KR102451891B1 - 입자상 물질 센서유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따라서 배기가스에 포함된 PM(particulate matters: 입자상 물질)을 감지하는 입자상 물질 센서유닛은, 상기 PM에 의해서 전기적으로 연결될 수 있는 적어도 제1 전극과 제2 전극이 일표면에 설정된 간격을 두고 배열되는 세라믹 바디, 상기 제1, 2 전극과 각각 연결되고, 상기 세라믹 바디에 형성되는 제1, 2 단자, 및 상기 제1, 2 단자 측으로 바이어스 전압을 인가하여, 상기 제1, 2 전극 사이로 상기 PM이 부착되도록 유도하는 바이어스전압 인가부를 포함할 수 있다.

Description

입자상 물질 센서유닛{Particulate Matters Sensor Unit}
본 발명은 캐패시터에 형성되는 정전용량을 이용하여 전극에 부착되는 입자상 물질(particulate matters: PM)의 양을 감지하는 입자상 물질 센서유닛에 관한 것이다.
최근 차량의 배기가스 규제가 한층 강화됨에 따라 배기가스를 정화하는 후처리 장치에 대한 관심이 높아지고 있다.
특히, 디젤 엔진 차량은 입자상 물질(Particulate Matter: PM)을 포함하는 배기류(Exhaust flow)를 생성함으로써, 대기 오염의 주요 원인으로 알려져 있어 이에 대한 규제가 더욱 엄격하다.
이러한 디젤 차량의 입자상 물질을 감소시키기 위해 배기라인에는 디젤 입자상 필터(Disel Particulate Filter: DPF)가 적용되며, 상기 디젤 입자상 필터에 포집되는 매연의 양을 감지하기 위해 입자상 물질 센서유닛이 적용된다.
상기 입자상 물질 센서유닛은 배기 중에 포함된 입자상 물질이 감지부에 누적되어 발생하는 저항 또는 정전용량 변화를 검출하는 장치이며, 배기라인에서 디젤 입자상 필터의 후단에 설치된다.
한편, 배기가스 저감장치의 고장 여부를 진단하기 위해서는 DPF필터 후단에 입자상 물질 센서(PM센서)가 장착되며, 이러한 입자상 물질 센서는 저항방식과 전정용량 방식이 있다.
위의 방식 중, 정전용량 방식은 표면 상에 나란하게 배치되는 복수 개의 외부전극과, 복수 개의 외부전극과 상/하 방향으로 배치되는 복수 개의 내부전극으로 구성되며, 외부전극들 사이에 퇴적하는 입자상 물질의 면적 및 외부전극과 내부전극 사이의 정전용량을 측정한다.
이때, 복수 개의 외부전극은 입자상 물질이 퇴적되는 감응부와 내부전극과의 정전용량을 측정하기 위한 용량부가 각각 구비되며, 감응부와 용량부는 서로 인접한 위치에 형성된다.
이에 따라, 입자상 물질이 퇴적되는 감응부가 고온의 배기가스에 노출되는 경우 감응부와 인접한 위치에 형성된 용량부 역시 배기가스에서 전달되는 온도의 영향을 받게 된다.
따라서, 배기가스에 의해서 감응부 또는 용량부가 열화되는 것을 방지하고, 입자상 물질(PM)의 감지 성능을 향상시킬 수 있는 구조 및 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
일본 공개특허: 2009-85959 (공개일 2009년 4월 23일)
본 발명의 목적은 배기가스의 열에 의해서 캐패시터가 열화되는 것을 효과적으로 방지하고, PM을 효과적으로 감지전극에 부착시킴으로써 센서의 감도를 향상시킬 수 있는 입자상 물질 센서유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따라서 배기가스에 포함된 PM(particulate matters: 입자상 물질)을 감지하는 입자상 물질 센서유닛은, 상기 PM에 의해서 전기적으로 연결될 수 있는 적어도 제1 전극과 제2 전극이 일표면에 설정된 간격을 두고 배열되는 세라믹 바디, 상기 제1, 2 전극과 각각 연결되고, 상기 세라믹 바디에 형성되는 제1, 2 단자, 및 상기 제1, 2 단자 측으로 바이어스 전압을 인가하여, 상기 제1, 2 전극 사이로 상기 PM이 부착되도록 유도하는 바이어스전압 인가부를 포함할 수 있다.
상기 제1 단자 및 상기 제2 단자를 전기적으로 연결되는 캐패시터 라인에 배치되는 제1 캐패시터, 및 상기 제1 캐패시터에 형성되는 정전용량을 감지하는 정전용량 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 캐패시터와 상기 제2 단자 사이의 상기 캐패시터 라인에 배치되는 제2 캐패시터를 더 포함하고, 상기 정전용량 감지부는 상기 PM이 상기 제1, 2 전극을 전기적으로 연결한 상태에서, 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 형성되는 정전용량을 감지할 수 있다.
상기 정전용량 감지부에서 감지된 정전용량과 상기 PM에 대한 설정된 저항값을 이용하여 배기가스에 포함된 상기 PM의 양을 연산하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 바이어스전압 인가부에 인가되는 전원을 제어할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 세라믹 바디의 표면에서 설정된 간격을 두고 나란하게 순차적으로 배열될 수 있다.
상기 세라믹 바디의 내부에 형성되는 온도감지 전극, 및 상기 세라믹 바디의 내부에 형성되는 히터전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 전극과 마주하여 상기 세라믹 바디의 내부에 형성되는 캐패시터 전극, 상기 캐패시터 전극에 전기적으로 연결되는 캐패시터 단자, 상기 캐패시터 단자와 상기 제2 전극 사이에 형성되는 캐패시터 라인에 형성되는 제1 캐패시터, 및 상기 제1 캐패시터의 정전용량을 감지하도록 상기 제2 단자 및 상기 캐패시터 단자에 전기적으로 연결되는 정전용량 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 캐패시터 라인 상에 배치되는 제2 캐패시터를 더 포함하고, 상기 정전용량 감지부는 상기 PM이 상기 제1, 2 전극을 전기적으로 연결한 상태에서, 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 형성되는 정전용량을 감지할 수 있다.
상기 바이어스전압 인가부와 상기 제1, 2 단자 사이에 배치되는 전원 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서 배기가스에 포함된 PM(particulate matters: 입자상 물질)을 감지하는 입자상 물질 센서유닛은 상기 PM에 의해서 전기적으로 연결될 수 있는 적어도 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극이 일표면에 설정된 간격을 두고 배열되는 세라믹 바디, 상기 제1, 2, 3 전극과 각각 연결되고, 상기 세라믹 바디에 형성되는 제1, 2, 3 단자, 및 상기 제1, 2, 3 단자 측으로 바이어스 전압을 인가하여, 상기 제1, 2 전극 사이 및 상기 제2, 3 전극 사이로 상기 PM이 부착되도록 유도하는 바이어스전압 인가부를 포함할 수 있다.
상기 제1 단자, 상기 제2 단자, 및 제3 단자를 전기적으로 연결되는 캐패시터 라인에 배치되는 제1 캐패시터, 및 상기 PM이 상기 제1, 2 전극을 전기적으로 연결한 상태에서, 상기 제1 캐패시터에 형성되는 정전용량을 감지하는 정전용량 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 캐패시터 라인 상에서 상기 제1 캐패시터와 상기 제2 단자 사이에 형성되는 제2 캐패시터, 및 상기 캐패시터 라인 상에서 상기 제1 캐패시터와 상기 제3 단자 사이에 형성되는 제3 캐패시터를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 상기 제3 전극은 상기 세라믹 바디의 표면에서 설정된 간격을 두고 나란하게 순차적으로 배열될 수 있다.
상기 정전용량 감지부에서 감지된 정전용량과 상기 PM에 대한 설정된 저항값을 이용하여 배기가스에 포함된 상기 PM의 양을 연산하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 바이어스전압 인가부에 인가되는 전원을 제어할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 제1,2 캐패시터가 세라믹 바디의 외부에 위치하기 때문에, 배기가스의 열에 의해서 제1,2 캐패시터가 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 바이어스전압 인가부에 의해서 상기 제1, 2 전극으로 인가되는 전원에 의해서 전기장을 형성하여 배기가스에 포함된 PM을 효과적으로 제1, 2 전극에 부착시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛을 구성하는 전체적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛의 단면도이다.
도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛을 구성하는 전체적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛을 구성하는 전체적인 회로도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛을 구성하는 전체적인 회로도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 입자상 물질 센서유닛(100)은 센서본체인 세라믹 바디(102), 제1 전극(105), 제2 전극(110), 제1 단자(107), 및 제2 단자(112)를 포함하고, 센서외부에는 정전용량 감지부(115), 바이어스전압 인가부(120), 캐패시터 라인(125), 제1 캐패시터(131), 제2 캐패시터(132), 및 스위치(SW)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 세라믹 바디(102)의 일면에 상기 제1, 2 전극(105, 110) 및 제1, 2 단자(107, 112)가 형성되고, 상기 세라믹 바디(102)의 내부에는 온도감지를 위한 온도감지 전극(200)이 형성되고, 상기 세라믹 바디(102)의 외면에 부착된 PM을 태워 제거하기 위해서 가열되는 히터전극(210)이 형성된다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 세라믹 바디(102)의 일면에서 설정된 PM감지영역(도 1에서 세라믹 바디(102)의 일면의 상부쪽)에는 상기 제1, 2 전극(105, 110)이 교대로 설정된 간격을 두고 배열된다.
상기 제1 단자(107)는 상기 제1 전극(105)과 연결되고, 상기 제2 단자(112)는 상기 제2 전극(110)과 연결되며, 상기 제1, 2단자(107, 112)는 상기 세라믹 바디(102)의 일면의 하부쪽의 양측에 형성된다.
상기 세라믹 바디(102)의 외부에는 상기 제1, 2 단자(107, 112)를 전기적으로 연결하는 캐패시터 라인(125)이 형성되고, 상기 캐패시터 라인(125)에는 제1 캐패시터(131)와 제2 캐패시터(132)가 각각 구성된다.
상기 바이어스전압 인가부(120)는 상기 제1, 2 단자(107, 112)에 스위치를 통해서 연결되고, 상기 스위치(SW)가 온된 상태에서 상기 제1, 2 단자(107, 112)를 통해서 상기 제1, 2 전극(105, 110)으로 전원을 인가한다.
상기 정전용량 감지부(115)는 일측이 상기 제1 단자(107)에 연결되고, 타측은 상기 제1, 2 캐패시터(131, 132) 사이의 상기 캐패시터 라인(125)에 연결된다.
상기 바이어스전압 인가부(120)에 인가된 전원에 의해서 상기 제1, 2 전극(105, 110) 사이로 PM이 부착되는 것을 유도할 수 있다. 따라서, 배기가스에 포함된 PM을 감지하는 민감성(sensitivity)을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제어부(190)가 상기 바이어스전압 인가부(120) 및 상기 스위치(SW)의 동작을 제어하여 상기 제1, 2 전극(105, 110)으로 인가되는 바이어스전압을 제어할 수 있다.
또한, 입자상 물질(PM)이 상기 제1, 2 전극(105, 110)을 연결하지 않은 상태에서, 정전용량 감지부(115)는 제1 캐패시터(131)의 정전용량만 감지하고, 입자상 물질(PM)이 상기 제1, 2 전극(105, 110)을 연결한 상태에서, 상기 정전용량 감지부(115)는 상기 제1, 2 캐패시터(131, 132)에 형성되는 정전용량을 감지하여 입자상 물질(PM)을 효과적으로 감지할 수 있다.
따라서, 전극의 개수와 캐패시터의 개수가 늘어날수록, PM의 누적량을 효과적으로 감지할 수 있다.
아울러, 상기 제어부(190)는 상기 정전용량 감지부(115)에서 감지된 정전용량 값을 이용하여 상기 제1, 2 전극(105, 110)을 연결하는 PM의 개수(또는 양)를 연산하고, 배기가스에 포함된 PM의 양을 연산할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1, 2 캐패시터(131, 132)가 상기 세라믹 바디(102)의 외부에 위치하기 때문에, 배기가스의 열에 의해서 제1, 2 캐패시터(131, 132)가 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 바이어스전압 인가부(120)에 의해서 상기 제1, 2 전극(105, 110)으로 인가되는 전원에 의해서 전기장을 형성하여 배기가스에 포함된 PM을 효과적으로 유도할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제2실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 상기 세라믹 바디(102)의 일면에는 제1 전극(105)과 제2 전극(110)이 설정된 간격을 두고 교대로 배열되고, 상기 세라믹 바디(102)의 내부에는 온도감지를 위한 온도감지 전극(200)이 형성되고, 상기 세라믹 바디(102)의 외면에 부착된 PM을 태워 제거하기 위해서 가열되는 히터전극(210)이 형성된다.
또한, 상기 제2 전극(110)과 마주하여 설정된 거리를 두고, 상기 세라믹 바디(102)의 내부에는 캐패시터 전극(300)이 형성되고, 상기 캐패시터 전극(300)과 상기 제2 전극(110) 사이에는 제1 캐패시터(131)가 배치된다.
도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛을 구성하는 전체적인 회로도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 제1 캐패시터(131)가 상기 캐패시터 전극(300)과 상기 제2 전극(110) 사이에 구성된다.
도 3b를 참조하면, 상기 캐패시터 전극(300)이 상기 세라믹 바디(102) 내부에 상기 제2 전극(110)과 마주하여 형성되고, 캐패시터 단자(305)는 상기 캐패시터 전극(300)과 연결되어 상기 세라믹 바디(102) 내부에 형성된다.
상기 세라믹 바디(102)의 일면에 형성된 제1 전극(105), 제2 전극(110), 제1 단자(107), 및 제2 단자(112)에 대해서는 도 1을 참조하여 설명한다.
다시 도 3b를 참조하면, 상기 캐패시터 단자(305)와 상기 제1 단자(107)를 전기적으로 연결하는 캐패시터 라인(125)이 형성되고, 상기 캐패시터 라인(125)의 일측에는 제2 캐패시터(132)가 구성된다.
본 발명의 실시예에서, PM이 상기 제1, 2 전극(105, 110)을 연결하지 않은 상태에서, 정전용량 감지부(115)는 제1 캐패시터(131)의 정전용량만 감지하고, PM이 상기 제1, 2 전극(105, 110)을 연결한 상태에서, 상기 정전용량 감지부(115)는 상기 제1,2 캐패시터(131, 132)의 정전용량을 감지하여 PM을 효과적으로 감지할 수 있다.
따라서, 전극의 개수와 캐패시터의 개수가 늘어날수록, PM의 누적량을 효과적으로 감지할 수 있다.
상기 제어부(190)는 상기 스위치(SW)와 상기 바이어스전압 인가부(120)를 제어하여 상기 제1, 2 전극(105, 110)이 연결되지 않은 상태에서 상기 제1, 2 전극(105, 110)에 바이어스전압을 인가한다.
그리고, 상기 제어부(190)는 상기 정전용량 감지부(115)에서 감지된 정전용량을 이용하여 상기 세라믹 바디(102)에 부착되어 제1, 2 전극(105, 110)을 연결하는 PM의 개수 또는 양을 연산할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 바이어스전압 인가부(120)는 스위치(SW)를 통해서 상기 제1 단자(107)와 제2 단자(112)에 각각 연결되고, 상기 제1 전극(105)과 제2 전극(110)으로 전원을 인가하여 상기 제1 전극(105)과 제2 전극(110) 사이로 전기장을 형성하여 PM을 유도한다.
또한, 상기 제2 캐패시터(132)가 세라믹 바디(102) 외부에 배치되어, 배기가스의 열에 의해서 제2 캐패시터(132)가 열화되는 것이 방지된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 입자상 물질 센서유닛을 구성하는 전체적인 회로도이다.
도 4를 참조하면, 입자상 물질 센서유닛(100)은 주요 구성요소들로써 세라믹 바디(102), 제1 전극(105), 제2 전극(110), 제3 전극(400), 제1 단자(107), 제2 단자(112), 제3 단자(405), 바이어스전압 인가부(120), 스위치(SW), 캐패시터 라인(125), 제1 캐패시터(131), 제2 캐패시터(132), 제3 캐패시터(133), 정전용량 감지부(115), 및 제어부(190)를 포함한다.
상기 세라믹 바디(102)의 일면에서 제1, 2, 3 전극(105, 110, 400)이 순차적으로 설정된 거리를 두고 배열되고, 제1, 2, 3 단자(107, 112, 405)가 제1, 2, 3 전극(105, 110, 400)에 대응하여 형성된다. 상기 제1 단자(107)는 상기 제1 전극(105)과 연결되고, 상기 제2 단자(112)는 상기 제2 전극(110)에 연결되며, 상기 제3 단자(405)는 상기 제3 전극(400)에 연결된다.
상기 제1, 2, 3 단자(107, 112, 405)와 각각 연결되는 캐패시터 라인(125)이 형성되고, 상기 캐패시터 라인(125)에는 상기 제1 전극(105)과 대응하여 제1 캐패시터(131)가 구성되고, 상기 제2 전극(110)과 대응하여 캐패시터 라인(125)에는 제2 캐패시터(132)가 구성되며, 상기 제3 전극(400)과 대응하여 캐패시터 라인(125)에는 제3 캐패시터(133)가 구성된다.
상기 바이어스전압 인가부(120)는 상기 제1 단자(107), 제2 단자(112), 및 제3 단자(405)에 스위치(SW)를 통해서 연결되어 상기 제1, 2, 3 전극(105, 110, 400)으로 전원을 인가하여, 상기 제1, 2전극(105, 110) 및 제2, 3 전극(110, 400) 사이로 PM이 부착되는 것을 유도할 수 있다. 따라서, 배기가스에 포함된 PM을 감지하는 민감성(sensitivity)을 향상시킬 수 있다.
또한, 제어부(190)가 상기 바이어스전압 인가부(120) 및 상기 스위치(SW)의 동작을 제어하여 상기 제1, 2, 3 전극(105, 110, 400)으로 인가되는 바이어스전압을 제어할 수 있다.
상기 정전용량 감지부(115)는 일측이 상기 제1 단자(107)에 연결되고, 타측은 상기 제2, 3 캐패시터(132, 133) 사이의 상기 캐패시터 라인(125)에 연결된다.
본 발명의 실시예에서, 제1, 2, 3 전극(105, 110, 400)이 PM에 의해서 연결되지 않은 상태에서, 상기 정전용량 감지부(115)는 상기 제1 캐패시터(131)의 정정용량만을 감지한다.
또한, 제1, 2전극이 PM에 의해서 연결된 상태에서, 상기 정전용량 감지부(115)는 제1, 2 캐패시터(131, 132)의 정전용량을 감지하며, 제2, 3 전극(110, 400)이 PM에 의해서 연결된 상태에서, 상기 정전용량 감지부(115)는 제1,3 캐패시터(131, 133)의 정전용량을 감지한다.
뿐만 아니라, 제1, 2, 3 전극(105, 110, 400)이 PM에 의해서 연결된 상태에서, 상기 정전용량 감지부(115)는 상기 제1, 2, 3 캐패시터(131, 132, 133)의 정전용량을 감지한다.
따라서, 상기 제어부(190)는 상기 정전용량 감지부(115)에서 감지된 정전용량 값을 이용하여 상기 제1, 2, 3 전극(105, 110, 400)을 연결하는 PM의 개수(또는 양)를 연산하고, 배기가스에 포함된 PM의 양을 연산할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 제1 캐패시터(131)의 최대정전용량은 Co이며, 제2 캐패시터(132)의 최대정전용량은 C1이며, 제3 캐패시터(133)의 최대정전용량은 C2일 수 있다.
아울러, 제어부(190)는 상기 제1, 2 전극(105, 110) 또는 제2, 3 전극(110, 400)을 연결하는 PM의 저항치, 및 상기 제1, 제2, 또는 제3 캐패시시터(131, 132, 133)에 형성되는 정전용량을 이용하여 전극들을 연결하는 PM의 개수를 연산할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 센서유닛 102: 세라믹 바디
105: 제1 전극 107: 제1 단자
110: 제2 전극 112: 제2 단자
115: 정전용량 감지부 120: 바이어스전압 인가부
125: 캐패시터 라인 131: 제1 캐패시터
132: 제2 캐패시터 133: 제3 캐패시터
190: 제어부 200: 온도감지 전극
210: 히터전극 300: 캐패시터 전극
305: 캐패시터 단자 400: 제3 전극
405: 제3 단자 SW: 스위치
PM: 입자상 물질

Claims (16)

  1. 배기가스에 포함된 PM(particulate matters: 입자상 물질)을 감지하는 입자상 물질 센서유닛에 있어서,
    상기 PM에 의해서 전기적으로 연결될 수 있는 적어도 제1 전극과 제2 전극이 일표면에 설정된 간격을 두고 배열되는 세라믹 바디;
    상기 제1, 2 전극과 각각 연결되고, 상기 세라믹 바디에 형성되는 제1, 2단자; 및
    상기 제1, 2 단자 측으로 바이어스 전압을 인가하여, 상기 제1, 2 전극 사이로 상기 PM이 부착되도록 유도하는 바이어스전압 인가부;를 포함하고,
    상기 제2 전극과 마주하여 상기 세라믹 바디의 내부에 형성되는 캐패시터 전극과, 상기 캐패시터 전극에 전기적으로 연결되는 캐패시터 단자와, 상기 캐패시터 단자와 상기 제2 전극 사이에 형성되는 캐패시터 라인에 형성되는 제1 캐패시터와, 상기 제1 캐패시터의 정전용량을 감지하도록 상기 제2 단자 및 상기 캐패시터 단자에 전기적으로 연결되는 정전용량 감지부를 더 포함하는 입자상 물질 센서유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 정전용량 감지부에서 감지된 정전용량과 상기 PM에 대한 설정된 저항값을 이용하여 배기가스에 포함된 상기 PM의 양을 연산하는 제어부; 를 더 포함하는 입자상 물질 센서유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 바이어스전압 인가부에 인가되는 전원을 제어하는 입자상 물질 센서유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 세라믹 바디의 표면에서 설정된 간격을 두고 나란하게 순차적으로 배열되는 입자상 물질 센서유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹 바디의 내부에 형성되는 온도감지 전극; 및
    상기 세라믹 바디의 내부에 형성되는 히터전극;
    을 더 포함하는 입자상 물질 센서유닛.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터 라인 상에 배치되는 제2 캐패시터; 를 더 포함하고,
    상기 정전용량 감지부는 상기 PM이 상기 제1, 2전극을 전기적으로 연결한 상태에서, 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 형성되는 정전용량을 감지하는 입자상 물질 센서유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스전압 인가부와 상기 제1, 2 단자 사이에 배치되는 전원 스위치; 를 더 포함하는 입자상 물질 센서유닛.
  11. 삭제
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  13. 삭제
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  16. 삭제
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130233728A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Nextech Materials, Ltd. Amperometric electrochemical sensors, sensor systems and detection methods

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101013572B1 (ko) 2008-02-05 2011-02-14 문재성 차량 승강 장치
KR101990497B1 (ko) * 2016-03-31 2019-06-19 주식회사 아모텍 입자상 물질 센서
KR20170114042A (ko) * 2016-03-31 2017-10-13 주식회사 아모텍 입자상 물질 센서

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130233728A1 (en) * 2012-03-08 2013-09-12 Nextech Materials, Ltd. Amperometric electrochemical sensors, sensor systems and detection methods
US9304102B2 (en) * 2012-03-08 2016-04-05 Nextech Materials, Ltd. Amperometric electrochemical sensors, sensor systems and detection methods

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