JPWO2008111677A1 - 粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法 - Google Patents

Abstract

ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置１００であって、粒子状物質を集塵し得る集塵電極１と、集塵電極１との間に電圧を印加してコロナ放電１０することが可能な放電電極２と、集塵電極１が粒子状物質を集塵したときに集塵電極１との間のインピーダンスが変化し得る測定用電極５と、集塵電極１と測定用電極５との間のインピーダンス変化を検出することが可能な測定部３とを備え、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電１０により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極１に集塵し、粒子状物質を集塵した集塵電極１と測定用電極５との間のインピーダンス変化を測定部３で検出することにより粒子状物質の検出を行うことが可能な粒子状物質検出装置１００。粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能であるとともに、測定誤差が小さい粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法を提供する。

Description

本発明は、粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法に関し、さらに詳しくは、粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能であるとともに、測定誤差が小さい粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法に関する。

煙道排ガスやディーゼルエンジン排ガスには煤等の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）が含まれており、大気汚染の原因になっていた。これらを除去するために、セラミック等で作製されたフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ：ＤＰＦ）が広く用いられている。セラミック製のＤＰＦは、長期間の使用が可能であるが、熱劣化等によりクラック等の欠陥が発生することがあり、微量ではあるが粒子状物質が漏れる可能性がある。このような欠陥が発生した場合には、その欠陥の発生を即座に検知し、装置の異常を認識することが、大気汚染防止の観点から極めて重要である。また、ディーゼルエンジン等の不具合等により排ガス中の粒子状物質が増加することにより外部に排出される粒子状物質量が増加する可能性もある。このような場合にも、排出される排気ガス中の粒子状物質を検出し、ディーゼルエンジン等の不具合等を認識することが重要である。

排ガス中の粒子状物質を検知する方法として、ＤＰＦの下流側に粒子状物質検出装置を設ける方法がある（例えば、特許文献１〜５参照）。
特開昭６０−１２３７６１号公報 特開２００６−５０３２７０号公報 特公平６−３９９３７号公報 特開２００６−４６２８１号公報 特開２００５−９１０４３号公報

例えば、特許文献１に記載の発明は、コロナ放電によって粒子状物質を帯電させ、そのイオン電流を測定することにより、粒子状物質の量を測定するものである。このように、粒子状物質を帯電させてそのイオン電流を測定する方法では、粒子状物質に帯電するイオン電流が微弱であるため、その微弱なイオン電流を検出するために大掛かりな検出回路が必要になり、高価なものになるという問題があった。また、排ガスが高流量である場合には、粒子状物質を効果的に帯電させることができないため、粒子状物質の測定値が、実際に排ガスに含有されている粒子状物質の量より小さい値となり、その誤差が大きいという問題があった。

また、特許文献２に記載の発明は、煤煙の流路に２つの電極を配置し、２つの電極間（空間）にイオン電流を流し、そこを通過する煤煙（粒子状物質）がイオン電流により荷電されてそのまま流路を通過したときのイオン電流の変化を計測することにより、粒子状物質の量を測定するものである。この方法では、流路を通過していく荷電された粒子状物質の量が少ないため、これによるイオン電流の変化を検知するためには「ｐＡ（ピコアンペア）」レベルのイオン電流を流しながらその変化を検出する必要がある。そのため、種々のノイズに弱く、高精度の電流計測回路が必要であるという問題があった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能であるとともに、測定誤差が小さい粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、以下の粒子状物質検出装置及び粒子状物質検出方法を提供するものである。

［１］ 粒子状物質を含むガスが通過するガス流路内に配置して、ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置であって、粒子状物質を集塵し得る集塵電極と、前記集塵電極との間に電圧を印加してコロナ放電することが可能な放電電極と、前記集塵電極が粒子状物質を集塵したときに前記集塵電極との間のインピーダンスが変化し得る測定用電極と、前記集塵電極と前記測定用電極との間のインピーダンス変化を検出することが可能な測定部とを備え、ガスに含まれる粒子状物質を前記コロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により前記集塵電極に集塵し、粒子状物質を集塵した前記集塵電極と前記測定用電極との間のインピーダンス変化を測定部で検出することにより粒子状物質の検出を行うことが可能な粒子状物質検出装置（第１の発明）。

［２］ 前記集塵電極の前記放電電極に対して反対側を向く面に配設された誘電体（電極間誘電体）を更に備え、前記測定用電極が、前記電極間誘電体の前記集塵電極が配設された面に対して反対側の表面に配設された［１］に記載の粒子状物質検出装置。

［３］ 前記測定用電極の前記電極間誘電体が配設された面に対して反対側の面（背面）に配設された誘電体（背面誘電体）と、前記背面誘電体の表面に更に配設されたヒーターとを更に備え、前記集塵電極に集塵された粒子状物質を前記ヒーターの熱で酸化除去することが可能な［２］に記載の粒子状物質検出装置。

［４］ 前記集塵電極と前記測定用電極との間に電圧を印加して、前記電極間誘電体の表面に沿面放電させることが可能な電源を更に備え、前記沿面放電により前記集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去することが可能な［２］に記載の粒子状物質検出装置。

［５］ 前記集塵電極の前記放電電極に対して反対側を向く面に配設された誘電体を更に備え、前記測定用電極が、前記誘電体の前記集塵電極が配設されている側の面に配設された［１］に記載の粒子状物質検出装置。

［６］ 前記誘電体の表面に更に配設されたヒーターを更に備え、前記集塵電極に集塵された粒子状物質を前記ヒーターの熱で酸化除去することが可能な［５］に記載の粒子状物質検出装置。

［７］ ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵する荷電集塵工程と、粒子状物質を集塵した集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行う測定工程とを有する粒子状物質検出方法（第２の発明）。

［８］ 前記荷電集塵工程の後、前記コロナ放電をしない状態で前記集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出する［７］に記載の粒子状物質検出方法。

［９］ ［１］〜［６］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置を用いて、前記荷電集塵工程及び測定工程を行う［７］又は［８］に記載の粒子状物質検出方法。

［１０］ 粒子状物質を含むガスが通過するガス流路内に配置して、ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置であって、誘電体と、前記誘電体の一方の面に配設された集塵電極と、前記誘電体の他方の面に配設された測定用電極と、前記集塵電極との間に電圧を印加してコロナ放電することが可能な放電電極と、前記集塵電極と前記測定用電極との間の電圧を測定することが可能な測定部とを備え、ガスに含まれる粒子状物質を前記コロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により前記集塵電極に集塵しながら、前記集塵電極と前記測定用電極との間の電圧を測定部で検出することにより粒子状物質の検出を行うことが可能な粒子状物質検出装置（第３の発明）。

［１１］ 前記測定用電極の前記誘電体（電極間誘電体）が配設された面に対して反対側の面（背面）に配設された誘電体（背面誘電体）と、前記背面誘電体の表面に更に配設されたヒーターとを更に備え、前記集塵電極に集塵された粒子状物質を前記ヒーターの熱で酸化除去することが可能な［１０］に記載の粒子状物質検出装置。

［１２］ 前記集塵電極と前記測定用電極との間に電圧を印加して、前記電極間誘電体の表面に沿面放電させることが可能な電源を更に備え、前記沿面放電により前記集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去することが可能な［１０］に記載の粒子状物質検出装置。

［１３］ ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵しながら、前記集塵電極と前記測定用電極との間の電圧を測定部で検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行う粒子状物質検出方法（第４の発明）。

［１４］ ［１０］〜［１２］のいずれかに記載の粒子状物質検出装置を用いて、粒子状物質の検出を行う［１３］に記載の粒子状物質検出方法。

本発明（第１の発明）の粒子状物質検出装置によれば、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を集塵電極に集塵し、その集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出することにより、ガス中の粒子状物質の検出を行うため、粒子状物質を集塵することによる集塵電極と測定用電極との間のインピーダンスの変化が検出されれば粒子状物質を検出できることになる。インピーダンス変化の検出には、測定周波数や測定電圧の大きさによって異なるが、１０ｎＡ（ナノアンペア）程度の電流の変化の測定ができればよく、粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能になるとともに、測定誤差を小さくすることが可能になる。

本発明（第２の発明）の粒子状物質検出方法によれば、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵する荷電集塵工程と、粒子状物質を集塵した集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行う測定工程とを有するため、上記本発明の粒子状物質検出装置の場合と同様の理由で、粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能になるとともに、測定誤差を小さくすることが可能になる。

本発明（第３の発明）の粒子状物質検出装置によれば、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を集塵電極に集塵しながら、その集塵電極と測定用電極との間の電圧を検出することによりガス中の粒子状物質の検出を行うため、簡易な装置により電圧を検出することにより粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能になるとともに、ケーブル等のインピーダンスの影響を受け難いことより、測定誤差を小さくすることが可能になる。更に、粒子状物質を集塵しながら粒子状物質の検出を行うことができる。

本発明（第４の発明）の粒子状物質検出方法によれば、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵しながら、前記集塵電極と測定用電極との間の電圧を、測定部で検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行うため、上記本発明の粒子状物質検出装置の場合と同様の理由で、粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能になるとともに、測定誤差を小さくすることが可能になる。

本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す断面図である。 集塵電極の形状を模式的に示した平面図である。 集塵電極の形状を模式的に示した平面図である。 集塵電極の形状を模式的に示した平面図である。 集塵電極と電極拡張部とを模式的に示す平面図である。 本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態に用いられる集塵電極と測定部とを模式的に示す平面図である。 支持部材に集塵電極等の積層体と放電電極とが配設された状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態をディーゼルエンジンの排気管の、浄化装置の下流側に装着した状態を示す模式図である。 本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す断面図である。 集塵電極の形状を模式的に示した平面図である。 集塵電極の形状を模式的に示した平面図である。 集塵電極の形状を模式的に示した平面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２３ａ，５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ：集塵電極、２，５２：放電電極、３，２４，５３：測定部、４，５４：電極間誘電体、５，２３ｂ，５３：測定用電極、６，５６：背面誘電体、７，５７：ヒーター、８，５８：断熱材、９，５９：放電用電源、１０，６０：コロナ放電、１１，６１：荷電された粒子状物質、１２，６２：矢印、１３，６３，６４：抵抗、１４：スイッチ、１５，６５：アース、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ：電極拡張部、２２：基板、３１：ディーゼルエンジン、３２：浄化装置、３３：荷電・集塵部分、３４：センサー回路、３６：演算処理部、３７：排気管、３８：排ガス、４１：先端部、４２：支持台、４３：支持部材、４４：積層体、４５：ひだ部、４６：後端部、４７：大径部分、４８：小径部分、３５，１００，２００：粒子状物質検出装置、ａ，ｂ，ｃ：距離。

次に本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

（第１の発明）
（１）粒子状物質検出装置：
図１は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す断面図である。本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、図１に示すように、粒子状物質を集塵し得る集塵電極１と、集塵電極１との間に電圧を印加してコロナ放電することが可能な放電電極２と、集塵電極１が粒子状物質を集塵したときに集塵電極１との間のインピーダンスが変化し得る測定用電極５と、集塵電極１と測定電極５との間のインピーダンス変化を検出することが可能な測定部３とを備えるものである。そして、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、粒子状物質を含むガスが通過するガス流路内に配置して、ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置であって、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極１に集塵し、粒子状物質を集塵した集塵電極１と測定電極５との間のインピーダンス変化を測定部３で検出することにより粒子状物質の検出を行うものである。本実施形態の粒子状物質検出装置において、「集塵電極と測定電極との間のインピーダンス変化を検出する」という場合は、インピーダンスとして抵抗値や静電容量を直接測定してもよいし、集塵電極と測定電極との間の電圧の変化を測定することにより集塵電極と測定電極との間のインピーダンス変化を検出してもよいし、集塵電極と測定電極との間に流れる電流の変化や、集塵電極と測定電極との間に蓄積される電荷の変化を測定することにより集塵電極と測定電極との間のインピーダンス変化を検出してもよい。

図１に示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、放電用電源９が集塵電極１と放電電極２とに接続されて高電圧回路が形成され、放電用電源９により集塵電極１と放電電極２との間に高電圧が印加されることにより、コロナ放電１０を発生する。すなわち、高電圧が印加された放電電極２は、集塵電極１を対向電極（正極側）としてコロナ放電を行う。このようにしてコロナ放電１０が生じている領域を粒子状物質が通過すると、コロナ放電により粒子状物質が負に荷電し、荷電された粒子状物質１１が、反対の極性（正極）を有する集塵電極１に静電気力により引き寄せられ、集塵される。図１中に示された矢印１２は、負に荷電された粒子状物質１１が矢印１２の方向に静電気力を受けている状態を示す。このように、コロナ放電により粒子状物質を荷電し、静電気力により集塵することにより、ガス中の粒子状物質量が多い場合には、粒子状物質の集塵量が多くなり、ガス中の粒子状物質量が少ない場合には粒子状物質の集塵量が少なくなる。そして、集塵量の違いによって、検出されるインピーダンス変化の値も異なるものとなる。そのため、インピーダンスの変化を検知し、集塵される粒子状物質の量の違いを検出することによりガス中の粒子状物質の量を測定することが可能になる。

集塵電極１と放電電極２との間の距離は、５〜５０ｍｍが好ましく、１０〜４０ｍｍが更に好ましい。このような間隔にすることにより、より効率的にコロナ放電させ、粒子状物質を集塵することができる。集塵電極１と放電電極２との間の距離が５ｍｍより短いと、集塵率が低下することにより測定精度が低下することがあり、５０ｍｍより長いとより高い電圧が必要になり無駄なエネルギーを要することがある。ここで、集塵電極１と放電電極２との間の距離というときは、放電電極２の先端を中心とする仮想的な球を描いたときに集塵電極の一部のみと接する状態での球の半径を言う。

放電用電源９は、集塵電極１と放電電極２との間にコロナ放電を発生させることができる安定した直流電圧を供給できるものが好ましい。例えば、入力側の電源からトランスにエネルギーを蓄積し、蓄積されたエネルギーを出力側に放出することによって高圧の直流電圧を供給することができるフライバック方式による電源回路等を用いた電源（放電用電源）が好ましい。フライバック方式による電源回路においては、トランスへのエネルギーの蓄積と放出は、トランジスタ等により制御され、出力側の電流はダイオードにより整流される。集塵電極１及び放電電極２に供給する電圧は、２〜１０ｋＶ（直流）が好ましく、５〜８ｋＶ（直流）が更に好ましい。５ｋＶより小さいと、コロナ放電し難くなることがあり、１０ｋＶより大きいとアーク放電や、他の部材等の表面に沿面放電を生じ易くなることがある。集塵電極１と放電電極２との間を流れる電流（コロナ放電における電流）としては、１ｍＡ以下が好ましく、１〜１００μＡが更に好ましい。１μＡより小さいと、集塵率が低下することがある。使用電力は、燃費に直接影響を与えるので小さい方が望ましい。また、発生する電磁ノイズの低減や、コロナ放電を発生させる回路の大きさから考えても、１０Ｗ以下であることが望ましく、１Ｗ以下であることがさらに望ましい。また、高電圧回路は、放電用電源９が抵抗１３を経由して放電電極２に接続されていることが好ましい。抵抗１３は、放電電極２と集塵電極１との間のインピーダンスが下がった場合に、流れる電流を制限して、放電電極２と集塵電極１との間の放電がアーク放電になることを抑制するための制限抵抗として用いられる。そのため、抵抗１３は、例えば、５００ｋΩ〜２０ＭΩの抵抗値であることが好ましい。

放電電極２は、先端が鋭角に形成された形状の電極であることが好ましい。例えば、針状や棒状、板状等の先端が鋭く電界が集中する形状であることが好ましい。

集塵電極１は、放電電極２の対向電極としてコロナ放電を行うとともに、荷電された粒子状物質を捕集する集塵用の部材（電極）としての役割を果たす。

集塵電極は、図２Ａに示すように、外周形状が長方形の板状の電極（集塵電極１ａ）であってもよいが、図２Ｂ、図２Ｃに示すように、外周形状に凹凸が形成された板状の電極であることが好ましい。ここで、「凹凸が形成される」というときは、凹部及び凸部が両方形成されている場合、凹部のみが形成されている場合、及び凸部のみが形成されている場合のいずれも含む。図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、それぞれ集塵電極を模式的に示した平面図である。図２Ｂに示す集塵電極１は、図２Ａに示すような長方形の集塵電極において、一の辺側から複数の凹部及び凸部が形成されたものである。図２Ｂは、複数の凸部が櫛歯状に配置されて形成されているという見方もできる。このように、凹部及び凸部は、元の形状の把握の仕方によりどちらともとれる場合があるが、この様な場合も、「凹凸が形成される」に該当し、これを凹部と考えるべきか、凸部と考えるべきかは重要では無い。図２Ｃに示す集塵電極１４は、図２Ａに示すような長方形の集塵電極において、互いに平行な二つの辺より、交互に凹部が形成されたものである。また、集塵電極は、上記形状の他に、外周形状は長方形であって凹凸がなく、その内側に１又は複数のスリット（外縁部分を残した状態で形成されたスリット）が形成されたものであってもよく、外周形状は、長方形に限られず、五角形等の多角形、円形、楕円形、トラック形状等どのような形状であってもよい。また、外周形状に凹凸が形成されて、更に、その内側に１又は複数のスリットが形成された形状であってもよい。図１に示す粒子状物質検出装置１００における集塵電極１は、図２Ｂに示すような櫛歯状の電極であり、複数の櫛歯に相当する部分の延びる方向に垂直な断面が示されている。

集塵電極１の厚さは特に限定されず、耐久性が十分取れ、かつ流入する排ガスの妨げとならないような厚さであればよい。集塵電極１の面積は特に限定されず粒子状物質を集塵したときのインピーダンスの変化が大きく取れ、かつ付着した粒子状物質をクリーニングする際に必要以上の電力を消費しないような面積であればよい。集塵電極１の大きさは、特に限定されないが、９００ｍｍ^２以下であることが好ましい。集塵電極１の枚数は、特に限定されず、１枚であっても、複数枚であってもよい。

本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、集塵電極１とともに、集塵電極１に接触しない位置に、少なくとも一の電極拡張部を備えることが好ましい。例えば、図３に示すように、集塵電極１ｄに接触しない位置に複数の電極拡張部２１が配設されていることが更に好ましい。そして、集塵電極１ｄにより捕集された粒子状物質が、集塵電極１ｄと電極拡張部２１との間に堆積したときに、集塵電極１ｄと電極拡張部２１とが電気的に導通することが可能であることが好ましい。集塵電極１ｄに粒子状物質が捕集されている間（集塵電極１ｄと電極拡張部２１とがまだ電気的に導通していない間）は、徐々に集塵電極１ｄのインピーダンスが変化するが、集塵電極１ｄと電極拡張部２１とが電気的に導通したところで、大幅にインピーダンスが大きくなり、一定量の粒子状物質が捕集されたことを明確に把握することが可能となる。そして、図３に示すように、電極拡張部２１が二以上配設された場合、集塵電極１ｄから各電極拡張部２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）までの距離ａ，ｂ，ｃがそれぞれ異なるものであることが好ましい。このように、集塵電極１ｄから各電極拡張部２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）までの距離ａ，ｂ，ｃを異ならせることにより、粒子状物質の捕集量を、異なる複数の段階で明確に把握することが可能になる。この場合、電極拡張部２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）同士の間の距離は、特に限定されないが、集塵電極１ｄから各電極拡張部２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）までの距離ａ，ｂ，ｃのいずれよりも長いことが好ましい。

集塵電極１、放電電極２及び電極拡張部２１の材質は、それぞれ独立に、金、銀、白金、ニッケル、モリブデン、ステンレススチール及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含有するものであることが好ましい。これらの成分は、２０体積％以上含有されていることが好ましく、６０体積％以上含有されていることが更に好ましい。

本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、図１に示すように、集塵電極１の放電電極２に対して反対側を向く面に配設された誘電体（電極間誘電体）４を更に備え、測定用電極５が、電極間誘電体４の表面（集塵電極１が配設された面に対して反対側の面）に配設されたものであることが好ましい。そして、測定部３が集塵電極１と測定用電極５とに接続されて測定回路が形成され、測定回路において、測定部３で集塵電極１と測定用電極５との間のインピーダンス変化を検出することにより粒子状物質の検出を行うものであることが好ましい。本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、集塵電極１と測定用電極５との間のインピーダンス変化を、交流インピーダンスとして測定するものである。交流インピーダンスは粒子状物質が付着することで変化する集塵電極１と測定用電極との間の抵抗成分と容量成分の合成インピーダンスであるが、その成分の中でインピーダンス変化に大きく作用する成分のみを測定してもよい。本実施の形態の粒子状物質検出装置１００の場合、集塵電極１と測定電極５の間の静電容量の変化が大きい為、静電容量成分の検出が好ましい。もちろん、インピーダンス変化を検出する方法として、定電圧源を使って電流変化を測定して良いし、定電流源を用いることで電圧の変化を測定してもよい。また、特に静電容量の変化が大きい場合、電荷量Ｑは印加電圧Ｖと静電容量の積であるため、集塵電極１と測定電極５の間に流れる電荷量の変動を測定してもよい。測定電圧は正弦波だけでなく、矩形波や三角波などの交流電圧を使用してもよい。このように、集塵電極１と測定用電極５との間の静電容量（Ｆ）の変化を、集塵電極１と測定用電極５との間のインピーダンス変化として測定することにより、外部環境の影響を受け難く、感度よく粒子状物質の検出を行うことが可能になる。そして、粒子状物質検出装置１００を小型化することができ、安価に製造することが可能となる。

集塵電極１と測定用電極５との間の距離は、集塵電極１が粒子状物質を集塵することによる静電容量（インピーダンス）の変化を、明確に検出できる範囲であれば特に限定されるものではない。例えば、１０〜１０００μｍが好ましく、２５〜２５０μｍが更に好ましい。このような範囲とすることにより、集塵電極１と測定用電極５との間の静電容量（インピーダンス）を、集塵による静電容量の変化を的確に把握できるような大きさとすることが可能となる。上記集塵電極１と測定用電極５との間の距離は、電極間誘電体４の厚さと同じになるため、電極間誘電体４の厚さを上記範囲にすることが好ましい。

集塵電極１と測定用電極５との間の静電容量は、粒子状物質を集塵していない状態において、５〜１００ｐＦ（ピコファラド）であることが好ましく、１０〜５０ｐＦであることが更に好ましい。５ｐＦより小さいと、外部回路の持つ静電容量の影響をうけやすくなることがあり、１００ｐＦより大きいと、測定電力が必要になることがある。

測定用電極５は、集塵電極１との間に電荷を蓄積でき、集塵電極１が粒子状物質を集塵することによる静電容量（インピーダンス）の変化を、明確に検出できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、集塵電極１の外周形状（凹凸がある場合には、凹凸がないと仮定した場合の外周形状）全体の大きさ（面積）と同程度の大きさであることが好ましい。また、集塵電極１をその法線方向に移動させて測定用電極５に重ねたときに、集塵電極１全体が測定用電極５に重なり合うような位置に配置されていることが好ましい。測定用電極５の厚さは、特に限定されないが、例えば、５〜１００μｍが好ましく、１０〜５０μｍが更に好ましい。測定用電極５の材質は、金、銀、白金、ニッケル、モリブデン、ステンレススチール及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含有するものであることが好ましい。これらの成分は、２０体積％以上含有されていることが好ましく、６０体積％以上含有されていることが更に好ましい。

電極間誘電体４の材質は、特に制限はないが、例えば、セラミックであることが好ましく、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネル、マグネシウム−カルシウム−チタン系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物、及びバリウム−チタン系酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含むものであることが更に好ましい。このような化合物を含む誘電体は、温度変動が発生しても破壊し難く、耐熱衝撃性に優れたものである。

測定部３は、集塵電極１及び測定用電極５に測定用の電圧を印加する電源と測定器とを有するものであることが好ましい。特に電圧値は限定されないが、電源から印加される電圧は、１〜６０Ｖであることが好ましく、２〜３０Ｖが更に好ましい。１Ｖより小さいと検出信号が小さくなりノイズの影響を受けやすくなり、６０Ｖより大きいと汎用ＩＣの使用ができなくなることがある。電源としては、本実施の形態の粒子状物質検出装置１００の場合は絶縁物（誘電体）を介しているため、交流電源である必要がある。測定周波数は、特に限定されないが、３００ｋＨｚ以下が好ましい。測定器としては、特に限定されないが、交流インピーダンスや静電容量等を測定できるＬＣＲメーター等を用いることができる。

測定部３により、集塵電極１と測定用電極５との間の交流インピーダンス、静電容量等を測定するときは、集塵電極１と放電電極２との間の高電圧の印加を停止し、コロナ放電しない状態にすることが好ましい。集塵電極１と放電電極２との間に高電圧が印加された状態で、集塵電極１と測定用電極５との間の交流インピーダンス等を測定すると、集塵された粒子状物質が荷電した状態であるため、安定して正確な交流インピーダンス等の測定値を得ることができないからである。

そして、図４に示すように、測定回路において、集塵電極１と測定用電極５との間を短絡させるためのスイッチ１４を設け、放電電極２と集塵電極１との間にコロナ放電を行うときには、集塵電極１と測定用電極５との間を短絡もしくは低抵抗で接続させておくことが好ましい。これにより、コロナ放電時に測定電極５側が帯電することを防止できる。コロナ放電時に測定電極５側が帯電すると、交流インピーダンス等の測定時に、帯電した測定電極５から測定部３に向けて、高電圧の電流が放出され、測定部に過剰な負荷がかかることがあり、帯電した電荷が測定器に流れるため、交流インピーダンス等の正確な測定ができないことがある。そのため、上記のように、集塵電極１と測定用電極５との間を短絡もしくは低抵抗で接続させて、測定電極５側が帯電することを防止することにより、測定部に過剰な負荷がかかることを防止することができ、測定部を保護することができる。図４に示すように、集塵電極１に接続される配線をアース１５に接続し、集塵電極１と測定用電極５との間を短絡もしくは低抵抗で接続させたときには、誘電体の帯電を防ぐことができる状態とすることが好ましい。図４は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す断面図である。

本発明の粒子状物質検出装置においては、集塵電極の、放電電極に対して反対側を向く面に、配設された誘電体を更に備え、測定用電極が、誘電体の集塵電極が配設されている側の面に配設されていてもよい。例えば、図５に示すように、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとを、誘電体２２からなる基板上に離して配置し、集塵電極２３ａと放電用電極２３ｂとの間に測定部２４を接続して集塵電極２３ａと放電用電極２３ｂとの間のインピーダンス変化を検出するものであってもよい。ここで、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとを離して配置するというときは、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとが空間的に接続されていないことをいう。図５は、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態に用いられる集塵電極、測定用電極及び測定部を模式的に示す平面図である。集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとをこのように配置することにより、集塵電極２３ａに粒子状物質が集塵されるに従い、集塵電極２３ａのインピーダンスが変化することになる。そのため、測定部２４によりその変化するインピーダンスを検出することにより、集塵される粒子状物質の量を測定することができ、これにより排ガス中の粒子状物質量を把握することが可能となる。また、集塵電極２３ａで集塵するときに、測定用電極２３ｂと放電電極との間にも電圧を印加し、測定用電極２３ｂでも集塵を行ってもよい。これにより、集塵する電極の面積が増大するため、より効率的に集塵を行うことができる。集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとの間の距離は、５〜１００００μｍが好ましい。集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂそれぞれの長さ及び幅は特に限定されないが、長さは、１００〜３００００μｍが好ましく、幅は、１００〜１００００μｍが好ましい。本実施形態の粒子状物質検出装置は、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとを、誘電体２２の同じ面上に配設した以外は、上述した、図１に示す本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態と同様の構成とすることが好ましい。図５の実施例では、集塵電極間２３ａと測定用電極２３ｂとの間に、導電性を有する煤が付着するため、測定部２４の測定電圧は、交流電圧、直流電圧どちらも測定できる。

本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、図１に示すように、測定用電極５の電極間誘電体４が配設された面に対して反対側の面（背面）に配設された誘電体（背面誘電体）６と、背面誘電体６の表面（測定用電極５が配設された面に対して反対側の面）に更に配設されたヒーター７とを更に備えることが好ましい。そして、ヒーター７にヒーター用電源（図示せず）を接続し、ヒーター用電源でヒーター７を加熱することにより、集塵電極１に集塵された粒子状物質をヒーター７の熱で酸化除去して除去することが可能であることが好ましい。集塵電極１に集塵された粒子状物質を酸化除去して、集塵電極１をクリーニングすることにより、本実施形態の粒子状物質検出装置による粒子状物質の検出を、繰り返し精度良く行うことが可能になる。上記、図５に示す、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態においても、このようなヒーターを、誘電体の集塵電極が配設されている面に対して反対側の面に配設して、粒子状物質を酸化除去することが好ましい。

ヒーター７の材質は、白金、タングステン、モリブデン、タングステンカーバイド等が好ましく、これらの中でも、抵抗値と温度との関係において高い精度を示す白金が特に好ましい。白金をヒーター７の材質として使用することにより、その抵抗値からヒーター７の温度を精度良く求めることができるため、精度の高い温度制御が可能となる。ヒーター７の形状、大きさは、特に限定されず、集塵電極１に集塵された粒子状物質全体を燃焼できる形状、大きさであればよい。ヒーター用電源（図示せず）は、降圧チョッパ方式の電源を用いることが好ましく、これにより効率的にヒーター７の温度制御を行うことが可能となる。降圧チョッパ方式の場合、スイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上が好ましく、２０〜１００ｋＨｚが更に好ましい。ヒーター用電源によりヒーター７に印加される電流は０．８〜４Ａが好ましく、使用電力は３０Ｗ以下が好ましい。

ヒーター７で粒子状物質を酸化除去するときの温度は、５００〜９００℃が好ましく、５５０〜７００℃が更に好ましい。５００℃より低いと粒子状物質が酸化除去され難くなることがあり、９００℃より高いと素子の寿命が短くなることがある。また、ヒーター７で粒子状物質を酸化除去するときの時間は、１〜１２０秒が好ましく、３〜３０秒が更に好ましい。１秒より短いと粒子状物質の酸化除去が不十分になることがあり、１２０秒より長いと無駄にエネルギーを消費することがある。また、ヒーター７は、粒子状物質の酸化除去時だけでなく、例えば、集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出する場合に、結露等の水分の影響を受けないようにするために、インピーダンス変化の検出時やコロナ放電時にも適度に加熱して、集塵電極への水分の付着を防止することが好ましい。このときの加熱温度は、２００〜３００℃が好ましい。

本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、図１に示すように、ヒーター７を覆うようにシート状の断熱材８が配設されていることが好ましい。これにより、ヒーター７で発生する熱の放熱を抑制し、ヒーター７の熱を効率的に粒子状物質の燃焼に使用することが可能となる。断熱材８の材質は、特に限定されないが、例えば、セラミックであることが好ましく、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネル、マグネシウム−カルシウム−チタン系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物、及びバリウム−チタン系酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含むものであることが更に好ましい。また、セラミックも多孔質のものやファイバー状のもの等が好ましい。断熱材の厚さも特に限定されず、放熱を抑制できる厚さであればよい。例えば、１００〜１０００μｍ程度が好ましい。

本発明の粒子状物質検出装置の更に他の実施形態は、図１に示す本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態において、ヒーター７、ヒーター用電源（図示せず）及び断熱材８を有さずに、集塵電極１と測定用電極５との間に電圧を印加して、電極間誘電体４の表面に沿面放電させることが可能な電源（沿面放電用電源（図示せず））を更に備えるものであってもよい。このように、沿面放電用電源を備えて、電極間誘電体の表面に沿面放電させることにより、集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去することが可能となる。沿面放電用電源としては、交流電源やパルス電源を使用することが好ましい。また、沿面放電させるときの電圧は、誘電体の厚みや電極構造により異なるが、２〜１５ｋＶが好ましく、使用電力は１０〜３０Ｗが好ましい。また、沿面放電により粒子状物質を酸化除去するときの時間は、１〜１２０秒が好ましく、３〜３０秒が更に好ましい。１秒より短いと粒子状物質の酸化除去が不十分になることがあり、１２０秒より長いと無駄にエネルギーを消費することがある。本実施形態の粒子状物質検出装置は、ヒーター７、ヒーター用電源（図示せず）及び断熱材８を有さずに、沿面放電用電源を有すること以外は、上述した図１に示す本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態と同様の構成であることが好ましい。また、上記、図５に示す、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態においても、このように、沿面放電により粒子状物質を酸化除去するようにしてもよい。

本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態は、更に支持部材を備え、集塵電極１、電極間誘電体４、測定用電極５、背面誘電体６、ヒーター７及び断熱材８を含む積層体４４（図６参照）と、放電電極２とが、支持部材に固定されていることが好ましい。例えば、図６に示すように、先端部４１と支持台４２とを有する棒状の支持部材４３に、積層体４４と放電電極２とが配設されていることが好ましい。そして、積層体４４が支持台４２に、集塵電極１と電極間誘電体４とが外部に露出した状態となるようにして埋設され、放電電極２が先端部４１に、先端が集塵電極２の方向を向くようにして配設されていることが好ましい。支持部材４３は、集塵電極１と放電電極２とを一定の間隔を開けて、対向するように配設できるものであれば、その具体的な形状は特に限定されない。例えば、図６に示すように、太い円柱部分（大径部分）４７の一方の端部に細い円柱部分（小径部分）４８が接続された形状であって、大径部分４７の、小径部分４８が接続された側の端面を支持台４２とし、その支持台４２に積層体４４を埋設し、小径部分４８の先端を先端部４１とした形状が好ましい形状として挙げられる。

支持部材４３の大きさは、放電電極と集塵電極との距離を所望の距離にでき、集塵電極の面積を所望の面積にでき、排気管内に装着したときに排気ガスの流れを必要以上に阻害しないものであれば特に限定されるものではない。例えば、長さが１０〜５５ｍｍであり、長さ方向に垂直な断面の直径（図６に示す支持部材４３の場合は、大径部分４７の軸方向に垂直な断面の直径）が、８〜３０ｍｍであることが好ましい。軸方向に垂直な断面形状が円形でない場合には、直径が上記値の円の面積と同じ面積範囲の大きさであることが好ましい。小径部分４８の軸方向に垂直な断面の直径は、大径部分４７の軸方向に垂直な断面の直径の２０〜７０％程度であることが好ましい。また、小径部分４８は、大径部分４７の端部における外周に近い位置、又は外周に内接する位置に配置されていることが好ましい。これにより、支持台４２を広く形成することが可能となる。図６に示す支持部材４３では、支持台４２は、放電電極２から支持台４２に向かう方向に対して傾斜させているが、支持台４２は、放電電極２から支持台４２に向かう方向に対して直交していてもよい。このように、支持部材４３に、積層体４４及び放電電極２が配設されることにより、排気管内において、安定して粒子状物質を集塵、検出し、排ガス中の粒子状物質量を測定することが可能となる。図６は、支持部材に集塵電極等の積層体と放電電極とが配設された状態を模式的に示す斜視図である。

支持部材４において、先端部４１と支持台４２との間に（小径部分４８に）、ひだ部４５を形成し、集塵電極１と放電電極２との間に高圧の電圧を印加したときに、支持部材４３の表面、図６のような形状の場合、特に小径部分４８の表面に沿面放電が生じないようにすることが好ましい。集塵電極１等の各電極に接続する配線は、後端部（大径部分４７の小径部分４８が接続されていない側の端部）４６側から支持部材４３の内部に導入し、支持部材４３の内部において、各電極に接続されていることが好ましい。支持部材４３の材質は、特に限定されないが、例えば、セラミックであることが好ましく、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネル、マグネシウム−カルシウム−チタン系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物、及びバリウム−チタン系酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含むものであることが更に好ましい。支持部材４３を排気管等に固定する方法は特に限定されず、使用中に測定の妨げになるような振動等が生じたり、排気管から外れたりしなければよい。例えば、支持部材４３は、後端部４６側に電気配線等を接続するための機構を持ったコネクター類の付いたＳＵＳ等のソケットに固定し、そのＳＵＳ材をネジが切られた構造にして、排気管にネジにより装着するものであることが、簡易に装着できる点で好ましい。その場合、後端部４６は円形であることが好ましい。

（２）粒子状物質検出装置の製造方法：
次に、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態の製造方法について説明する。

（２−１）誘電体成形用原料の調製：
アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、コーディエライト化原料、ムライト、スピネル、マグネシウム−カルシウム−チタン系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物、及びバリウム−チタン系酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含むセラミック原料と、成形原料（誘電体成形用原料）として使用する他の成分とを混合し、スラリー状の成形原料（誘電体成形用原料）を調製する。セラミック原料としては、上記原料が好ましいが、これに限定されるものではない。他の原料としては、バインダー、可塑剤、分散剤、水や有機溶剤等の溶媒を使用することが好ましい。この誘電体成形用原料を用いて、電極間誘電体及び背面誘電体を作製する。電極間誘電体及び背面誘電体は、同じ組成の成形原料としてもよいし、異なる組成の成形原料としてもよい。

バインダーとしては、特に限定されるものではないが、水系バインダー、非水系バインダーのどちらでもよく、水系バインダーとしてはメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド等を好適に使用でき、非水系バインダーとしてはポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等を好適に使用することができる。アクリル系樹脂としては、（メタ）アクリル樹脂、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等を挙げることができる。

バインダーの添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、３〜２０質量部であることが好ましく、６〜１７質量部であることが更に好ましい。このようなバインダー含有量とすることにより、スラリー状の成形原料を成形してグリーンシートを成形したとき、及び、乾燥、焼成したときに、クラック等の発生を防止することが可能となる。

可塑剤としては、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレート、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル等を使用することができる。

可塑剤の添加量は、バインダー添加量１００質量部に対して、３０〜７０質量部であることが好ましく、４５〜５５質量部であることが更に好ましい。７０質量部より多いと、グリーンシートが柔らかくなりすぎ、シートを加工する工程において変形しやすくなることがあり、３０質量部より少ないと、グリーンシートが硬くなりすぎ、曲げただけでクラックが入るなどハンドリング性が悪くなることがある。

分散剤としては、水系ではアニオン系界面活性剤、ワックスエマルジョン、ピリジン等を使用することが出来、非水系では脂肪酸、リン酸エステル、合成界面活性剤等を使用することができる。

分散剤は、セラミック原料１００質量部に対して、０．５〜３質量部であることが好ましく、１〜２質量部であることが更に好ましい。０．５質量部より少ないと、セラミック原料の分散性が低下することがあり、グリーンシートにクラック等が生じることがある。３質量部より多いと、セラミック原料の分散性は変わらずに焼成時の不純物を増やすことになる。

溶媒に用いる有機溶剤としては、キシレン、ブタノール等を挙げることができる。有機溶剤は、一種単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。溶媒は、セラミック原料１００質量部に対して、５０〜２００質量部であることが好ましく、７５〜１５０質量部であることが更に好ましい。

上記各原料をアルミナ製ポット及びアルミナ玉石を用いて十分に混合してグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製する。また、これらの材料を、モノボールによりボールミル混合して作製してもよい。

次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、さらに所定の粘度となるように調製する。成形原料の調製において得られるスラリー状の成形原料の粘度は、２．０〜６．０Ｐａ・ｓであることが好ましく、３．０〜５．０Ｐａ・ｓであることが更に好ましく、３．５〜４．５Ｐａ・ｓであることが特に好ましい。粘度範囲をこのように調整すると、スラリーをシート状に成形し易くなるため好ましい。スラリー粘度は、高過ぎても低過ぎても成形し難くなることがある。尚、スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した値である。

（２−２）成形加工：
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をシート状に成形加工して、電極間誘電体及び背面誘電体のグリーンシートを形成する。成形加工方法は、成形原料をシート状に成形してグリーンシートを形成することができれば特に限定されず、ドクターブレード法、プレス成形法、圧延法、カレンダーロール法等の公知の方法を使用することができる。

作製するグリーンシートの厚さは、５０〜８００μｍであることが好ましい。

得られたグリーンシートの表面に各電極（集塵電極、測定用電極）、配線及びヒーターを配設する。例えば、図１に示すような、粒子状物質検出装置を作製する場合には、各電極、配線（図示せず）及びヒーターが所定の位置に配設されるように、グリーンシートの対応する位置に各電極、配線及びヒーターを印刷することが好ましい。配設する各電極、配線及びヒーターを形成するための導体ペーストを調製する。この導体ペーストは、例えば、金、銀、白金、ニッケル、モリブデン、及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含有する粉末に、バインダー及びテルピネオール等の溶剤を加え、トリロールミル等を用いて十分に混錬して調製することができる。ヒーター用の導体ペーストとしては、白金を用いることが好ましい。このようにして形成した導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷等を用いて印刷して、所定の形状の電極及び配線を形成する。測定用電極５は、電極間誘電体４用のグリーンシートに印刷してもよいし、背面誘電体６用のグリーンシートに印刷してもよい。

次に、グリーンシートを積層する。積層するときには、各電極及びヒーターが図１に示すような配置になるようにする。積層は加圧しながら行うことが好ましい。

断熱材は、上記グリーンシートをさらに積層することで形成することが望ましい。また、多孔質体にする場合には、上記グリーンシート製作用のスラリーに発泡剤を加えて、シートにして積層することが望ましい。この場合には断熱材８と誘電体６の間で焼成時に剥がれが発生しやすいので、断熱材厚、発泡剤量、積層する際の圧力を注意深く設定することが重要である。

（２−３）焼成：
得られた、グリーンシートの積層体を６０〜１５０℃で乾燥し、１２００〜１６００℃で焼成して、粒子状物質検出装置を構成する、集塵電極、電極間誘電体、測定用電極、背面誘電体及びヒーターを含む積層体を作製する。グリーンシートが有機バインダーを含有する場合には、焼成の前に、４００〜８００℃で脱脂することが好ましい。

（２−４）放電電極：
放電電極は、Ｎｉ合金を母材とするワイヤー状のものを用いることが好ましい。ワイヤーは線材を伸線により製造し、これを放電加工あるいは刃切断で輪切りにすることが好ましい。また先端の放電部分には耐消耗性のあるＰｔを主成分とする貴金属を溶接することが望ましい。

（２−５）支持部材：
支持部材は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成し、その内部の軸方向から放電電極露出に向けて孔部を形成することが望ましい。この孔部に放電電極用のワイヤを挿入する。指示部材の外形は切削加工等によってひだ部等を作製することが好ましい。例えば、図６に示す支持部材４３のような形状に形成することが好ましい。

（２−６）放電用電源：
放電用電源は、例えば、回路構成が簡単な１石式フライバック型昇圧電源と整流回路を組み合わせた電源が好ましい。

（２−７）測定部：
測定部は、例えば、印加電圧と計測した電流からインピーダンスを算出するＬＣＲメーターを使用することが好ましい。

（２−８）ヒーター用電源：
ヒーター用電源は、自己消弧型の半導体スイッチを使用した降圧チョッパ方式のスイッチング電源が好ましい。また、ヒーター電圧と電流からヒーターの温度を算出し温度制御機能を有する電源がさらに好ましい。

（２−９）粒子状物質検出装置の作製：
得られた上記積層体と放電電極とを、放電電極の先端が積層体の集塵電極の方向を向くようにして、支持部材に固定することが好ましい。例えば、図６に示すような支持部材４３を形成し、先端部４１に放電電極２を装着し、支持台４２に積層体４４を装着することが好ましい。そして、図１に示すような所定の抵抗１３を介して放電用電源９を、集塵電極１と放電電極２とに接続することが好ましい。更に、測定部を集塵電極及び測定用電極に接続し、ヒーター用電源をヒーターに接続することが好ましい。このようにして、本実施形態の粒子状物質検出装置を作製することができる。

（第２の発明）
（３）粒子状物質検出方法：
次に、本発明の粒子状物質検出方法の一の実施形態について説明する。

本実施形態の粒子状物質検出方法は、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵する荷電集塵工程と、粒子状物質を集塵した集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行う測定工程とを有するものである。このように、本実施形態の粒子状物質検出方法によれば、粒子状物質を集塵することによる集塵電極のインピーダンスの変化が検出されれば粒子状物質を検出できることになるため、粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能になるとともに、測定誤差を小さくすることが可能になる。

上記のように本実施形態の粒子状物質検出方法は、荷電集塵工程と測定工程とを有するが、これらの工程は、上述した本発明の粒子状物質検出装置を用いて行うことが好ましい。本発明の粒子状物質検出装置をディーゼルエンジンの排気管等に装着して、荷電、集塵、及びインピーダンス変化の検出を行うことにより、排気管内のガス（排ガス）中の粒子状物質を検出することが好ましい。本実施形態の粒子状物質検出方法に用いる粒子状物質検出装置の各構成要素の具体的態様及びその使用方法は、上述した本発明の粒子状物質検出装置の実施形態における各構成要素の具体的態様及びその使用方法と同様であることが好ましい。

（３−１）荷電集塵工程：
荷電集塵工程は、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵する工程である。粒子状物質をコロナ放電により荷電させる方法は、特に限定されないが、上述した本発明の粒子状物質検出装置を用いて、放電電極と集塵電極との間に高電圧を印加してコロナ放電させ、ガスに含まれる粒子状物質を荷電することが好ましい。そして、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵する方法は、特に限定されないが、本発明の粒子状物質検出装置を用いた場合には、放電電極と集塵電極との間に高電圧を印加するので、荷電した粒子状物質は、極性の異なる集塵電極に静電気力により集塵される。

（３−２）測定工程：
測定工程は、粒子状物質を集塵した集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行う工程である。集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出する方法は、特に限定されないが、上述した本発明の粒子状物質検出装置を用いて、測定部により、集塵電極と測定用電極との間の交流インピーダンス、静電容量等を測定することにより、インピーダンス変化を検出することが好ましい。

（３−３）集塵電極のクリーニング：
本実施形態の粒子状物質検出方法は、上述した本発明の粒子状物質検出装置において集塵した粒子状物質を酸化除去するためのヒーターを有するものを用いて粒子状物質の検出を行うことが好ましい。ヒーターにより集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去して、再度粒子状物質の検出を行うためである。また、本発明の粒子状物質検出装置において、ヒーターで粒子状物質の酸化除去を行う代わりに、集塵電極からの沿面放電により粒子状物質を酸化除去するものを用いてもよい。集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去し、その状態で再度粒子状物質の検出を行い、その後、再度粒子状物質の酸化除去を行うサイクルを繰り返すことにより、安定して、長期に亘って粒子状物質の検出を続けることが可能となる。

（３−４）粒子状物質検出サイクル：
本実施形態の粒子状物質検出方法は、コロナ放電により粒子状物質を荷電し、集塵電極により荷電した粒子状物質を集塵するときには、インピーダンス変化の検出を行わないことが好ましく、粒子状物質を集塵電極に集塵した後にインピーダンス変化の検出を行うときには、コロナ放電を停止することが好ましい。そして、集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化の検出の後にヒーター又は集塵電極による沿面放電により集塵された粒子状物質を酸化除去することが好ましい。そして、その後再び、コロナ放電により粒子状物質を荷電し、集塵電極により荷電した粒子状物質を集塵する操作を行うことが好ましい。

本実施形態の粒子状物質検出方法において、上述した本発明の粒子状物質検出装置を用いて粒子状物質の検出を行う場合には、集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出するときに、集塵電極と放電電極との間の高電圧の印加を停止し、コロナ放電しない状態にすることが好ましい。集塵電極と放電電極との間に高電圧が印加された状態で、集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出すると、集塵された粒子状物質が荷電した状態であるため、安定して正確なインピーダンス変化を検出することができないからである。そのため、一定時間、又は特定の条件下において、集塵電極と放電電極との間に高電圧を印加してコロナ放電させ、その後、コロナ放電を停止して、集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化の検出を行い、その後、インピーダンスの検出操作を停止して、集塵電極に集塵された粒子状物質を燃焼除去し、再び、コロナ放電を開始するというサイクルを繰り返すことが好ましい。

ここで、コロナ放電を行う特定の条件としては、例えば、図７に示すように、自動車のディーゼルエンジン３１の排気管３７に本実施形態の粒子状物質検出装置３５が装着されている場合には、ディーゼルエンジン３１の回転数、トルク等、排ガス３８の流量、温度等の条件が特定の状態となったときにコロナ放電を行うことが好ましい。ここで、図７は、本実施形態の粒子状物質検出装置３５をディーゼルエンジン３１の排気管３７の、浄化装置３２の下流側に装着した状態を示す模式図である。粒子状物質検出装置３５は、集塵電極１、放電電極２等が配設された荷電・集塵部分３３と、測定部、電源等が配置されたセンサー回路３４等とを有するものである。図７に示すように、ディーゼルエンジン３１の回転数、トルク等、排ガス３８の流量、温度等の状態は、ディーゼルエンジン３１等から演算処理部３６に集約され、演算処理部３６により特定の状態であることを検知したときに、演算処理部３６からセンサー回路３４にコロナ放電、集塵を行うよう指示を出す方法が挙げられる。そして、コロナ放電、集塵により粒子状物質を集塵した後に、コロナ放電を停止して、集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出し、そのデータを演算処理部３６に送ることにより、演算処理部３６で排ガス中の粒子状物質量等を算出することができることが好ましい。

演算処理部３６において排ガス中の粒子状物質量等を算出する場合には、インピーダンス変化の検出により得られた集塵された粒子状物質量（ｇ／ｓ）（ｘ）のデータを演算処理部３６に送信し、演算処理部３６において、「ｙ＝ｘ・（１−Ｅｘｐ（−ｗｄ・Ａ／Ｑ）^ｋ）」の計算を行うことにより粒子状物質量（ｇ／ｓ）（ｙ）を算出することが好ましい。ここで、「Ａ」はセンサヘッド面積（ｍ^２）、「Ｑ」は排ガスの実流量（ｍ^３／ｓ）、「ｗｄ」は粒子のドリフト速度、「ｋ」は実験による補正係数を示す。

荷電集塵工程において、コロナ放電により粒子状物質を荷電し、集塵電極により集塵する時間は、１〜６０秒が好ましく、２〜１０秒が更に好ましい。１秒より短いと、粒子状物質の集塵量が少なくなるため、粒子状物質量の測定精度が低下することがあり、６０秒より長いと、粒子状物質の集塵量が多くなるため、インピーダンス変化の検出から粒子状物質の集塵量を正確に把握し難くなることがある。

測定工程において、インピーダンス変化の検出を行う時間は、１〜６０秒程度である。

ヒーターで粒子状物質を酸化除去するときの時間は、１〜１２０秒が好ましく、３〜３０秒が更に好ましい。１秒より短いと粒子状物質の酸化除去が不十分になることがあり、１２０秒より長いと無駄にエネルギーを消費することがある。また、沿面放電により粒子状物質を酸化除去するときの時間は、１〜１２０秒が好ましく、３〜３０秒が更に好ましい。１秒より短いと粒子状物質の酸化除去が不十分になることがあり、１２０秒より長いと無駄にエネルギーを消費することがある。

（第３の発明）
（４）粒子状物質検出装置：
図８は、本発明（第３の発明）の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す断面図である。本実施形態の粒子状物質検出装置２００は、図８に示すように、誘電体（電極間誘電体）５４と、電極間誘電体５４の一方の面に配設された集塵電極５１と、電極間誘電体５４の他方の面に配設された測定用電極５５と、集塵電極５１との間に電圧を印加してコロナ放電することが可能な放電電極５２と、集塵電極５１と測定用電極５５との間の電圧を測定することが可能な測定部５３とを備えるものである。そして、本実施形態の粒子状物質検出装置２００は、粒子状物質を含むガスが通過するガス流路内に配置して、ガスに含まれる粒子状物質を検出するものであって、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極５１に集塵し、粒子状物質を集塵した集塵電極５１と測定電極５５との間の電圧を測定部５３で検出することにより粒子状物質の検出を行うものである。粒子状物質の検出は、粒子状物質が存在しないときの集塵電極と測定用電極との間の電圧と、粒子状物質を集塵しているときの集塵電極と測定用電極との間の電圧とを対比して、その差から粒子状物質量を算出することにより行うことが好ましい。このように、本実施形態の粒子状物質検出装置によれば、極めて簡単な電圧計測により粒子状物質を検出することが可能になるとともに、支持部材、ケーブル等のインピーダンスに影響され難いため、インピーダンス測定を行う場合（第１の発明の場合）と比較して、更に測定誤差を小さくすることが可能になる。更に、粒子状物質を集塵しながら粒子状物質の検出を行うことができる。

本実施形態の粒子状物質検出装置２００においては、図８に示すように、粒子状物質が存在しない状態でコロナ放電した場合には、コロナ放電６０により空中に発生したイオン６６等が集塵電極５１側に静電気力により引き寄せられ、その一部が電極間誘電体５４の表面に付着する。これにより、電極間誘電体５４が分極し、集塵電極５１と測定用電極５５との間に電位差が生じる。このとき、電極間誘電体５４の、イオン６６等が付着した面側がプラスに帯電し、反対の面側がマイナスに帯電する。また、図９に示すように、粒子状物質が存在する状態でコロナ放電した場合には、荷電された粒子状物質６１が、集塵電極５１側に静電気力により引き寄せられ、集塵電極５１及び電極間誘電体５４の表面に付着する。これにより、電極間誘電体５４の表面に付着するイオン等の量が減少し、電極間誘電体５４の分極の程度が低くなり、集塵電極５１と測定用電極５５との間の電位差が小さくなる。そのため、粒子状物質が存在しない状態でコロナ放電した場合と、粒子状物質が存在する状態でコロナ放電した場合とで、集塵電極５１と測定用電極５５との間の電位差が異なることになるため、それぞれの状態における集塵電極５１と測定用電極５５との間の電圧を測定し、粒子状物質を集塵することにより変化する電圧を検出することにより、粒子状物質の検出を行うことができる。

図９に示すように、本実施形態の粒子状物質検出装置２００においては、放電用電源５９が集塵電極５１と放電電極５２とに接続されて高電圧回路が形成され、放電用電源５９により集塵電極５１と放電電極５２との間に高電圧が印加されることにより、コロナ放電６０を発生する。すなわち、高電圧が印加された放電電極５２は、集塵電極５１を対向電極（正極側）としてコロナ放電を行う。このようにしてコロナ放電６０が生じている領域を粒子状物質が通過すると、コロナ放電により粒子状物質が負に荷電し、荷電された粒子状物質６１が、反対の極性（正極）を有する集塵電極５１に静電気力により引き寄せられ、集塵される。粒子状物質が存在しない状態でコロナ放電をした場合には、図８に示すように、上記荷電された粒子状物質の代わりに、空中にイオン６６等が発生し、静電気力により集塵電極側に引き寄せられる。図８，９中に示された矢印６２は、負に荷電された粒子状物質６１及びイオン６６が矢印６２の方向に静電気力を受けている状態を示す。このように、コロナ放電により粒子状物質を荷電し、静電気力により集塵することにより、ガス中の粒子状物質量が多い場合には、粒子状物質の集塵量が多くなり、ガス中の粒子状物質量が少ない場合には粒子状物質の集塵量が少なくなる。そして、集塵量の違いによって、検出される集塵電極６１と測定用電極６５との間の電圧の値も異なるものとなる。そのため、集塵電極６１と測定用電極６５との間の電圧の変化を検知し、集塵される粒子状物質の量の違いを検出することによりガス中の粒子状物質の量を測定することが可能になる。粒子状物質の集塵量を定量するため、予め、粒子状物質が存在しない状態における集塵電極と測定用電極との間の電圧を測定し、粒子状物質の集塵量と電圧との関係を測定して検量線を作成しておくことが好ましい。ここで、図９は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を模式的に示す断面図である。

集塵電極５１と放電電極５２との間の距離は、５〜５０ｍｍが好ましく、１０〜４０ｍｍが更に好ましい。このような間隔にすることにより、より効率的にコロナ放電させ、粒子状物質を集塵することができる。集塵電極５１と放電電極５２との間の距離が５ｍｍより短いと、集塵率が低下することにより測定精度が低下することがあり、５０ｍｍより長いとより高い電圧が必要になり無駄なエネルギーを要することがある。ここで、集塵電極５１と放電電極５２との間の距離というときは、放電電極５２の先端を中心とする仮想的な球を描いたときに集塵電極の一部のみと接する状態での球の半径をいう。

図８，９に示す放電用電源５９は、集塵電極５１と放電電極５２との間にコロナ放電を発生させることができる安定した直流電圧を供給できるものが好ましい。例えば、入力側の電源からトランスにエネルギーを蓄積し、蓄積されたエネルギーを出力側に放出することによって高圧の直流電圧を供給することができるフライバック方式による電源回路等を用いた電源（放電用電源）が好ましい。フライバック方式による電源回路においては、トランスへのエネルギーの蓄積と放出は、トランジスタ等により制御され、出力側の電流はダイオードにより整流される。集塵電極５１及び放電電極５２に供給する電圧は、２〜１０ｋＶ（直流）が好ましく、５〜８ｋＶ（直流）が更に好ましい。５ｋＶより小さいと、コロナ放電し難くなることがあり、１０ｋＶより大きいとアーク放電や、他の部材等の表面に沿面放電を生じ易くなることがある。集塵電極５１と放電電極５２との間を流れる電流（コロナ放電における電流）としては、１ｍＡ以下が好ましく、１〜１００μＡが更に好ましい。１μＡより小さいと、集塵率が低下することがある。使用電力は、燃費に直接影響を与えるので小さい方が望ましい。また、発生する電磁ノイズの低減や、コロナ放電を発生させる回路の大きさから考えても、１０Ｗ以下であることが望ましく、１Ｗ以下であることがさらに望ましい。また、高電圧回路は、放電用電源５９が抵抗６３を経由して放電電極５２に接続されていることが好ましい。抵抗６３は、放電電極５２と集塵電極５１との間のインピーダンスが下がった場合に、流れる電流を制限して、放電電極５２と集塵電極５１との間の放電がアーク放電になることを抑制するための制限抵抗として用いられる。そのため、抵抗６３は、例えば、５００ｋΩ〜２０ＭΩの抵抗値であることが好ましい。

上記のようなコロナ放電の条件や集塵電極５１と測定用電極５５との間に接続する抵抗で電圧は変わるが、集塵電極５１と測定用電極５５との間の電圧は、オペアンプなどのアナログＩＣが使用できる３６Ｖ以下が望ましい。

放電電極５２は、先端が鋭角に形成された形状の電極であることが好ましい。例えば、針状や棒状、板状等の先端が鋭く電界が集中する形状であることが好ましい。

集塵電極５１は、放電電極５２の対向電極としてコロナ放電を行うとともに、荷電された粒子状物質を捕集する集塵用の部材（電極）としての役割を果たす。

集塵電極は、図１０Ａに示すように、外周形状が長方形の板状の電極（集塵電極５１ａ）であってもよいが、図１０Ｂ、図１０Ｃに示すように、外周形状に凹凸が形成された板状の電極であることが好ましい。ここで、「凹凸が形成される」というときは、凹部及び凸部が両方形成されている場合、凹部のみが形成されている場合、及び凸部のみが形成されている場合のいずれも含む。図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、それぞれ集塵電極を模式的に示した平面図である。図１０Ｂに示す集塵電極５１ｂは、図１０Ａに示すような長方形の集塵電極において、一の辺側から複数の凹部及び凸部が形成されたものである。図１０Ｂは、複数の凸部が櫛歯状に配置されて形成されているという見方もできる。このように、凹部及び凸部は、元の形状の把握の仕方によりどちらともとれる場合があるが、この様な場合も、「凹凸が形成される」に該当し、これを凹部と考えるべきか、凸部と考えるべきかは重要では無い。図１０Ｃに示す集塵電極１ｃは、図１０Ａに示すような長方形の集塵電極において、互いに平行な二つの辺より、交互に凹部が形成されたものである。また、集塵電極は、上記形状の他に、外周形状は長方形であって凹凸がなく、その内側に１又は複数のスリット（外縁部分を残した状態で形成されたスリット）が形成されたものであってもよく、外周形状は、長方形に限られず、五角形等の多角形、円形、楕円形、トラック形状等どのような形状であってもよい。また、外周形状に凹凸が形成されて、更に、その内側に１又は複数のスリットが形成された形状であってもよい。図８，９に示す粒子状物質検出装置１００における集塵電極５１は、図１０Ｂに示すような櫛歯状の電極であり、複数の櫛歯に相当する部分の櫛歯が延びる方向に垂直な断面が示されている。

集塵電極５１の厚さは特に限定されず、耐久性が十分取れ、かつ流入する排ガスの妨げとならないような厚さであればよい。集塵電極５１の面積は特に限定されず粒子状物質を集塵したときの電圧の変化が大きく取れ、かつ付着した粒子状物質をクリーニングする際に必要以上の電力を消費しないような面積であればよい。集塵電極５１の大きさは、特に限定されないが、９００ｍｍ^２以下であることが好ましい。集塵電極５１の枚数は、特に限定されず、１枚であっても、複数枚であってもよい。

集塵電極５１及び放電電極５２の材質は、それぞれ独立に、金、銀、白金、ニッケル、モリブデン、ステンレススチール及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含有するものであることが好ましい。これらの成分は、２０体積％以上含有されていることが好ましく、６０体積％以上含有されていることが更に好ましい。

本実施形態の粒子状物質検出装置２００は、図８，９に示すように、誘電体（電極間誘電体）５４と、電極間誘電体５４の一方の面に配設された集塵電極５１と、電極間誘電体５４の他方の面に配設された測定用電極５５とを備えたものである。そして、測定部５３が集塵電極５１と測定用電極５５とに接続されて、測定部５３で集塵電極５１と測定用電極５５との間の電圧変化を検出することにより粒子状物質の検出を行うものである。また、集塵電極５１に接続される配線はアース６５に接続されている。このように、集塵電極５１と測定用電極５５との間の電圧の変化を測定することにより、計測用の特殊な装置及び操作を必要とせず、外部環境の影響を受け難く、感度よく粒子状物質の検出を行うことが可能になり、更に、集塵を行いながら連続的に測定を行うことができる。そして、粒子状物質検出装置２００を小型化することができ、安価に製造することが可能となる。

集塵電極５１と測定用電極５５との間の距離は、集塵電極５１が粒子状物質を集塵することによる電圧の変化を、明確に検出できる範囲であれば特に限定されるものではない。例えば、１０〜５０００μｍが好ましく、５０〜１０００μｍが更に好ましい。このような範囲とすることにより、集塵電極５１と測定用電極５５との間の電圧変化をより的確に把握できるようになる。上記集塵電極５１と測定用電極５５との間の距離は、電極間誘電体５４の厚さと同じになるため、電極間誘電体５４の厚さを上記範囲にすることが好ましい。

集塵電極５１と測定用電極５５との間の静電容量は、粒子状物質を集塵していない状態において、０．０１〜１００ｐＦ（ピコファラド）であることが好ましく、０．１〜１０ｐＦであることが更に好ましい。０．０１ｐＦより小さいと、帯電粒子付着による電圧変化が大きくなり、高感度になり過ぎることがあり、１００ｐＦより大きいと、帯電粒子付着による電圧変化が小さくなり、低感度になり過ぎることがある。

測定用電極５５は、電極間誘電体５４の分極により生じた電圧を測定部５３により明確に検出できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、集塵電極５１の外周形状（凹凸がある場合には、凹凸がないと仮定した場合の外周形状）全体の大きさ（面積）と同程度の大きさであることが好ましい。また、集塵電極５１をその法線方向に移動させて測定用電極５５に重ねたときに、集塵電極５１全体が測定用電極５５に重なり合うような位置に配置されていることが好ましい。測定用電極５５の厚さは、特に限定されないが、例えば、５〜１００μｍが好ましく、１０〜５０μｍが更に好ましい。測定用電極５５の材質は、金、銀、白金、ニッケル、モリブデン、ステンレススチール及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含有するものであることが好ましい。これらの成分は、２０体積％以上含有されていることが好ましく、６０体積％以上含有されていることが更に好ましい。

電極間誘電体５４の材質は、特に制限はないが、例えば、セラミックであることが好ましく、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネル、マグネシウム−カルシウム−チタン系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物、及びバリウム−チタン系酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含むものであることが更に好ましい。これらの中でも、アルミナ、窒化アルミニウムが特に好ましい。このような化合物を含む誘電体は、高温で誘電率、絶縁抵抗などの電気特性が安定であり、温度変動が発生しても破壊し難く、耐熱衝撃性に優れたものである。また、電極間誘電体５４の比誘電率は、１〜１００が好ましく、４〜１００が更に好ましい。電極間誘電体５４の誘電率がこのような範囲であることより、インピーダンスを下げることで微小な漏れ電流等の外乱の影響を受けずに安定した計測ができるという利点がある。

電極間誘電体５４は、図８に示されるように、板状の誘電体であることが好ましい。また、板状の誘電体の平面部分の形状は、特に限定されないが、四角形等の多角形、円形、楕円形等いずれの形状でもよい。電極間誘電体５４の大きさは、特に限定されないが、１〜１００ｍｍ^２程度であることが好ましい。また、電極間誘電体５４の厚さは、特に限定されないが、上記集塵電極５１と測定用電極５５との間の好ましい距離である１〜２０００μｍが好ましく、１０〜１０００μｍが更に好ましい。

測定部５３は、集塵電極５１と測定用電極５５との間の電圧を測定することができる電圧計であることが好ましい。電圧計の仕様としては、応答性に優れたものであることが好ましい。図８，９に示すように、集塵電極５１と測定用電極５５との間の電圧を良好に測定するために、電圧計に対して並列に抵抗６４が接続されていることが好ましい。抵抗６４としては、１００ＭΩ以下であることが好ましい。抵抗６４は金属皮膜抵抗等が好ましい。

本実施形態の粒子状物質検出装置２００は、図８，９に示すように、測定用電極５５の電極間誘電体５４が配設された面に対して反対側の面（背面）に配設された誘電体（背面誘電体）５６と、背面誘電体５６の表面（測定用電極５５が配設された面に対して反対側の面）に更に配設されたヒーター５７とを更に備えることが好ましい。そして、ヒーター５７にヒーター用電源（図示せず）を接続し、ヒーター用電源でヒーター５７を加熱することにより、集塵電極５１に集塵された粒子状物質をヒーター５７の熱で酸化除去することが可能であることが好ましい。集塵電極５１に集塵された粒子状物質を酸化除去して、集塵電極５１をクリーニングすることにより、本実施形態の粒子状物質検出装置による粒子状物質の検出を、繰り返し精度良く行うことが可能になる。

ヒーター５７の材質は、白金、タングステン、モリブデン、タングステンカーバイド等が好ましく、これらの中でも、抵抗値と温度との関係において高い精度を示す白金が特に好ましい。白金をヒーター５７の材質として使用することにより、その抵抗値からヒーター５７の温度を精度良く求めることができるため、精度の高い温度制御が可能となる。ヒーター５７の形状、大きさは、特に限定されず、集塵電極５１に集塵された粒子状物質全体を燃焼できる形状、大きさであればよい。ヒーター用電源（図示せず）は、降圧チョッパ方式の電源を用いることが好ましく、これにより効率的にヒーター５７の温度制御を行うことが可能となる。降圧チョッパ方式の場合、スイッチング周波数は、２０ｋＨｚ以上が好ましく、２０〜１００ｋＨｚが更に好ましい。ヒーター用電源によりヒーター５７に印加される電流は０．８〜４Ａが好ましく、使用電力は３０Ｗ以下が好ましい。

ヒーター５７で粒子状物質を酸化除去するときの温度は、５００〜９００℃が好ましく、５５０〜７００℃が更に好ましい。５００℃より低いと粒子状物質が酸化除去され難くなることがあり、９００℃より高いと素子の寿命が短くなることがある。また、ヒーター５７で粒子状物質を酸化除去するときの時間は、１〜１２０秒が好ましく、３〜３０秒が更に好ましい。１秒より短いと粒子状物質の酸化除去が不十分になることがあり、１２０秒より長いと無駄にエネルギーを消費することがある。また、ヒーター５７は、粒子状物質の酸化除去時だけでなく、例えば、集塵電極と測定用電極との間の電圧を検出する場合に、結露等の水分の影響を受けないようにするために、電圧の検出時やコロナ放電時にも適度に加熱して、集塵電極への水分の付着を防止することが好ましい。このときの加熱温度は、２００〜３００℃が好ましい。

本実施形態の粒子状物質検出装置２００は、図８，９に示すように、ヒーター５７を覆うようにシート状の断熱材５８が配設されていることが好ましい。これにより、ヒーター５７で発生する熱の放熱を抑制し、ヒーター５７の熱を効率的に粒子状物質の燃焼に使用することが可能となる。断熱材５８の材質は、特に限定されないが、例えば、セラミックであることが好ましく、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネル、マグネシウム−カルシウム−チタン系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物、及びバリウム−チタン系酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含むものであることが更に好ましい。また、セラミックも多孔質のものやファイバー状のもの等が好ましい。断熱材の厚さも特に限定されず、放熱を抑制できる厚さであればよい。例えば、１００〜１０００μｍ程度が好ましい。

本発明の粒子状物質検出装置の更に他の実施形態は、図８，９に示す本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態において、ヒーター５７、ヒーター用電源（図示せず）及び断熱材５８を有さずに、集塵電極５１と測定用電極５５との間に電圧を印加して、電極間誘電体５４の表面に沿面放電させることが可能な電源（沿面放電用電源（図示せず））を更に備えるものである。このように、沿面放電用電源を備えて、電極間誘電体の表面に沿面放電させることにより、集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去することが可能となる。沿面放電用電源としては、交流電源やパルス電源を使用することが好ましい。また、沿面放電させるときの電圧は、誘電体の厚みや電極構造により異なるが、２〜１５ｋＶが好ましく、使用電力は１０〜３０Ｗが好ましい。また、沿面放電により粒子状物質を酸化除去するときの時間は、１〜３００秒が好ましく、１〜１２０秒が更に好ましい。１秒より短いと粒子状物質の酸化除去が不十分になることがあり、３００秒より長いと無駄にエネルギーを消費することがある。本実施形態の粒子状物質検出装置は、ヒーター５７、ヒーター用電源（図示せず）及び断熱材５８を有さずに、沿面放電用電源を有すること以外は、上述した図８，９に示す本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態と同様の構成であることが好ましい。

本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態は、図６に示す、上記第１の発明の粒子状物質検出装置の一実施形態の場合と同様に、更に支持部材を備え、集塵電極、電極間誘電体、測定用電極、背面誘電体、ヒーター及び断熱材を含む積層体と、放電電極とが、支持部材に固定されていることが好ましい。このように、支持部材に積層体と放電電極とが固定されている構造体の各構成については、上記第１の発明の粒子状物質検出装置の一実施形態の場合と同様であることが好ましい。

（５）粒子状物質検出装置の製造方法：
次に、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態の製造方法について説明する。

（５−１）誘電体成形用原料の調製：
アルミナ、酸化マグネシウム、酸化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ジルコニア、コーディエライト化原料、ムライト、スピネル、マグネシウム−カルシウム−チタン系酸化物、バリウム−チタン−亜鉛系酸化物、及びバリウム−チタン系酸化物からなる群から選択される少なくとも一種を含むセラミック原料と、成形原料（誘電体成形用原料）として使用する他の成分とを混合し、スラリー状の成形原料（誘電体成形用原料）を調製する。セラミック原料としては、上記原料が好ましいが、これに限定されるものではない。上記他の成分としては、バインダー、可塑剤、分散剤、水や有機溶剤等の溶媒を使用することが好ましい。この誘電体成形用原料を用いて、電極間誘電体及び背面誘電体を作製する。電極間誘電体及び背面誘電体は、同じ組成の成形原料としてもよいし、異なる組成の成形原料としてもよい。電極間誘電体の原料としては、セラミック原料をアルミナ、窒化アルミニウムすることが更に好ましい。

バインダーとしては、特に限定されるものではないが、水系バインダー、非水系バインダーのどちらでもよく、水系バインダーとしてはメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド等を好適に使用でき、非水系バインダーとしてはポリビニルブチラール、アクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等を好適に使用することができる。アクリル系樹脂としては、（メタ）アクリル樹脂、（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等を挙げることができる。

バインダーの添加量は、セラミック原料１００質量部に対して、３〜２０質量部であることが好ましく、６〜１７質量部であることが更に好ましい。このようなバインダー含有量とすることにより、スラリー状の成形原料を成形してグリーンシートを成形したとき、及び、乾燥、焼成したときに、クラック等の発生を防止することが可能となる。

可塑剤としては、グリセリン、ポリエチレングリコール、ジブチルフタレート、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル等を使用することができる。

可塑剤の添加量は、バインダー添加量１００質量部に対して、３０〜７０質量部であることが好ましく、４５〜５５質量部であることが更に好ましい。７０質量部より多いと、グリーンシートが柔らかくなりすぎ、シートを加工する工程において変形しやすくなることがあり、３０質量部より少ないと、グリーンシートが硬くなりすぎ、曲げただけでクラックが入るなどハンドリング性が悪くなることがある。

分散剤としては、水系ではアニオン系界面活性剤、ワックスエマルジョン、ピリジン等を使用することが出来、非水系では脂肪酸、リン酸エステル、合成界面活性剤等を使用することができる。

分散剤は、セラミック原料１００質量部に対して、０．５〜３質量部であることが好ましく、１〜２質量部であることが更に好ましい。０．５質量部より少ないと、セラミック原料の分散性が低下することがあり、グリーンシートにクラック等が生じることがある。３質量部より多いと、セラミック原料の分散性は変わらずに焼成時の不純物を増やすことになる。

溶媒に用いる有機溶剤としては、キシレン、ブタノール等を挙げることができる。有機溶剤は、一種単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。溶媒は、セラミック原料１００質量部に対して、５０〜２００質量部であることが好ましく、７５〜１５０質量部であることが更に好ましい。

上記各原料をアルミナ製ポット及びアルミナ玉石を用いて十分に混合してグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製する。また、これらの材料を、モノボールによりボールミル混合して作製してもよい。

次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、さらに所定の粘度となるように調製する。成形原料の調製において得られるスラリー状の成形原料の粘度は、２．０〜６．０Ｐａ・ｓであることが好ましく、３．０〜５．０Ｐａ・ｓであることが更に好ましく、３．５〜４．５Ｐａ・ｓであることが特に好ましい。粘度範囲をこのように調整すると、スラリーをシート状に成形し易くなるため好ましい。スラリー粘度は、高過ぎても低過ぎても成形し難くなることがある。尚、スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した値である。

（５−２）成形加工：
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をシート状に成形加工して、電極間誘電体及び必要に応じて背面誘電体のグリーンシートを形成する。成形加工方法は、成形原料をシート状に成形してグリーンシートを形成することができれば特に限定されず、ドクターブレード法、プレス成形法、圧延法、カレンダーロール法等の公知の方法を使用することができる。

作製するグリーンシートの厚さは、５０〜８００μｍであることが好ましい。

得られたグリーンシートの表面に各電極（集塵電極、測定用電極）、配線及び必要に応じてヒーターを配設する。例えば、図８に示すような、粒子状物質検出装置を作製する場合には、各電極、配線（図示せず）及びヒーターが所定の位置に配設されるように、グリーンシートの対応する位置に各電極、配線及びヒーターを印刷することが好ましい。配設する各電極、配線及びヒーターを形成するための導体ペーストを調製する。この導体ペーストは、例えば、金、銀、白金、ニッケル、モリブデン、及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種を含有する粉末に、バインダー及びテルピネオール等の溶剤を加え、トリロールミル等を用いて十分に混錬して調製することができる。ヒーター用の導体ペーストとしては、白金を用いることが好ましい。このようにして形成した導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷等を用いて印刷して、所定の形状の電極及び配線を形成する。測定用電極５５は、電極間誘電体５４用のグリーンシートに印刷してもよいし、背面誘電体５６用のグリーンシートに印刷してもよい。

次に、グリーンシートを積層する。積層するときには、各電極及びヒーターが図８に示すような配置になるようにする。積層は加圧しながら行うことが好ましい。

断熱材は、上記グリーンシートをさらに積層することで形成することが望ましい。また、多孔質体にする場合には、上記グリーンシート製作用のスラリーに発泡剤を加えて、シートにして積層することが望ましい。この場合には断熱材５８と誘電体５６の間で焼成時に剥がれが発生しやすいので、断熱材厚、発泡剤量、積層する際の圧力を注意深く設定することが重要である。

（５−３）焼成：
得られた、グリーンシートの積層体を６０〜１５０℃で乾燥し、１２００〜１６００℃で焼成して、粒子状物質検出装置を構成する、集塵電極、電極間誘電体、測定用電極、背面誘電体及びヒーターを含む積層体を作製する。グリーンシートが有機バインダーを含有する場合には、焼成の前に、４００〜８００℃で脱脂することが好ましい。

（５−４）放電電極：
放電電極は、Ｎｉ合金を母材とするワイヤー状のものを用いることが好ましい。ワイヤーは線材を伸線により製造し、これを放電加工あるいは刃切断で輪切りにすることが好ましい。また先端の放電部分には耐消耗性のあるＰｔを主成分とする貴金属を溶接することが望ましい。

（５−５）支持部材：
支持部材は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成し、その内部の軸方向から放電電極露出に向けて孔部を形成することが望ましい。この孔部に放電電極用のワイヤを挿入する。指示部材の外形は切削加工等によってひだ部等を作製することが好ましい。例えば、図８に示す支持部材７３のような形状に形成することが好ましい。

（５−６）放電用電源：
放電用電源は、例えば、回路構成が簡単な１石式フライバック型昇圧電源と整流回路を組み合わせた電源が好ましい。

（５−７）測定部：
測定部は、応答性に優れた電圧計を使用することが好ましい。また、測定部に並列に接続する抵抗６４（図８参照）としては、特に限定されず、所定の抵抗値の公知の抵抗を用いることができる。

（５−８）ヒーター用電源：
ヒーター用電源は、自己消弧型の半導体スイッチを使用した降圧チョッパ方式のスイッチング電源が好ましい。また、ヒーター電圧と電流からヒーターの温度を算出し温度制御機能を有する電源がさらに好ましい。

（５−９）粒子状物質検出装置の作製：
得られた上記積層体と放電電極とを、放電電極の先端が積層体の集塵電極の方向を向くようにして、支持部材に固定することが好ましい。例えば、図８に示すような支持部材７３を形成し、先端部７１に放電電極５２を装着し、支持台７２に積層体７４を装着することが好ましい。そして、図８に示すような所定の抵抗６３を介して放電用電源５９を、集塵電極５１と放電電極５２とに接続することが好ましい。更に、測定部を集塵電極及び測定用電極に接続し、抵抗６４（図８参照）を並列に接続し、必要に応じてヒーター用電源をヒーターに接続することが好ましい。このようにして、本実施形態の粒子状物質検出装置を作製することができる。

（第４の発明）
（６）粒子状物質検出方法：
次に、本発明（第４の発明）の粒子状物質検出方法の一の実施形態について説明する。

本実施形態の粒子状物質検出方法は、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵しながら、集塵電極と測定用電極との間の電圧を、測定部で検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行うものである。このように、本実施形態の粒子状物質検出方法によれば、粒子状物質を集塵することによる集塵電極と測定用電極との間の電圧を検出して粒子状物質を検出するため、上記本発明の粒子状物質検出装置の場合と同様に、粒子状物質の検出を簡易に行うことが可能になるとともに、測定誤差を小さくすることが可能になる。更に、粒子状物質を集塵しながら粒子状物質の検出を行うことができる。

本実施形態の粒子状物質検出方法は、上述した本発明の粒子状物質検出装置を用いて行うことが好ましい。そして、本発明の粒子状物質検出装置をディーゼルエンジンの排気管等に装着して、荷電、集塵、及び電圧変化の検出を行うことにより、排気管内のガス（排ガス）中の粒子状物質を検出することが好ましい。本実施形態の粒子状物質検出方法に用いる粒子状物質検出装置の各構成要素の具体的態様及びその使用方法は、上述した本発明の粒子状物質検出装置の実施形態における各構成要素の具体的態様及びその使用方法と同様であることが好ましい。

本実施形態の粒子状物質検出方法において、粒子状物質を荷電し、集塵する操作は、ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵するものである。粒子状物質をコロナ放電により荷電させる方法は、特に限定されないが、上述した本発明の粒子状物質検出装置を用いて、放電電極と集塵電極との間に高電圧を印加してコロナ放電させ、ガスに含まれる粒子状物質を荷電することが好ましい。そして、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵する方法は、特に限定されないが、本発明の粒子状物質検出装置を用いた場合には、放電電極と集塵電極との間に高電圧を印加するので、荷電した粒子状物質は、極性の異なる集塵電極（正極）に静電気力により集塵される。

本実施形態の粒子状物質検出方法において、集塵電極と測定用電極との間の電圧を検出する操作は、上記粒子状物質を荷電、集塵する操作と同時並行して行う。集塵電極と測定用電極との間の電圧を検出する方法は、特に限定されないが、上述した本発明の粒子状物質検出装置を用いて、測定部により、集塵電極と測定用電極との間の電圧を測定することが好ましい。粒子状物質の検出は、粒子状物質が存在しないときの集塵電極と測定用電極との間の電圧と、粒子状物質を集塵しているときの集塵電極と測定用電極との間の電圧とを対比して、その差から粒子状物質量を算出することにより行うことが好ましい。

本実施形態の粒子状物質検出方法は、上述した本発明の粒子状物質検出装置において集塵した粒子状物質を酸化除去するためのヒーターを有するものを用いて粒子状物質の検出を行うことが好ましい。ヒーターにより集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去して、再度粒子状物質の検出を行うためである。また、本発明の粒子状物質検出装置において、ヒーターで粒子状物質の酸化除去を行う代わりに、集塵電極からの沿面放電により粒子状物質を酸化除去するものを用いてもよい。集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去し、その状態で再度粒子状物質の検出を行い、その後、再度粒子状物質の酸化除去を行うサイクルを繰り返すことにより、安定して、長期に亘って粒子状物質の検出を続けることが可能となる。

本実施形態の粒子状物質検出方法は、コロナ放電により粒子状物質を荷電し、集塵電極により荷電した粒子状物質を集塵しながら電圧を検出するものである。そして、集塵電極と測定用電極との間の電圧の検出の後にヒーター又は集塵電極による沿面放電により集塵された粒子状物質を酸化除去することが好ましい。そして、その後再び、コロナ放電により粒子状物質を荷電し、集塵電極により荷電した粒子状物質を集塵しながら電圧を検出する操作を行うことが好ましい。

ここで、コロナ放電を行う条件としては、例えば、図７に示すように、自動車のディーゼルエンジン８１の排気管８７に第３の発明の粒子状物質検出装置が装着されている場合には、ディーゼルエンジン８１の回転数、トルク等、排ガス８８の流量、温度等の条件が特定の状態となったときにコロナ放電を行うことが好ましい。図７に示される、各要素については、上記第２の発明の粒子状物質検出方法における場合と同様であることが好ましい。

コロナ放電により粒子状物質を荷電し、集塵電極により集塵しながら、電圧を検出する時間は、０．００１〜３００秒が好ましく、０．１〜６０秒が更に好ましい。０．００１秒より短いと、粒子状物質の集塵量が少なくなるため、粒子状物質量の測定精度が低下することがあり、３００秒より長いと、粒子状物質の集塵量が多くなるため、電圧の検出から粒子状物質の集塵量を正確に把握し難くなることがある。

ヒーターで粒子状物質を酸化除去するときの時間は、１〜３００秒が好ましく、１〜１２０秒が更に好ましい。１秒より短いと粒子状物質の酸化除去が不十分になることがあり、３００秒より長いと無駄にエネルギーを消費することがある。また、沿面放電により粒子状物質を酸化除去するときの時間は、１〜１２０秒が好ましく、３〜３０秒が更に好ましい。１秒より短いと粒子状物質の酸化除去が不十分になることがあり、１２０秒より長いと無駄にエネルギーを消費することがある。

以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
（電極、誘電体等の積層体）
アルミナをセラミック原料として使用し、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレートを使用し、有機溶剤（キシレン、ブタノール＝６：４（質量比））と共にアルミナ製ポットに入れて混合し、グリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、アルミナ１００質量部に対して、バインダー７質量部、可塑剤３．５質量部、分散剤１．５質量部、有機溶剤１００質量部とした。

次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、粘度４Ｐａ・ｓとなるように調製した。スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した。

次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をドクターブレード法を用いてシート状に成形加工した。グリーンシートの厚さは、２５０μｍとした。電極間誘電体及び背面誘電体のそれぞれのグリーンシートは同じ材質とした。

得られたグリーンシートの表面に各電極及び配線を形成した。配設する各電極及び配線を形成するための導体ペーストは、白金粉末に、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレートを使用し、溶剤として２−エチルヘキサノール、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、トリロールミルを用いて十分に混錬して調製した。（質量比で、白金：アルミナ：ガラスフリット、２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレート＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）このようにして形成した導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷を用いて印刷して、所定の形状の電極及び配線を形成した。集塵電極の形状は、図２Ｂのような凹凸形状とした。電極間誘電体４、背面誘電体６は記載の同一のグリーンシートを用いた。また、断熱材８に関しても同一のグリーンシートを用いた。また、集塵電極１、測定用電極５、ヒーター７は記載の同一の導体ペーストを用いてそれぞれ５０μｍの厚さで印刷をした。

次に、グリーンシートを加熱可能な一軸プレス機を用いて装置を用いて加圧積層し、図１に示す、集塵電極１、電極間誘電体４、測定用電極５、背面誘電体６、ヒーター７及び断熱材８からなる積層体のような構造の未焼成の積層体を得た。

得られた、グリーンシートの積層体を１２０℃で乾燥し、１５００℃で焼成して、電極、誘電体等の積層体を作製した。

（支持部材）
次に、図６に示すような構造の支持部材を作製した。支持部材はアルミナのセラミック焼結体を用い、その内部の軸方向から放電電極露出に向けて直径２ｍｍの孔部を形成した。指示部材の部材の外形は切削加工によって、ひだ部等を作製した。

（測定部）
測定部としては、アジレントテクノロジー社 ４１９４Ａを使用した。

（放電電極）
放電電極は、Ｎｉ合金を母材とする線材を伸線製造で直径２ｍｍのワイヤ状にし、これを放電加工で輪切りにした。これを支持部材に圧入し、セラミック系耐熱接着剤で固定した。先端の放電部分には耐消耗性のあるＰｔを主成分とする貴金属を抵抗溶接した後に、放電加工で針状にした。

（放電用電源）
放電用電源としては、高電圧直流電源を使用した。

（ヒーター用電源）
ヒーター用電源としては、温度制御機能付き直流電源を使用した。

（粒子状物質検出装置）
電極、誘電体等の積層体と放電電極とを支持部材に固定し、放電電源、ヒーター用電源及び測定部をそれぞれ各電極に接続して粒子状物質検出装置を得た。

（粒子状物質測定１）
得られた粒子状物質検出装置を、ディーゼルエンジンの排気管に設置した。ディーゼルエンジンとしては、排気量２０００ｃｃの直噴−ディーゼルエンジンを使用し、回転数２０００ｒｐｍ、トルク３６Ｎ・ｍ、ＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）０％、排ガス温度２９５℃、吸入空気２ｍ^３（室温換算）／分の運転条件下で排ガスを発生させた。スモークメータ（ＡＶＬ社製、商品名：型式４１５８）による排ガス中の粒子状物質量は、１．６９ｍｇ／ｍ^３であった。ディーゼルエンジンから排ガスを発生させながら、「粒子状物質の荷電集塵」５秒、及び「インピーダンス変化の検出」１０秒のサイクルで、５サイクルの粒子状物質検出を行った。尚、本測定においては、ヒーターによる粒子状物質の燃焼は行わないこととした。インピーダンス変化の検出は、集塵電極と測定用電極との間の静電容量（ｐＦ）を測定することにより行った。粒子状物質を検出する際には、放電用電源による印加電圧をＤＣ５．２ｋＶ、測定部による印加電圧をＡＣ２Ｖ、周波数を１ｋＨｚとした。１サイクル目と５サイクル目の結果（測定１（ｐＦ））を表１に示す。

（粒子状物質測定２）
得られた粒子状物質検出装置を、ディーゼルエンジンの排気管に設置した。ディーゼルエンジンとしては、排気量２０００ｃｃの直噴−ディーゼルエンジンを使用し、回転数２４００ｒｐｍ、トルク６９Ｎ・ｍ、ＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）５０％、排ガス温度３００℃、吸入空気２ｍ^３（室温換算）／分の運転条件下で排ガスを発生させた。スモークメータ（ＡＶＬ社製、商品名：型式４１５８）による排ガス中の粒子状物質量は、７．８３ｍｇ／ｍ^３であった。ディーゼルエンジンから排ガスを発生させながら、「粒子状物質の荷電集塵」５秒、及び「インピーダンス変化の検出」１０秒のサイクルで、５サイクルの粒子状物質検出を行った。尚、本測定においては、ヒーターによる粒子状物質の燃焼は行わないこととした。インピーダンス変化の検出は、集塵電極と測定用電極との間の静電容量（ｐＦ）を測定することにより行った。粒子状物質を検出する際には、放電用電源による印加電圧をＤＣ５．２ｋＶ、測定部による印加電圧をＡＣ２Ｖ、周波数を１ｋＨｚとした。１サイクル目と５サイクル目の結果（測定２（ｐＦ））を表１に示す。

表１より、１サイクル目においても、測定１と測定２との静電容量（インピーダンス）の差が明確に示された。これより、５秒間のインピーダンス測定でも、排ガス中の粒子状物質量の増加を検出することが可能であることがわかる。更に、５サイクルの測定を行うことより、測定１と測定２との静電容量（インピーダンス）の差がより顕著になり、排ガス中の粒子状物質量の増加をより明確に検出することができることがわかる。

（実施例２）
図８に示される粒子状物質検出装置に２００おいて、背面電極５６、ヒーター５７及び断熱材５８を有さない粒子状物質検出装置を作製した。

（電極、電極間誘電体等の積層体）
アルミナをセラミック原料として使用し、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレートを使用し、有機溶剤（キシレン、ブタノール＝６：４（質量比））と共にアルミナ製ポットに入れて混合し、グリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、アルミナ１００質量部に対して、バインダー７質量部、可塑剤３．５質量部、分散剤１．５質量部、有機溶剤１００質量部とした。

次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、粘度が４Ｐａ・ｓとなるように調製した。スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した。

次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をドクターブレード法を用いてシート状に成形加工し、電極間誘電体用のグリーンシートを得た。グリーンシートの厚さは、５００μｍとした。

得られたグリーンシートの表面に各電極及び配線を形成した。配設する各電極及び配線を形成するための導体ペーストは、白金粉末に、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレートを使用し、溶剤として２−エチルヘキサノール、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、トリロールミルを用いて十分に混錬して調製した。（質量比で、白金：アルミナ：ガラスフリット、２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレート＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）このようにして形成した導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷を用いて印刷して、所定の形状の電極及び配線を形成した。集塵電極の形状は、図１０Ｂのような凹凸形状とし、全体の大きさを２０ｍｍ×２０ｍｍとした。集塵電極の櫛歯部分を３本とし、電極の幅を１ｍｍ、櫛歯部分のピッチを８．５ｍｍとした。また、測定用電極５５の大きさは２０ｍｍ×２０ｍｍとした。電極間誘電体５４の厚さを０．５ｍｍであった。また、集塵電極５１及び測定用電極５５は記載の同一の導体ペーストを用いてそれぞれ５０μｍの厚さで印刷をした。

次に、グリーンシートを加熱可能な一軸プレス機を用いて装置を用いて加圧積層し、図８に示す、集塵電極５１、電極間誘電体５４、及び測定用電極５５が積層された未焼成の積層体を得た。

得られた、グリーンシート及び電極の積層体を１２０℃で乾燥し、１５００℃で焼成して、電極及び誘電体の積層体を作製した。

（支持部材）
次に、図１１に示される構造の支持部材を作製した。支持部材はアルミナのセラミック焼結体を用い、その内部の軸方向から放電電極露出に向けて直径２ｍｍの孔部を形成した。指示部材の部材の外形は切削加工によって、ひだ部等を作製した。

（測定部）
測定部としては、サンワ社製、デジタルマルチメータの電圧計を使用した。測定部に接続する抵抗としては、２．２ＭΩ（メガオーム）の金属被膜抵抗を使用した。

（放電電極）
放電電極は、ニッケル合金を母材とする線材を伸線製造で直径２ｍｍのワイヤ状にし、これを放電加工で輪切りにした。これを支持部材に圧入し、セラミック系耐熱接着剤で固定した。先端の放電部分には耐消耗性のあるＰｔを主成分とする貴金属を抵抗溶接した後に、放電加工で針状にした。

（放電用電源）
放電用電源としては、高電圧直流電源を使用した。

（粒子状物質検出装置）
電極、誘電体等の積層体と放電電極とを支持部材に固定し、放電電源及び測定部（及び抵抗）をそれぞれ各電極に接続して粒子状物質検出装置を得た。

（粒子状物質測定）
得られた粒子状物質検出装置を、ディーゼルエンジンの排気管に設置した。ディーゼルエンジンとしては、排気量２０００ｃｃの直噴−ディーゼルエンジンを使用し、回転数２０００ｒｐｍ、トルク３６Ｎ・ｍ、ＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）０％、排ガス温度２９５℃、吸入空気２ｍ^３（室温換算）／分の運転条件下で排ガスを発生し、その排ガスから粒子状物質を収集し、収集した粒子状物質を用いて実験を行った。

電圧７ｋＶ、放電電流０．０１ｍＡの条件でコロナ放電を開始し、集塵電極と測定用電極との間の電圧の測定を開始し、その後、絶縁物のスプーンに粒子状物質を載せてコロナ放電電極部に近づけて、粒子状物質を集塵電極上に集塵し、集塵電極と測定用電極との間の電圧の測定を行った。

その結果、粒子状物質が存在しない状態の測定部による電圧の測定値は、８．４５Ｖであった。そして、絶縁物のスプーンに粒子状物質を載せてコロナ放電電極部に近づけて、粒子状物質を集塵すると、電圧の測定値が８．２８Ｖとなった。

上記粒子状物質測定の結果、集塵電極と測定用電極との間の電圧の変化は、−０．１７Ｖであり、これに対応する粒子状物質の集塵量は、２７０μｇであった。粒子状物質の集塵量は、電極及び誘電体の積層体に堆積した粒子状物質の量を実測した値である。これより、集塵電極と測定用電極との間の電圧を検出することにより、粒子状物質の集塵量を検出できることがわかる。

煙道排ガスやディーゼルエンジン排ガス中の粒子状物質量を検出することにより、粒子状物質の排出量低減に寄与し、これにより大気汚染の防止に貢献することができる。

本発明の粒子状物質検出装置においては、集塵電極の、放電電極に対して反対側を向く面に、配設された誘電体を更に備え、測定用電極が、誘電体の集塵電極が配設されている側の面に配設されていてもよい。例えば、図５に示すように、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとを、誘電体２２からなる基板上に離して配置し、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとの間に測定部２４を接続して集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとの間のインピーダンス変化を検出するものであってもよい。ここで、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとを離して配置するというときは、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとが空間的に接続されていないことをいう。図５は、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態に用いられる集塵電極、測定用電極及び測定部を模式的に示す平面図である。集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとをこのように配置することにより、集塵電極２３ａに粒子状物質が集塵されるに従い、集塵電極２３ａのインピーダンスが変化することになる。そのため、測定部２４によりその変化するインピーダンスを検出することにより、集塵される粒子状物質の量を測定することができ、これにより排ガス中の粒子状物質量を把握することが可能となる。また、集塵電極２３ａで集塵するときに、測定用電極２３ｂと放電電極との間にも電圧を印加し、測定用電極２３ｂでも集塵を行ってもよい。これにより、集塵する電極の面積が増大するため、より効率的に集塵を行うことができる。集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとの間の距離は、５〜１００００μｍが好ましい。集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂそれぞれの長さ及び幅は特に限定されないが、長さは、１００〜３００００μｍが好ましく、幅は、１００〜１００００μｍが好ましい。本実施形態の粒子状物質検出装置は、集塵電極２３ａと測定用電極２３ｂとを、誘電体２２の同じ面上に配設した以外は、上述した、図１に示す本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態と同様の構成とすることが好ましい。図５の実施例では、集塵電極間２３ａと測定用電極２３ｂとの間に、導電性を有する煤が付着するため、測定部２４の測定電圧は、交流電圧、直流電圧どちらも測定できる。

本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態は、更に支持部材を備え、集塵電極１、電極間誘電体４、測定用電極５、背面誘電体６、ヒーター７及び断熱材８を含む積層体４４（図６参照）と、放電電極２とが、支持部材に固定されていることが好ましい。例えば、図６に示すように、先端部４１と支持台４２とを有する棒状の支持部材４３に、積層体４４と放電電極２とが配設されていることが好ましい。そして、積層体４４が支持台４２に、集塵電極１と電極間誘電体４とが外部に露出した状態となるようにして埋設され、放電電極２が先端部４１に、先端が集塵電極１の方向を向くようにして配設されていることが好ましい。支持部材４３は、集塵電極１と放電電極２とを一定の間隔を開けて、対向するように配設できるものであれば、その具体的な形状は特に限定されない。例えば、図６に示すように、太い円柱部分（大径部分）４７の一方の端部に細い円柱部分（小径部分）４８が接続された形状であって、大径部分４７の、小径部分４８が接続された側の端面を支持台４２とし、その支持台４２に積層体４４を埋設し、小径部分４８の先端を先端部４１とした形状が好ましい形状として挙げられる。

（２−５）支持部材：
支持部材は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成し、その内部の軸方向から放電電極露出に向けて孔部を形成することが望ましい。この孔部に放電電極用のワイヤを挿入する。支持部材の外形は切削加工等によってひだ部等を作製することが好ましい。例えば、図６に示す支持部材４３のような形状に形成することが好ましい。

（５−５）支持部材：
支持部材は、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミック焼結体により構成し、その内部の軸方向から放電電極露出に向けて孔部を形成することが望ましい。この孔部に放電電極用のワイヤを挿入する。支持部材の外形は切削加工等によってひだ部等を作製することが好ましい。例えば、図８に示す支持部材７３のような形状に形成することが好ましい。

（支持部材）
次に、図６に示すような構造の支持部材を作製した。支持部材はアルミナのセラミック焼結体を用い、その内部の軸方向から放電電極露出に向けて直径２ｍｍの孔部を形成した。支持部材の部材の外形は切削加工によって、ひだ部等を作製した。

（支持部材）
次に、図６に示される構造の支持部材を作製した。支持部材はアルミナのセラミック焼結体を用い、その内部の軸方向から放電電極露出に向けて直径２ｍｍの孔部を形成した。支持部材の部材の外形は切削加工によって、ひだ部等を作製した。

Claims (14)

1. 粒子状物質を含むガスが通過するガス流路内に配置して、ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置であって、
   粒子状物質を集塵し得る集塵電極と、前記集塵電極との間に電圧を印加してコロナ放電することが可能な放電電極と、前記集塵電極が粒子状物質を集塵したときに前記集塵電極との間のインピーダンスが変化し得る測定用電極と、前記集塵電極と前記測定用電極との間のインピーダンス変化を検出することが可能な測定部とを備え、
   ガスに含まれる粒子状物質を前記コロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により前記集塵電極に集塵し、粒子状物質を集塵した前記集塵電極と前記測定用電極との間のインピーダンス変化を測定部で検出することにより粒子状物質の検出を行うことが可能な粒子状物質検出装置。
2. 前記集塵電極の前記放電電極に対して反対側を向く面に配設された誘電体（電極間誘電体）を更に備え、前記測定用電極が、前記電極間誘電体の前記集塵電極が配設された面に対して反対側の表面に配設された請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
3. 前記測定用電極の前記電極間誘電体が配設された面に対して反対側の面（背面）に配設された誘電体（背面誘電体）と、前記背面誘電体の表面に更に配設されたヒーターとを更に備え、前記集塵電極に集塵された粒子状物質を前記ヒーターの熱で酸化除去することが可能な請求項２に記載の粒子状物質検出装置。
4. 前記集塵電極と前記測定用電極との間に電圧を印加して、前記電極間誘電体の表面に沿面放電させることが可能な電源を更に備え、前記沿面放電により前記集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去することが可能な請求項２に記載の粒子状物質検出装置。
5. 前記集塵電極の前記放電電極に対して反対側を向く面に配設された誘電体を更に備え、前記測定用電極が、前記誘電体の前記集塵電極が配設されている側の面に配設された請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
6. 前記誘電体の表面に更に配設されたヒーターを更に備え、前記集塵電極に集塵された粒子状物質を前記ヒーターの熱で酸化除去することが可能な請求項５に記載の粒子状物質検出装置。
7. ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵する荷電集塵工程と、粒子状物質を集塵した集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行う測定工程とを有する粒子状物質検出方法。
8. 前記荷電集塵工程の後、前記コロナ放電をしない状態で前記集塵電極と測定用電極との間のインピーダンス変化を検出する請求項７に記載の粒子状物質検出方法。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載の粒子状物質検出装置を用いて、前記荷電集塵工程及び測定工程を行う請求項７又は８に記載の粒子状物質検出方法。
10. 粒子状物質を含むガスが通過するガス流路内に配置して、ガスに含まれる粒子状物質を検出する粒子状物質検出装置であって、
    誘電体と、前記誘電体の一方の面に配設された集塵電極と、前記誘電体の他方の面に配設された測定用電極と、前記集塵電極との間に電圧を印加してコロナ放電することが可能な放電電極と、前記集塵電極と前記測定用電極との間の電圧を測定することが可能な測定部とを備え、
    ガスに含まれる粒子状物質を前記コロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により前記集塵電極に集塵しながら、前記集塵電極と前記測定用電極との間の電圧を測定部で検出することにより粒子状物質の検出を行うことが可能な粒子状物質検出装置。
11. 前記測定用電極の前記誘電体（電極間誘電体）が配設された面に対して反対側の面（背面）に配設された誘電体（背面誘電体）と、前記背面誘電体の表面に更に配設されたヒーターとを更に備え、前記集塵電極に集塵された粒子状物質を前記ヒーターの熱で酸化除去することが可能な請求項１０に記載の粒子状物質検出装置。
12. 前記集塵電極と前記測定用電極との間に電圧を印加して、前記電極間誘電体の表面に沿面放電させることが可能な電源を更に備え、前記沿面放電により前記集塵電極に集塵された粒子状物質を酸化除去することが可能な請求項１０に記載の粒子状物質検出装置。
13. ガスに含まれる粒子状物質をコロナ放電により荷電し、荷電された粒子状物質を静電気力により集塵電極に集塵しながら、前記集塵電極と前記測定用電極との間の電圧を測定部で検出してガスに含まれる粒子状物質の検出を行う粒子状物質検出方法。
14. 請求項１０〜１２のいずれかに記載の粒子状物質検出装置を用いて、粒子状物質の検出を行う請求項１３に記載の粒子状物質検出方法。

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