WO2017090587A1 - 粒子状物質の測定装置用部品およびその製造方法 - Google Patents

粒子状物質の測定装置用部品およびその製造方法 Download PDF

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filter
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measuring device
base
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大樹 村松
康人 村元
井上　将吾
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京セラ株式会社
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a part for a particulate matter measuring device and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 As a part for a particulate matter measuring device used for measuring the amount of particulate matter in exhaust gas discharged from a diesel engine, for example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-159783 (hereinafter referred to as Patent Document 1). The ones described are known.
  • the particulate matter measuring device component described in Patent Document 1 sandwiches a cell when a filter partitioned into a plurality of cells by a porous partition and at least one cell is a measuring cell. And a pair of electrodes.
  • the amount of particulate matter deposited in the exhaust gas collected by the filter is calculated based on the capacitance between the pair of electrodes.
  • the particulate matter measuring device component comprises a base made of ceramics and having a flow path through which gas flows, and a filter part made of porous ceramics provided inside the flow path so as to divide the flow path into a plurality of parts. And a pair of electrodes for forming a capacitance provided so as to sandwich the filter portion between the base portion, and the wall surface of the flow path of the base portion is denser than the surface of the filter portion.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the part for measuring devices of particulate matter. It is sectional drawing which shows the longitudinal cross-section of the component for measuring apparatuses of the particulate matter shown in FIG. It is sectional drawing which shows the cross section of the component for measuring apparatuses of the particulate matter shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the wiring pattern of the electrode in the components for measuring apparatuses of the particulate matter shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the wiring pattern of the electrode in the modification of the components for measuring devices of a particulate matter. It is sectional drawing which shows the longitudinal cross-section of the modification of the components for measuring devices of a particulate matter.
  • (A) is a perspective view of a modified example of a part for a particulate matter measuring device
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line CC (longitudinal section) of (a)
  • (c) is ( It is sectional drawing which shows the DD sectional view (longitudinal section) of a).
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a particulate matter measuring device component 100.
  • the particulate matter measuring device component 100 includes a base 1 having a flow channel 11 therein and a filter unit 2 provided inside the flow channel 11.
  • the particulate matter measuring device component 100 further includes a pair of electrodes 3 for forming a capacitance on the base 1.
  • the particulate matter measuring device component 100 is used, for example, to measure the amount of particulate matter in exhaust gas discharged from a diesel engine.
  • the base 1 is a member for forming a gas flow path 11.
  • the base 1 is made of, for example, an insulating ceramic such as alumina.
  • the base 1 has, for example, one or a plurality of flow paths 11 inside.
  • the base 1 has a rectangular parallelepiped shape and includes two flow paths 11 therein.
  • the channel 11 extends along the longitudinal direction of the main surface of the base 1.
  • Each flow path 11 is divided into a plurality by the filter unit 2, and each of the divided spaces is also called a divided flow path 12.
  • the flow path 11 is open to one side surface of the base 1 and a side surface at a position facing the one side surface.
  • the two flow paths 11 are arranged in the thickness direction of the base 1.
  • the length of the main surface in the longitudinal direction can be set to 40 mm
  • the length (width) in the short direction can be set to 10 mm
  • the thickness can be set to 5 mm.
  • segmentation flow path 12 (division flow path 12 between the filter parts 2) divided by the filter part 2 can set a width
  • interval of a bottom face and a ceiling surface can be set to 1.2 mm.
  • the length of the channel 11 is equal to the length of the base 1 and can be set to 40 mm.
  • the filter unit 2 is a member for collecting particulate matter in the gas. As shown in FIG. 2, the filter unit 2 is provided inside the flow path 11. As shown in FIG. 3, in the particulate matter measuring device component 100, the filter unit 2 is plate-shaped and is provided along the longitudinal direction of the base 1 (along the length direction of the flow path 11). It has been. A plurality of filter units 2 are provided so as to divide the channel 11 of the base 1 into a plurality of regions (divided channels 12). The particulate matter measuring device component 100 is provided with four filter sections 2 for each flow path 11. Each of the four filter units 2 is arranged in parallel.
  • the filter part 2 consists of porous ceramics. Examples of porous ceramics include porous alumina. Since the filter part 2 is made of porous alumina, the gas flowing through the flow path 11 can pass through the filter part 2. At this time, the filter unit 2 can collect (deposit) a part of the particulate matter contained in the gas.
  • the wall surface of the flow path 11 of the base portion 1 is denser than the surface of the filter portion 2.
  • the particulate matter deposition can be easily concentrated on the filter unit 2, and the linearity between the particulate matter deposition amount and the measured value can be increased.
  • the measurement accuracy of the particulate matter measuring device component 100 can be improved.
  • the wall surface of the channel 11 of the base portion 1 is denser than the surface of the filter portion 2.
  • the wall surface of the channel 11 of the base 1 and the surface of the filter unit 2 are observed using a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • image processing is performed on the obtained SEM image to determine the surface porosity.
  • the porosity of the wall surface of the flow path 11 of the base 1 can be set to 3% or less, for example.
  • the porosity of the surface of the filter unit 2 can be set to 40 to 70%, for example.
  • the wall surface of the flow path 11 here means the whole inner surface of the base 1 facing the gas in the flow path 11. That is, not only the inner surface of the flow path 11 but also the ceiling surface and the bottom surface are included in the wall surface here.
  • the wall surface of the channel 11 of the base 1 is denser than the surface of the filter unit 2” here means that only the ceiling surface and the bottom surface of the channel 11 are denser than the surface of the filter unit 2. Also included. Also in this case, it is possible to make it difficult to deposit the particulate matter on the ceiling surface and the bottom surface of the flow path 11 of the base portion 1 and to make it easier to deposit the particulate matter on the surface of the filter portion 2. As a result, the particulate matter deposition can be easily concentrated on the filter unit 2, and the linearity between the particulate matter deposition amount and the measured value can be increased.
  • the porosity of the wall surface of the flow path 11 of the base 1 By setting the porosity of the wall surface of the flow path 11 of the base 1 to 3% or less, it is possible to make it difficult for particulate matter to enter the base 1. As a result, the possibility that the particulate matter adheres to the electrode 3 can be reduced, so that the electrostatic capacitance between the electrodes 3 may not be correctly measured when the particulate matter adheres to the electrode 3. Can be reduced. As a result, the measurement accuracy of the particulate matter measurement device component 100 can be further improved.
  • the base part 1 and the filter part 2 are integrally formed. Since the base portion 1 and the filter portion 2 are integrally formed, the long-term reliability of the particulate matter measuring device component 100 can be improved. Specifically, in the case where the base 1 and the filter unit 2 are joined after being formed separately, for example, there is a possibility that peeling occurs from the interface between the base 1 and the filter unit 2. In particular, when a bonding material or the like is used for bonding, the filter material 2 may not be correctly fixed to the base 1 due to deterioration of the bonding material. On the other hand, by integrally forming (firing) the base 1 and the filter part 2, it is possible to reduce the possibility of deterioration from the interface between the base 1 and the filter part 2.
  • the base 1 and the filter 2 are made of the same ceramic, the thermal expansion coefficients of the base 1 and the filter 2 can be made closer. Thereby, the long-term reliability of the particulate matter measuring device component 100 under a heat cycle can be improved.
  • “consisting of the same ceramics” means that the main components (components occupying 80% by mass or more) of the ceramics constituting the base portion 1 and the filter portion 2 are the same.
  • the base 1 and the filter 2 are made of alumina.
  • alumina is easy to adjust the surface porosity as shown below.
  • the base portion 1 having a surface with a porosity of 3% or less and the filter portion 2 having a surface with a porosity of about 40 to 70% can be integrally formed by the following method, for example.
  • a ceramic paste containing 93% by mass of alumina powder and 7% by mass of a resin binder is used for the part to be the base 1.
  • a ceramic paste containing 55% by mass of alumina powder, 38% by mass of a pore former and 7% by mass of a resin binder is used.
  • These ceramic pastes are processed into green sheets of a predetermined shape using a doctor blade method.
  • the capacitance forming electrode 3 can be formed by printing a conductive paste on the green sheet. And these green sheets are pressure-laminated using a uniaxial press.
  • the filter portion 2 and the base portion 1 having the above porosity can be formed by firing at 1500 ° C.
  • the dimensions of the filter portion 2 are, for example, a length along the width direction of the base portion 1 of 0.3 mm, and a length along the thickness direction of the base portion 1 equal to the distance between the bottom surface of the flow path 11 and the ceiling surface.
  • the length along the length direction of the base 1 can be set to 40 mm.
  • the electrode 3 is a member for forming a capacitance. As shown in FIG. 2, the electrodes 3 are provided in pairs so that the filter portion 2 is sandwiched between the base portion 1. More specifically, when a plurality of flow paths 11 are provided as in the particulate matter measuring device component 100, the electrodes 3 are arranged so as to sandwich the filter portions 2 positioned in the respective flow paths 11. Is provided. For example, the electrode 3 may be provided so as to cover the plurality of filter units 2, or may be provided so as to correspond to each of the filter units 2. And as shown in FIG.
  • the electrode 3 when the two flow paths 11 are provided in the up-down direction like the particulate matter measuring device component 100, the electrode 3 is located above the upper flow path 11, It may be located between the upper flow path 11 and the lower flow path 11 and below the lower flow path 11.
  • the electrode 3 positioned between the upper flow path 11 and the lower flow path 11 can form a capacitance with the electrode 3 above the upper flow path 11, and Capacitance can be formed between the lower flow path 11 and the lower electrode 3.
  • a capacitance is formed between the pair of electrodes 3 sandwiching the filter unit 2.
  • the capacitance between the pair of electrodes 3 changes.
  • an external detection device it is possible to measure the amount of particulate matter accumulated in the filter unit 2.
  • the electrode 3 is embedded in the base 1. Thereby, the possibility that the electrode 3 may be affected by gas corrosion or the like can be reduced. Moreover, since the possibility that particulate matter or the like adheres to the surface of the electrode 3 can be reduced, the measurement accuracy of the particulate matter measuring device component 100 can be improved.
  • the electrode 3 is provided (embedded) inside the base 1 but is not limited thereto. Specifically, the position where the electrode 3 is provided may be, for example, the outer surface of the base 1 (a surface other than the wall surface of the flow path 11).
  • the electrode 3 has, for example, a linear wiring pattern and is provided along the filter unit 2.
  • the linearity between the amount of the particulate matter collected in the filter part 2 and the change in the capacitance between the electrodes 3 is improved. be able to.
  • the shape of the electrode 3 when viewed in plan is not limited to a linear shape, and may be, for example, a circular shape or a rectangular shape.
  • the electrode 3 by making the electrode 3 into a linear wiring pattern, the resistance value can be increased as compared with the case where the electrode 3 is made circular or rectangular. Therefore, it is possible to function as a heater by applying a high voltage to the electrode 3. Thereby, the particulate matter collected by the filter part 2 can be removed by heating.
  • a direct current may be passed or an alternating current may be passed.
  • the migration that occurs in the electrode 3 can be reduced by flowing an alternating current, the long-term reliability of the particulate matter measuring device component can be improved.
  • the electrode 3 has a linear wiring pattern, and is provided in a region of the base portion 1 that sandwiches the filter portion 2 and a region that does not sandwich the filter portion 2.
  • a portion of the electrode 3 located in a region where the filter unit 2 is not sandwiched may be narrower than a portion located in a region where the filter unit 2 is sandwiched.
  • the width of the portion of the electrode 3 located in the region sandwiching the filter unit 2 is secured to form a good capacitance between the electrodes 3, while the electrode 3 is positioned in the region not sandwiching the filter unit 2
  • the resistance value can be increased by narrowing the width of the portion.
  • each of the pair of electrodes 3 sandwiching the filter unit 2 has a meander shape meandering by connecting ends of portions provided along each of the plurality of filter units 2. This is a single linear wiring pattern. And the edge part of the one electrode is pulled out by the outer surface of the base 1, and each of a pair of electrode 3 becomes one line of wiring.
  • the electrode 3 for example, a metal material such as platinum or tungsten can be used. Further, when the electrode 3 has a linear wiring pattern, for example, the width can be set to 2 mm, the length can be set to 38 mm, and the thickness can be set to 30 ⁇ m.
  • the base 1 has a shape having the flow path 11 inside, but is not limited thereto. Specifically, for example, as shown in FIG. 6, a space between the pair of base portions 1 and the pair of base portions 1 is separated from the pair of base portions 1 which are plate-shaped members made of ceramics and are arranged so that the main surfaces face each other.
  • a filter portion 2 made of porous ceramics provided so as to form a flow path, and a pair of electrodes for forming a capacitance provided on the pair of base portions 1 so as to sandwich the filter portion 2 therebetween. 3 and the opposing main surfaces of the pair of base portions 1 may be denser than the surface of the filter portion 2.
  • the flow path 11 is formed by dividing the space between the base portion 1 and the base portion 1 by the filter portion 2.
  • the amount of the particulate matter can be measured by collecting the particulate matter in the flow path 11 and collecting the particulate matter by the filter unit 2 and detecting the change in the capacitance between the electrodes 3.
  • the measurement accuracy can be improved in the same manner as the particulate matter measuring device part 100 described above.
  • three bases 1 are provided side by side with two spaces therebetween, and six each of these two spaces are provided.
  • a filter unit 2 is provided.
  • the number of the base portions 1 may be two or three or more, and the number of the filter portions 2 can be appropriately changed.
  • the filter portion 2 also serves as a side wall, but the base portion 1 in contact with the filter portion 2 may be provided as a side wall outside the outer filter portion 2.
  • the outer filter portion 2 is disposed so as to be in contact with the side wall of the base portion 1.
  • the end of the flow path 11 is open, but the present invention is not limited to this.
  • the end of the flow path 11 may be partially sealed by the sealing portion 4.
  • one end of the flow channel 11 is partially open, and a portion of the other end facing the open portion of one end is sealed. It is preferable that one end portion of the first end portion is partially sealed and a portion of the other end portion that faces the sealed portion of one end portion is open.
  • the sealing portion 4 for example, a resin material such as a fluororesin can be used.
  • the other sealing portion 4 may be made of the same ceramic as the filter portion 2 or the base portion 1.
  • the filter portion 2 may be made of ceramics and may be integrally formed (fired) together with the base portion 1 and the sealing portion 4. Thereby, a possibility that deterioration may arise from the interface of the sealing part 4 and the base 1 or the sealing part 4 and the filter part 2 can be reduced.
  • the particulate matter measuring device part 100 shown in FIGS. 8 to 10 has a plurality of filters 2 having different degrees of porosity. Particulate material measuring device part 100 that can know the particle size distribution of particulate matter, and particulate material measuring device part 100 that can collect particulate matter continuously for a long time and have a long life. , It can be more value-added.
  • the filter portion 2 made of porous ceramics has three types of filter portions 2a, 2b, and 2c having different pore sizes and pore diameters.
  • the example shown in FIG. 8 includes a first filter portion 2a having a relatively large pore diameter, a third filter portion 2c having a small pore diameter, and a second filter portion 2b having an intermediate pore diameter. ing.
  • the particulate substances collected by the filter portions 2a, 2b, and 2c have different average particle sizes. . Therefore, the particle size distribution of the particulate matter collected from the capacitance detected by the electrodes 3 sandwiching each of the plurality of filter portions 2a, 2b, and 2c having different pore diameters is known.
  • the exhaust gas containing particulate matter It is possible to infer the combustion state in the engine that discharges gas and the state of the PM filter located upstream of the particulate matter measuring device component 100.
  • the plurality of filter portions 2a, 2b, 2c having different pore diameters are arranged in the order of the pore diameter.
  • the filter unit 2 has a three-stage space (flow path 11) arranged in the vertical direction of the drawing, and the first filter unit 2 a is arranged in the upper stage, and the middle stage.
  • the second filter unit 2b is disposed in the lower part, and the third filter unit 2c is disposed in the lower stage. That is, the filter portions 2 having the same pore diameter are arranged in a row at each stage.
  • the electrodes 3 sandwiching the filter portions 2 having the same pore diameter can be arranged side by side, and these can be combined into one as in the example shown in FIG.
  • the type of pore size of the filter unit 2 is not limited to three, and may be two or four or more. Further, in the example shown in FIG. 8, the filter portions 2 having the same pore diameter are arranged in a row in the horizontal direction, but may be arranged in a row in the vertical direction. Although they may be arranged randomly, they may be arranged in a line as described above.
  • the pore diameter here is an average pore diameter.
  • the pore diameter may be calculated by taking an SEM image of the surface or cross section of the filter portion 2 and calculating an average pore diameter for pores within the range of the SEM image by image analysis.
  • the SEM magnification is 100 times and may be performed using an SEM image having a field of view of 1.0 mm ⁇ 1.3 mm.
  • the pore diameter of the filter unit 2 is, for example, 1 ⁇ m to 60 ⁇ m. If the filter part 2 has three types of filter parts 2a, 2b, 2c having different pore diameters as in the above example, for example, the pore diameter of the first filter part 2a is 10 ⁇ m to 60 ⁇ m, The pore diameter of the filter portion 2b may be 5 ⁇ m to 30 ⁇ m, and the pore diameter of the third filter portion 2c may be 1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the filter portion 2 made of porous ceramics has two types of filter portions 2d and 2e having different porosities.
  • the example shown in FIGS. 9 and 10 includes a fourth filter portion 2d having a relatively high porosity and a fifth filter portion 2e having a relatively low porosity.
  • the porosity of the filter part 2 located outside is larger than the porosity of the filter part 2 located inside.
  • the fourth filter portion 2 d is disposed on the outer side
  • the fifth filter portion 2 e is disposed on the inner side.
  • the fourth filter portion 2d is arranged outside in the vertical direction, and the fifth filter portion 2e is arranged inside.
  • Three-stage spaces (channels 11) are arranged in the vertical direction of the drawing, the fourth filter portion 2d is arranged in the upper and lower spaces (channels 11), and the middle-stage space (channel 11).
  • a fifth filter unit 2e is arranged.
  • the fourth filter portion 2d is arranged outside in the left-right direction of the drawing, and the fifth filter portion 2e is arranged inside.
  • Three-stage spaces (channels 11) are arranged in the vertical direction, and six filter sections 2 are arranged in the left and right directions in the respective spaces. Of the six filter units 2, the two on the left and the right are the fourth filter units 2d, and the two located between these are the fifth filter units 2e.
  • the central portion of the space in the particulate matter measuring device component 100, the central portion of the space (inside the cross section perpendicular to the length direction of the flow path 11)
  • the flow rate of the gas flowing through the region tends to be larger than the flow rate of the gas flowing through the outer periphery of the space (the outer region in a cross-sectional view perpendicular to the length direction of the flow path 11).
  • the inner filter portion 2 collects more particulate matter than the outer filter portion 2, and the clogging of the particulate matter is also accelerated. If the clogging of the particulate matter is fast, the frequency of performing the regeneration for removing the particulate matter by heating with the heater is increased, so that the deterioration of the particulate matter measuring device component 100 is also accelerated.
  • the porosity of the filter part 2 (the fourth filter part 2d) located outside is the filter part 2 located inside.
  • the porosity of the (fifth filter portion 2e) is larger, the gas tends to flow toward the filter portion 2 (fourth filter portion 2d) having a larger porosity, and in a cross section perpendicular to the length direction of the flow path.
  • the gas flow rate difference depending on the position becomes small. Therefore, since only the inner filter part 2 is not quickly clogged with particulate matter, it is possible to collect particulate matter continuously for a long time, and the long-life particulate matter measuring device component 100 and become.
  • the porosity of the filter unit 2 located on the outer side in the vertical direction and the outer side in the left-right direction is the filter unit 2 (fifth filter unit) located on the inner side. 2e)
  • the porosity of the filter part 2 located on the outer side in the vertical and horizontal directions and the outer periphery in the cross-section is combined in the center in the vertical and horizontal directions and in the center in the cross-section. It may be larger than the porosity of the filter part 2 located.
  • the base 1 and the filter unit 2 are alternately arranged in the vertical direction, as in the example shown in FIG. 9, the fourth filter unit 2d is arranged on the outer side in the vertical direction, and the fifth on the inner side.
  • the structure in which the filter portion 2e is disposed can be easily manufactured by a manufacturing method as described later.
  • Examples of the porosity measurement method for comparing the porosity of the filter unit 2 include a mercury intrusion method (JIS standard R1655: 2003), image analysis of SEM images, and the like.
  • the image analysis of the SEM image can be performed by taking a SEM image of a cross section of the filter unit 2 and calculating the area ratio of the pores within the range of the SEM image by image analysis.
  • the SEM magnification is 100 times, and an SEM image having a field of view of 1.0 mm ⁇ 1.3 mm may be used.
  • the porosity of the filter unit 2 is 40 to 70%
  • the porosity of the filter unit 2d having a relatively high porosity and the filter unit 2e having a relatively low porosity are 50 to 70% and 40 to 60, respectively. %And it is sufficient.
  • the manufacturing method of the particulate matter measuring device component includes a step of preparing a plurality of first ceramic green sheets 12, a step of preparing a plurality of second ceramic green sheets 22, and a first ceramic green sheet 12. Forming the electrode layer 32 on the second ceramic green sheet 22, forming the through hole 112 in the second ceramic green sheet 22, and forming the first ceramic green sheet 12 on which the electrode layer 32 is formed and the first through hole 112.
  • the method includes a step of laminating two ceramic green sheets 22 to form a laminate 102 and a step of firing the laminate 102.
  • the particulate material measuring device part 100 as described above, in which the dense base portion 1 made of ceramics and the filter portion 2 made of porous ceramics are integrally formed, is manufactured. can do.
  • each of the pair of electrodes 3 may be configured by two meander-shaped linear wiring patterns and may be two lines of wiring.
  • the two wiring patterns are arranged side by side in the width direction of the flow path 11
  • the two wiring patterns are arranged side by side in the length direction of the flow path 11. ing.
  • each of the pair of electrodes 3 arranged with the filter unit 2 interposed therebetween is configured as two lines of wiring, so that the particulate matter is detected by the electrode 3 of one line and the other line is detected.
  • the particulate matter collected by the electrode 3 can be removed. Therefore, the particulate matter can be continuously detected without stopping the particulate matter detection for removing the particulate matter.
  • each of the pair of electrodes 3 arranged with the filter unit 2 interposed therebetween is a two-line wiring, but is not limited thereto. For example, three or more lines may be used.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a particulate matter measuring device part for each step.
  • a plurality of first ceramic green sheets 12 and a plurality of second ceramic green sheets 22 are prepared.
  • the first ceramic green sheet 12 is a part that becomes a base 1 by sintering in a subsequent firing step
  • the second ceramic green sheet 22 is a part that also becomes a filter part 2.
  • the filter part 2 is made of porous ceramics. Therefore, the second ceramic green sheet 22 has a larger number of pores (the porosity becomes larger) when sintered in the subsequent firing step with respect to the first ceramic green sheet 12.
  • the second ceramic green sheet 22 contains more components that become pores when sintered in the firing step than the first ceramic green sheet 12. Specifically, those having a large organic binder component, those containing a pore former, and the like. Alternatively, in order to decrease the sinterability and increase the pores, there are few sintering aid components.
  • the pore former is in the form of particles that are burned off in the subsequent firing step.
  • the pore former include acrylic resin beads (methacrylic ester copolymer), carbon powder, and crystalline cellulose.
  • the pore former may have a particle diameter of 1 to 1.2 times the pore diameter of the filter portion 2.
  • a pore former having an average particle diameter of 1 ⁇ m to 72 ⁇ m may be used. The porosity can be adjusted by adjusting the particle size and amount of the pore former.
  • the first ceramic green sheet 12 is made of an alumina ceramic
  • an organic binder such as an acrylic resin and an alumina powder and a sintering aid (a powder of SiO 2 , MgO, CaO, etc.) are used.
  • an organic solvent such as toluene or acetone and a solvent such as water are mixed to prepare a slurry.
  • the slurry may be used to form a sheet by a film forming method such as a doctor blade method.
  • the second ceramic green sheet 22 may be a slurry obtained by adding a pore former to the slurry for the first ceramic green sheet 12.
  • the second ceramic green sheet 22 includes a pore former with respect to the first ceramic green sheet 12.
  • the filter part 2 has different pore diameters, for example, as the pore former added to the slurry for the second ceramic green sheet 22, those having different average particle diameters are used. What is necessary is just to produce several types of 2nd ceramic green sheets 22 from which an average particle diameter differs.
  • the filter unit 2 has different porosity, for example, the amount of pore forming material added to the slurry for the second ceramic green sheet 22 is different from each other, the average particle size of the included pore forming material is different, A plurality of types of second ceramic green sheets 22 may be produced.
  • an electrode layer 32 is formed on the first ceramic green sheet 12 as in the example shown in FIG.
  • the electrode layer 32 is sintered in the subsequent firing step to become the electrode 3.
  • the electrode layer 32 may be formed by applying a metal paste mainly composed of a metal material such as platinum or tungsten which is the main component of the electrode 3 on the first ceramic green sheet 12.
  • the metal paste can be prepared by adding a resin binder and a solvent to a metal material powder and kneading. What is necessary is just to apply
  • the through-hole 112 is formed in the second ceramic green sheet 22.
  • the through hole 112 is a portion that becomes the flow path 11.
  • the through holes 112 may be formed in the second ceramic green sheet 22 by punching using a mold or laser processing.
  • the first ceramic green sheet 12 in which the electrode layer 32 is formed and the second ceramic green sheet 22 in which the through-hole 112 is formed are laminated to form a laminate. 102 is formed.
  • the portions to be the three substrates 1 are each formed by laminating two layers of the first ceramic green sheets 12, and the portion to be the filter portion 2 is the two layers of the second ceramic.
  • the green sheet 22 is formed by being laminated. In either case, a ceramic green sheet having one layer or three or more layers may be used.
  • the example shown in FIG. 13 (d) is a laminate 102 in the case where the electrode 3 as in the example shown in FIG. 32 is located between the two layers of the first ceramic green sheet 12. On the first ceramic green sheet 12 on which the electrode layer 32 is formed, the first ceramic green sheet 12 on which the electrode layer 32 is not formed is laminated.
  • the first electrode layer 32 is not formed on the first ceramic green sheet 12 on which the electrode layer 32 is formed.
  • the ceramic green sheets 12 are stacked, only the portion of the second ceramic green sheet 22 that becomes the filter portion 2 is stacked, and further the frame-shaped first ceramic green sheet 12 is stacked so as to surround the periphery. Good.
  • the first ceramic green sheet 12 may be further attached to the side surface of the laminate 102 as shown in FIG. Or what is necessary is just to make it the inner surface of said frame-shaped 1st ceramic green sheet 12 contact the part used as the filter part 2 located in the outer side of the 2nd ceramic green sheet 22.
  • the first ceramic green sheet 12 on which the electrode layer 32 is formed and the second ceramic green sheet 22 on which the through hole 112 is formed are overlapped and applied by a uniaxial pressure press or the like. What is necessary is just to integrate by pressing and pressing.
  • the through holes 112 are filled with a resin or the like that will be burned off in the subsequent firing step, deformation of the portions of the first ceramic green sheet 12 located above and below the through holes can be suppressed.
  • the firing temperature may be 1500 ° C. to 1600 ° C. when the base portion 1 and the filter portion 2 are made of alumina ceramics.
  • interval of the adjacent filter parts 2 located in the center side (center part) of the flow path 11 is adjacent to the edge part side (outer peripheral part) of space (flow path 11). It may be larger (wider) than the interval between the matching filter parts 2.
  • the flow rate of the gas flowing through the central portion of the flow path 11 tends to be larger than the flow rate of the gas flowing through the outer peripheral portion. Therefore, by increasing the interval between the filter portions 2 in this central portion, It can flow smoothly.
  • the thickness of the filter part 2 located on the center side (center part) of the space (flow path 11) is equal to that of the filter part 2 located on the end side (outer peripheral part) of the flow path 11. It may be smaller than the thickness.
  • the electrode 3 is provided up to the end of the base 1 (for example, the electrode 31 is provided at the upper right end of the base 1).
  • the formation of the electrode 3 (31 or the like) at the end of the base 1 is dependent on the width of the base 1 in order to secure an insulation distance from the outside, depending on the magnitude of the voltage applied to the electrode 3. There is a case where it is necessary to improve such as increasing.
  • the thickness of the filter unit 2 positioned on the center side of the flow path 11 is the thickness of the filter unit 2 positioned on the end side of the flow path 11 ( You may make it a structure smaller than the width
  • the base 1 is deformed so as to be recessed inward due to the pressure difference (atmospheric pressure difference) between the inside (the inside of the flow path 11) and the outside of the particulate matter measuring device component 100. Even if it occurs, the thermal stress caused by this deformation can be reduced. Specifically, the deformation of the base portion 1 tends to increase as it is closer to the center side of the flow path 11. By reducing the thickness of the filter portion 2 on the center side where the deformation is large, the thermal stress can be absorbed by bending the filter portion 2. Thereby, durability of the part 100 for particulate matter measuring devices can be improved.
  • the gas easily flows to the end side.
  • the gas originally tends to flow toward the center side.
  • the gas can be easily flowed toward the end side.
  • the fact that the gas flow rate approaches uniformly means that the amount of particulate matter collected in each of the filter units 2 also approaches uniformly.
  • the time required to remove the particulate matter by heating can be shortened. Thereby, the long-term reliability of the particulate matter measuring device component 100 can be improved.
  • the thickness of the filter unit 2 decreases as the distance from the center increases.
  • the thickness of the filter unit 2 located on the outermost periphery is not limited to this.
  • the “filter portion 2 located on the outermost periphery among the filter portions 2 other than the filter portion 2 located on the outermost periphery” is thicker than the “filter portion 2 located on the outermost periphery”. .
  • the gas easily escapes from the outermost filter part 2 to the outside while reducing the gas flow rates in the respective flow paths 11 to be uniform. Therefore, the flow rate of the gas in each flow path 11 can be made close to uniform while ensuring the amount of gas passing through the particulate matter measuring device component 100.
  • the shape which the wall surface which faces the flow path 11 among the filter parts 2 was depressed may be sufficient.
  • the wall surface facing the flow path 11 in the filter unit 2 may have a shape in which the center is recessed in an arc shape.
  • the outer wall surface of the filter unit 2 located on the outermost periphery among the plurality of filter units 2 is recessed. It may be. More specifically, the center may have a shape recessed in an arc. Thereby, since a possibility that the filter part 2 may contact the exterior can be reduced, a possibility that the filter part 2 may be damaged can be reduced. Thereby, the long-term reliability of the particulate matter measuring device component 100 can be improved.
  • the base 1 has a glass component
  • this glass component may spread over a part of the filter portion 2 as shown in FIG.
  • the base portion 1 has a glass component
  • the filter portion 2 has a glass diffusion region 20 in the vicinity of the base portion 1.
  • the porosity of the upper layer 22 and the lower layer 24 adjacent to the base 1 is the middle layer 23. It may be larger than the porosity.
  • a portion of the base 1 facing the flow path 11 may be raised in an arc shape.
  • strength to a bending stress can be improved.
  • the long-term reliability of the particulate matter measuring device component 100 can be improved.
  • a portion of the base portion 1 facing the flow path 11 may be recessed in an arc shape.
  • the movement of the gas flowing through the flow path 11 can be made smoother.
  • the sensitivity of the particulate matter measuring device component 100 can be improved.
  • the corners of the flow path 11 may be smooth. More specifically, the portion of the base portion 1 facing the flow path 11 is recessed in an arc shape, and the wall surface of the filter portion 2 facing the flow path 11 is recessed in an arc shape, which are smoothly continuous. May be. Thereby, since the gas flow can be further smoothed, the sensitivity of the particulate matter measuring device component 100 can be further improved.
  • a corner portion formed by a portion of the base portion 1 facing the flow channel 11 and a wall surface of the filter portion 2 facing the flow channel 11 is arcuate. Also good. Thereby, the gas flow in the corner can be further smoothed.
  • a corner portion formed of a portion facing the flow path 11 in the base portion 1 and a wall surface facing the flow passage 11 in the filter portion 2 is arcuate, and a region where the shape of the corner portion is arcuate is a flow passage. 11 may continue in the length direction. Thereby, the gas flow in the corner can be further smoothed.
  • a recess may be provided on the wall surface of the filter portion 2 facing the flow path 11 in a cross-sectional view perpendicular to the length direction of the flow path 11.
  • the flow path 11 has been described as an example extending from one side surface of the base 1 to the side surface at a position opposite thereto, but is not limited thereto.
  • the flow path 11 may have one end opened on one side surface of the base 1 and the other end opened on a surface (lower surface) positioned at one end of the base 1. Good. Or you may open to the surface (lower surface) located in the two side surfaces which the base 1 opposes, and the one end part of the base 1.
  • a gas inlet and outlet may be provided on adjacent surfaces. By disposing one surface provided with the outlet along the direction in which the exhaust gas flows, the exhaust gas easily flows from the inlet provided on the other surface even if the inlet is small.
  • the filter portion 2 may be composed of two portions having different widths.
  • the filter unit 2 may be composed of a thick part (large part) and a narrow part (small part).
  • the filter part 2 has a part with a large width
  • the filter unit 2 since the filter unit 2 has a portion with a narrow width, it is possible to facilitate the flow of gas through the filter unit 2.
  • the width of the flow path 11 increases in the vertical direction as it goes outward (upper in the flow path 11 located on the upper side and lower in the flow path 11 located on the lower side).
  • An expanding shape may be used. More specifically, the channel 11 may have a trapezoidal shape with the long side located outside. In general, when viewed in a longitudinal section, the gas tends to be less likely to flow outside than the inside (center side) of the channel 11. It is possible to reduce gas stagnation outside the passage 11.
  • the flow path 11 is trapezoidal because the wall surface is linear, it is not restricted to this. For example, the wall surface may have one step or a plurality of steps.
  • the base 1 may protrude outward from the filter part 2 located on the outermost side. Thereby, the possibility that the filter unit 2 may be damaged due to the foreign matter hitting the filter unit 2 located on the outermost side can be reduced.
  • the base portion 1 may protrude to the outside rather than the outermost filter portion 2, and the surface of the outermost filter portion 2 may be covered with a protective layer 5. .
  • a protective layer for example, a resin material in which ceramic powder is dispersed can be used.
  • the end of the flow path 11 is partially sealed by the sealing part 4, and the surface of the sealing part 4 faces the flow path 11.
  • the shape of the portion to be performed may be an arc shape that is concave on the flow path side. Thereby, it is possible to reduce the retention of gas in the vicinity of the sealing portion 4 in the flow path 11.
  • Base 11 Channel 12: Divided channel 2: Filter unit 3: Electrode 4: Sealing unit 5: Protective layer 100, 200: Particulate material measuring device component

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Abstract

粒子状物質の測定装置用部品は、セラミックスから成り内部にガスの流れる流路を有する基部と、前記流路を複数に区切るように前記流路の内部に設けられた多孔質セラミックスから成るフィルタ部と、前記基部に前記フィルタ部を挟むように設けられた静電容量形成用の一対の電極とを備えており、前記基部の前記流路の壁面が前記フィルタ部の表面よりも緻密である。

Description

粒子状物質の測定装置用部品およびその製造方法
　本発明は、粒子状物質の測定装置用部品およびその製造方法に関するものである。
　ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質の量を測定するために用いられる粒子状物質の測定装置用部品として、例えば、特開２０１４－１５９７８３号公報（以下、特許文献１という）に記載のものが知られている。特許文献１に記載の粒子状物質の測定装置用部品は、多孔質性の隔壁で複数のセルに区画されたフィルタと、少なくとも１つのセルを測定用セルとしたときに、このセルを挟むように設けられた一対の電極とを備えている。そして、特許文献１に記載の粒子状物質の測定装置用部品においては、一対の電極間の静電容量に基づいて、フィルタに捕集される排気中の粒子状物質の堆積量を算出する。
　しかしながら、特許文献１に記載の粒子状物質の測定装置用部品を用いて、粒子状物質の堆積量を測定した場合には、実際の堆積量と測定値との間のリニアリティを高めることが困難であった。リニアリティを高めることが困難な原因としては、例えば、セルの隔壁のうち一対の電極の配列方向に対して垂直な面に粒子状物質が堆積する場合と、セルの隔壁のうち一対の電極の配列方向に対して平行な面に粒子状物質が堆積する場合とでは、粒子状物質の量が同じであったとしても電極間の静電容量の変化が異なる点が挙げられる。
　粒子状物質の測定装置用部品は、セラミックスから成り内部にガスの流れる流路を有する基部と、前記流路を複数に区切るように前記流路の内部に設けられた多孔質セラミックスから成るフィルタ部と、前記基部に前記フィルタ部を挟むように設けられた静電容量形成用の一対の電極とを備えており、前記基部の前記流路の壁面が前記フィルタ部の表面よりも緻密である。
粒子状物質の測定装置用部品の斜視図である。 図１に示す粒子状物質の測定装置用部品の縦断面を示す断面図である。 図１に示す粒子状物質の測定装置用部品の横断面を示す断面図である。 図１に示す粒子状物質の測定装置用部品における電極の配線パターンを示す模式図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例における電極の配線パターンを示す模式図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の横断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例における電極の配線パターンを示す模式図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例における電極の配線パターンを示す模式図である。 粒子状物質の測定装置用部品の製造方法を示す模式図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 （ａ）は粒子状物質の測定装置用部品の変形例の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ－Ｃ線断面（縦断面）を示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＤ－Ｄ線断面（縦断面）を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の縦断面を示す断面図である。 粒子状物質の測定装置用部品の変形例の横断面を示す断面図である。
　図１は、粒子状物質の測定装置用部品１００の構成を示す斜視図である。図１に示すように、粒子状物質の測定装置用部品１００は、内部に流路１１を有する基部１と、流路１１の内部に設けられたフィルタ部２とを備えている。粒子状物質の測定装置用部品１００は、さらに、基部１に静電容量形成用の一対の電極３を備えている。粒子状物質の測定装置用部品１００は、例えば、ディーゼルエンジンから排出される排気ガス中の粒子状物質の量を測定するために用いられる。
　基部１は、ガスの流れる流路１１を形成するための部材である。基部１は、例えば、アルミナ等の絶縁性のセラミックスから成る。基部１は、例えば、内部に１つまたは複数の流路１１を有している。図１に示す粒子状物質の測定装置用部品１００においては、基部１は、外形が直方体形状であって、内部に２つの流路１１を有している。流路１１は、基部１の主面の長手方向に沿って伸びている。それぞれの流路１１はフィルタ部２で複数に区切られており、区切られた空間の１つ１つもまた分割流路１２と呼ぶ。流路１１は、基部１の１つの側面と、これに対向する位置にある側面とに開口している。２つの流路１１は基部１の厚み方向に配列されている。基部１は、例えば、主面の長手方向の長さを４０ｍｍに、短手方向の長さ（幅）を１０ｍｍに、厚みを５ｍｍに設定できる。また、フィルタ部２で区切られてできた分割流路１２（フィルタ部２間の分割流路１２）は、幅を１．２ｍｍに、底面と天井面との間隔を１．２ｍｍに設定できる。流路１１の長さは、基部１の長さと等しく、４０ｍｍに設定できる。
　フィルタ部２は、ガス中の粒子状物質を捕集するための部材である。図２に示すように、フィルタ部２は、流路１１の内部に設けられている。図３に示すように、粒子状物質の測定装置用部品１００においては、フィルタ部２は板状であって、基部１の長手方向に沿って（流路１１の長さ方向に沿って）設けられている。フィルタ部２は、基部１の流路１１を複数の領域（分割流路１２）に区切るように複数設けられている。粒子状物質の測定装置用部品１００は、１つの流路１１につき４つのフィルタ部２が設けられている。４つのフィルタ部２は、それぞれが並行に配列されている。フィルタ部２は、多孔質セラミックスから成る。多孔質セラミックスとしては、例えば、多孔質アルミナが挙げられる。フィルタ部２が多孔質アルミナから成ることによって、流路１１を流れるガスがフィルタ部２を通過できるようになっている。このとき、フィルタ部２は、ガス中に含まれる粒子状物質の一部を捕集する（堆積させる）ことができる。
　ここで、粒子状物質の測定装置用部品１００においては、基部１の流路１１の壁面がフィルタ部２の表面よりも緻密である。これにより、基部１の流路１１の壁面に粒子状物質を堆積させにくくするとともに、フィルタ部２の表面に粒子状物質を堆積させやすくすることができる。これらの結果、粒子状物質の堆積をフィルタ部２に集中させやすくできるので、粒子状物質の堆積量と測定値との間のリニアリティを高めることができる。その結果、粒子状物質の測定装置用部品１００の測定精度を向上させることができる。
　基部１の流路１１の壁面がフィルタ部２の表面より緻密であることは、例えば、以下の方法で確認できる。具体的には、基部１の流路１１の壁面およびフィルタ部２の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察する。そして、得られたＳＥＭ画像に画像処理を施し、表面の気孔率を求める。結果、気孔率が小さい方をより緻密であると見なすことができる。基部１の流路１１の壁面の気孔率は、例えば、３％以下に設定できる。フィルタ部２の表面の気孔率は、例えば、４０～７０％に設定できる。なお、ここでいう流路１１の壁面とは、流路１１のうちガスに面する基部１の内表面の全体を意味している。すなわち、流路１１の内側面だけではなく、天井面および底面もここでいう壁面に含まれる。
　また、ここでいう、「基部１の流路１１の壁面がフィルタ部２の表面よりも緻密」とは、流路１１のうち天井面および底面のみがフィルタ部２の表面よりも緻密である場合も含んでいる。この場合も、基部１の流路１１の天井面および底面に粒子状物質を堆積させにくくするとともに、フィルタ部２の表面に粒子状物質を堆積させやすくすることができる。これらの結果、粒子状物質の堆積をフィルタ部２に集中させやすくできるので、粒子状物質の堆積量と測定値との間のリニアリティを高めることができる。
　基部１の流路１１の壁面の気孔率を、３％以下にすることによって、基部１の内部に粒子状物質が入りにくくすることができる。その結果、粒子状物質が電極３に付着してしまうおそれを低減できるので、粒子状物質が電極３に付着することによって電極３間の静電容量を正しく測定することができなくなってしまうおそれを低減できる。その結果、粒子状物質の測定装置用部品１００の測定精度をさらに向上できる。
　基部１およびフィルタ部２は一体的に形成されている。基部１およびフィルタ部２が一体的に形成されていることによって、粒子状物質の測定装置用部品１００の長期信頼性を向上できる。具体的には、基部１およびフィルタ部２が別々に形成された後に接合されているような場合には、例えば、基部１およびフィルタ部２の界面から剥がれが生じるようなおそれがある。特に、接合に接合材等を用いている場合には、接合材が劣化することによって、フィルタ部２を基部１に正しく固定することができなくなるおそれがある。これに対して、基部１およびフィルタ部２を一体的に形成（焼成）することによって、基部１およびフィルタ部２の界面から劣化が生じるおそれを低減できる。
　特に、基部１およびフィルタ部２が同じセラミックスから成ることによって、基部１およびフィルタ部２の熱膨張率を近づけることができる。これにより、ヒートサイクル下における粒子状物質の測定装置用部品１００の長期信頼性を向上できる。ここでいう、「同じセラミックスから成る」とは、基部１およびフィルタ部２を構成するセラミックスの主成分（８０質量％以上を占める成分）が同じであることを意味している。
　粒子状物質の測定装置用部品１００においては、基部１およびフィルタ部２がアルミナから成る。アルミナは、安価に製造できることに加えて、下記に示すように表面の気孔率の調整が容易である。
　気孔率が３％以下の表面を有する基部１、および、気孔率が４０～７０％程度の表面を有するフィルタ部２は、例えば、以下の方法で一体的に形成できる。具体的には、基部１となる部分については、アルミナ粉末を９３質量％および樹脂バインダを７質量％含むセラミックペーストを用いる。また、フィルタ部２となる部分については、アルミナ粉末を５５質量％、造孔材を３８質量％および樹脂バインダを７質量％含むセラミックペーストを用いる。これらのセラミックペーストをドクターブレード法を用いて所定の形状のグリーンシートに加工する。このとき、グリーンシート上に導電性ペーストを印刷することによって、静電容量形成用の電極３を形成することができる。そして、これらのグリーンシートを一軸プレス機を用いて加圧積層する。必要に応じて表面の加工を行なった後に、１５００℃で焼成することによって、上記の気孔率のフィルタ部２および基部１を形成することができる。
　フィルタ部２の寸法は、例えば、基部１の幅方向に沿った長さを０．３ｍｍに、基部１の厚み方向に沿った長さを流路１１の底面と天井面との間隔と等しく１．２ｍｍに、基部１の長さ方向に沿った長さを４０ｍｍに設定できる。
　電極３は、静電容量を形成するための部材である。図２に示すように、電極３は、基部１にフィルタ部２を挟むように対になって設けられている。より具体的には、粒子状物質の測定装置用部品１００のように、流路１１が複数設けられている場合には、それぞれの流路１１に位置するフィルタ部２を挟むように電極３が設けられている。電極３は、例えば、複数のフィルタ部２を跨って覆うように設けられていてもよいし、フィルタ部２の１つ１つに対応するように設けられていてもよい。そして、図２に示すように、粒子状物質の測定装置用部品１００のように流路１１が上下方向に２つ設けられている場合には、電極３は、上側の流路１１の上方、上側の流路１１と下側の流路１１との間および下側の流路１１の下方に位置していてもよい。上側の流路１１と下側の流路１１との間に位置している電極３は、上側の流路１１の上方の電極３との間で静電容量を形成することができ、また、下側の流路１１の下方の電極３との間でも静電容量を形成することができる。
　フィルタ部２を挟む一対の電極３の間には静電容量が形成される。フィルタ部２に粒子状物質が捕集されると、一対の電極３の間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を外部の検出装置で検知することによって、フィルタ部２に捕集された粒子状物質の堆積量を測定することができる。
　粒子状物質の測定装置用部品１００においては、電極３が基部１に埋設されている。これにより、電極３がガスによる腐食等の影響を受けるおそれを低減できる。また、電極３の表面に粒子状物質等が付着するおそれを低減できるので、粒子状物質の測定装置用部品１００の測定精度を向上させることができる。なお、粒子状物質の測定装置用部品１００においては、電極３が基部１の内部に設けられている（埋設されている）が、これに限られない。具体的には、電極３の設けられる位置は、例えば、基部１の外表面（流路１１の壁面以外の面）であってもよい。
　図４に示すように、粒子状物質の測定装置用部品１００においては、電極３は、例えば、線状の配線パターンを有するとともに、フィルタ部２に沿って設けられている。このように、電極３がフィルタ部２に沿って設けられていることによって、フィルタ部２に捕集された粒子状物質の量と電極３間の静電容量の変化と間のリニアリティを向上させることができる。これは、電極３がフィルタ部２に沿って設けられていることによって、フィルタ部２以外（例えば、流路１１の壁面）に付着した粒子状物質によって静電容量が変化することを低減できるためである。なお、電極３の平面視したときの形状は、線状に限られず、例えば、円形状であってもよいし、矩形状であってもよい。
　また、電極３を線状の配線パターンにすることによって、電極３を円形状または矩形状にする場合と比較して抵抗値を大きくすることができる。そのため、この電極３に高い電圧を加えることによってヒータとして機能させることもできる。これにより、フィルタ部２に捕集された粒子状物質を加熱により除去することができる。
　また、電極３を発熱させるときには、直流電流を流してもよく、交流電流を流してもよい。特に、交流電流を流すことによって、電極３に生じるマイグレーションを低減できるので、粒子状物質の測定装置用部品の長期信頼性を向上できる。
　特に、図５に示す例のように、電極３が線状の配線パターンを有するとともに、基部１のうちフィルタ部２を挟む領域およびフィルタ部２を挟まない領域に設けられており、平面視したときに、電極３のうちフィルタ部２を挟まない領域に位置する部分が、フィルタ部２を挟む領域に位置する部分よりも幅が狭くなっていてもよい。これにより、電極３のうちフィルタ部２を挟む領域に位置する部分の幅を確保して電極３間の静電容量を良好に形成しつつ、電極３のうちフィルタ部２を挟まない領域に位置する部分の幅を狭くすることによって、抵抗値を大きくできる。これにより、静電容量形成用の電極３として有効に機能させつつも、ヒータとしても有効に機能させることができる。
　図４および図５に示す例においては、フィルタ部２を挟む一対の電極３のそれぞれは、複数のフィルタ部２のそれぞれに沿って設けられた部分の端部同士を接続して蛇行したミアンダ形状の１本の線状の配線パターンとなっている。そして、その１つ電極の端部が基部１の外表面に引き出されており、一対の電極３のそれぞれは、一系統の配線となっている。
　電極３としては、例えば、白金またはタングステン等の金属材料を用いることができる。また、電極３を線状の配線パターンにした場合には、例えば、幅を２ｍｍ、長さを３８ｍｍ、厚みを３０μｍに設定できる。
　上述の粒子状物質の測定装置用部品１００においては、基部１が内部に流路１１を有するような形状であったが、これに限られない。具体的には、例えば、図６に示すように、セラミックスから成る板状の部材であって主面が対向するように並置された一対の基部１と、一対の基部１の間の空間を区切って流路を形成するように設けられた多孔質セラミックスから成るフィルタ部２と、一対の基部１にそれぞれ設けられておりフィルタ部２を挟むように設けられた静電容量形成用の一対の電極３とを備えており、一対の基部１の対向する主面が、フィルタ部２の表面よりも緻密であってもよい。別の粒子状物質の測定装置用部品１００においては、基部１と基部１との間の空間をフィルタ部２で区切ることによって流路１１が形成されている。この流路１１にガスを流すことによって粒子状物質をフィルタ部２で捕集するとともに、電極３間の静電容量の変化を検知することによって粒子状物質の量を測定することができる。このような粒子状物質の測定装置用部品１００においても、上述の粒子状物質の測定装置用部品１００と同様に、測定精度を向上できる。
　より具体的には、図６に示す粒子状物質の測定装置用部品１００においては、３つの基部１が２つの空間を空けて並んで設けられており、この２つの空間にそれぞれ６つずつのフィルタ部２が設けられている。基部１の数は２つでも３つ以上であってもよく、また、フィルタ部２の数も適宜変更することができる。
　図６に示す粒子状物質の測定装置用部品１００では、フィルタ部２が側壁を兼ねているが、外側のフィルタ部２の外にフィルタ部２に接する基部１を側壁として設けてもよい。これは、図２に示す粒子状物質の測定装置用部品１００において、外側のフィルタ部２が基部１の側壁に接するように配置されたものと同様になる。このようにすることで、粒子状物質の測定装置用部品１００の剛性が向上し、比較的強度の小さいフィルタ部２が露出する面積を小さくすることができるので、熱応力による変形や、外力による損傷を抑えることができ、信頼性の高いものとなる。また、流路１１に面する壁面は全てフィルタ部２となり、捕集効率がより高く感度のよいものとなる。
　また、図１に示す粒子状物質の測定装置用部品１００においては、流路１１の端部が開口していたが、これに限られない。例えば、図７に示すように、流路１１の端部が部分的に封止部４によって封止されていてもよい。特に、流路１１の一方の端部が部分的に開口しているとともに、他方の端部のうち一方の端部の開口している部分に対向する部分が封止されており、流路１１の一方の端部が部分的に封止されているとともに、他方の端部のうち一方の端部の封止されている部分に対向する部分が開口しているとよい。
　これにより、流路１１の内部を流れるガスがフィルタ部２を通過しやすくなるので、フィルタ部２で粒子状物質を捕集しやすくなる。その結果、粒子状物質の測定装置用部品１００の測定精度を向上できる。なお、図７においては、ガスの流れを矢印で示している。
　また、封止部４としては、例えば、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、その他の封止部４としては、フィルタ部２または基部１と同じセラミックスから成っていてもよい。これにより、フィルタ部２または基部１と封止部４との熱膨張差を小さくできるので、ヒートサイクル下における長期信頼性を向上できる。
　また、フィルタ部２がセラミックスから成るとともに、基部１および封止部４と共に一体的に形成（焼成）されていてもよい。これにより、封止部４と基部１または封止部４とフィルタ部２との界面から劣化が生じるおそれを低減できる。
　図８～図１０に示す粒子状物質の測定装置用部品１００においては、互いにポーラス度が異なる複数のフィルタ２を有している。粒子状物質の粒度分布を知ることのできる粒子状物質の測定装置用部品１００や長時間連続して粒子状物質の捕集が可能で長寿命な粒子状物質の測定装置用部品１００のような、より付加価値の高いものとすることができる。
　具体的には、図８に示す例では、多孔質セラミックスから成るフィルタ部２は、気孔の大きさ、気孔径が異なる３種類のフィルタ部２ａ,２ｂ，２ｃを有している。図８に示す例においては、相対的に気孔径の大きい第１のフィルタ部２ａと気孔径の小さい第３のフィルタ部２ｃとこれらの中間の気孔径の第２のフィルタ部２ｂとを有している。
　気孔径が異なる複数のフィルタ部２ａ,２ｂ，２ｃを有していることから、それぞれのフィルタ部２ａ,２ｂ，２ｃで捕集される粒子状物質は、それぞれ互いに平均粒径が異なるものとなる。そのため、気孔径が異なる複数のフィルタ部２ａ,２ｂ，２ｃのそれぞれを挟む電極３で検出される静電容量から捕集された粒子状物質の粒度分布が分かり、例えば、粒子状物質を含む排気ガスを排出するエンジンにおける燃焼状態や、粒子状物質の測定装置用部品１００の上流に位置するＰＭフィルタの状態を推測することができる。
　また、図８に示す例においては、気孔径が異なる複数のフィルタ部２ａ,２ｂ，２ｃは気孔径の大きさの順に配列されている。具体的には、図８に示す例では、フィルタ部２は図面の上下方向で３段の空間（流路１１）が配列されており、上段には第１のフィルタ部２ａが配置され、中段には第２のフィルタ部２ｂが配置され、下段には第３のフィルタ部２ｃが配置されている。すなわち、各段で同じ気孔径のフィルタ部２が一列に配置されている。このように配列すると、同じ気孔径のフィルタ部２を挟む電極３を並べて配置することができ、これらを図４に示す例のように１つにまとめることができる。
　フィルタ部２の気孔径の大きさの種類は３つに限られず、２つでもよいし４つ以上であってもよい。また、図８に示す例においては、同じ気孔径のフィルタ部２は横方向に一列に配列されているが、縦方向に一列に配列してもよい。ランダムに配列してもよいが、上記のように一列に配列してもよい。
　なお、ここでいう気孔径は平均気孔径である。気孔径は、フィルタ部２の表面または断面のＳＥＭ画像を撮影し、画像解析によってこのＳＥＭ画像の範囲内の気孔について平均気孔径を算出すればよい。ＳＥＭの倍率は１００倍で、１．０ｍｍ×１．３ｍｍの視野のＳＥＭ画像を用いて行なえばよい。
　フィルタ部２の気孔径は、例えば、１μｍ～６０μｍである。フィルタ部２が上記の例のように気孔径の異なる３種類のフィルタ部２ａ，２ｂ，２ｃを有する場合であれば、例えば、第１のフィルタ部２ａの気孔径は１０μｍ～６０μｍ、第２のフィルタ部２ｂの気孔径は５μｍ～３０μｍ、第３のフィルタ部２ｃの気孔径１μｍ～１５μｍとすればよい。
　また、図９および図１０に示す例では、多孔質セラミックスから成るフィルタ部２は、気孔率が異なる２種類のフィルタ部２ｄ,２ｅを有している。図９および図１０に示す例においては、相対的に気孔率の大きい第４のフィルタ部２ｄと気孔率の小さい第５のフィルタ部２ｅとを有している。そして、流路１１の長さ方向に垂直な断面視において、外側に位置するフィルタ部２の気孔率が、内側に位置するフィルタ部２の気孔率より大きい。流路１１の長さ方向に垂直な断面視において、外側に第４のフィルタ部２ｄが配置され、内側に第５のフィルタ部２ｅが配置されている。図９に示す例においては、上下方向の外側に第４のフィルタ部２ｄが配置され、内側に第５のフィルタ部２ｅが配置されている。図面の上下方向に３段の空間（流路１１）が配列されており、上段および下段の空間（流路１１）に第４のフィルタ部２ｄが配置され、中段の空間（流路１１）に第５のフィルタ部２ｅが配置されている。図１０に示す例においては、図面の左右方向の外側に第４のフィルタ部２ｄが配置され、内側に第５のフィルタ部２ｅが配置されている。上下方向で３段の空間（流路１１）が配列されており、それぞれの空間に左右方向に６つのフィルタ部２が配置されている。この６つのフィルタ部２のうち、左右それぞれの２つが第４のフィルタ部２ｄであり、これらの間に位置する２つが第５のフィルタ部２ｅである。
　粒子状物質を含むガスが粒子状物質の測定装置用部品１００内の空間（流路１１）を流れる際には、空間の中心部（流路１１の長さ方向に垂直な断面視における内側の領域）を流れるガスの流量が、空間の外周部（流路１１の長さ方向に垂直な断面視における外側の領域）を流れるガスの流量より大きくなる傾向がある。そのため、内側のフィルタ部２の方が外側のフィルタ部２より多くの粒子状物質を捕集することになり、粒子状物質の詰まりも早くなってしまう。粒子状物質の詰まりが早いと、ヒータ加熱で粒子状物質を除去する再生を行なう頻度が高くなるので、粒子状物質の測定装置用部品１００の劣化も早くなってしまう。
　これに対して、上記のように、流路の長さ方向に垂直な断面視において、外側に位置するフィルタ部２（第４のフィルタ部２ｄ）の気孔率が、内側に位置するフィルタ部２（第５のフィルタ部２ｅ）の気孔率より大きいと、気孔率の大きいフィルタ部２（第４のフィルタ部２ｄ）の方にガスが流れやすくなり、流路の長さ方向に垂直な断面における、位置によるガス流量差が小さくなる。そのため、内側のフィルタ部２だけが早く粒子状物質により詰まってしまうことがないので、長時間の連続した粒子状物質の捕集が可能で、長寿命な粒子状物質の測定装置用部品１００となる。
　図９および図１０においては、それぞれ上下方向の外側、左右方向の外側に位置するフィルタ部２（第４のフィルタ部２ｄ）の気孔率が、内側に位置するフィルタ部２（第５のフィルタ部２ｅ）の気孔率より大きいものであるが、これらを組みわせた、上下左右方向の外側、断面における外周部に位置するフィルタ部２の気孔率が、上下左右方向の内側、断面における中心部に位置するフィルタ部２の気孔率より大きいものであってもよい。基部１とフィルタ部２とが上下方向に交互に配置されている場合であれば、図９に示す例のように、上下方向の外側に第４のフィルタ部２ｄが配置され、内側に第５のフィルタ部２ｅが配置されている構造が、後述するような製造方法で容易に製造することができるのでよい。
　フィルタ部２の気孔率を比較するための、気孔率の測定方法としては、例えば、水銀圧入法（ＪＩＳ規格Ｒ１６５５：２００３）、ＳＥＭ画像の画像解析などが挙げられる。ＳＥＭ画像の画像解析は、フィルタ部２の断面のＳＥＭ画像を撮影し、画像解析によってこのＳＥＭ画像の範囲内における気孔の面積率を算出することで行なうことができる。例えば、ＳＥＭの倍率は１００倍で、１．０ｍｍ×１．３ｍｍの視野のＳＥＭ画像を用いて行なえばよい。
　フィルタ部２の気孔率が４０～７０％である場合には、相対的に気孔率の大きいフィルタ部２ｄおよび気孔率の小さいフィルタ部２ｅのそれぞれの気孔率は、５０～７０％および４０～６０％とすればよい。
　粒子状物質の測定装置用部品の製造方法は、複数の第１のセラミックグリーンシート１２を準備する工程と、複数の第２のセラミックグリーンシート２２を準備する工程と、第１のセラミックグリーンシート１２に電極層３２を形成する工程と、第２のセラミックグリーンシート２２に貫通孔１１２を形成する工程と、電極層３２が形成された第１のセラミックグリーンシート１２と貫通孔１１２が形成された第２のセラミックグリーンシート２２を積層して積層体１０２を形成する工程と、積層体１０２を焼成する工程とを備えることを特徴とする。
　このような製造方法によれば、セラミックスから成る緻密な基部１と多孔質セラミックスから成るフィルタ部２とが一体的に形成されている、上記のような粒子状物質の測定装置用部品１００を製造することができる。
　また、図１１および図１２に示す例のように、一対の電極３のそれぞれは、２つのミアンダ形状の線状の配線パターンで構成され、２系統の配線となっていてもよい。図１１に示す例では、２つの配線パターンは流路１１の幅方向に並んで配置されており、図１２に示す例では、２つの配線パターンは流路１１の長さ方向に並んで配置されている。
　このように、フィルタ部２を挟んで配置されている一対の電極３のそれぞれが２系統の配線となっていることによって、一方の系統の電極３で粒子状物質を検知しながら、他方の系統の電極３で捕集された粒子状物質を除去することができる。そのため、粒子状物質の除去のために粒子状物質の検知を停止することなく、連続して粒子状物質の検知を行なうことができる。図１１および図１２に示す例においては、フィルタ部２を挟んで配置されている一対の電極３のそれぞれが２系統の配線となっているが、これに限られない。例えば、３系統以上の配線であってもよい。
　図１３は、粒子状物質の測定装置用部品の製造方法を工程毎に示す模式図である。まず、図１３（ａ）に示す例のように、複数の第１のセラミックグリーンシート１２および複数の第２のセラミックグリーンシート２２を準備する。第１のセラミックグリーンシート１２は、後の焼成工程において焼結して基部１となる部分であり、第２のセラミックグリーンシート２２は、同様にフィルタ部２となる部分である。緻密なセラミックスから成る基部１に対して、フィルタ部２は多孔質セラミックスから成るものである。そのため第２のセラミックグリーンシート２２は、第１のセラミックグリーンシート１２に対して、後の焼成工程において焼結した際に気孔が多くなる（気孔率が大きくなる）ものである。具体的には、第２のセラミックグリーンシート２２は、第１のセラミックグリーンシート１２と比較して、焼成工程において焼結する際に、気孔となる成分を多く含むものである。具体的には、有機バインダ成分が多いもの、造孔材を含んでいるものなどである。あるいは、焼結性を低下させて気孔を増やすために、焼結助剤成分が少ないものである。
　気孔径や気孔率の調整が容易である点で、造孔材を用いるのがよい。造孔材は、後の焼成工程において焼失する粒子状のものである。造孔材としては、例えば、アクリル樹脂ビーズ（メタクリル酸エステル系共重合物）、カーボン粉末、結晶セルロースが挙げられる。造孔材の粒径は、フィルタ部２の気孔径の１倍～１．２倍のものを用いればよい。上記したような、気孔径が１μｍ～６０μｍのフィルタ部２を作製する場合であれば、平均粒径が１μｍ～７２μｍの造孔材を用いればよい。気孔率の調整は、造孔材の粒径と量によって調整することができる。
　第１のセラミックグリーンシート１２は、基部１がアルミナ質セラミックスから成る場合であれば、まず、アルミナ粉末および焼結助剤（ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＣａＯ等の粉末）にアクリル系樹脂などの有機バインダ，トルエンやアセトン等の有機溶剤や水などの溶媒を混合してスラリーを作製する。このスラリーを用いてドクターブレード法等の成膜方法によってシート状にすればよい。第２のセラミックグリーンシート２２は、第１のセラミックグリーンシート１２用のスラリーに造孔材を加えたスラリーを作製すればよい。第２のセラミックグリーンシート２２は、第１のセラミックグリーンシート１２に対して造孔材を含むものとなる。
　フィルタ部２が気孔径の異なるものを有する場合は、例えば、第２のセラミックグリーンシート２２用のスラリーに加える造孔材として、平均粒径が互いに異なるものを用いて、含まれる造孔材の平均粒径が異なる、複数種の第２のセラミックグリーンシート２２を作製すればよい。フィルタ部２が気孔率の異なるものを有する場合は、例えば、第２のセラミックグリーンシート２２用のスラリーに加える造孔材量を互いに異ならせて、含まれる造孔材の平均粒径が異なる、複数種の第２のセラミックグリーンシート２２を作製すればよい。
　次に、図１３（ｂ）に示す例のように、第１のセラミックグリーンシート１２に電極層３２を形成する。電極層３２は後の焼成工程において焼結して電極３となるものである。電極層３２の形成は、電極３の主成分となる白金またはタングステン等の金属材料を主成分とする金属ペーストを第１のセラミックグリーンシート１２上に塗布することで行なえばよい。金属ペーストは、金属材料の粉末に樹脂バインダおよび溶媒を加えて混練して作製することができる。金属ペーストをスクリーン印刷法等により、電極３の配線パターン形状に塗布すればよい。
　また、図１３（ｃ）に示す例のように、第２のセラミックグリーンシート２２に貫通孔１１２を形成する。貫通孔１１２は流路１１となる部分である。第２のセラミックグリーンシート２２に、金型を用いた打ち抜き加工やレーザー加工によって貫通孔１１２を形成すればよい。
　次に、図１３（ｄ）に示す例のように、電極層３２が形成された第１のセラミックグリーンシート１２と貫通孔１１２が形成された第２のセラミックグリーンシート２２を積層して積層体１０２を形成する。図１３（ｄ）に示す例では、３つの基体１となる部分はそれぞれ２層の第１のセラミックグリーンシート１２が積層されて形成され、フィルタ部２となる部分は２層の第２のセラミックグリーンシート２２が積層されて形成されている。いずれも、１層や３層以上のセラミックグリーンシートを用いても構わない。
　図１３（ｄ）に示す例は、図６に示す例のような電極３が基部１に埋設された粒子状物質の測定装置用部品１００を作製する場合の積層体１０２であるので、電極層３２は２層の第１のセラミックグリーンシート１２の層間に位置している。電極層３２を形成した第１のセラミックグリーンシート１２の上に電極層３２を形成していない第１のセラミックグリーンシート１２を積層している。
　図２に示す例のような粒子状物質の測定装置用部品１００を作製する場合には、電極層３２を形成した第１のセラミックグリーンシート１２の上に電極層３２を形成していない第１のセラミックグリーンシート１２を重ねた上に、第２のセラミックグリーンシート２２のフィルタ部２となる部分のみを重ね、さらにその周りを囲むように枠状の第１のセラミックグリーンシート１２を重ねればよい。
　上記した、図６に示す例のような粒子状物質の測定装置用部品１００の外側のフィルタ部２の外にフィルタ部２に接する基部１を側壁として設けた構造の場合は、図１３（ｄ）に示すような積層体１０２の側面にさらに第１のセラミックグリーンシート１２を貼り付ければよい。あるいは、上記の枠状の第１のセラミックグリーンシート１２の内側面が、第２のセラミックグリーンシート２２の、外側に位置するフィルタ部２となる部分に接するようにすればよい。
　積層体１０２を形成するには、電極層３２が形成された第１のセラミックグリーンシート１２と貫通孔１１２が形成された第２のセラミックグリーンシート２２とを重ねて、一軸加圧プレス等で加圧して圧着することで一体化させればよい。
　貫通孔１１２に後の焼成工程で焼失する樹脂等を充填しておくと、第１のセラミックグリーンシート１２における貫通孔の上下に位置する部分の変形を抑えることができる。
　そして、積層体１０２を焼成することで、上記のような、セラミックスから成る緻密な基部１と多孔質セラミックスから成るフィルタ部２とが一体的に形成されている粒子状物質の測定装置用部品１００となる。焼成温度は、基部１およびフィルタ部２がアルミナ質セラミックスから成る場合であれば、１５００℃～１６００℃とすればよい。
　また、図１４に示すように、流路１１の中央側（中心部）に位置する隣り合うフィルタ部２同士の間隔が、空間（流路１１）の端部側（外周部）に位置する隣り合うフィルタ部２同士の間隔よりも大きく（広く）てもよい。一般的に、流路１１の中心部を流れるガスの流量が外周部を流れるガスの流量よりも大きくなる傾向があるので、この中心部においてフィルタ部２同士の間隔を大きくすることによって、ガスをスムーズに流すことができる。
　また、図１５に示すように、空間（流路１１）の中央側（中心部）に位置するフィルタ部２の厚みが、流路１１の端部側（外周部）に位置するフィルタ部２の厚みよりも小さくてもよい。図１５においては、電極３が基部１の端部にまで設けられている（例えば、電極３１は基部１の右上端部に設けられている）。しかしながら、基部１の端部に電極３（３１等）を形成することは、電極３に印加することになる電圧の大きさ次第では、外部との絶縁距離を確保するために、基部１の幅を大きくする等の改良の必要が生じる場合がある。
　そこで、図１５に示すように、流路１１の中央側に位置するフィルタ部２の厚み（フィルタ部２の配列方向の幅）が流路１１の端部側に位置するフィルタ部２の厚み（フィルタ部２の配列方向の幅）よりも小さい構成にしてもよい。上記の構成によって、粒子状物質の測定装置用部品１００の内側（流路１１の内部）と外側との間の圧力差（気圧差）に起因して、基部１に内側に凹むような変形が生じたとしても、この変形によって生じる熱応力を低減できる。具体的には、基部１の変形は、流路１１の中央側に近い程、大きくなる傾向にある。変形が大きな中央側において、フィルタ部２の厚みを小さくしておくことによって、フィルタ部２を撓ませることで熱応力を吸収できる。これにより、粒子状物質の測定装置用部品１００の耐久性を向上できる。
　また、反対に、図１６に示すように、空間（流路１１）の中央側（中心部）に位置するフィルタ部２の厚みが、流路１１の端部側（外周部）に位置するフィルタ部２の厚みよりも大きくてもよい。この場合には、図１５の場合とは逆に、ガスが端部側に流れやすくなる。前述した通り、元々ガスは中央側に流れやすい傾向にあるが、図１６に示す構成にすることによって、ガスを端部側に流れやすくすることができるので、それぞれの流路１１におけるガスの流量を均一に近づけることができる。ガスの流量が均一に近づくということは、フィルタ部２のそれぞれに捕集される粒子状物質の量も均一に近づくことを意味する。その結果、加熱によって粒子状物質を除去するときに要する時間を短くすることができる。これにより、粒子状物質の測定装置用部品１００の長期信頼性を向上できる。
　なお、図２に示すように、流路１１が基部１に囲まれている場合には、端部側に近づけば近づく程、フィルタ部２の厚みを小さくする構成にしてもよい。ただし、図６に示すように、流路１１が基部１とフィルタ部２とによって囲まれて形成されている場合には、図１７に示す構成にしてもよい。図１７に示す粒子状物質の測定装置用部品１００においては、中央側から離れるにつれてフィルタ部２の厚みが小さくなっているが、最外周に位置するフィルタ部２については厚みがこの限りではない。具体的には、“最外周に位置するフィルタ部２以外のフィルタ部２のうち最も端部側に位置するフィルタ部２”よりも“最外周に位置するフィルタ部２”のほうが、厚みが大きい。これにより、それぞれの流路１１におけるガスの流量を均一に近づけつつも、最外周のフィルタ部２から簡単にガスが外部に逃げてしまうことを低減している。そのため、粒子状物質の測定装置用部品１００を通過するガス量を確保しつつ、それぞれの流路１１におけるガスの流量を均一に近づけることができる。
　また、図１８に示すように、フィルタ部２のうち流路１１に面する壁面が窪んだ形状であってもよい。具体的には、フィルタ部２のうち流路１１に面する壁面が、中央が弧状に凹んだ形状であってもよい。これにより、フィルタ部２の表面積を増やすことができるので、フィルタ部２で捕集できる粒子状物質の量を増やすことができる。
　また、図１８に示すように、複数のフィルタ部２のうち最外周に位置するフィルタ部２の外側の壁面（流路１１に面さず、外部に露出している壁面）が、窪んだ形状であってもよい。より具体的には、中央が弧状に凹んだ形状を有していてもよい。これにより、外部とフィルタ部２が接触してしまうおそれを低減できるので、フィルタ部２が破損するおそれを低減できる。これにより、粒子状物質の測定装置用部品１００の長期信頼性を向上できる。
　また、基部１がガラス成分を有するとともに、図１９に示すように、このガラス成分がフィルタ部２の一部に広がっていてもよい。言い換えると、基部１がガラス成分を有するとともに、フィルタ部２は基部１の近傍にガラス拡散領域２０を有している。これにより、基部１とフィルタ部２との間の密着性を高めることができるので、粒子状物質の測定装置用部品１００の長期信頼性を向上できる。
　また、図２０に示すように、フィルタ部２を上下方向に３層（上層２２、中層２３、下層２４）に分けたときに、基部１と隣り合う上層２２および下層２４の気孔率が中層２３における気孔率よりも大きくてもよい。これにより、ヒートサイクル下において、フィルタ部２および基部１に生じる熱応力を、上層２２および下層２４で吸収することができる。これにより、最もガスが流れることになる中層２３において、熱応力が生じるおそれを低減できる。その結果、中層２３が損傷してしまうおそれを低減できるので、粒子状物質の測定装置用部品１００の長期信頼性を向上できる。
　また、図２１に示すように、基部１のうち流路１１に面する部分が弧状に盛り上がっていてもよい。これにより、フィルタ部２の上端および下端が基部１のうち弧状に盛り上がった部分に挟まれることになるので、曲げ応力への強度を向上させることができる。これにより、粒子状物質の測定装置用部品１００の長期信頼性を向上できる。
　逆に、図２２に示すように、基部１のうち流路１１に面する部分が弧状に凹んでいてもよい。これにより、流路１１を流れるガスの動きをよりスムーズにすることができる。具体的には、基部１の表面とフィルタ部２の壁面とから成る角部の近傍においてガスが停滞してしまうことを低減できる。これにより、粒子状物質の測定装置用部品１００の感度を向上できる。
　さらに、図２３に示すように、流路１１の角が滑らかであってもよい。より具体的には、基部１のうち流路１１に面する部分が弧状に凹んでおり、フィルタ部２のうち流路１１に面する壁面が弧状に凹んでおり、これらが滑らかに連続していてもよい。これにより、ガスの流れをさらにスムーズにすることができるので、粒子状物質の測定装置用部品１００の感度をさらに向上できる。
　また、流路１１の長さ方向に垂直な断面視において、基部１のうち流路１１に面する部分とフィルタ部２のうち流路１１に面する壁面とから成る角部が弧状であってもよい。これにより、角部におけるガスの流れをさらにスムーズにすることができる。
　さらに、基部１のうち流路１１に面する部分とフィルタ部２のうち流路１１に面する壁面とから成る角部が弧状であるとともに、この角部の形状が弧状である領域が流路１１の長さ方向に連続していてもよい。これにより、角部におけるガスの流れをさらにスムーズにすることができる。
　また、図２４に示すように、流路１１の長さ方向に垂直な断面視において、フィルタ部２のうち流路１１に面する壁面に凹部が設けられていてもよい。これにより、フィルタ部２の壁面の表面積を増やすことができるので、フィルタ部２で捕集できる粒子状物質の量を増やすことができる。
　以上の粒子状物質の測定装置用部品１００は、流路１１は、基部１の１つの側面からこれに対向する位置にある側面にかけて延びている例で説明したが、これに限られるものではない。例えば、図２５に示す例のように、流路１１は、その一端が基部１の１つの側面に開口するとともに、他端が基部１の一端に位置する面（下面）に開口していてもよい。あるいは、基部１の対向する２つの側面と基部１の一端部に位置する面（下面）とに開口していてもよい。具体的には、隣り合う面にガスの流入口および流出口を設けてもよい。流出口を設けた一方の面を排気ガスの流れる方向に沿って配置することで、流入口が小さくても、他方の面に設けた流入口から排気ガスが流入し易い。
　また、図２６に示すように、縦断面を見たときに、フィルタ部２が幅の異なる２つの部分から成っていてもよい。言い換えると、フィルタ部２が幅が太い部分（大きい部分）と幅が細い部分（小さい部分）から成っていてもよい。フィルタ部２が幅が太い部分を有することによって、粒子状物質の測定装置用部品１００に上下方向に外力が加わったときに、フィルタ部２が折れてしまうおそれを低減できる。また、フィルタ部２が幅が細い部分を有することによって、フィルタ部２にガスを流しやすくすることができる。
　また、図２７に示すように、流路１１が、上下方向において外側（上側に位置する流路１１においては上側、下側に位置する流路１１においては下側）に向かうに連れて幅が広がる形状であってもよい。より具体的には、流路１１が長辺が外側に位置する台形状であってもよい。一般的に、縦断面で見たときに、流路１１の内側（中心側）よりも外側のほうがガスが流れにくくなる傾向にあるが、流路１１を上記の形状にしておくことによって、流路１１の外側におけるガスの滞留を低減できる。なお、図２７においては、壁面が直線状であることによって流路１１が台形状であるが、これに限られない。例えば、壁面に１つの段差を有していてもよいし、複数の段差を有していてもよい。
　また、図２８に示すように、最も外側に位置するフィルタ部２よりも基部１が外部に突出していてもよい。これにより、最も外側に位置するフィルタ部２に異物が当たることによって、フィルタ部２が損傷するおそれを低減できる。
　さらに、図２９に示すように、最も外側に位置するフィルタ部２よりも基部１が外部に突出しているとともに、最も外側に位置するフィルタ部２の表面が保護層５によって覆われていてもよい。これにより、フィルタ部２が損傷するおそれをさらに低減できる。また、最も外側に位置するフィルタ部２を介して流路１１から外部にガスが流れてしまうことを低減できる。保護層としては、例えば、セラミック粉末を分散した樹脂材料等を用いることができる。
　また、図３０に示すように、横断面を見たときに、流路１１の端部が部分的に封止部４によって封止されているとともに、封止部４のうち流路１１に面する部分の形状が流路側に凹状である弧状であってもよい。これにより、流路１１のうち封止部４の近傍においてガスが滞留することを低減できる。
１：基部
１１：流路
１２：分割流路
２：フィルタ部
３：電極
４：封止部
５：保護層
１００、２００：粒子状物質の測定装置用部品

Claims (17)

  1. 　セラミックスから成り内部にガスの流れる流路を有する基部と、前記流路を複数に区切るように前記流路の内部に設けられた多孔質セラミックスから成るフィルタ部と、前記基部に前記フィルタ部を挟むように設けられた静電容量形成用の一対の電極とを備えており、
    前記基部の前記流路の壁面が前記フィルタ部の表面よりも緻密である粒子状物質の測定装置用部品。
  2. 　セラミックスから成る板状の部材であって主面が対向するように並置された一対の基部と、該一対の基部の間の空間を区切って流路を形成するように設けられた多孔質セラミックスから成るフィルタ部と、前記一対の基部にそれぞれ設けられており前記フィルタ部を挟むように設けられた静電容量形成用の一対の電極とを備えており、
    前記一対の基部の対向する前記主面が、前記フィルタ部の表面よりも緻密である粒子状物質の測定装置用部品。
  3. 　前記電極が前記基部に埋設されている請求項１または請求項２に記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  4. 　前記基部および前記フィルタ部が一体的に形成されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  5. 　前記基部および前記フィルタ部が同じセラミックスから成る請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  6. 　前記基部および前記フィルタ部がアルミナから成る請求項５に記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  7. 　前記電極が、線状の配線パターンを有するとともに、前記フィルタ部に沿って設けられている請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  8. 　前記電極が線状の配線パターンを有するとともに、前記基部のうち前記フィルタ部を挟む領域および前記フィルタ部を挟まない領域に設けられており、平面視したときに、前記電極のうち前記フィルタ部を挟まない領域に位置する部分が、前記フィルタ部を挟む領域に位置する部分よりも幅が狭くなっている請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  9. 　互いにポーラス度が異なる複数の前記フィルタ部を有している請求項１乃至８のいずれかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  10. 　前記ポーラス度は気孔径である請求項９に記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  11. 　前記ポーラス度は気孔率であり、前記流路の長さ方向に垂直な断面視において、外側に位置する前記フィルタ部の気孔率が、内側に位置する前記フィルタ部の気孔率より大きい請求項９に記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  12. 　前記流路の長さ方向に垂直な断面視において、前記基部のうち前記流路に面する部分と前記フィルタ部のうち前記流路に面する壁面とから成る角部が弧状である請求項１乃至請求項１１のいずかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  13. 　前記角部の形状が弧状である領域が前記流路の長さ方向に連続している請求項１２に記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  14. 　前記流路の長さ方向に垂直な断面視において、前記フィルタ部のうち前記流路に面する壁面に凹部が設けられている請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  15. 　前記流路の長さ方向に垂直な断面視において、前記フィルタ部のうち前記流路に面する壁面が、中央が凹んだ弧状である請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  16. 　前記フィルタ部を上下方向に３層（上層、中層および下層）に分けたときに、前記基部と隣り合う前記上層および前記下層の気孔率が前記中層における気孔率よりも大きい請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の粒子状物質の測定装置用部品。
  17. 　複数の第１のセラミックグリーンシートを準備する工程と、
    複数の第２のセラミックグリーンシートを準備する工程と、
    前記第１のセラミックグリーンシートに電極層を形成する工程と、
    前記第２のセラミックグリーンシートに貫通孔を形成する工程と、
    前記電極層が形成された前記第１のセラミックグリーンシートと前記貫通孔が形成された前記第２のセラミックグリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、
    前記積層体を焼成する工程と
    を備える粒子状物質の測定装置用部品の製造方法。
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