を気密に保持した微粒子センサ３１０とすることができる。
また、導電性シール体３７に導通する延出部３６３ＳＥを介して、シールド電極層３６３Ｓをセンサグランド電位ＳＧＮＤとするので、微粒子センサ３１０内に放電素子３６０のシールド電極層３６３Ｓにセンサグランド電位ＳＧＮＤを供給するための配線を設ける必要が無い。

しかも、本変形形態２の微粒子センサ３１０の放電素子３６０では、シールド電極層３６３Ｓ自身が延出部３６３ＳＥを有しており、この延出部３６３ＳＥで導電性シール体３７に接続しているので、放電素子３６０にシールド電極層３６３Ｓに接続するビアなどを設ける必要が無く、簡単な構造でシールド電極層３６３Ｓを導電性シール体３７に接続できる。

（変形形態３）
次いで、第３の変形形態に係る微粒子センサ４１０について、図１２を参照して説明する。本変形形態３の微粒子センサ４１０は、変形形態２の微粒子センサ３１０とは、放電素子４６０の形態が、放電素子３６０と一部異なるのみであり、その他は同様である。そこで、異なる部分を中心に説明し、同様の部分は説明を省略あるいは簡略化する。また、異なる部分のみ符号を変更し、同様の部分は、同じ符号を用いる。

即ち、本変形形態３の微粒子センサ４１０における放電素子４６０では、シールド電極層３６３Ｓの下層に位置する貼合層４６５Ｂのうち、延出部３６３ＳＥに重なる位置が、幅狭のくびれ部４６５ＢＣとされている。さらに、貼合層４６５Ｂの下層に位置するセラミック層４６１Ｃのうち、くびれ部４６５ＢＣに重なる位置に、半円状の窪み部４６１ＣＣが（本変形形態３では、片側３箇所ずつ）設けられている（図１２Ｃ参照）。

このため、本変形形態３の放電素子４６０では、変形形態２の放電素子３６０と同様、シールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥが、放電素子４６０の被シール部４６０Ｃにおいて、外表面４６０ＣＳのうち側部４６０ＣＳＳに露出している（図１２Ｂ参照）。
このため、シールド電極層３６３Ｓは、その延出部３６３ＳＥにおいて、放電素子４６０の被シール部４６０Ｃの外表面４６０ＣＳを囲んで気密に密着している導電性シール体３７に導通しており、シールド電極層４６３Ｓは、直接、センサグランド電位ＳＧＮＤとされる。

従って、変形形態２の放電素子３６０と同様、放電素子４６０にシールド電極層３６３Ｓに接続するビアなどを設ける必要が無く、簡単な構造でシールド電極層３６３Ｓを導電性シール体３７に接続できる。

加えて、本変形形態３の放電素子４６０では、変形形態２の放電素子３６０とは異なり、貼合層４６５Ｂ及びセラミック層４６１Ｃのうち、シールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥの下方に、幅狭のくびれ部４６５ＢＣ及び半円状の窪み部４６１ＣＣが設けられている。このため、放電素子４６０の側部４６０ＣＳＳにおいて、シールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥが、くびれ部４６５ＢＣ及び半円状の窪み部４６１ＣＣから露出している（図１２Ｂ参照）。

このため、変形形態２の放電素子３６０では、シールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥの端面のみで、導電性シール体３７に接触し導通していたのに比して、本変形形態３の放電素子４６０では、シールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥのうち、端面のみならず、くびれ部４６５ＢＣ及び半円状の窪み部４６１ＣＣから露出する部分も、導電性シール体３７に接触し導通する。かくして、シールド電極層３６３Ｓの延出部３６３ＳＥを、より確実に導電性シール体３７に接触し導通することができる。

以上では、本発明を実施形態及び変形形態１〜３に即して説明したが、本発明は上記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いうまでもない。
例えば、実施形態では、放電素子６０内にシールド電極層６３Ｓ等のシールド電極部６３を設け、素子ヒータ配線６４と放電電極体６２との間の電磁シールドを行った。しかし、発生するノイズが小さい場合には、放電素子６０内にシールド電極層６３Ｓ等のシールド電極部６３を設けないようにしても良い。
逆に、素子ヒータ配線６４と放電電極体６２との間の電磁シールドをより確実に行うべく、シールド電極層６３Ｓを複数層設ける、シールド電極層で放電電極体６２の放電配線６２Ｌを囲むなどの形態とすることもできる。

変形形態１では、導電性シール体２３７として、互いに特性の異なる導電性ガラスを用いて、軸線方向ＧＨに２層に重なる第１導電性シール体２３７Ａ及び第２導電性シール体２３７Ｂを示したが、３層以上に重なる構成としても良い。

また、変形形態３では、セラミック層４６１Ｃに窪み部４６１ＣＣを、片側３箇所ずつ設けたが、窪みの数は、１つでも複数の適切な数としても良い。また、セラミック層４６１Ｃに、窪み部として、貼合層４６５Ｂのくびれ部４６５ＢＣと同様の形態の窪みを設けても良い。
あるいは、変形形態２，３の放電素子３６０，４６０の側部３６０ＣＳＳ，４６０ＣＳＳのうち、延出部３６３ＳＥに重なる位置に、シールド電極パッドを設けて、導電性シール体３７に、より確実に接触し導通するようにしても良い。

１ 微粒子検知システム
１０，２１０，３１０，４１０ 微粒子センサ
３０ センサグランド部材
３１ プロテクタ（ガス取入排出管）
３１Ｋ （プロテクタの）管基端側部
３１ＫＤ （プロテクタの）管段部
３１ＫＫ （プロテクタの）管基端部
３１ＫＦ （プロテクタの）基端縁（基端側の端縁）
３７，２３７ 導電性シール体
２３７Ａ 第１導電性シール体
２３７Ｂ 第２導電性シール体
３８ 第２内筒（包囲部材,内筒）
３８Ｓ （第２内筒の）先端側部
３８ＳＳ （第２内筒の）先端底部
３８ＳＨ （第２内筒の先端底部の）挿通孔
３９ 第１内筒（包囲部材）
３９Ｃ （第１内筒の）ケーブル接続部
４１ 絶縁スペーサ
４１Ｉ （絶縁スペーサの）内周面
４１Ｄ （絶縁スペーサの）段部
４１ＨＴ スペーサヒータ層
６０，２６０，３６０，４６０ 放電素子
６０Ｓ，２６０Ｓ，３６０Ｓ，４６０Ｓ （放電素子の）素子先端部
６０Ｐ，２６０Ｐ，３６０Ｐ，４６０Ｐ （放電素子の）素子挿通部
６０Ｃ，２６０Ｃ，３６０Ｃ，４６０Ｃ （放電素子の）被シール部
６０ＣＳ，２６０ＣＳ，３６０ＣＳ，４６０ＣＳ （被シール部の）外表面
３６０ＣＳＳ，４６０ＣＳＳ （被シール部の外表面のうち）側部
６０Ｋ，２６０Ｋ，３６０Ｋ，４６０Ｋ （放電素子の）素子基端側部
４６１ＣＣ （セラミック層の）窪み部
６２ 放電電極体
６２Ｌ 放電配線
６２Ｄ 針状電極部
６３，２６３，３６３ シールド電極部
６３Ｓ，２６２Ｓ，３６３Ｓ シールド電極層
３６３ＳＥ （シールド電極層の）延出部
６３Ｐ１，６３Ｐ２，６３Ｐ３，２６３Ｐ１，２６３Ｐ２，２６３Ｐ３ シールド電極パッド
６４，２６４ 素子ヒータ配線
６４Ｐ１，６４Ｐ２，２６４Ｐ１，２６４Ｐ２，２６４Ｐ３，２６４Ｐ４ 素子ヒータパッド
６４ＨＴ，２６４ＨＴ 素子ヒータ部
７１ 素子ホルダ
７１Ｒ （素子ホルダの）外周面
７１Ｄ （素子ホルダの）ホルダ段部
７１Ｈ （素子ホルダの）挿通孔
８２ 放電電位ケーブル
８２Ｌ 放電電位リード線
８２Ｄ 外側導体
８４，８６ 素子ヒータリード線
９２，９４ スペーサヒータリード線
ＡＭ 車両
ＥＮＧ エンジン
ＥＰ 排気管（通気管）
ＥＧ 排気ガス（測定対象ガス）
ＳＧ 被測定ガス
ＣＧＮＤ シャーシグランド電位（接地電位）
ＳＧＮＤ センサグランド電位（第１電位）
ＤＶ 放電電位
Ｉｓ 信号電流
１００ 制御装置
１１０ イオン源電源回路
１３０ 絶縁トランス
１４０ 信号電流検知回路
１５０ 素子ヒータ制御回路
１６０ スペーサヒータ制御回路
Ｓ 微粒子
ＳＣ 帯電微粒子
ＣＰ イオン
ＣＰＦ 浮遊イオン
ＣＰＨ 排出イオン
ＧＨ 軸線方向
ＧＳ 先端側（軸線方向先端側）
ＧＫ 基端側（軸線方向基端側）
ＤＯ 径方向外側
ＤＩ 径方向内側

Claims (8)

1. 微粒子を含む測定対象ガスが流通し、接地電位とされた金属製の通気管に装着され、上記測定対象ガス中の上記微粒子を検知する微粒子センサであって、
   上記測定対象ガスの一部である被測定ガスを自身の内部に取り入れた後に排出するガス取入排出管と、
   絶縁セラミックからなり、上記接地電位とは異なる放電電位とされる放電電極体を有する放電素子であって、
   上記放電素子のうち先端側に位置し、上記ガス取入排出管内に配置され、上記放電電極体と上記ガス取入排出管との間の放電により、上記被測定ガス中の上記微粒子を帯電させる素子先端部、及び、
   上記素子先端部の基端側に位置し、上記放電電極体が内部に配置され外表面から絶縁された被シール部、を有する
   放電素子と、
   上記接地電位及び上記放電電位とは異なる第１電位とされ、上記放電素子のうち、上記被シール部よりも基端側の素子基端側部を包囲する包囲部材と、
   導電性ガラスからなり、上記包囲部材と上記ガス取入排出管との間を導通し、上記放電素子の上記被シール部の上記外表面に密着して気密に封止する導電性シール体と、を備え、
   前記包囲部材のうち先端側の先端側部、前記導電性シール体、及び、前記ガス取入排出管のうち基端側の管基端側部の径方向外側に配置され、絶縁セラミックからなる筒状の絶縁スペーサを備え、
   上記導電性シール体が、上記絶縁スペーサの内周面に気密に密着すると共に、
   上記導電性シール体を介して、上記包囲部材の上記先端側部及び上記ガス取入排出管の上記管基端側部が、上記絶縁スペーサに固定された
   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、
   前記放電素子は、
   一端が前記接地電位に接続され、前記素子先端部を昇温させる素子ヒータ配線、及び、
   上記素子ヒータ配線と前記放電電極体との間に介在して両者間を電磁シールドするシールド電極層を有し、
   上記シールド電極層は、前記導電性シール体に導通してなる
   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、
   前記放電素子は、
   前記被シール部の前記外表面に形成され、前記シールド電極層に導通するシールド電極パッドを有し、
   上記シールド電極層は、上記シールド電極パッドを介して、前記導電性シール体に導通してなる
   微粒子センサ。
4. 請求項２に記載の微粒子センサであって、
   前記シールド電極層は、
   前記放電素子の前記外表面にまで延びる延出部を有し、
   上記シールド電極層は、上記延出部で、前記導電性シール体に接続してなる
   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であって、
   前記絶縁スペーサは、
   径方向内側に張り出した段状のスペーサ段部を有し、
   前記ガス取入排出管の前記管基端側部は、
   基端側よりも先端側が縮径した段状で、上記スペーサ段部に係止される管段部、及び、
   上記管段部よりも基端側に位置し基端側の端縁を含む管基端部を有し、
   前記導電性シール体は、
   上記管基端部に接触している
   微粒子センサ。
6. 請求項５に記載の微粒子センサであって、
   絶縁セラミックからなり、
   外周面に、基端側よりも先端側が縮径し、前記ガス取入排出管の前記管段部に係止される段状のホルダ段部、及び、
   前記放電素子のうち前記素子先端部と前記被シール部との間の素子挿通部が挿通された挿通孔を有し、
   上記挿通孔で上記放電素子を保持し、
   上記導電性シール体に先端側から当接した
   素子ホルダを備える
   微粒子センサ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の微粒子センサであって、
   前記包囲部材は、
   金属からなり、先端側の先端底部が閉じた有底筒状で、
   上記先端底部に、前記放電素子を挿通する挿通孔を有し、
   上記放電素子の前記素子基端側部を径方向外側から包囲する
   内筒を有し、
   上記内筒の上記先端底部は、前記導電性シール体に基端側から接触している
   微粒子センサ。
8. 微粒子を含む測定対象ガスが流通し、接地電位とされた金属製の通気管に装着され、上記測定対象ガス中の上記微粒子を検知する微粒子センサの製造方法であって、
   上記測定対象ガスの一部である被測定ガスを自身の内部に取り入れた後に排出するガス取入排出管と、
   絶縁セラミックからなり、上記接地電位とは異なる放電電位とされる放電電極体を有する放電素子であって、
   上記放電素子のうち先端側に位置し、上記ガス取入排出管内に配置され、上記放電電極体と上記ガス取入排出管との間の放電により、上記被測定ガス中の上記微粒子を帯電させる素子先端部、及び、
   上記素子先端部の基端側に位置し、上記放電電極体が内部に配置され外表面から絶縁された被シール部、を有する
   放電素子と、
   上記接地電位及び上記放電電位とは異なる第１電位とされ、上記放電素子のうち、上記被シール部よりも基端側の素子基端側部を包囲する包囲部材と、
   導電性ガラスからなり、上記包囲部材と上記ガス取入排出管との間を導通し、上記放電素子の上記被シール部の上記外表面に密着して気密に封止する導電性シール体と、を備え、
   前記包囲部材のうち先端側の先端側部、前記導電性シール体、及び、前記ガス取入排出管のうち基端側の管基端側部の径方向外側に配置され、絶縁セラミックからなる筒状の絶縁スペーサを備え、
   上記導電性シール体が、上記絶縁スペーサの内周面に気密に密着すると共に、
   上記導電性シール体を介して、上記包囲部材の上記先端側部及び上記ガス取入排出管の上記管基端側部が、上記絶縁スペーサに固定されており、
   軟化した導電性ガラスを、上記包囲部材、上記ガス取入排出管、及び、上記放電素子の上記被シール部の外表面に密着させて、上記導電性シール体を形成するシール体形成工程を備える
   微粒子センサの製造方法。

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