WO2016027894A1 - 微粒子センサ - Google Patents

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WO2016027894A1
WO2016027894A1 PCT/JP2015/073595 JP2015073595W WO2016027894A1 WO 2016027894 A1 WO2016027894 A1 WO 2016027894A1 JP 2015073595 W JP2015073595 W JP 2015073595W WO 2016027894 A1 WO2016027894 A1 WO 2016027894A1
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WO
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heater
gas
spacer
insulating spacer
metal fitting
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/073595
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English (en)
French (fr)
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杉山　武史
雅幸 本村
大澤　敬正
佳祐 田島
松岡　俊也
Original Assignee
日本特殊陶業株式会社
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Publication date
Application filed by 日本特殊陶業株式会社 filed Critical 日本特殊陶業株式会社
Priority to US15/305,320 priority Critical patent/US10209173B2/en
Priority to JP2016506931A priority patent/JP6626435B2/ja
Priority to DE112015003849.3T priority patent/DE112015003849B4/de
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • the present invention relates to a fine particle sensor provided with an inner metal fitting having a gas intake pipe that is used by being attached to a metal ventilation pipe through which a measurement gas containing fine particles flows.
  • the exhaust gas may contain fine particles such as soot.
  • the exhaust gas containing such fine particles is purified by collecting the fine particles with a filter.
  • the particulates accumulated in the filter are burned and removed by raising the temperature of the filter as necessary.
  • unpurified exhaust gas is directly discharged downstream of the filter. Therefore, there is a need for a particulate sensor capable of directly detecting the amount of particulates in exhaust gas and detecting the amount of particulates in exhaust gas in order to detect a filter failure.
  • Such a particulate sensor includes, for example, a sensor provided with an inner metal fitting having a gas intake pipe, an outer metal fitting, and an insulating spacer.
  • the inner metal fitting is a member that takes a first electric potential different from the ground electric potential and takes the exhaust gas into the gas intake pipe.
  • the outer metal fitting is a cylindrical member that surrounds the inner circumference of the inner metal fitting and is attached to the exhaust pipe to be grounded.
  • the insulating spacer is a cylindrical member that is interposed between the inner metal fitting and the outer metal fitting to electrically insulate them from each other. This insulating spacer has a form in which a part (gas contact portion) is exposed in the exhaust pipe and is in contact with the exhaust gas flowing in the exhaust pipe.
  • Patent Document 1 Such a fine particle sensor is disclosed in Patent Document 1, for example.
  • the gas contact portion of the insulating spacer since the gas contact portion of the insulating spacer is in contact with the exhaust gas flowing through the exhaust pipe, foreign matters (such as soot and water droplets) contained in the exhaust gas may adhere to the gas contact portion. is there. If such foreign matter adheres to the gas contact portion, the insulating property of the insulating spacer decreases, and the insulating property between the inner metal fitting that is set to the first potential and the outer metal fitting that is set to the ground potential is reduced. There is a possibility that the detection of the amount of fine particles contained in can not be properly performed.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and suppresses a decrease in insulating property of an insulating spacer interposed between an inner metal fitting having a gas intake pipe and an outer metal fitting, and the gas to be measured is It is an object of the present invention to provide a fine particle sensor capable of appropriately detecting the amount of contained fine particles.
  • a gas to be measured including fine particles flows and is attached to a metal vent pipe having a ground potential, and has a first potential different from the ground potential
  • a fine particle sensor comprising an inner metal fitting having a gas intake pipe for taking in the gas to be measured, and surrounding the radial direction of the inner metal fitting, and being attached to the vent pipe and being used as the ground potential
  • a cylindrical insulating spacer having a contact portion, and the insulating spacer includes a heater for heating the gas contact portion, and the heater includes fine particles including a heating resistor embedded in the insulating spacer. Sensor .
  • the insulating spacer has a heater capable of heating the gas contact portion. For this reason, even if foreign matter (soot, water droplets, etc.) contained in the gas to be measured adheres to the gas contact portion, the foreign matter can be removed (evaporated or burned off) by heating the heater. . Therefore, in this fine particle sensor, the insulating property of the insulating spacer interposed between the inner metal fitting having the gas intake pipe set to the first potential and the outer metal fitting set to the ground potential can be recovered or maintained. The amount of fine particles contained in the measurement gas can be detected appropriately.
  • the heating resistor that forms the heating portion of the heater is embedded in the insulating spacer, foreign matter such as soot adheres to the heating resistor, so that the heater can be properly energized. It can suppress that it loses or a heating resistor deteriorates. Therefore, even when the fine particle sensor is used for a long period of time, the heating performance by the heater can be maintained well.
  • the “insulating spacer” is a form having a portion (gas contact portion) exposed in the vent pipe and in contact with the gas to be measured.
  • a form in which a part or all of the “gas contact portion” is located on the radially inner side of the inner peripheral surface of the vent pipe can be mentioned.
  • the “gas contact portion” faces the inside of the vent pipe, the whole “gas contact portion” may be positioned radially outside the inner peripheral surface of the vent pipe.
  • the heater includes a pair of first heater terminals and second heater terminals that are electrically connected to the heating resistor, and the first heater terminal includes the insulating spacer,
  • a fine particle sensor formed on a spacer abutting surface that abuts the outer metal fitting and is electrically connected to the outer metal fitting is preferable.
  • the spacer contact surface has an annular shape extending in a circumferential direction of the insulating spacer, and the first heater terminal is disposed on the spacer contact surface in the circumferential direction of the insulating spacer. It is preferable that the fine particle sensor is formed in an annular shape extending in contact with the outer metal fitting over the entire circumference.
  • the insulating spacer includes a cylindrical spacer body made of insulating ceramic, a layered heater portion that covers the outer peripheral surface of the spacer body and includes the heater, and
  • the layered heater portion is the heating resistor in a form extending in the circumferential direction of the insulating spacer, and one end portion located on one side of the circumferential direction and the other end portion located on the other side.
  • a fine particle sensor that includes a layered heating resistor disposed in opposition to and adjacent to the circumferential direction, and a cover insulating layer made of insulating ceramic and covering the layered heating resistor.
  • the laminar heating resistor of the laminar heater portion has the one end portion and the other end portion in the circumferential direction as compared to an intermediate portion located between them.
  • a fine particle sensor having a form in which the calorific value per unit length is high is preferable.
  • the insulating spacer is made of an inorganic insulating material, is airtightly fitted to the layered heater portion, and protrudes outward in the radial direction of the insulating spacer.
  • a fine particle sensor having an annular protrusion may be used.
  • the gas contact portion of the insulating spacer is spaced apart from the inner metal fitting located on the radially inner side via an inner space and located on the radially outer side. It is preferable that the heating resistor of the insulating spacer is a fine particle sensor positioned in the separation portion, including a separation portion that is separated from the outer metal fitting through an outer space.
  • the ions generated by the air discharge are attached to the fine particles contained in the gas to be measured taken into the gas intake tube to be charged.
  • a fine particle sensor that generates the charged fine particles and detects the amount of the fine particles in the gas to be measured using a signal current flowing according to the amount of the charged fine particles between the first potential and the ground potential; Good.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a particulate sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the particle sensor according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a circuit unit in the particulate detection system according to the first and second embodiments.
  • FIG. 3 is a perspective view of the first insulating spacer according to Embodiment 1 as viewed from the proximal end side.
  • FIG. 3 is a perspective view of the first insulating spacer according to the first embodiment when viewed from the front end side. It is a perspective view of the ceramic element which concerns on Embodiment 1,2. It is a disassembled perspective view of the ceramic element which concerns on Embodiment 1,2.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the particle sensor according to the second embodiment, and FIG. 9 is a longitudinal sectional view seen from the side rotated 90 degrees around the axis.
  • 6 is an exploded perspective view of a particle sensor according to Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a perspective view of an insulating spacer according to Embodiment 2.
  • FIG. It is a longitudinal cross-sectional view of the insulating spacer which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a perspective view of an insulating spacer according to Embodiment 2 before forming an annular protrusion.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of an insulating spacer according to Embodiment 2 before forming an annular protrusion.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view in which a layered heater portion is developed in the insulating spacer according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view of a state in which the spacer heater of the layered heater portion is developed according to the second embodiment. It is a top view in the state where it relates to modification 1 and the heater for spacers of a layered heater part was developed. It is a top view in the state which developed the spacer heater of a layered heater part according to the modification 2.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show a particle sensor 10 according to the present embodiment in the particle detection system 1.
  • FIG. 3 shows a circuit unit 200 in the particulate detection system 1.
  • the side (downward in the figure) on which the gas intake tube 25 is arranged is the tip side GS, the electric wires 161, 163 on the opposite side, etc.
  • the side (upward in the figure) from which the line extends is defined as the base end side GK.
  • the particulate detection system 1 detects the amount of particulate S (such as soot) contained in the exhaust gas (measured gas) EG flowing through the exhaust pipe (vent pipe) EP of the internal combustion engine (engine).
  • the particulate detection system 1 includes the particulate sensor 10 according to the present embodiment and a circuit unit 200.
  • the fine particle sensor 10 is attached to a metal exhaust pipe EP having a ground potential PVE.
  • a gas intake pipe 25 that forms the tip side portion of the inner metal fitting 20 in the particulate sensor 10 is disposed in the exhaust pipe EP through an attachment opening EPO provided in the exhaust pipe EP.
  • ions CP are attached to the fine particles S in the intake gas EGI taken into the gas intake pipe 25 from the gas intake port 65c to form charged fine particles SC, and together with the intake gas EGI, the gas discharge port 60e to the exhaust pipe EP. Discharge (see FIG. 8).
  • the fine particle sensor 10 includes an inner metal fitting 20 having a gas intake pipe 25, an outer metal fitting 70, a first insulating spacer 100, a second insulating spacer 110, a ceramic element 120, five electric wires 161, 163, 171, 173, 175, and the like. Consists of
  • the inner metal fitting 20 is electrically connected to the inner circuit case 250 or the like having the first potential PV1 in the circuit unit 200 described later via the inner outer conductors 161g1 and 163g1 of the electric wires 161 and 163 described later.
  • the first potential PV1 is different from the potential PVE.
  • the inner metal fitting 20 includes a main metal fitting 30, an inner cylinder 40, an inner cylinder connecting metal fitting 50, and a gas intake pipe 25 (an inner protector 60 and an outer protector 65).
  • the metal shell 30 is a cylindrical and stainless steel member extending in the longitudinal direction GH.
  • the metal shell 30 has an annular flange portion 31 that bulges outward in the radial direction GDO toward the outside in the radial direction GD orthogonal to the axis AX.
  • a cup-shaped metal cup 33 is disposed inside the metal shell 30.
  • a hole is formed in the bottom of the metal cup 33, and a ceramic element 120 described later is inserted into the hole.
  • a cylindrical ceramic holder 34 made of alumina and compressed with talc powder are sequentially compressed around the ceramic element 120 from the distal end GS to the proximal end GK.
  • a first powder filling layer 35 and a second powder filling layer 36, and a cylindrical ceramic sleeve 37 made of alumina are arranged.
  • the ceramic holder 34 and the first powder filling layer 35 are located in the metal cup 33.
  • the caulking portion 30kk on the most proximal side GK of the metal shell 30 is caulked toward the radially inner GDI toward the inner side in the radial direction GD, and the ceramic sleeve 37 is interposed via the caulking ring 38. It is pressed against the tip side GS.
  • the inner cylinder 40 is a cylindrical and stainless steel member extending in the longitudinal direction GH.
  • the distal end portion of the inner cylinder 40 is an annular flange portion 41 that protrudes outward in the radial direction GDO.
  • the inner cylinder 40 is externally fitted to the base end side portion 30 k of the metal shell 30, and is laser-welded to the base end side portion 30 k with the flange portion 41 overlapped with the flange portion 31.
  • an insulating holder 43 In the inner cylinder 40, an insulating holder 43, a first separator 44, and a second separator 45 are arranged in order from the distal end GS to the proximal end GK.
  • the insulating holder 43 is cylindrical and made of an insulator, and is in contact with the ceramic sleeve 37 from the base end side GK.
  • the ceramic element 120 is inserted into the insulating holder 43.
  • the first separator 44 is made of an insulator and has an insertion hole 44c.
  • the ceramic element 120 is inserted into the insertion hole 44c, and the tip side portion of the discharge potential terminal 46 is accommodated.
  • the discharge potential terminal 46 is in contact with a later-described discharge potential pad 135 (see FIGS. 6 and 7) of the ceramic element 120 in the insertion hole 44c.
  • the second separator 45 is made of an insulator and has a first insertion hole 45c and a second insertion hole 45d.
  • a proximal end portion of the discharge potential terminal 46 accommodated in the first insertion hole 45c and a distal end portion of a discharge potential lead wire 162 to be described later are connected in the first insertion hole 45c.
  • the element base end portion 120k of the ceramic element 120 is disposed in the second insertion hole 45d, and the auxiliary potential terminal 47, the heater terminal 48, and the heater terminal 49 are housed in an insulated state. .
  • the auxiliary potential terminal 47 contacts the auxiliary potential pad 147 of the ceramic element 120
  • the heater terminal 48 contacts the heater pad 156 of the ceramic element 120
  • the heater pad 158 of the ceramic element 120 is in contact with (see also FIGS. 6 and 7).
  • the distal end portions of an auxiliary potential lead 164, a heater lead 174, and a heater lead 176 which will be described later, are disposed in the second insertion hole 45d. Then, in the second insertion hole 45d, the auxiliary potential terminal 47 and the auxiliary potential lead wire 164 are connected, the heater terminal 48 and the heater lead wire 174 are connected, and the heater terminal 49 and the heater lead wire 176 are connected.
  • the inner cylinder connection fitting 50 is a member made of stainless steel and is fitted on the proximal end portion 40k of the inner cylinder 40 while surrounding the proximal end portion of the second separator 45, and the distal end portion 50s of the inner cylinder connection fitting 50 is Laser welding is performed on the base end portion 40 k of the inner cylinder 40.
  • the four electric wires 161, 163, 173, and 175 except for the electric wire 171 are inserted into the inner cylinder connection fitting 50, respectively.
  • the inner outer conductors 161g1 and 163g1 of the electric wires 161 and 163, which are triple coaxial cables, are connected to the inner tube connection fitting 50.
  • the gas intake pipe 25 includes an inner protector 60 and an outer protector 65.
  • the inner protector 60 is a bottomed cylindrical and stainless steel member
  • the outer protector 65 is a cylindrical and stainless steel member.
  • the outer protector 65 is arranged around the radial direction GD of the inner protector 60.
  • the inner protector 60 and the outer protector 65 are fitted on the distal end portion 30s of the metal shell 30, and are laser-welded to the distal end portion 30s.
  • the gas intake pipe 25 surrounds the distal end portion of the ceramic element 120 protruding from the metal shell 30 to the distal end side GS from the radially outer side GDO, and protects the ceramic element 120 from water droplets and foreign matters, while at the same time exhaust gas EG. Guide to the periphery of the ceramic element 120.
  • a plurality of rectangular gas inlets 65 c for taking the exhaust gas EG into the inside of the outer protector 65 are formed at the tip side portion of the outer protector 65. Further, in order to introduce the intake gas EGI taken into the outer protector 65 into the inner protector 60 in the inner protector 60, a plurality of circular first inner introduction holes 60c are formed at the base end side portion. Yes. Further, a plurality of triangular second inner introduction holes 60 d are also formed at the tip side portion of the inner protector 60. Further, a circular gas exhaust port 60e for discharging the intake gas EGI to the exhaust pipe EP is formed at the bottom of the inner protector 60, and a distal end portion 60s including the gas exhaust port 60e is formed at the outer protector 65. Projecting from the front end opening 65s to the front end side GS.
  • the intake and exhaust of the exhaust gas EG to the inner protector 60 and the outer protector 65 when the particulate sensor 10 is used will be described (see FIG. 8).
  • the exhaust gas EG circulates in the exhaust pipe EP from the left to the right in the figure.
  • the flow velocity rises outside the gas discharge port 60e of the inner protector 60, and a negative pressure is generated in the vicinity of the gas discharge port 60e due to the so-called venturi effect. Arise.
  • the intake gas EGI taken into the inner protector 60 by this negative pressure is discharged from the gas discharge port 60e to the exhaust pipe EP.
  • the exhaust gas EG around the gas inlet 65c of the outer protector 65 is taken into the outer protector 65 from the gas inlet 65c, and further inside the inner protector 60 through the first inner introduction hole 60c of the inner protector 60. Incorporated.
  • the intake gas EGI in the inner protector 60 is discharged from the gas discharge port 60e. For this reason, in the inner protector 60, an air flow of the intake gas EGI that flows from the first inner introduction hole 60c on the base end side GK toward the gas discharge port 60e on the front end side GS is generated, as indicated by a broken line arrow.
  • the outer metal fitting 70 is cylindrical and made of metal.
  • the outer metal fitting 70 surrounds the radial direction GD of the inner metal fitting 20 in a state of being separated from the inner metal fitting 20, and is attached to the exhaust pipe EP having the ground potential PVE and has the same ground potential. PVE.
  • the outer metal fitting 70 is composed of an attachment metal 80 and an outer cylinder 90.
  • the mounting bracket 80 is a cylindrical and stainless steel member extending in the longitudinal direction GH.
  • the mounting bracket 80 is arranged around the radial direction GD of the distal end portion of the main metal shell 30 and the inner cylinder 40 in the inner metal fitting 20 and is separated from them.
  • the mounting bracket 80 has a flange portion 81 that bulges outward in the radial direction GDO and forms an outer shape hexagon.
  • a stepped portion 83 having a stepped shape is provided inside the mounting bracket 80.
  • a male screw (not shown) used for fixing to the exhaust pipe EP is formed on the outer periphery of the distal end side portion 80s of the distal end side GS from the flange portion 81 of the mounting bracket 80.
  • the particle sensor 10 is attached to a metal mounting boss BO that is separately fixed to the exhaust pipe EP by a male screw of the tip side portion 80s, and is fixed to the exhaust pipe EP via the mounting boss BO.
  • a first insulating spacer 100 and a second insulating spacer 110 to be described later are disposed between the mounting bracket 80 and the inner bracket 20. Furthermore, between the mounting bracket 80 and the inner bracket 20, a heater connecting bracket 85 to be described later and a distal end portion 172 s of the heater lead wire 172 of the electric wire 171 connected thereto are arranged.
  • the caulking portion 80kk on the most proximal side GK in the mounting bracket 80 is caulked to the radially inner GDI and presses the second insulating spacer 110 to the distal end GS via the wire packing 87.
  • the outer cylinder 90 is a cylindrical and stainless steel member extending in the longitudinal direction GH.
  • the distal end portion 90s of the outer cylinder 90 is fitted on the proximal end side portion 80k of the mounting bracket 80, and is laser welded to the proximal end side portion 80k.
  • An outer cylinder connection fitting 95 is arranged inside the small diameter portion 91 located on the base end side GK in the outer cylinder 90, and a fluoro rubber grommet 97 is arranged on the base end side GK.
  • Five electric wires 161, 163, 171, 173, and 175, which will be described later, are inserted through the outer tube connecting fitting 95 and the grommet 97, respectively.
  • the outer outer conductors 161g2 and 163g2 of the electric wires 161 and 163 of the triple coaxial cable described later are connected to the outer tube connection fitting 95, respectively.
  • the outer cylinder connection fitting 95 is reduced in diameter to the radially inner GDI by caulking together with the small diameter portion 91 of the outer cylinder 90, whereby the outer cylinder connection fitting 95 and the grommet 97 are fixed in the small diameter portion 91 of the outer cylinder 90.
  • the first insulating spacer 100 is a cylindrical member made of alumina extending in the longitudinal direction GH.
  • the first insulating spacer 100 is interposed between the inner metal fitting 20 and the outer metal fitting 70 to electrically insulate both.
  • the inner metal fitting 20 is disposed between the front end portions of the main metal fitting 30 and the inner cylinder 40 and the outer metal fitting 70 between the attachment metal fittings 80.
  • the first insulating spacer 100 includes a small-diameter spacer distal end side portion 101 located on the distal end side GS, a large-diameter spacer proximal end side portion 103 located on the proximal end side GK, and a spacer intermediate portion that connects them. 102.
  • the distal end portion of the spacer distal end side portion 101 is exposed in the exhaust pipe EP with the particulate sensor 10 attached to the exhaust pipe EP (facing the exhaust pipe EP), and the exhaust gas flowing through the exhaust pipe EP.
  • the gas contact portion 101s is in contact with the EG.
  • the spacer intermediate portion 102 has an outer step surface (spacer contact surface) 102s facing the distal end side GS and an inner step surface 102k facing the proximal end side GK. Both the outer step surface 102 s and the inner step surface 102 k have an annular shape extending in the circumferential direction CD of the first insulating spacer 100.
  • the outer step surface 102s is in contact with the stepped portion 83 of the mounting bracket 80 from the base end side GK over the entire circumference.
  • the flange portion 31 of the metal shell 30 is in contact with the inner step surface 102k from the base end side GK.
  • the first insulating spacer 100 has a spacer heater 105 for heating the gas contact portion 101 s inside the first insulating spacer 100.
  • the spacer heater 105 includes a heating resistor 106 made of tungsten, and a pair of first heater terminals 107 and second heater terminals 108 that are electrically connected to both ends of the heating resistor 106.
  • the heating resistor 106 is formed over the entire circumference inside the member on the spacer front end portion 101 while forming a meander shape (meandering shape).
  • the first heater terminal 107 is formed on the outer step surface 102 s of the spacer intermediate portion 102 and is electrically connected to the mounting bracket 80.
  • the first heater terminal 107 is formed in an annular shape extending in the circumferential direction CD of the first insulating spacer 100 over the entire outer stepped surface 102s, and the stepped portion of the mounting bracket 80 over the entire circumference. 83 abuts.
  • the second heater terminal 108 is formed in a cylindrical shape extending in the circumferential direction CD of the first insulating spacer 100 at the base end side portion of the inner peripheral surface 103 n of the spacer base end side portion 103.
  • a cylindrical heater connection fitting 85 is disposed on the radially inner side GDI of the spacer base end side portion 103 and is in contact with the second heater terminal 108 on the inner peripheral surface 103 n of the spacer base end side portion 103.
  • a tip 172 s of a heater lead wire 172 of an electric wire 171 described later is connected to the heater connection fitting 85.
  • the electric wire 171 extends from the heater connection fitting 85 between the inner fitting 20 and the outer fitting 70 to the proximal end GK, and further extends to the outside of the outer fitting 70.
  • the second insulating spacer 110 is a cylindrical member made of alumina extending in the longitudinal direction GH.
  • the second insulating spacer 110 is interposed between the inner metal fitting 20 and the outer metal fitting 70 to electrically insulate them.
  • the second insulating spacer 110 is disposed between the distal end portion of the inner cylinder 40 of the inner metal fitting 20 and the attachment metal fitting 80 of the outer metal fitting 70.
  • the second insulating spacer 110 includes a distal end side portion 111 positioned on the distal end side GS and a proximal end side portion 113 positioned on the proximal end side GK.
  • the distal end side portion 111 has a smaller outer diameter and is thinner than the proximal end side portion 113.
  • the distal end side portion 111 is disposed between the spacer proximal end side portion 103 of the first insulating spacer 100 and the inner cylinder 40.
  • a concave groove 111v extending in the circumferential direction of the second insulating spacer 110 is formed on the outer peripheral surface 111m of the distal end side portion 111 over the entire circumference, and the heater connecting fitting 85 described above is formed in the concave groove 111v. Is arranged.
  • the base end side portion 113 is located on the base end side GK with respect to the spacer base end side portion 103 of the first insulating spacer 100, and is disposed between the mounting bracket 80 and the inner cylinder 40.
  • the caulking portion 80kk of the mounting bracket 80 presses the second insulating spacer 110 against the distal end GS via the wire packing 87.
  • the front end side portion 111 of the second insulating spacer 110 presses the flange portion 41 of the inner cylinder 40 and the flange portion 31 of the metal shell 30 against the front end side GS.
  • the flange portions 41 and 31 press the spacer intermediate portion 102 of the first insulating spacer 100 against the distal end GS, and the spacer intermediate portion 102 engages with the stepped portion 83 of the mounting bracket 80.
  • the first insulating spacer 100 and the second insulating spacer 110 are fixed between the inner metal fitting 20 (the tip side portion of the main metal fitting 30 and the inner cylinder 40) and the outer metal fitting 70 (the attachment metal fitting 80).
  • This ceramic element 120 has a plate-like insulating ceramic base 121 made of alumina extending in the longitudinal direction GH, and in this ceramic base 121, a discharge electrode body 130, an auxiliary electrode body 140, and an element heater 150. Are embedded and sintered together.
  • the ceramic substrate 121 is formed by laminating three ceramic layers 122, 123, and 124 made of alumina derived from an alumina green sheet, and two insulating coatings made of alumina formed by printing between these layers. Layers 125 and 126 are interposed, respectively.
  • the ceramic layer 122 and the insulating coating layer 125 are shorter than the ceramic layers 123 and 124 and the insulating coating layer 126 in the longitudinal direction GH on the distal end side GS and the proximal end side GK, respectively.
  • the discharge electrode body 130 is disposed between the insulating coating layer 125 and the ceramic layer 123.
  • the auxiliary electrode body 140 is disposed between the ceramic layer 123 and the insulating coating layer 126, and the element heater 150 is disposed between the insulating coating layer 126 and the ceramic layer 124.
  • the discharge electrode body 130 has a form extending in the longitudinal direction GH, and has a needle-like needle electrode portion 131 located on the distal end side GS, a discharge potential pad 135 located on the proximal end side GK, and a gap therebetween. And a lead portion 133 connecting the two.
  • the needle electrode part 131 is made of a platinum wire.
  • the lead portion 133 and the discharge potential pad 135 are made of pattern-printed tungsten.
  • the base end side portion 131 k of the needle electrode portion 131 and the entire lead portion 133 are embedded in the ceramic base 121.
  • the tip side portion 131 s of the needle electrode portion 131 protrudes from the ceramic base 121 on the tip side GS of the ceramic base 121 than the ceramic layer 122. Further, the discharge potential pad 135 is exposed in the base end side GK of the ceramic base 121 relative to the ceramic layer 122. The discharge potential pad 135 contacts the discharge potential terminal 46 in the insertion hole 44c of the first separator 44 as described above.
  • the auxiliary electrode body 140 has a form extending in the longitudinal direction GH, is formed by pattern printing, and is entirely embedded in the ceramic substrate 121.
  • the auxiliary electrode body 140 includes a rectangular auxiliary electrode portion 141 located on the distal end side GS and a lead portion 143 connected to the auxiliary electrode portion 141 and extending to the proximal end side GK.
  • the base end portion 143k of the lead portion 143 is connected to the conductive pattern 145 formed on one main surface 124a of the ceramic layer 124 through the through hole 126c of the insulating coating layer 126.
  • the conductive pattern 145 is connected to an auxiliary potential pad 147 formed on the other main surface 124 b of the ceramic layer 124 through a through-hole conductor 146 formed through the ceramic layer 124.
  • the auxiliary potential pad 147 contacts the auxiliary potential terminal 47 in the second insertion hole 45d of the second separator 45 as described above.
  • the element heater 150 is formed by pattern printing, and is entirely embedded in the ceramic substrate 121.
  • the element heater 150 is located at the distal end GS and heats the ceramic element 120, and a pair of heater leads 152 and 153 connected to both ends of the heating resistor 151 and extending to the proximal end GK. Consists of.
  • the base end portion 152k of one heater lead portion 152 is connected to a heater pad 156 formed on the other main surface 124b of the ceramic layer 124 through a through-hole conductor 155 penetratingly formed in the ceramic layer 124. .
  • the heater terminal 48 contacts the heater pad 156 in the second insertion hole 45 d of the second separator 45.
  • the base end portion 153k of the other heater lead portion 153 is connected to a heater pad 158 formed on the other main surface 124b of the ceramic layer 124 via a through-hole conductor 157 penetratingly formed in the ceramic layer 124. ing. As described above, the heater terminal 49 contacts the heater pad 158 in the second insertion hole 45d of the second separator 45.
  • the electric wires 161, 163, 171, 173, 175 will be described. Of these five electric wires, two electric wires 161 and 163 are triple coaxial cables (triaxial cables), and the remaining three electric wires 171, 173 and 175 are small-diameter, single-core insulated wires. .
  • the electric wire 161 has a discharge potential lead wire 162 as a core wire (center conductor), and the discharge potential lead wire 162 is a discharge potential terminal 46 in the first insertion hole 45c of the second separator 45 as described above. Connected to.
  • the electric wire 163 has an auxiliary potential lead wire 164 as a core wire (center conductor), and the auxiliary potential lead wire 164 is connected to the auxiliary potential terminal 47 in the second insertion hole 45 d of the second separator 45.
  • the inner inner outer conductors 161g1 and 163g1 are connected to the inner cylinder connecting metal fitting 50 of the inner metal fitting 20, and are set to the first potential PV1.
  • the outer outer conductors 161g2 and 163g2 on the outer side are connected to an outer tube connection fitting 95 that is electrically connected to the outer fitting 70, and are set to the ground potential PVE.
  • the electric wire 171 has a heater lead wire 172 as a core wire. As described above, the heater lead wire 172 is connected to the heater connection fitting 85 inside the attachment fitting 80. Further, the electric wire 173 has a heater lead wire 174 as a core wire. The heater lead 174 is connected to the heater terminal in the second insertion hole 45 d of the second separator 45. Moreover, the electric wire 175 has a heater lead wire 176 as a core wire. The heater lead wire 176 is connected to the heater terminal 49 in the second insertion hole 45 d of the second separator 45.
  • the circuit unit 200 is connected to the electric wires 161, 163, 171, 173, and 175 of the particle sensor 10, and has a circuit that drives the particle sensor 10 and detects a signal current Is described later.
  • the circuit unit 200 includes an ion source power supply circuit 210, an auxiliary electrode power supply circuit 240, and a measurement control circuit 220.
  • the ion source power supply circuit 210 has a first output terminal 211 having a first potential PV1 and a second output terminal 212 having a second potential PV2.
  • the second potential PV2 is set to a positive high potential with respect to the first potential PV1.
  • the auxiliary electrode power circuit 240 has an auxiliary first output terminal 241 that is set to the first potential PV1 and an auxiliary second output terminal 242 that is set to the auxiliary electrode potential PV3.
  • the auxiliary electrode potential PV3 is a positive DC high potential with respect to the first potential PV1, but is lower than the peak potential of the second potential PV2.
  • the measurement control circuit 220 includes a signal current detection circuit 230, a first heater energization circuit 223, and a second heater energization circuit 225.
  • the signal current detection circuit 230 has a signal input terminal 231 that is set to the first potential PV1 and a ground input terminal 232 that is set to the ground potential PVE.
  • the ground potential PVE and the first potential PV1 are insulated from each other, and the signal current detection circuit 230 is connected between the signal input terminal 231 (first potential PV1) and the ground input terminal 232 (ground potential PVE). This is a circuit for detecting a flowing signal current Is.
  • the first heater energization circuit 223 is a circuit for energizing and heating the spacer heater 105 of the first insulating spacer 100 by PWM control.
  • the first heater energization circuit 223 includes an energization end 223a connected to the heater lead wire 172 of the electric wire 171; And an energization end 223b having a ground potential PVE.
  • the second heater energization circuit 225 is a circuit that energizes and heats the element heater 150 of the ceramic element 120 by PWM control, and includes an energization end 225 a connected to the heater lead wire 174 of the electric wire 173, 175 is connected to the heater lead wire 176 and has a current-carrying end 225b which is set to the ground potential PVE.
  • the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240 are surrounded by an inner circuit case 250 having a first potential PV1.
  • the inner circuit case 250 encloses and surrounds the secondary iron core 271b of the insulating transformer 270 and is electrically connected to the inner outer conductors 161g1 and 163g1 of the electric wires 161 and 163, which are set to the first potential PV1.
  • the insulation transformer 270 has an iron core 271 separated into a primary iron core 271a wound around the primary coil 272 and a secondary iron core 271b wound around the power circuit coil 273 and the auxiliary electrode power supply coil 274. Configured. Among these, the primary side iron core 271a is conducted to the ground potential PVE, and the secondary side iron core 271b is conducted to the first potential PV1.
  • the ion source power supply circuit 210, the auxiliary electrode power supply circuit 240, the inner circuit case 250, and the measurement control circuit 220 are surrounded by an outer circuit case 260 having a ground potential PVE.
  • the outer circuit case 260 houses and surrounds the primary iron core 271a of the insulating transformer 270, and is electrically connected to the outer outer conductors 161g2 and 163g2 of the electric wires 161 and 163, which are set to the ground potential PVE.
  • the measurement control circuit 220 has a built-in regulator power supply PS.
  • the regulator power supply PS is driven by an external battery BT through the power supply wiring BC.
  • a part of the power input to the measurement control circuit 220 through the regulator power supply PS is distributed to the ion source power supply circuit 210 and the auxiliary electrode power supply circuit 240 through the isolation transformer 270.
  • the measurement control circuit 220 includes a microprocessor 221 and can communicate with a control unit ECU that controls the internal combustion engine via a communication line CC.
  • the measurement result (signal current) of the signal current detection circuit 230 described above is used.
  • a signal such as (Is magnitude) can be transmitted to the control unit ECU.
  • the discharge electrode body 130 of the ceramic element 120 is connected and connected to the second output terminal 212 of the ion source power supply circuit 210 via the discharge potential lead 162 of the electric wire 161, and is set to the second potential PV2.
  • the auxiliary electrode body 140 of the ceramic element 120 is connected to and connected to the auxiliary second output terminal 242 of the auxiliary electrode power supply circuit 240 via the auxiliary potential lead 164 of the electric wire 163, and is set to the auxiliary electrode potential PV3.
  • the inner metal fitting 20 is connected to the inner circuit case 250 and the like through the inner outer conductors 161g1 and 163g1 of the electric wires 161 and 163, and is set to the first potential PV1.
  • the outer metal fitting 70 is connected to the outer circuit case 260 and the like through the outer outer conductors 161g2 and 163g2 of the electric wires 161 and 163, and is set to the ground potential PVE.
  • a positive high voltage is applied to the needle electrode portion 131 of the discharge electrode body 130 from the ion source power supply circuit 210 of the circuit portion 200 through the discharge potential lead wire 162, the discharge potential terminal 46, and the discharge potential pad 135 of the electric wire 161.
  • a second potential PV2 having a voltage is applied. Then, an air discharge, specifically, corona discharge is generated between the needle-like tip 131ss of the needle-like electrode part 131 and the inner protector 60 having the first potential PV1, and the needle-like tip 131ss Ions CP are generated around.
  • the exhaust gas EG is taken into the inner protector 60 by the action of the gas intake pipe 25, and in the vicinity of the ceramic element 120, the flow of the intake gas EGI from the proximal end GK toward the distal end GS is generated. Has occurred. Therefore, the generated ions CP adhere to the fine particles S in the intake gas EGI. As a result, the fine particles S become positively charged charged fine particles SC, flow toward the gas discharge port 60e together with the intake gas EGI, and are discharged to the exhaust pipe EP.
  • the auxiliary electrode portion 141 of the auxiliary electrode body 140 has a predetermined potential (from the auxiliary electrode power circuit 240 of the circuit portion 200 through the auxiliary potential lead wire 164 of the electric wire 163, the auxiliary potential terminal 47, and the auxiliary potential pad 147).
  • the auxiliary electrode potential PV3 set to 100 to 200 V (positive DC potential) is applied.
  • repulsive force which goes to the inner side protector 60 (collection pole) of the radial direction outer side GDO from the auxiliary electrode part 141 is given to the floating ion CPF which did not adhere to microparticles S among generated ions CP.
  • the floating ions CPF are attached to each part of the collection electrode (inner protector 60) to assist the collection.
  • the floating ions CPF can be reliably collected, and even the floating ions CPF are prevented from being discharged from the gas outlet 60e.
  • the signal current detection circuit 230 detects a signal (signal current Is) corresponding to the charge amount of the discharged ions CPH attached to the charged particulate SC discharged from the gas discharge port 60 e. . Thereby, the amount (concentration) of the fine particles S contained in the exhaust gas EG can be detected.
  • ions CP generated by air discharge are attached to the fine particles S contained in the exhaust gas EG taken into the gas intake pipe 25 to generate charged charged fine particles SC.
  • the amount of fine particles S in the exhaust gas EG is detected using a signal current Is that flows according to the amount of charged fine particles SC between the first potential PV1 and the ground potential PVE.
  • the fine particle sensor 10 has an element heater 150 on the ceramic element 120.
  • the heater pad 156 of the element heater 150 is electrically connected to the energization end 225 a of the second heater energization circuit 225 of the circuit unit 200 via the heater terminal 48 and the heater lead wire 174 of the electric wire 173.
  • the heater pad 158 of the element heater 150 is electrically connected to the energization end 225 b of the second heater energization circuit 225 via the heater terminal 49 and the heater lead wire 176 of the electric wire 175.
  • the heating resistor 151 of the element heater 150 generates heat by energization. Accordingly, the ceramic element 120 can be heated to remove foreign matters such as water droplets and soot attached to the ceramic element 120, so that the insulation of the ceramic element 120 can be recovered or maintained.
  • the particle sensor 10 of the present embodiment has a spacer heater 105 in the first insulating spacer 100.
  • the first heater terminal 107 of the spacer heater 105 is electrically connected to the energization end 223 a of the first heater energization circuit 223 of the circuit unit 200 via the heater connection fitting 85 and the heater lead wire 172 of the electric wire 171.
  • the second heater terminal 108 of the spacer heater 105 is electrically connected to the ground potential PVE via the outer metal fitting 70 and the outer cylinder connecting metal fitting 95, and consequently to the energization end 223b of the first heater energization circuit 223.
  • the heating resistor 106 of the spacer heater 105 generates heat by energization.
  • the spacer front end side portion 101 of the first insulating spacer 100 is heated to remove (evaporate, burn off) foreign matters such as water droplets and soot adhering to the gas contact portion 101s of the spacer front end side portion 101. it can. Therefore, in this fine particle sensor 10, the insulating property of the first insulating spacer 100 interposed between the inner metal fitting 20 having the first potential PV1 and the outer metal fitting 70 having the ground potential PVE can be recovered or maintained. The amount of fine particles S contained in the exhaust gas EG can be detected appropriately.
  • the heating resistor 106 of the spacer heater 105 is embedded in the first insulating spacer 100, foreign matter such as soot adheres (deposits) to the heating resistor 106, thereby It is possible to prevent the energization from being performed properly and the heating resistor 106 from being deteriorated. Therefore, even when the fine particle sensor 10 is used for a long period of time, the heating performance by the spacer heater 105 can be maintained satisfactorily.
  • the first heater spacer spacer 105 is placed on the outer step surface (spacer contact surface) 102s of the first insulating spacer 100 that contacts the outer metal fitting 70 (the stepped portion 83 of the mounting metal fitting 80).
  • a heater terminal 107 is provided, and the first heater terminal 107 is electrically connected to the outer metal fitting 70.
  • the first heater terminal 107 is formed on the outer step surface 102 s in an annular shape extending in the circumferential direction CD of the first insulating spacer 100, and the outer metal fitting 70 (the stepped shape of the mounting metal fitting 80 is formed around the entire circumference). Part 83). For this reason, the 1st heater terminal 107 and the outer metal fitting 70 can be electrically connected more reliably.
  • the signal current Is is very small, but the insulation of the first insulating spacer 100 interposed between the inner metal fitting 20 that is set to the first potential PV1 and the outer metal fitting 70 that is set to the ground potential PVE. Since the decrease in the characteristics can be suppressed by the spacer heater 105, the leakage current between the first potential PV1 and the ground potential PVE can be suppressed, and the amount of the minute signal current Is flowing between them can be detected appropriately. Thus, the amount of fine particles S contained in the exhaust gas EG can be detected appropriately.
  • the particulate detection system 301 of the second embodiment is composed of a particulate sensor 310 (see FIGS. 9 to 11) and a circuit unit 200 (see FIG. 3) common to the first embodiment, and exhaust gas flowing through the exhaust pipe EP.
  • the amount of fine particles S contained in the EG is detected.
  • 9 and 10 among the longitudinal direction GH along the axis AX of the particle sensor 310, the lower side in the figure is the front end side GS, and the upper side in the opposite side figure is the base end side GK.
  • the configuration of the base end side of the particle sensor 310 is substantially the same as that of the particle sensor 10 of the first embodiment, the description of the base end side portion is omitted in FIGS. Moreover, it demonstrates centering on a different part from the fine particle sensor 10 of Embodiment 1, and attaches
  • the fine particle sensor 310 is arranged in the exhaust pipe EP through the mounting opening EPO of the metal exhaust pipe EP in which the gas intake pipe 25 of the inner metal fitting 320 is set to the ground potential PVE. Then, ions CP are attached to the fine particles S in the intake gas EGI taken into the gas intake pipe 25 from the gas intake port 65c to form charged fine particles SC, and together with the intake gas EGI, the gas discharge port 60e to the exhaust pipe EP. Discharge (see FIG. 8).
  • the fine particle sensor 310 includes an inner metal fitting 320 including a gas intake pipe 25, an outer metal fitting 370, an insulating spacer 400, a ceramic element 420, and the like.
  • the inner metal fitting 320 is set to a first potential PV1 different from the ground potential PVE, and the main metal fitting 330, the inner cylinder 340, the inner cylinder connecting metal fitting 50, and the gas intake pipe 25 (the inner protector 60 and the outer protector 65). It consists of.
  • the metal shell 330 has substantially the same form as the metal shell 30 in the fine particle sensor 10 of the first embodiment already described. However, unlike the fine particle sensor 10, a male screw portion 330n is provided between the flange portion 331 and the tip portion 330s. A spacer retaining ring 332 that engages an insulating spacer 400 (to be described later) via a wire packing 339 is screwed into the male thread portion 330n. As a result, of the insulating spacer 400, the thick portion 401f of the spacer body 401 is sandwiched between the flange portion 331 and the spacer retaining ring 332 of the metal shell 330, and the metal shell 330 and The ceramic element 420 and the like held thereby are fixed to the mounting bracket 380.
  • a ceramic element 420 that is slightly longer than the ceramic element 120 of the first embodiment is inserted into the metal shell 330. Further, in the metal shell 330, as in the case of the fine particle sensor 10 of the first embodiment, the metal cup 33, the ceramic holder 34, the first powder filling layer 35, and the second powder are sequentially arranged from the distal end GS to the proximal end GK. The powder filling layer 36 and the ceramic sleeve 37 are disposed, and the crimping portion 330 kk presses the ceramic sleeve 37 against the distal end GS via the crimping ring 38.
  • the ceramic element 420 is different in that the dimension in the longitudinal direction GH is slightly longer than that of the ceramic element 120. However, since the form and structure of each other part are the same as those of the ceramic element 120 already described (see FIGS. 6 and 7), description thereof is omitted in the second embodiment.
  • the distal end portion 340s of the inner cylinder 340 is externally fitted to the proximal end side portion 330k of the metal shell 330 and is laser-welded to the proximal end side portion 330k.
  • an insulating holder 43, a first separator 44, and a second separator 45 are arranged in order from the distal end side GS to the proximal end side GK. ing.
  • a ceramic element 420 is inserted through the insulating holder 43 and the first separator 44.
  • the second separator 45 the element base end portion 420k of the ceramic element 420 is accommodated.
  • the inner cylinder connection fitting 50 is fitted on the base end portion 340k of the inner cylinder 340, and the distal end portion 50s thereof is laser welded to the base end portion 340k of the inner cylinder 340.
  • the gas intake pipe 25 includes the inner protector 60 and the outer protector 65, and surrounds the distal end portion of the ceramic element 420 from the radially outer GDO to protect the ceramic element 420 from water droplets and foreign matter.
  • the exhaust gas EG is guided around the ceramic element 420.
  • the outer metal fitting 370 is larger in diameter than the outer metal fitting 70 in the fine particle sensor 10 of the first embodiment already described, but has substantially the same form.
  • the inner metal fitting 320 is surrounded by the inner metal fitting 320 around the radial direction GD. It surrounds in a separated state and is attached to the exhaust pipe EP to be at the ground potential PVE.
  • the outer metal fitting 370 includes a mounting metal fitting 380 and an outer cylinder 390.
  • the mounting bracket 380 is arranged around the radial direction GD of the distal end side portion of the metal shell 330 and the inner cylinder 340 so as to be separated from these.
  • the mounting bracket 380 is also provided with a hexagonal columnar flange 381 and a stepped step 383.
  • a male screw (not shown) for fixing to the exhaust pipe EP is formed on the outer periphery of the tip side portion 380s, and the particulate sensor 310 is attached to the mounting boss BO by the male screw of the tip side portion 380s. And is fixed to the exhaust pipe EP.
  • the mounting bracket 80 and the inner bracket 20 are insulated by being separated by the first insulating spacer 100 and the second insulating spacer 110.
  • the outer metal fitting 370 and the inner metal fitting 320, particularly the mounting metal fitting 380 and the main metal fitting 330 are insulated by the single insulating spacer 400.
  • the caulking portion 380kk on the most proximal side GK in the mounting bracket 380 is caulked to the radially inner GDI, and the annular spacer of the insulating spacer 400 via the wire sleeve 387 and the pressing sleeve 410 and the powder filler 430.
  • the protruding portion 403 is pressed against the distal end side GS and is brought into pressure contact with the stepped portion 383 of the mounting bracket 380, thereby fixing the insulating spacer 400 to the mounting bracket 380.
  • the outer cylinder 390 is laser-welded to the base end side part 380k in a state in which the tip end 90s is externally fitted to the base end side part 380k of the mounting bracket 380, like the outer cylinder 90 of the particle sensor 10. .
  • the insulating spacer 400 is a cylindrical member extending mainly in the longitudinal direction GH and mainly made of alumina. As described above, the insulating spacer 400 is interposed between the inner metal fitting 320 and the outer metal fitting 370 to electrically insulate both. Specifically, the inner metal fitting 320 is disposed between the front end portions of the main metal fitting 330 and the inner cylinder 340 and the outer metal fitting 370 between the attachment metal fitting 380 and the front end portion of the outer cylinder 390.
  • the insulating spacer 400 includes a substantially cylindrical tubular portion 400t and an annular projecting portion 403 projecting annularly from the tubular portion 400t to the radially outer side GDO.
  • a portion on the tip side GS is exposed to the gas contact portion 400s exposed to the exhaust pipe EP and in contact with the exhaust gas EG with the particulate sensor 310 mounted on the exhaust pipe EP. (See FIGS. 9 and 13).
  • the insulating spacer 400 is a single layer with a gap so as not to overlap the cylindrical spacer body 401 made of alumina, which forms the cylindrical portion 400t, and the outer peripheral surface 401g forming the cylindrical surface of the spacer body 401.
  • a portion near the distal end GS in the longitudinal direction GH along the axis AX includes a thick portion 401f that is thicker and a thin distal portion 401s that is positioned closer to the distal end GS than the distal portion GS. Have.
  • the layered heater section 402 includes a layered spacer heater 405, a base insulating layer 408 made of alumina located inside the layered heater, and a cover made of alumina located outside the spacer heater 405. And an insulating layer 409.
  • the spacer heater 405 includes a layered heating resistor 406 made of tungsten and a heater lead 407.
  • the heater lead portion 407 includes a lead main body portion 407p extending from both ends of the layered heating resistor 406, a terminal pad 407m exposed on the surface of the layered heater portion 402, and a cover insulating layer 409 and the lead main body portion 407p and the terminal.
  • a via conductor 407v that conducts to the pad 407m is formed.
  • the layered heating resistor 406 has a form extending in the circumferential direction CD (left-right direction in FIG. 17) of the insulating spacer 400.
  • the layered heating resistors 406 one end 406p located on one side CD1 (right side in FIG. 17) and the other end 406q located on the other side CD2 (left side in FIG. 17) are shown in FIG.
  • the spacer body 401 is wound around and arranged adjacent to each other in the circumferential direction CD.
  • the layered heating resistor 406 is formed in a meander shape (zigzag shape).
  • the one end portion 406p and the other end portion 406q have a smaller bending pitch than the intermediate portion 406r located therebetween, and the one end portion 406p and the other end portion 406q are smaller than the intermediate portion 406r.
  • heat is easily generated, that is, the heat generation amount per unit length in the circumferential direction CD is increased.
  • the surface temperature of the insulating spacer 400 where the one end portion 406p and the other end portion 406q are provided can be increased. Therefore, the portion of the gap between the one end portion 406p and the other end portion 406q (one end portion 406p).
  • the surface temperature at the one side CD1 in the circumferential direction CD is lower than the other end portion 406q of the other side CD2 in the circumferential direction CD and the layered heating resistor 406 is not present), and only the gap portion is attached.
  • the layered heating resistor 406 of the layered heater unit 402 is disposed on the radially outer side GDO of the thin-walled portion 401 s of the spacer body 401. Therefore, the gas contact portion 400s described above includes the tip thin portion 401s and the layer heater portion 402 that is located on the radially outer side GDO of the tip thin portion 401s (the portion including the layered heating resistor 406). As shown in FIGS. 9 and 10, the separation portion 400d is separated from the inner metal fitting 320 (the main metal fitting 330 and the spacer retaining ring 332) located on the radially inner GDI of the separation portion 400d via the inner space SPI. .
  • the outer metal fitting 370 (the front end side portion 380s of the mounting metal fitting 380) located on the radially outer side GDO of the separation portion 400d is separated from the outer space SPO.
  • the separation portion 400d has a small heat capacity, and heat conduction to the inner metal fitting 320 and the outer metal fitting 370 is suppressed by the spaces SPO and SPI. It is easy to increase the temperature, and it is possible to remove foreign matters such as water droplets and soot that are easily deposited, and to prevent foreign matters from accumulating.
  • the annular projecting portion 403 is an annular shape made of alumina, and specifically, a ceramic ring 403c fitted on a cylindrical portion 400t, specifically, a layered heater portion 402 provided on the outer periphery of the spacer body 401, and the layered heater portion 402. And a glass seal portion 403g made of glass that is hermetically fixed to the glass.
  • the annular protrusion 403 of the insulating spacer 400 is pressed toward the distal end side GS via the wire packing 387, the pressing sleeve 410, and the powder filler 430 by tightening the crimping portion 380kk of the mounting bracket 380.
  • the metal plate 380 is in pressure contact with the stepped portion 383.
  • the annular protrusion 403 is provided on the insulating spacer 400, the insulating spacer 400 can be easily and airtightly fixed to the mounting bracket 380.
  • This insulating spacer 400 is fired by winding an unfired layered heater section 402 including a layered heating resistor formed by pattern printing and a lead body section 407p around the outer periphery of the calcined spacer body 401. Thereafter, the ceramic ring 403c is externally fitted, and the ceramic ring 403c is hermetically fixed with glass and formed by providing a glass seal portion 403g.
  • the two heater lead portions 407 of the layered heater portion 402 of the insulating spacer 400 are connected to heater lead wires 472 and 478 which are the core wires of the single-core electric wires 471 and 477, respectively, and connection terminals 481 and 482. Connected through. Specifically, the leading end portions of the heater lead wire 472 of the electric wire 471 and the heater lead wire 478 of the electric wire 477 are held and connected to the connection terminals 481 and 482 brazed to the terminal pads 407m and 407m, respectively. As shown in FIG.
  • the energization end 223 a of the first heater energization circuit 223 is connected to the electric wire 471 (heater lead wire 472), and the energization end 223 b is connected to the heater lead wire 478 of the electric wire 477.
  • the heater energization circuit 223 can energize the spacer heater 405 (layered heating resistor 406).
  • the layered heating resistor 406 is heated by energization by the first heater energization circuit 223 and the separation portion 400d of the insulating spacer 400 is heated, water droplets, soot, etc. adhering to the gas contact portion 400s on the tip side of the insulating spacer 400 The foreign matter can be removed (evaporated, burned off). Therefore, also in the fine particle sensor 310, the insulating property of the insulating spacer 400 interposed between the inner metal fitting 320 (main metal fitting 330) set to the first potential PV1 and the outer metal fitting 370 (attachment fitting 380) set to the ground potential PVE. Can be recovered or maintained, and the particulate sensor 310 can appropriately detect the amount of particulate S contained in the exhaust gas EG.
  • the layered heating resistor 406 of the spacer heater 405 is also covered with the insulating cover layer 409 and embedded in the insulating spacer 400, foreign matter such as soot adheres (deposits) to the layered heating resistor 406. By doing so, it is possible to prevent the spacer heater 405 from being properly energized and to prevent the layered heating resistor 406 from deteriorating. Therefore, even when the fine particle sensor 310 is used for a long period of time, the heating performance by the spacer heater 405 can be maintained satisfactorily.
  • the fine particle sensor 10 of the first embodiment in addition to the five electric wires 161, 163, 171, 173, and 175, specifically, the electric wires 161 and 163 of the two triple coaxial cables, three single cores are provided.
  • the wires 171, 173, and 175 are used, but the particle sensor 310 according to the second embodiment is different in that a total of six wires 471 and 477 are used in addition to the wires 161, 163, 173, and 175.
  • the forms and structures of the outer cylinder connection fitting 95, the grommet 97, and the like are substantially the same, the description thereof is omitted. Further, as indicated by a broken line in FIG.
  • the electric wire 477 is connected to the energization end 223 b of the first heater energization circuit 223.
  • the connection relationship between the electric wires 161, 163, 173, 175, 471 and the circuits of the circuit unit 200 is the same, the description thereof is omitted.
  • the form of the layered heating resistor 406 in the layered heater portion 402 of the insulating spacer 400 is shown as a meander shape over the entire circumferential CD.
  • the layered heating resistor 506 of the layered heater portion 502 of the insulating spacer 500 according to the modified embodiment 1 has one end portion 506p and the other end that become narrower toward the outside, in addition to the straight strip-shaped intermediate portion 506r. It has the form which has the part 506q.
  • the resistance of the entire layered heating resistor 506 can be lowered, and the layered heating resistor 506 can be formed at a low voltage and a large current as compared with the fine particle sensor 310 of the second embodiment using the layered heating resistor 406. Can generate heat.
  • a straight belt-shaped intermediate portion 606r, one end portion 606p having a meander shape and the other end at both ends thereof It can also be set as the form which has the part 606q.
  • the resistance of the entire layered heating resistor 606 can be reduced as compared with the layered heating resistor 406 of the second embodiment, and the layered heating resistor 606 can be heated at a low voltage and a large current. .
  • the present invention has been described with reference to the first and second embodiments and the first and second modifications. Needless to say, it can be changed and applied.
  • the heating resistor 106 made of tungsten is used, but the constituent material of the heating resistor 106 is not limited to this.
  • Other metal materials such as platinum and molybdenum, and conductive ceramic materials may be used.

Abstract

微粒子センサ（１０，３１０）は、第１電位（ＰＶ１）とされ、被測定ガス（ＥＧ）を内部に取り入れるガス取入管（２５）を有する内側金具（２０，３２０）と、内側金具の径方向周囲を囲み、通気管（ＥＰ）に装着されて接地電位とされる筒状の外側金具（７０，３７０）と、内側金具と外側金具との間に介在して両者を電気的に絶縁し、筒状で通気管内に露出して被測定ガスに接するガス接触部（１０１ｓ，４００ｓ）を有する絶縁スペーサ（１００，４００）とを備える。このうち絶縁スペーサは、ガス接触部ｓを加熱するヒータ（１０５，４０５）を有し、ヒータは絶縁スペーサ内部に埋め込まれた発熱抵抗体（１０６，４０６）を含む。

Description

微粒子センサ
　本発明は、微粒子を含む被測定ガスが流通する金属製の通気管に装着して用い、被測定ガスを内部に取り入れるガス取入管を有する内側金具を備える微粒子センサに関する。
　内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン）では、その排気ガス中にススなどの微粒子を含むことがある。このような微粒子を含む排気ガスは、フィルタで微粒子を捕集して浄化することが行われる。また、必要に応じてフィルタを高温にすることで、このフィルタに蓄積した微粒子を燃焼させて除去することも行われている。しかるに、フィルタが破損するなどの不具合を生じた場合には、未浄化の排気ガスが直接、フィルタの下流に排出されることとなる。そこで、排気ガス中の微粒子の量を直接計測したり、フィルタの不具合を検知すべく、排気ガス中の微粒子の量を検知可能な微粒子センサが求められている。
　このような微粒子センサとしては、例えば、ガス取入管を有する内側金具と外側金具と絶縁スペーサとを備えるものがある。このうち内側金具は、接地電位とは異なる第１電位とされ、ガス取入管内に排気ガスを取り入れる部材である。外側金具は、内側金具の径方向周囲を囲み、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、絶縁スペーサは、内側金具と外側金具との間に介在して両者を電気的に絶縁する筒状の部材である。この絶縁スペーサは、その一部（ガス接触部）が排気管内に露出して排気管内を流通する排気ガスに接する形態を有する。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。
特開２０１４-１００９９号公報
　しかしながら、絶縁スペーサは、上述のように、そのガス接触部が排気管内を流通する排気ガスに接するため、排気ガス中に含まれる異物（例えばススや水滴など）がガス接触部に付着することがある。このような異物がガス接触部に付着すると、絶縁スペーサの絶縁性が低下して、第１電位とされる内側金具と接地電位とされる外側金具との間の絶縁性が低下し、排気ガスに含まれる微粒子の量の検知が適切に行えないおそれがある。
　本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、ガス取入管を有する内側金具と外側金具との間に介在する絶縁スペーサの絶縁性が低下するのを抑制し、被測定ガス中に含まれる微粒子の量を適切に検知できる微粒子センサを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するための本発明の一態様は、微粒子を含む被測定ガスが流通し、接地電位とされた金属製の通気管に装着され、上記接地電位とは異なる第１電位とされ、上記被測定ガスを内部に取り入れるガス取入管を有する内側金具を備える微粒子センサであって、上記内側金具の径方向周囲を囲み、上記通気管に装着されて上記接地電位とされる筒状の外側金具と、上記内側金具と上記外側金具との間に介在して両者を電気的に絶縁してなり、筒状で上記通気管内に露出して上記通気管内を流通する上記被測定ガスに接するガス接触部を有する筒状の絶縁スペーサと、を備え、上記絶縁スペーサは、上記ガス接触部を加熱するヒータを有し、上記ヒータは、上記絶縁スペーサの内部に埋め込まれた発熱抵抗体を含む微粒子センサである。
　この微粒子センサでは、絶縁スペーサは、ガス接触部を加熱可能なヒータを有する。このため、被測定ガス中に含まれる異物（ススや水滴など）がガス接触部に付着しても、このヒータを加熱することによって、その異物を除去する（蒸発させる、焼き飛ばす）ことができる。従って、この微粒子センサでは、第１電位とされるガス取入管を有する内側金具と、接地電位とされる外側金具との間に介在する絶縁スペーサの絶縁性を回復或いは維持することができ、被測定ガス中に含まれる微粒子の量を適切に検知できる。また、この微粒子センサでは、ヒータの発熱部をなす発熱抵抗体が絶縁スペーサの内部に埋め込まれているため、ススなどの異物が発熱抵抗体に付着することにより、ヒータに対する通電を適切に実行できなくなったり、発熱抵抗体が劣化するのを抑制できる。従って、微粒子センサを長期間にわたって使用した場合にも、ヒータによる加熱性能を良好に維持することができる。
　なお、「絶縁スペーサ」は、前述のように、通気管内に露出して被測定ガスに接する部位（ガス接触部）を有する形態である。具体的には、「ガス接触部」の一部または全部が、通気管の内周面よりも径方向内側に位置する形態が挙げられる。或いは、「ガス接触部」が通気管内を臨むが、「ガス接触部」の全体が通気管の内周面よりも径方向外側に位置する形態としてもよい。
　更に、上記の微粒子センサであって、前記ヒータは、前記発熱抵抗体に導通する一対の第１ヒータ端子及び第２ヒータ端子を有し、上記第１ヒータ端子は、前記絶縁スペーサのうち、前記外側金具に当接するスペーサ当接面に形成され、上記外側金具に導通してなる微粒子センサとすると良い。
　更に、上記の微粒子センサであって、前記スペーサ当接面は、前記絶縁スペーサの周方向に延びる環状をなし、前記第１ヒータ端子は、上記スペーサ当接面に、上記絶縁スペーサの上記周方向に延びる環状に形成され、全周にわたり前記外側金具に当接してなる微粒子センサとすると良い。
　また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、前記絶縁スペーサは、絶縁セラミックからなる筒状のスペーサ本体と、上記スペーサ本体の外周面を覆い、前記ヒータを含む層状ヒータ部とを有し、上記層状ヒータ部は、上記絶縁スペーサの周方向に延びた形態の前記発熱抵抗体であって、上記周方向の一方側に位置する一方端部と他方側に位置する他方端部とが、上記周方向に対向し近接して配置された層状発熱抵抗体と、絶縁セラミックからなり、上記層状発熱抵抗体を覆ってなるカバー絶縁層と、を含む微粒子センサとすると良い。
　加えて、上述の微粒子センサであって、前記層状ヒータ部の前記層状発熱抵抗体は、前記一方端部及び前記他方端部が、両者の間に位置する中間部に比して、前記周方向の単位長さ当たりの発熱量が高くなる形態を有する微粒子センサとすると良い。
　また前二項のいずれかに記載の微粒子センサであって、前記絶縁スペーサは、無機絶縁材からなり、前記層状ヒータ部に気密に外嵌され、上記絶縁スペーサの径方向外側に向けて突出する環状突出部を有する微粒子センサとすると良い。
　前述のいずれか１項に記載の微粒子センサであって、前記絶縁スペーサの前記ガス接触部は、径方向内側に位置する前記内側金具と内側空間を介して離間し、かつ径方向外側に位置する前記外側金具と外側空間を介して離間した離間部を含み、前記絶縁スペーサの前記発熱抵抗体は、上記離間部に位置する微粒子センサとすると良い。
　更に、上記のいずれかに記載の微粒子センサであって、気中放電で発生させたイオンを、前記ガス取入管の内部に取り入れた前記被測定ガス中に含まれる前記微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、前記第１電位と前記接地電位との間に上記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、上記被測定ガス中の上記微粒子の量を検知する微粒子センサとすると良い。
実施形態１に係る微粒子センサの縦断面図である。 実施形態１に係る微粒子センサの分解斜視図である。 実施形態１，２に係り、微粒子検知システムのうち、回路部の概略構成を示す説明図である。 実施形態１に係る第１絶縁スペーサの基端側から見た斜視図である。 実施形態１に係る第１絶縁スペーサの先端側から見た斜視図である。 実施形態１，２に係るセラミック素子の斜視図である。 実施形態１，２に係るセラミック素子の分解斜視図である。 実施形態１，２に係る微粒子センサにおける微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に示す説明図である。 実施形態２に係る微粒子センサの縦断面図である。 実施形態２に係る微粒子センサの縦断面図であり、図９とは軸線周りに９０度回転した側から見た縦断面図である。 実施形態２に係る微粒子センサの分解斜視図である。 実施形態２に係る絶縁スペーサの斜視図である。 実施形態２に係る絶縁スペーサの縦断面図である。 実施形態２に係り、環状突出部形成前の絶縁スペーサの斜視図である。 実施形態２に係り、環状突出部形成前の絶縁スペーサの縦断面図である。 実施形態２に係り、絶縁スペーサのうち層状ヒータ部を展開した分解斜視図である。 実施形態２に係り、層状ヒータ部のスペーサ用ヒータを展開した状態における平面図である。 変形形態１に係り、層状ヒータ部のスペーサ用ヒータを展開した状態における平面図である。 変形形態２に係り、層状ヒータ部のスペーサ用ヒータを展開した状態における平面図である。
（実施形態１）
　以下、本発明の第１の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１及び図２に、微粒子検知システム１のうち、本実施形態に係る微粒子センサ１０を示す。また、図３に、微粒子検知システム１のうち回路部２００を示す。なお、図１において、微粒子センサ１０の軸線ＡＸに沿う長手方向ＧＨのうち、ガス取入管２５が配置された側（図中、下方）を先端側ＧＳ、これと反対側の電線１６１，１６３等が延出する側（図中、上方）を基端側ＧＫとする。
　微粒子検知システム１は、内燃機関（エンジン）の排気管（通気管）ＥＰを流通する排気ガス（被測定ガス）ＥＧ中に含まれる微粒子Ｓ（ススなど）の量を検知する。この微粒子検知システム１は、本実施形態に係る微粒子センサ１０と、回路部２００とから構成される。
　まず、微粒子センサ１０について説明する（図１及び図２参照）。この微粒子センサ１０は、接地電位ＰＶＥとされた金属製の排気管ＥＰに装着される。具体的には、微粒子センサ１０のうち内側金具２０の先端側部分をなすガス取入管２５が、排気管ＥＰに設けられた取付開口ＥＰＯを通じて排気管ＥＰ内に配置される。そして、ガス取入口６５ｃからガス取入管２５内に取り入れた取入ガスＥＧＩ中の微粒子Ｓに、イオンＣＰを付着させて帯電微粒子ＳＣとし、取入ガスＥＧＩと共にガス排出口６０ｅから排気管ＥＰへ排出する（図８参照）。この微粒子センサ１０は、ガス取入管２５を有する内側金具２０、外側金具７０、第１絶縁スペーサ１００、第２絶縁スペーサ１１０、セラミック素子１２０、５本の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５等から構成される。
　このうち内側金具２０は、後述する回路部２００のうち第１電位ＰＶ１とされる内側回路ケース２５０等に、後述する電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１を介して導通しており、接地電位ＰＶＥとは異なる第１電位ＰＶ１とされる。この内側金具２０は、主体金具３０と、内筒４０と、内筒接続金具５０と、ガス取入管２５（内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５）とから構成される。
　主体金具３０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。この主体金具３０は、軸線ＡＸに直交する径方向ＧＤのうち外側に向かう径方向外側ＧＤＯに膨出する円環状のフランジ部３１を有する。主体金具３０の内部には、カップ状の金属カップ３３が配置されている。この金属カップ３３の底部には孔が形成されており、この孔に後述するセラミック素子１２０が挿通されている。また、主体金具３０の内部には、セラミック素子１２０の周囲に、先端側ＧＳから基端側ＧＫに向けて順に、円筒状でアルミナからなるセラミックホルダ３４と、滑石粉末を圧縮して構成した第１粉末充填層３５及び第２粉末充填層３６と、円筒状でアルミナからなるセラミックスリーブ３７とが配置されている。なお、セラミックホルダ３４及び第１粉末充填層３５は、金属カップ３３内に位置している。更に、主体金具３０のうち最も基端側ＧＫの加締部３０ｋｋは、径方向ＧＤのうち内側に向かう径方向内側ＧＤＩに向けて加締められて、加締リング３８を介してセラミックスリーブ３７を先端側ＧＳに押圧している。
　内筒４０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。内筒４０の先端部は、径方向外側ＧＤＯに突出する円環状のフランジ部４１となっている。内筒４０は、主体金具３０の基端側部３０ｋに外嵌され、フランジ部４１をフランジ部３１に重ねた状態で、基端側部３０ｋにレーザ溶接されている。
　内筒４０の内部には、先端側ＧＳから基端側ＧＫに向けて順に、絶縁ホルダ４３と、第１セパレータ４４と、第２セパレータ４５とが配置されている。このうち絶縁ホルダ４３は、円筒状で絶縁体からなり、セラミックスリーブ３７に基端側ＧＫから当接している。この絶縁ホルダ４３には、セラミック素子１２０が挿通されている。
　また、第１セパレータ４４は、絶縁体からなり、挿通孔４４ｃを有する。この挿通孔４４ｃ内には、セラミック素子１２０が挿通されると共に、放電電位端子４６の先端側部分が収容されている。そして、この挿通孔４４ｃ内において、セラミック素子１２０の後述する放電電位パッド１３５（図６及び図７参照）に、放電電位端子４６が接触している。
　一方、第２セパレータ４５は、絶縁体からなり、第１挿通孔４５ｃ及び第２挿通孔４５ｄを有する。第１挿通孔４５ｃ内に収容された放電電位端子４６の基端側部分と後述する放電電位リード線１６２の先端部とは、この第１挿通孔４５ｃ内で接続されている。また、第２挿通孔４５ｄ内には、セラミック素子１２０の素子基端部１２０ｋが配置されているほか、補助電位端子４７、ヒータ端子４８及びヒータ端子４９が互いに絶縁された状態で収容されている。そして、この第２挿通孔４５ｄ内において、セラミック素子１２０の補助電位パッド１４７に補助電位端子４７が接触し、セラミック素子１２０のヒータパッド１５６にヒータ端子４８が接触し、セラミック素子１２０のヒータパッド１５８にヒータ端子４９が接触している（図６及び図７も参照）。更に、第２挿通孔４５ｄ内には、後述する補助電位リード線１６４、ヒータリード線１７４及びヒータリード線１７６の先端部がそれぞれ配置されている。そして、第２挿通孔４５ｄ内において、補助電位端子４７と補助電位リード線１６４が接続され、ヒータ端子４８とヒータリード線１７４が接続され、ヒータ端子４９とヒータリード線１７６が接続されている。
　内筒接続金具５０は、ステンレス製の部材で、第２セパレータ４５の基端側部分を包囲しつつ、内筒４０の基端部４０ｋに外嵌され、内筒接続金具５０の先端部５０ｓが内筒４０の基端部４０ｋにレーザ溶接されている。この内筒接続金具５０には、電線１７１を除く、４本の電線１６１，１６３，１７３，１７５がそれぞれ挿通されている。このうち、後述するように三重同軸ケーブルである電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１は、この内筒接続金具５０に接続されている。
　ガス取入管２５は、内側プロテクタ６０と外側プロテクタ６５とから構成される。内側プロテクタ６０は、有底円筒状でステンレス製の部材であり、外側プロテクタ６５は、円筒状でステンレス製の部材である。外側プロテクタ６５は、内側プロテクタ６０の径方向ＧＤ周囲に配置されている。これら内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５は、主体金具３０の先端部３０ｓに外嵌され、その先端部３０ｓにレーザ溶接されている。ガス取入管２５は、主体金具３０から先端側ＧＳに突出するセラミック素子１２０の先端側部分を径方向外側ＧＤＯから包囲しており、セラミック素子１２０を水滴や異物から保護する一方、排気ガスＥＧをセラミック素子１２０の周囲に導く。
　外側プロテクタ６５の先端側部分には、排気ガスＥＧを外側プロテクタ６５の内部に取り入れるための矩形状のガス取入口６５ｃが複数形成されている。また、内側プロテクタ６０には、外側プロテクタ６５内に取り入れた取入ガスＥＧＩを更に内側プロテクタ６０の内部に導入するため、その基端側部分に円形の第１内側導入孔６０ｃが複数形成されている。また、内側プロテクタ６０の先端側部分にも、三角形の第２内側導入孔６０ｄが複数形成されている。更に、内側プロテクタ６０の底部には、取入ガスＥＧＩを排気管ＥＰへ排出するための円形のガス排出口６０ｅが形成されており、このガス排出口６０ｅを含む先端部６０ｓは、外側プロテクタ６５の先端開口部６５ｓから先端側ＧＳに突出している。
　ここで、微粒子センサ１０の使用時における内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５への排気ガスＥＧの取り入れ及び排出について説明する（図８参照）。図８において、排気ガスＥＧは、排気管ＥＰ内を、図中、左から右に向けて流通している。この排気ガスＥＧが、外側プロテクタ６５及び内側プロテクタ６０の周囲を通ると、その流速が内側プロテクタ６０のガス排出口６０ｅの外側で上昇し、いわゆるベンチュリ効果により、ガス排出口６０ｅ付近に負圧が生じる。
　すると、この負圧により内側プロテクタ６０内に取り入れられた取入ガスＥＧＩが、ガス排出口６０ｅから排気管ＥＰへ排出される。これと共に、外側プロテクタ６５のガス取入口６５ｃ周囲の排気ガスＥＧが、このガス取入口６５ｃから外側プロテクタ６５内に取り入れられ、更に、内側プロテクタ６０の第１内側導入孔６０ｃを通じて、内側プロテクタ６０内に取り入れられる。そして、内側プロテクタ６０内の取入ガスＥＧＩは、ガス排出口６０ｅから排出される。このため、内側プロテクタ６０内には、破線矢印で示すように、基端側ＧＫの第１内側導入孔６０ｃから先端側ＧＳのガス排出口６０ｅに向けて流れる取入ガスＥＧＩの気流が生じる。
　次に、外側金具７０について説明する。この外側金具７０は、円筒状で金属からなり、内側金具２０の径方向ＧＤ周囲を内側金具２０とは離間した状態で囲むと共に、接地電位ＰＶＥとされた排気管ＥＰに装着されて同じ接地電位ＰＶＥとされる。外側金具７０は、取付金具８０と外筒９０とから構成される。
　取付金具８０は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でステンレス製の部材である。この取付金具８０は、内側金具２０のうち主体金具３０及び内筒４０の先端側部分の径方向ＧＤ周囲に、これらとは離間して配置されている。この取付金具８０は、径方向外側ＧＤＯに膨出して外形六角形状をなすフランジ部８１を有する。また、取付金具８０の内側には、段状をなす段状部８３が設けられている。また、取付金具８０のうちフランジ部８１よりも先端側ＧＳの先端側部８０ｓの外周には、排気管ＥＰへの固定に用いる雄ネジ（不図示）が形成されている。微粒子センサ１０は、この先端側部８０ｓの雄ネジによって、排気管ＥＰに別途固定された金属製の取付用ボスＢＯに取り付けられ、この取付用ボスＢＯを介して排気管ＥＰに固定される。
　取付金具８０と内側金具２０との間には、後述する第１絶縁スペーサ１００及び第２絶縁スペーサ１１０が配置されている。更に、取付金具８０と内側金具２０との間には、後述するヒータ接続金具８５と、これに接続する電線１７１のヒータリード線１７２の先端部１７２ｓが配置されている。取付金具８０のうち最も基端側ＧＫの加締部８０ｋｋは、径方向内側ＧＤＩに加締められて、線パッキン８７を介して第２絶縁スペーサ１１０を先端側ＧＳに押圧している。
　外筒９０は、長手方向ＧＨに延びる筒状でステンレス製の部材である。この外筒９０の先端部９０ｓは、取付金具８０の基端側部８０ｋに外嵌され、この基端側部８０ｋにレーザ溶接されている。外筒９０のうち基端側ＧＫに位置する小径部９１の内部には、外筒接続金具９５が配置され、更にその基端側ＧＫには、フッ素ゴム製のグロメット９７が配置されている。これら外筒接続金具９５及びグロメット９７には、後述する５本の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５がそれぞれ挿通されている。これらのうち、後述する三重同軸ケーブルの電線１６１，１６３の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２は、それぞれ外筒接続金具９５に接続されている。この外筒接続金具９５は、外筒９０の小径部９１と共に加締めによって径方向内側ＧＤＩに縮径され、これにより外筒接続金具９５及びグロメット９７は、外筒９０の小径部９１内に固定されている。
　次に、第１絶縁スペーサ１００について説明する（図４，図５も参照）。この第１絶縁スペーサ１００は、長手方向ＧＨに延びる円筒状でアルミナ製の部材である。第１絶縁スペーサ１００は、内側金具２０と外側金具７０との間に介在して両者を電気的に絶縁する。具体的には、内側金具２０のうち主体金具３０及び内筒４０の先端側部分と、外側金具７０のうち取付金具８０との間に配置されている。この第１絶縁スペーサ１００は、先端側ＧＳに位置する径小なスペーサ先端側部１０１と、基端側ＧＫに位置する径大なスペーサ基端側部１０３と、これらの間を結ぶスペーサ中間部１０２とからなる。
　このうちスペーサ先端側部１０１の先端部は、微粒子センサ１０を排気管ＥＰに装着した状態で、排気管ＥＰ内に露出し（排気管ＥＰ内を臨み）、排気管ＥＰ内を流通する排気ガスＥＧに接するガス接触部１０１ｓとなっている。また、スペーサ中間部１０２は、先端側ＧＳを向く外側段面（スペーサ当接面）１０２ｓと、基端側ＧＫを向く内側段面１０２ｋとを有する。これら外側段面１０２ｓ及び内側段面１０２ｋは、いずれも第１絶縁スペーサ１００の周方向ＣＤに延びる円環状をなす。外側段面１０２ｓは、取付金具８０の段状部８３に、基端側ＧＫから全周にわたり当接している。一方、内側段面１０２ｋには、主体金具３０のフランジ部３１が基端側ＧＫから当接している。
　この第１絶縁スペーサ１００は、ガス接触部１０１ｓを加熱するスペーサ用ヒータ１０５を、第１絶縁スペーサ１００の内部に有する。具体的には、このスペーサ用ヒータ１０５は、タングステンからなる発熱抵抗体１０６と、この発熱抵抗体１０６の両端に導通する一対の第１ヒータ端子１０７及び第２ヒータ端子１０８とを有する。このうち発熱抵抗体１０６は、スペーサ先端側部１０１の部材内部に、メアンダ状（蛇行状）をなしながら全周にわたり形成されている。また、第１ヒータ端子１０７は、スペーサ中間部１０２の外側段面１０２ｓに形成されており、取付金具８０に導通している。具体的には、この第１ヒータ端子１０７は、外側段面１０２ｓの全面に、第１絶縁スペーサ１００の周方向ＣＤに延びる円環状に形成されており、全周にわたり取付金具８０の段状部８３に当接している。
　一方、第２ヒータ端子１０８は、スペーサ基端側部１０３の内周面１０３ｎの基端側部分に、第１絶縁スペーサ１００の周方向ＣＤに延びる円筒状に形成されている。スペーサ基端側部１０３の径方向内側ＧＤＩには、円筒状のヒータ接続金具８５が配置されており、スペーサ基端側部１０３の内周面１０３ｎの第２ヒータ端子１０８に接触している。このヒータ接続金具８５には、後述する電線１７１のヒータリード線１７２の先端部１７２ｓが接続されている。この電線１７１は、ヒータ接続金具８５から、内側金具２０と外側金具７０との間を基端側ＧＫに延び、更に外側金具７０の外部に延出している。
　次に、第２絶縁スペーサ１１０について説明する。この第２絶縁スペーサ１１０は、長手方向ＧＨに延びる筒状でアルミナ製の部材である。第２絶縁スペーサ１１０は、内側金具２０と外側金具７０との間に介在して両者を電気的に絶縁する。具体的には、第２絶縁スペーサ１１０は、内側金具２０のうち内筒４０の先端側部分と、外側金具７０のうち取付金具８０との間に配置されている。この第２絶縁スペーサ１１０は、先端側ＧＳに位置する先端側部１１１と、基端側ＧＫに位置する基端側部１１３とからなる。
　このうち先端側部１１１は、基端側部１１３よりも外径が小さく肉薄とされている。この先端側部１１１は、第１絶縁スペーサ１００のスペーサ基端側部１０３と内筒４０との間に配置されている。また、この先端側部１１１の外周面１１１ｍには、第２絶縁スペーサ１１０のその周方向に延びる凹溝１１１ｖが全周にわたり形成されており、この凹溝１１１ｖには、前述のヒータ接続金具８５が配置されている。一方、基端側部１１３は、第１絶縁スペーサ１００のスペーサ基端側部１０３よりも基端側ＧＫに位置し、取付金具８０と内筒４０との間に配置されている。
　前述のように、取付金具８０の加締部８０ｋｋは、線パッキン８７を介して第２絶縁スペーサ１１０を先端側ＧＳに押圧している。これにより、第２絶縁スペーサ１１０の先端側部１１１は、内筒４０のフランジ部４１及び主体金具３０のフランジ部３１を先端側ＧＳに押圧する。更にこれらのフランジ部４１，３１は、第１絶縁スペーサ１００のスペーサ中間部１０２を先端側ＧＳに押圧して、このスペーサ中間部１０２が、取付金具８０の段状部８３に係合する。かくして、第１絶縁スペーサ１００及び第２絶縁スペーサ１１０が、内側金具２０（主体金具３０及び内筒４０の先端側部分）と外側金具７０（取付金具８０）との間に固定されている。
　次に、セラミック素子１２０について説明する（図６，図７も参照）。このセラミック素子１２０は、長手方向ＧＨに延びる板状でアルミナからなる絶縁性のセラミック基体１２１を有しており、このセラミック基体１２１内に、放電電極体１３０、補助電極体１４０及び素子用ヒータ１５０が埋設されて一体焼結されている。具体的には、セラミック基体１２１は、アルミナグリーンシート由来のアルミナからなる３つのセラミック層１２２，１２３，１２４を積層してなり、これらの層間には印刷により形成されたアルミナからなる２つの絶縁被覆層１２５，１２６がそれぞれ介在している。このうちセラミック層１２２及び絶縁被覆層１２５は、セラミック層１２３，１２４及び絶縁被覆層１２６よりも、先端側ＧＳ及び基端側ＧＫでそれぞれ長手方向ＧＨに短くされている。そして、絶縁被覆層１２５とセラミック層１２３の間に放電電極体１３０が配置されている。また、セラミック層１２３と絶縁被覆層１２６の間に補助電極体１４０が配置され、絶縁被覆層１２６とセラミック層１２４の間に素子用ヒータ１５０が配置されている。
　放電電極体１３０は、長手方向ＧＨに延びる形態を有しており、先端側ＧＳに位置する針状の針状電極部１３１と、基端側ＧＫに位置する放電電位パッド１３５と、これらの間を結ぶリード部１３３とからなる。針状電極部１３１は、白金線からなる。一方、リード部１３３及び放電電位パッド１３５は、パターン印刷されたタングステンからなる。放電電極体１３０のうち、針状電極部１３１の基端側部１３１ｋとリード部１３３の全体は、セラミック基体１２１内に埋設されている。一方、針状電極部１３１のうち先端側部１３１ｓは、セラミック基体１２１のうち、セラミック層１２２よりも先端側ＧＳで、セラミック基体１２１から突出している。また、放電電位パッド１３５は、セラミック基体１２１のうち、セラミック層１２２よりも基端側ＧＫで露出している。この放電電位パッド１３５には、前述したように、第１セパレータ４４の挿通孔４４ｃ内で放電電位端子４６が接触する。
　補助電極体１４０は、長手方向ＧＨに延びる形態を有しており、パターン印刷により形成されて、その全体がセラミック基体１２１内に埋設されている。この補助電極体１４０は、先端側ＧＳに位置し、矩形状をなす補助電極部１４１と、この補助電極部１４１に接続し基端側ＧＫに延びるリード部１４３とからなる。リード部１４３の基端部１４３ｋは、絶縁被覆層１２６の貫通孔１２６ｃを通じて、セラミック層１２４の一方の主面１２４ａに形成された導通パターン１４５に接続している。更に、この導通パターン１４５は、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１４６を通じて、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成された補助電位パッド１４７に接続している。この補助電位パッド１４７には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で補助電位端子４７が接触する。
　素子用ヒータ１５０は、パターン印刷により形成されて、その全体がセラミック基体１２１内に埋設されている。素子用ヒータ１５０は、先端側ＧＳに位置しこのセラミック素子１２０を加熱する発熱抵抗体１５１と、この発熱抵抗体１５１の両端に接続し基端側ＧＫに延びる一対のヒータリード部１５２，１５３とからなる。一方のヒータリード部１５２の基端部１５２ｋは、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１５５を介して、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成されたヒータパッド１５６に接続している。このヒータパッド１５６には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内でヒータ端子４８が接触する。また、他方のヒータリード部１５３の基端部１５３ｋは、セラミック層１２４に貫通形成されたスルーホール導体１５７を介して、セラミック層１２４の他方の主面１２４ｂに形成されたヒータパッド１５８に接続している。このヒータパッド１５８には、前述したように、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内でヒータ端子４９が接触する。
　次に、電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５について説明する。これら５本の電線のうち、２本の電線１６１，１６３は、三重同軸ケーブル（トライアキシャルケーブル）であり、残り３本の電線１７１，１７３，１７５は、細径で単芯の絶縁電線である。
　このうち電線１６１は、芯線（中心導体）として放電電位リード線１６２を有し、この放電電位リード線１６２は、前述のように、第２セパレータ４５の第１挿通孔４５ｃ内で放電電位端子４６に接続している。また、電線１６３は、芯線（中心導体）として補助電位リード線１６４を有し、この補助電位リード線１６４は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内で補助電位端子４７に接続している。また、これらの電線１６１，１６３の同軸二重の外部導体のうち、内側の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１は、内側金具２０の内筒接続金具５０に接続しており、第１電位ＰＶ１とされる。一方、外側の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２は、外側金具７０に導通する外筒接続金具９５に接続しており、接地電位ＰＶＥとされる。
　また、電線１７１は、芯線としてヒータリード線１７２を有する。このヒータリード線１７２は、前述のように、取付金具８０の内部でヒータ接続金具８５に接続している。また、電線１７３は、芯線としてヒータリード線１７４を有する。このヒータリード線１７４は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内でヒータ端子に接続している。また、電線１７５は、芯線としてヒータリード線１７６を有する。このヒータリード線１７６は、第２セパレータ４５の第２挿通孔４５ｄ内でヒータ端子４９に接続している。
　次に、回路部２００について説明する（図３参照）。この回路部２００は、微粒子センサ１０の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５に接続されており、微粒子センサ１０を駆動すると共に、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路を有する。回路部２００は、イオン源電源回路２１０と、補助電極電源回路２４０と、計測制御回路２２０とを有する。
　このうちイオン源電源回路２１０は、第１電位ＰＶ１とされる第１出力端２１１と、第２電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有する。第２電位ＰＶ２は、第１電位ＰＶ１に対して、正の高電位とされる。補助電極電源回路２４０は、第１電位ＰＶ１とされる補助第１出力端２４１と、補助電極電位ＰＶ３とされる補助第２出力端２４２とを有する。この補助電極電位ＰＶ３は、第１電位ＰＶ１に対して、正の直流高電位であるが、第２電位ＰＶ２のピーク電位よりも低い電位とされる。
　計測制御回路２２０は、信号電流検知回路２３０と、第１ヒータ通電回路２２３と、第２ヒータ通電回路２２５とを有する。このうち信号電流検知回路２３０は、第１電位ＰＶ１とされる信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥとされる接地入力端２３２とを有する。なお、接地電位ＰＶＥと第１電位ＰＶ１とは、互いに絶縁されており、信号電流検知回路２３０は、信号入力端２３１（第１電位ＰＶ１）と接地入力端２３２（接地電位ＰＶＥ）との間を流れる信号電流Ｉｓを検知する回路である。
　また、第１ヒータ通電回路２２３は、ＰＷＭ制御により第１絶縁スペーサ１００のスペーサ用ヒータ１０５に通電してこれを加熱する回路であり、電線１７１のヒータリード線１７２に接続される通電端２２３ａと、接地電位ＰＶＥとされる通電端２２３ｂとを有する。また、第２ヒータ通電回路２２５は、ＰＷＭ制御によりセラミック素子１２０の素子用ヒータ１５０に通電してこれを加熱する回路であり、電線１７３のヒータリード線１７４に接続される通電端２２５ａと、電線１７５のヒータリード線１７６に接続されて接地電位ＰＶＥとされる通電端２２５ｂとを有する。
　回路部２００において、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、第１電位ＰＶ１とされる内側回路ケース２５０に包囲されている。また、この内側回路ケース２５０は、絶縁トランス２７０の二次側鉄心２７１ｂを収容して包囲すると共に、電線１６１，１６３のうち、第１電位ＰＶ１とされる内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１に導通している。絶縁トランス２７０は、その鉄心２７１が、一次側コイル２７２を捲回した一次側鉄心２７１ａと、電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４を捲回した二次側鉄心２７１ｂとに、分離して構成される。このうち一次側鉄心２７１ａは、接地電位ＰＶＥに導通し、二次側鉄心２７１ｂは、第１電位ＰＶ１に導通している。
　更に、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、内側回路ケース２５０、及び計測制御回路２２０は、接地電位ＰＶＥとされる外側回路ケース２６０に包囲されている。また、この外側回路ケース２６０は、絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１ａを収容して包囲すると共に、電線１６１，１６３のうち、接地電位ＰＶＥとされる外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２に導通している。
　計測制御回路２２０は、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を通じて外部のバッテリＢＴで駆動される。レギュレータ電源ＰＳを通じて計測制御回路２２０に入力された電力の一部は、絶縁トランス２７０を介して、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に分配される。また、計測制御回路２２０は、マイクロプロセッサ２２１を有し、通信線ＣＣを介して内燃機関を制御する制御ユニットＥＣＵと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路２３０の測定結果（信号電流Ｉｓの大きさ）などの信号を、制御ユニットＥＣＵに送信可能となっている。
　次いで、微粒子検知システム１の電気的機能及び動作について説明する（図１，図３参照）。セラミック素子１２０の放電電極体１３０は、電線１６１の放電電位リード線１６２を介して、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に接続、導通しており、第２電位ＰＶ２とされる。一方、セラミック素子１２０の補助電極体１４０は、電線１６３の補助電位リード線１６４を介して、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に接続、導通しており、補助電極電位ＰＶ３とされる。更に、内側金具２０は、電線１６１，１６３の内側外部導体１６１ｇ１，１６３ｇ１を介して、内側回路ケース２５０等に接続、導通しており、第１電位ＰＶ１とされる。加えて、外側金具７０は、電線１６１，１６３の外側外部導体１６１ｇ２，１６３ｇ２を介して、外側回路ケース２６０等に接続、導通しており、接地電位ＰＶＥとされる。
　ここで、放電電極体１３０の針状電極部１３１に、回路部２００のイオン源電源回路２１０から、電線１６１の放電電位リード線１６２、放電電位端子４６、及び放電電位パッド１３５を通じて、正の高電圧（例えば、１～２ｋＶ）の第２電位ＰＶ２を印加する。すると、この針状電極部１３１の針状先端部１３１ｓｓと、第１電位ＰＶ１とされた内側プロテクタ６０との間で、気中放電、具体的にはコロナ放電を生じ、針状先端部１３１ｓｓの周囲でイオンＣＰが生成される。前述したように、ガス取入管２５の作用により、内側プロテクタ６０内には、排気ガスＥＧが取り入れられ、セラミック素子１２０付近において、基端側ＧＫから先端側ＧＳに向かう取入ガスＥＧＩの気流が生じている。このため、生成されたイオンＣＰは、取入ガスＥＧＩ中の微粒子Ｓに付着する。これにより、微粒子Ｓは、正に帯電した帯電微粒子ＳＣとなって、取入ガスＥＧＩと共に、ガス排出口６０ｅに向けて流れ、排気管ＥＰへ排出される。
　一方、補助電極体１４０の補助電極部１４１には、回路部２００の補助電極電源回路２４０から、電線１６３の補助電位リード線１６４、補助電位端子４７、及び補助電位パッド１４７を通じて、所定の電位（例えば、１００～２００Ｖの正の直流電位）とされた補助電極電位ＰＶ３を印加する。これにより、生成したイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦに、補助電極部１４１からその径方向外側ＧＤＯの内側プロテクタ６０（捕集極）に向かう斥力を与える。そして、浮遊イオンＣＰＦを、捕集極（内側プロテクタ６０）の各部に付着させて捕集を補助する。かくして、確実に浮遊イオンＣＰＦを捕集することができ、浮遊イオンＣＰＦまでもがガス排出口６０ｅから排出されるのを防止する。
　そして、この微粒子検知システム１では、ガス排出口６０ｅから排出された帯電微粒子ＳＣに付着していた排出イオンＣＰＨの電荷量に対応する信号（信号電流Ｉｓ）を、信号電流検知回路２３０で検知する。これにより、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量（濃度）を検知できる。このように本実施形態では、気中放電で発生させたイオンＣＰを、ガス取入管２５の内部に取り入れた排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓに付着させて、帯電した帯電微粒子ＳＣを生成し、第１電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間に、帯電微粒子ＳＣの量に応じて流れる信号電流Ｉｓを用いて排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知する。
　更に、微粒子センサ１０は、セラミック素子１２０に素子用ヒータ１５０を有する。この素子用ヒータ１５０のヒータパッド１５６は、ヒータ端子４８及び電線１７３のヒータリード線１７４を介して、回路部２００の第２ヒータ通電回路２２５の通電端２２５ａに導通している。また、素子用ヒータ１５０のヒータパッド１５８は、ヒータ端子４９及び電線１７５のヒータリード線１７６を介して、第２ヒータ通電回路２２５の通電端２２５ｂに導通している。
　このため、第２ヒータ通電回路２２５から、ヒータパッド１５６とヒータパッド１５８との間に所定のヒータ通電電圧を印加すると、素子用ヒータ１５０の発熱抵抗体１５１が通電により発熱する。これにより、セラミック素子１２０を加熱して、セラミック素子１２０に付着した水滴や煤等の異物を除去できるので、セラミック素子１２０の絶縁性を回復或いは維持できる。
　加えて、本実施形態の微粒子センサ１０は、第１絶縁スペーサ１００にスペーサ用ヒータ１０５を有する。このスペーサ用ヒータ１０５の第１ヒータ端子１０７は、ヒータ接続金具８５及び電線１７１のヒータリード線１７２を介して、回路部２００の第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２３ａに導通している。また、スペーサ用ヒータ１０５の第２ヒータ端子１０８は、外側金具７０及び外筒接続金具９５を介して、接地電位ＰＶＥに、ひいては第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２３ｂに導通している。
　このため、第１ヒータ通電回路２２３から、第１ヒータ端子１０７と第２ヒータ端子１０８との間に所定のヒータ通電電圧を印加すると、スペーサ用ヒータ１０５の発熱抵抗体１０６が通電により発熱する。これにより、第１絶縁スペーサ１００のスペーサ先端側部１０１を加熱して、スペーサ先端側部１０１のガス接触部１０１ｓに付着した水滴や煤等の異物を除去する（蒸発させる、焼き飛ばす）ことができる。従って、この微粒子センサ１０では、第１電位ＰＶ１とされる内側金具２０と接地電位ＰＶＥとされる外側金具７０との間に介在する第１絶縁スペーサ１００の絶縁性を回復或いは維持することができ、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量を適切に検知できる。
　また、スペーサ用ヒータ１０５の発熱抵抗体１０６は、第１絶縁スペーサ１００の内部に埋め込まれているため、ススなどの異物が発熱抵抗体１０６に付着（堆積）することにより、スペーサ用ヒータ１０５に対する通電を適切に実行できなくなったり、発熱抵抗体１０６が劣化するのを抑制できる。従って、微粒子センサ１０を長期間にわたって使用した場合にも、スペーサ用ヒータ１０５による加熱性能を良好に維持することができる。
　更に、本実施形態では、第１絶縁スペーサ１００のうち、外側金具７０（取付金具８０の段状部８３）に当接する外側段面（スペーサ当接面）１０２ｓに、スペーサ用ヒータ１０５の第１ヒータ端子１０７を設けており、この第１ヒータ端子１０７は外側金具７０に導通している。このような形態とすることで、第１ヒータ端子１０７を外側金具７０に接続するリード線等を無くすことができ、微粒子センサ１０を簡単な構造とし、かつ、第１ヒータ端子１０７を確実に外側金具７０に導通できる。また、本実施形態では、第１ヒータ端子１０７を、外側段面１０２ｓに、第１絶縁スペーサ１００の周方向ＣＤに延びる円環状に形成し、全周にわたり外側金具７０（取付金具８０の段状部８３）に当接させている。このため、第１ヒータ端子１０７と外側金具７０とをより確実に電気的に接続できる。
　特にこの微粒子センサ１０では、信号電流Ｉｓが微小となるが、第１電位ＰＶ１とされる内側金具２０と、接地電位ＰＶＥとされる外側金具７０との間に介在する第１絶縁スペーサ１００の絶縁性の低下を、スペーサ用ヒータ１０５により抑制できるため、第１電位ＰＶ１と接地電位ＰＶＥとの間の漏れ電流を抑制し、これらの間を流れる微小な信号電流Ｉｓの量を適切に検知できる。かくして、排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量を適切に検知することができる。
（実施形態２）
　次いで、本発明の第２の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態２の微粒子検知システム３０１は、微粒子センサ３１０（図９～１１参照）と、実施形態１と共通の回路部２００（図３参照）とから構成され、排気管ＥＰを流通する排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量を検知する。なお、図９，１０において、微粒子センサ３１０の軸線ＡＸに沿う長手方向ＧＨのうち、図中下方を先端側ＧＳ、逆側の図中上方を基端側ＧＫとする。但し、微粒子センサ３１０の基端側の形態は、実施形態１の微粒子センサ１０とほぼ同様であるので、図９，１０においては、基端側部分の記載を省略している。また、実施形態１の微粒子センサ１０と異なる部分を中心に説明し、同様な部分については同じ番号を付し、説明を省略あるいは簡略化する。
　微粒子センサ３１０は、その内側金具３２０のガス取入管２５が、接地電位ＰＶＥとされた金属製の排気管ＥＰの取付開口ＥＰＯを通じて排気管ＥＰ内に配置される。そして、ガス取入口６５ｃからガス取入管２５内に取り入れた取入ガスＥＧＩ中の微粒子Ｓに、イオンＣＰを付着させて帯電微粒子ＳＣとし、取入ガスＥＧＩと共にガス排出口６０ｅから排気管ＥＰへ排出する（図８参照）。この微粒子センサ３１０は、ガス取入管２５を含む内側金具３２０、外側金具３７０、絶縁スペーサ４００、セラミック素子４２０等から構成される。
　このうち内側金具３２０は、接地電位ＰＶＥとは異なる第１電位ＰＶ１とされ、主体金具３３０と、内筒３４０と、内筒接続金具５０と、ガス取入管２５（内側プロテクタ６０及び外側プロテクタ６５）とから構成される。
　主体金具３３０は、既に説明した実施形態１の微粒子センサ１０における主体金具３０とほぼ同様の形態である。但し、微粒子センサ１０とは異なり、フランジ部３３１と先端部３３０ｓとの間に雄ネジ部３３０ｎを有する。この雄ネジ部３３０ｎには、後述する絶縁スペーサ４００を線パッキン３３９を介して係止するスペーサ止め輪３３２が螺合される。これにより、絶縁スペーサ４００のうち、スペーサ本体４０１の厚肉部４０１ｆを、主体金具３３０のフランジ部３３１とスペーサ止め輪３３２で挟み、後述するように、絶縁スペーサ４００を介して、主体金具３３０及びこれに保持されているセラミック素子４２０等を取付金具３８０に固定している。
　主体金具３３０の内部には、実施形態１のセラミック素子１２０よりもやや長いセラミック素子４２０が挿通されている。また、主体金具３３０の内部には、実施形態１の微粒子センサ１０と同じく、先端側ＧＳから基端側ＧＫに向けて順に、金属カップ３３、セラミックホルダ３４、第１粉末充填層３５、第２粉末充填層３６、及びセラミックスリーブ３７とが配置され、加締部３３０ｋｋは、加締リング３８を介してセラミックスリーブ３７を先端側ＧＳに押圧している。
　セラミック素子４２０は、長手方向ＧＨの寸法が、セラミック素子１２０よりもやや長い点で異なる。しかし、それ以外の各部の形態、構造は、既に説明したセラミック素子１２０と同様である（図６，７参照）ので、本実施形態２では説明を省略する。
　実施形態１の内筒４０とは異なり、内筒３４０の先端部３４０ｓは、主体金具３３０の基端側部３３０ｋに外嵌され、基端側部３３０ｋにレーザ溶接されている。この内筒３４０の内部には、実施形態１の内筒４０と同じく、先端側ＧＳから基端側ＧＫに向けて順に、絶縁ホルダ４３、第１セパレータ４４、及び、第２セパレータ４５が配置されている。絶縁ホルダ４３及び第１セパレータ４４には、セラミック素子４２０が挿通されている。一方、第２セパレータ４５内には、セラミック素子４２０の素子基端部４２０ｋが収容されている。内筒接続金具５０は、実施形態１と同じく、内筒３４０の基端部３４０ｋに外嵌され、その先端部５０ｓが内筒３４０の基端部３４０ｋにレーザ溶接されている。ガス取入管２５も、実施形態１と同じく、内側プロテクタ６０と外側プロテクタ６５とから構成され、セラミック素子４２０の先端側部分を径方向外側ＧＤＯから包囲し、セラミック素子４２０を水滴や異物から保護する一方、排気ガスＥＧをセラミック素子４２０の周囲に導く。
　次に、外側金具３７０について説明する。この外側金具３７０は、既に説明した実施形態１の微粒子センサ１０における外側金具７０よりも径大であるがほぼ同様の形態を有し、内側金具３２０の径方向ＧＤ周囲をこの内側金具３２０とは離間した状態で囲むと共に、排気管ＥＰに装着されて接地電位ＰＶＥとされる。外側金具３７０は、取付金具３８０と外筒３９０とから構成される。
　取付金具３８０は、主体金具３３０及び内筒３４０の先端側部分の径方向ＧＤ周囲に、これらとは離間して配置されている。この取付金具３８０にも、六角柱形状をなすフランジ部３８１、段状の段状部３８３が設けられている。また、先端側部３８０ｓの外周には、排気管ＥＰへの固定用の雄ネジ（不図示）が形成されており、微粒子センサ３１０は、この先端側部３８０ｓの雄ネジにより、取付用ボスＢＯを介して排気管ＥＰに固定される。
　実施形態１の微粒子センサ１０では、取付金具８０と内側金具２０との間を、第１絶縁スペーサ１００及び第２絶縁スペーサ１１０で離間し絶縁していた。しかし、本実施形態２の微粒子センサ３１０では、外側金具３７０と内側金具３２０との間、特に取付金具３８０と主体金具３３０との間を、１つの絶縁スペーサ４００で絶縁する。取付金具３８０のうち最も基端側ＧＫの加締部３８０ｋｋは、径方向内側ＧＤＩに加締められて、線パッキン３８７を介して押圧スリーブ４１０及び粉末充填体４３０を介して、絶縁スペーサ４００の環状突出部４０３を先端側ＧＳに押圧し、取付金具３８０の段状部３８３に圧接させて、絶縁スペーサ４００を取付金具３８０に固定している。一方、外筒３９０は、微粒子センサ１０の外筒９０と同じく、その先端部９０ｓを取付金具３８０の基端側部３８０ｋに外嵌した状態で、この基端側部３８０ｋにレーザ溶接されている。
　次に、絶縁スペーサ４００について説明する（図１２～１６も参照）。絶縁スペーサ４００は、長手方向ＧＨに延びる円筒状で主としてアルミナからなる部材である。前述したように、この絶縁スペーサ４００は、内側金具３２０と外側金具３７０との間に介在して両者を電気的に絶縁する。具体的には、内側金具３２０のうち主体金具３３０及び内筒３４０の先端側部分と、外側金具３７０のうち取付金具３８０及び外筒３９０の先端側部分との間に配置されている。この絶縁スペーサ４００は、概略円筒形状の筒状部４００ｔと、この筒状部４００ｔから径方向外側ＧＤＯに環状に突出する環状突出部４０３とからなる。
この絶縁スペーサ４００の筒状部４００ｔのうち、先端側ＧＳの部位は、微粒子センサ３１０を排気管ＥＰに装着した状態で、排気管ＥＰ内に露出して排気ガスＥＧに接するガス接触部４００ｓとなっている（図９，１３参照）。
　絶縁スペーサ４００は、上述の筒状部４００ｔをなす、アルミナからなる円筒状のスペーサ本体４０１、及びこのスペーサ本体４０１の円筒面をなす外周面４０１ｇ上に、重ならないように隙間を空けて一重の円筒状（Ｃ字状）に巻き付けられた層状ヒータ部４０２と、この層状ヒータ部４０２に気密に外嵌され、絶縁スペーサ４００の径方向外側ＧＤＯに向けて突出する環状突出部４０３と、を有する。スペーサ本体４０１のうち、軸線ＡＸに沿う長手方向ＧＨのうち先端側ＧＳ寄りの部分には、肉厚の厚肉部４０１ｆと、これよりも先端側ＧＳに位置し薄肉の先端薄肉部４０１ｓとを有する。
　一方、層状ヒータ部４０２は、図１６に示すように、層状のスペーサ用ヒータ４０５と、その内側に位置するアルミナからなるベース絶縁層４０８と、スペーサ用ヒータ４０５の外側に位置しアルミナからなるカバー絶縁層４０９とからなる。スペーサ用ヒータ４０５（図１６，１７参照）は、タングステンからなる層状発熱抵抗体４０６と、ヒータリード部４０７とからなる。ヒータリード部４０７は、層状発熱抵抗体４０６の両端からそれぞれ延びるリード本体部４０７ｐと、層状ヒータ部４０２の表面に露出する端子パッド４０７ｍと、カバー絶縁層４０９を貫通してリード本体部４０７ｐと端子パッド４０７ｍとを導通するビア導体４０７ｖとからなる。
　このうち層状発熱抵抗体４０６は、絶縁スペーサ４００の周方向ＣＤ（図１７において左右方向）に延びた形態を有する。この層状発熱抵抗体４０６のうち、一方側ＣＤ１（図１７において右方）に位置する一方端部４０６ｐと、他方側ＣＤ２（図１７において左方）に位置する他方端部４０６ｑとは、図１２に示すように、スペーサ本体４０１に巻き付けられることにより、互いに周方向ＣＤに対向し近接して配置されている。また、この層状発熱抵抗体４０６は、メアンダ状（ジグザグ状）に形成されている。但し、一方端部４０６ｐ及び他方端部４０６ｑは、これらの間に位置する中間部４０６ｒよりも屈曲のピッチが小さくされており、これら一方端部４０６ｐ及び他方端部４０６ｑでは、中間部４０６ｒに比して、発熱しやすい形態、即ち、周方向ＣＤの単位長さ当たりの発熱量が高くなる形態となっている。このため、絶縁スペーサ４００のうち、一方端部４０６ｐ及び他方端部４０６ｑが設けられた部位における表面温度が高くできるので、一方端部４０６ｐと他方端部４０６ｑとの隙間の部位（一方端部４０６ｐよりも周方向ＣＤの一方側ＣＤ１で、他方端部４０６ｑよりも周方向ＣＤの他方側ＣＤ２の、層状発熱抵抗体４０６が存在しない部位）における表面温度が低くなって、この隙間の部位だけ付着した水滴や煤等の異物を除去できず、この部分で絶縁低下を生じる不具合が発生するのを防止している。
　しかも、本実施形態２における絶縁スペーサ４００では、層状ヒータ部４０２の層状発熱抵抗体４０６は、スペーサ本体４０１のうち先端薄肉部４０１ｓの径方向外側ＧＤＯに配置されている。このため、前述したガス接触部４００ｓのうち、先端薄肉部４０１ｓと層状ヒータ部４０２のうちこの先端薄肉部４０１ｓの径方向外側ＧＤＯに位置する部位（層状発熱抵抗体４０６を含む部位）とからなる離間部４００ｄは、図９，１０に示すように、この離間部４００ｄの径方向内側ＧＤＩに位置する内側金具３２０（主体金具３３０及びスペーサ止め輪３３２）と内側空間ＳＰＩを介して離間している。加えて、この離間部４００ｄの径方向外側ＧＤＯに位置する外側金具３７０（取付金具３８０の先端側部３８０ｓ）と外側空間ＳＰＯを介して離間している。このため、離間部４００ｄは、熱容量が小さく、内側金具３２０や外側金具３７０への熱伝導も空間ＳＰＯ，ＳＰＩにより抑制されるので、層状ヒータ部４０２への通電による層状発熱抵抗体４０６の発熱により高温とし易く、容易に堆積した水滴やススなどの異物を除去しまた異物の堆積を防止することができる。
　環状突出部４０３は、アルミナからなる環状で、筒状部４００ｔに、具体的にはスペーサ本体４０１の外周に設けた層状ヒータ部４０２に外嵌されたセラミックリング４０３ｃと、これを層状ヒータ部４０２に気密に固着するガラスからなるガラスシール部４０３ｇとから構成されている。絶縁スペーサ４００の環状突出部４０３は、取付金具３８０の加締部３８０ｋｋを加締めることにより、線パッキン３８７、押圧スリーブ４１０及び粉末充填体４３０を介して、先端側ＧＳに向けて押圧され、取付金具３８０の段状部３８３に圧接している。このように、本実施形態２では、絶縁スペーサ４００に環状突出部４０３を設けているので、絶縁スペーサ４００を取付金具３８０に容易かつ気密に固定することができる。
　この絶縁スペーサ４００は、仮焼したスペーサ本体４０１の外周にパターン印刷により形成した層状発熱抵抗体及びリード本体部４０７ｐを内部に含む未焼成の層状ヒータ部４０２を巻き付けて焼成する。その後、セラミックリング４０３ｃを外嵌し、これをガラスで気密に固着しガラスシール部４０３ｇを設けることにより形成する。
　この絶縁スペーサ４００の層状ヒータ部４０２の２つのヒータリード部４０７は、図１０に示すように、それぞれ単芯の電線４７１，４７７の芯線であるヒータリード線４７２，４７８に、接続端子４８１，４８２を介して接続されている。具体的には、端子パッド４０７ｍ，４０７ｍにロー付けされた接続端子４８１，４８２にそれぞれ電線４７１のヒータリード線４７２及び電線４７７のヒータリード線４７８の先端部分が保持され導通している。図３に示すように、第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２３ａは、電線４７１（ヒータリード線４７２）に、通電端２２３ｂは、電線４７７のヒータリード線４７８に接続しているので、第１ヒータ通電回路２２３で、スペーサ用ヒータ４０５（層状発熱抵抗体４０６）への通電が可能となっている。
　このため、第１ヒータ通電回路２２３による通電で層状発熱抵抗体４０６を発熱させ、絶縁スペーサ４００の離間部４００ｄを加熱すると、絶縁スペーサ４００の先端側のガス接触部４００ｓに付着した水滴や煤等の異物を除去する（蒸発させる、焼き飛ばす）ことができる。従って、この微粒子センサ３１０でも、第１電位ＰＶ１とされる内側金具３２０（主体金具３３０）と接地電位ＰＶＥとされる外側金具３７０（取付金具３８０）との間に介在する絶縁スペーサ４００の絶縁性を、回復或いは維持することができ、この微粒子センサ３１０によって排気ガスＥＧ中に含まれる微粒子Ｓの量を適切に検知することができる。
　また、スペーサ用ヒータ４０５の層状発熱抵抗体４０６も、カバー絶縁層４０９に覆われて、絶縁スペーサ４００の内部に埋め込まれているため、ススなどの異物が層状発熱抵抗体４０６に付着（堆積）することにより、スペーサ用ヒータ４０５に対する通電を適切に実行できなくなったり、層状発熱抵抗体４０６が劣化するのを抑制できる。従って、微粒子センサ３１０を長期間にわたって使用した場合にも、スペーサ用ヒータ４０５による加熱性能を良好に維持することができる。
　また、実施形態１の微粒子センサ１０では、５本の電線１６１，１６３，１７１，１７３，１７５、具体的には、２本の三重同軸ケーブルの電線１６１，１６３のほか、３本の単芯の電線１７１，１７３，１７５を用いたが、本実施形態２の微粒子センサ３１０では、電線１６１，１６３，１７３，１７５のほか、上述の電線４７１，４７７の合計６本を用いる点で異なる。しかし、外筒接続金具９５，グロメット９７等の形態や構造はほぼ同様であるので、説明を省略する。また、図３に破線で示すように、実施形態１と異なり、電線４７７は、第１ヒータ通電回路２２３の通電端２２３ｂに接続されている。しかし、電線１６１，１６３，１７３，１７５，４７１と回路部２００の各回路との接続関係は同様であるので、説明を省略する。
（変形形態１）
　上述した実施形態２に係る微粒子センサ３１０では、絶縁スペーサ４００の層状ヒータ部４０２のうち層状発熱抵抗体４０６の形態を、周方向ＣＤ全体に亘ってメアンダ形状とした形態を示した。しかし異なる形態とすることもできる。変形形態１（図１８参照）に係る絶縁スペーサ５００の層状ヒータ部５０２の層状発熱抵抗体５０６は、直線帯状の中間部５０６ｒのほか、その両端に、外側ほど細くなる一方端部５０６ｐ及び他方端部５０６ｑを有する形態としている。この形態とすると、層状発熱抵抗体５０６全体の抵抗を低くすることができ、層状発熱抵抗体４０６を用いる実施形態２の微粒子センサ３１０に比して、低電圧、大電流で層状発熱抵抗体５０６を発熱させることができる。
（変形形態２）
　また、変形形態２（図１９参照）に係る絶縁スペーサ６００の層状ヒータ部６０２の層状発熱抵抗体６０６として、直線帯状の中間部６０６ｒと、その両端に、メアンダ状の一方端部６０６ｐ及び他方端部６０６ｑを有する形態とすることもできる。この形態でも、実施形態２の層状発熱抵抗体４０６に比して、層状発熱抵抗体６０６全体の抵抗を低くすることができ、低電圧、大電流で層状発熱抵抗体６０６を発熱させることができる。
　以上において、本発明を実施形態１，２及び変形形態１，２に即して説明したが、本発明は上述の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言うまでもない。例えば、実施形態１，２等では、タングステンからなる発熱抵抗体１０６を用いたが、発熱抵抗体１０６の構成材料はこれに限定されない。白金やモリブテンなどの他の金属材料や、導電性セラミック材を用いてもよい。
１，３０１　微粒子検知システム
１０，３１０　微粒子センサ
２０，３２０　内側金具
２５　ガス取入管
３０，３３０　主体金具
３３０ｎ　雄ネジ部
３３２　スペーサ止め輪
４０，３４０　内筒
５０　内筒接続金具
６０　内側プロテクタ
６０ｅ　ガス排出口
６５　外側プロテクタ
６５ｃ　ガス取入口
７０，３７０　外側金具
８０，３８０　取付金具（外側金具）
９０，３９０　外筒（外側金具）
１００　第１絶縁スペーサ（絶縁スペーサ）
１０１　スペーサ先端側部
１０１ｓ　ガス接触部
１０２　スペーサ中間部
１０２ｓ　外側段面（スペーサ当接面）
１０５　スペーサ用ヒータ（ヒータ）
１０６　発熱抵抗体
１０７　第１ヒータ端子
１０８　第２ヒータ端子
１２０，４２０　セラミック素子
１３０　放電電極体
１４０　補助電極体
４００，５００，６００　絶縁スペーサ
４００ｓ　ガス接触部
４００ｄ　離間部
ＳＰＩ　内側空間
ＳＰＯ　外側空間
４０１　スペーサ本体
４０２，５０２，６０２　層状ヒータ部
４０３　環状突出部
４０５　スペーサ用ヒータ（ヒータ）
４０６，５０６，６０６　層状発熱抵抗体
４０６ｐ，５０６ｐ，６０６ｐ　（層状発熱抵抗体の）一方端部
４０６ｑ，５０６ｑ，６０６ｑ　（層状発熱抵抗体の）他方端部
４０６ｒ，５０６ｒ，６０６ｒ　（層状発熱抵抗体の）中間部
４０９　カバー絶縁層
ＳＰ１　内側空間（離間部の径方向内側に位置する空間）
ＳＰ２　外側空間（離間部の径方向外側に位置する空間）
２００　回路部
ＥＰ　排気管（通気管）
ＥＧ　排気ガス（被測定ガス）
ＥＧＩ　取入ガス
Ｓ　微粒子
ＰＶＥ　接地電位
ＰＶ１　第１電位
Ｉｓ　信号電流
ＡＸ　（微粒子センサの）軸線
ＧＤ　径方向
ＧＤＯ　径方向外側
ＧＤＩ　径方向内側
ＣＤ　（絶縁スペーサの）周方向
ＣＤ１　（周方向の）一方側
ＣＤ２　（周方向の）他方側
ＣＰ　イオン
ＳＣ　帯電微粒子

Claims (8)

  1. 　微粒子を含む被測定ガスが流通し、接地電位とされた金属製の通気管に装着され、
    　上記接地電位とは異なる第１電位とされ、上記被測定ガスを内部に取り入れるガス取入管を有する内側金具を備える
    微粒子センサであって、
    　上記内側金具の径方向周囲を囲み、上記通気管に装着されて上記接地電位とされる筒状の外側金具と、
    　上記内側金具と上記外側金具との間に介在して両者を電気的に絶縁してなり、筒状で上記通気管内に露出して上記通気管内を流通する上記被測定ガスに接するガス接触部を有する筒状の絶縁スペーサと、を備え、
    　上記絶縁スペーサは、上記ガス接触部を加熱するヒータを有し、
    　上記ヒータは、上記絶縁スペーサの内部に埋め込まれた発熱抵抗体を含む
    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、
    　前記ヒータは、
    　　前記発熱抵抗体に導通する一対の第１ヒータ端子及び第２ヒータ端子を有し、
    　上記第１ヒータ端子は、
    　　前記絶縁スペーサのうち、前記外側金具に当接するスペーサ当接面に形成され、上記外側金具に導通してなる
    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、
    　前記スペーサ当接面は、前記絶縁スペーサの周方向に延びる環状をなし、
    　前記第１ヒータ端子は、上記スペーサ当接面に、上記絶縁スペーサの上記周方向に延びる環状に形成され、全周にわたり前記外側金具に当接してなる
    微粒子センサ。
  4. 請求項１～３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、
    　　絶縁セラミックからなる筒状のスペーサ本体と、
    　　上記スペーサ本体の外周面を覆い、前記ヒータを含む層状ヒータ部とを有し、
    　上記層状ヒータ部は、
    　　上記絶縁スペーサの周方向に延びた形態の前記発熱抵抗体であって、上記周方向の一方側に位置する一方端部と他方側に位置する他方端部とが、上記周方向に対向し近接して配置された層状発熱抵抗体と、
    　　絶縁セラミックからなり、上記層状発熱抵抗体を覆ってなるカバー絶縁層と、を含む
    微粒子センサ。
  5. 請求項４に記載の微粒子センサであって、
    　前記層状ヒータ部の前記層状発熱抵抗体は、
    　　前記一方端部及び前記他方端部が、両者の間に位置する中間部に比して、前記周方向の単位長さ当たりの発熱量が高くなる形態を有する
    微粒子センサ。
  6. 請求項４または請求項５に記載の微粒子センサであって、
    　前記絶縁スペーサは、
    　　無機絶縁材からなり、前記層状ヒータ部に気密に外嵌され、上記絶縁スペーサの径方向外側に向けて突出する環状突出部を有する
    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、
    　前記絶縁スペーサの前記ガス接触部は、
    　　径方向内側に位置する前記内側金具と内側空間を介して離間し、かつ径方向外側に位置する前記外側金具と外側空間を介して離間した離間部を含み、
    　前記絶縁スペーサの前記発熱抵抗体は、
    　　上記離間部に位置する
    微粒子センサ。
  8. 請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の微粒子センサであって、
    　気中放電で発生させたイオンを、前記ガス取入管の内部に取り入れた前記被測定ガス中に含まれる前記微粒子に付着させて、帯電した帯電微粒子を生成し、前記第１電位と前記接地電位との間に上記帯電微粒子の量に応じて流れる信号電流を用いて、上記被測定ガス中の上記微粒子の量を検知する
    微粒子センサ。
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