WO2019049566A1 - 微粒子検出素子及び微粒子検出器 - Google Patents

微粒子検出素子及び微粒子検出器 Download PDF

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WO2019049566A1
WO2019049566A1 PCT/JP2018/029055 JP2018029055W WO2019049566A1 WO 2019049566 A1 WO2019049566 A1 WO 2019049566A1 JP 2018029055 W JP2018029055 W JP 2018029055W WO 2019049566 A1 WO2019049566 A1 WO 2019049566A1
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electrode
collection
electrodes
housing
gas flow
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PCT/JP2018/029055
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京一 菅野
英正 奥村
和幸 水野
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日本碍子株式会社
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    • 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
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
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    • G—PHYSICS
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    • 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 particulate detection element and a particulate detector.
  • the particle detector of Patent Document 1 includes a heater for heating the measurement electrode. When the heater heats the measurement electrode, the fine particles attached to the measurement electrode are removed and the measurement electrode is refreshed.
  • the present invention has been made to solve such problems, and has as its main object to remove particulates attached to a collecting electrode in a shorter time.
  • the present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
  • the particle detecting element of the present invention is A particulate detection element used to detect particulates in a gas, comprising: A housing having a gas flow path through which the gas passes; A charge generation unit that adds charge generated by discharge to particles in the gas introduced into the housing to form charged particles; A capture electrode having one or more collection electrodes which are provided in the housing and exposed to the gas flow path and which collect the collection target which is any of the charged fine particles and the electric charge which is not added to the fine particles , And A heating unit that heats the collection electrode; Equipped with The housing has one or more collecting electrode disposition wall portions on which at least one collecting electrode is disposed, At least one of the collection electrode installation wall portions has a central thin-walled shape in which the thickness of the central portion is thinner than the other portions in a cross section perpendicular to the central axis of the gas flow path. It is a thing.
  • the charge generation portion generates electric charge to turn particles in the gas into charged particles, and the collection electrode captures the collection target (either charged particles or charge not added to the particles). Collect. Since the physical quantity changes according to the collection target collected by the collection electrode, the particles in the gas can be detected by using this particle detection element. At this time, the particles adhere to the collection electrode as the particle detection element is used.
  • the concentration of the particles in the gas tends to be higher in the region closer to the central axis of the gas flow path in the housing. Therefore, the particles are likely to be attached to a portion of the collecting electrode close to the central axis of the gas flow channel.
  • At least one of the collection electrode-arranging wall portions in which the collection electrode is disposed in the case has a central portion other than the central portion in the cross section perpendicular to the central axis of the gas flow channel
  • the central thin shape is thinner than the part of. Therefore, in the central thin-walled collection electrode disposition wall portion, the heat capacity is smaller in the central portion than in the other portions, and the temperature is likely to rise. Therefore, when the heating unit heats the fine particles attached to the collection electrode, a portion of the collection electrode disposed on the central thin-walled collection electrode disposition wall portion to which the particles easily adhere (the gas described above The temperature of the part close to the central axis of the flow path tends to rise.
  • the portion of the collecting electrode to which a large amount of fine particles adhere can be quickly heated to burn the fine particles.
  • the particles attached to the collecting electrode can be removed in a shorter time.
  • the particle detection element of the present invention may be used to detect the amount of the particles in the gas.
  • the “amount of microparticles” may be, for example, at least one of the number, mass, and surface area of microparticles.
  • the gas flow passage has a circular cross section perpendicular to the central axis of the gas flow passage at least in a portion where the collecting electrode disposition wall portion of the central thin wall shape is present. It does not matter if it is not circular.
  • the cross section of the gas flow channel may be elliptical or polygonal.
  • the housing has a partition part which partitions the gas flow path, and at least one of the collection electrode disposition wall parts having the central thin-walled shape is the partition part It may be In this case, the housing has a plurality of the collecting electrode disposition wall portions having the central thin shape, and at least one of the collecting electrode disposition wall portions having the central thin shape is the housing. It may be the outer wall of the body. That is, at least one of the collection electrode disposition wall portions having the central thin-walled shape may be an outer wall of the casing, and at least one may be the partition portion.
  • At least one of the collection electrode disposition wall portions having the central thin-walled shape has a shape in which the thickness gradually decreases toward the central portion in the cross section. Good. By doing this, for example, the strength of the collecting electrode disposition wall portion becomes higher than in the case where the collecting electrode disposition wall portion having a central thin-walled shape has a step portion whose thickness changes rapidly. Cheap.
  • At least one of the collection electrodes may have the central thin-walled shape.
  • the heat capacity of the portion located at the center of the gas flow path is reduced, and the temperature of the portion of the collecting electrode to which fine particles easily adhere is likely to rise. Therefore, the fine particles attached to the collecting electrode can be removed in a shorter time.
  • at least one of the collection electrodes in the central thin-walled shape may have a shape in which the thickness gradually decreases toward the central portion in the cross section.
  • the collection unit includes one or more electric field generating electrodes that generate an electric field that is exposed in the gas flow path and moves the collection target toward at least one of the collection electrodes.
  • the housing has at least one electric field generating electrode-arranging wall portion in which at least one electric field generating electrode is arranged, and at least one of the electric field generating electrode-arranging wall portions is the central thin wall It may have a shape. In this way, as in the case of the collection electrode disposed on the central thin-walled collection electrode-arranging wall portion, the fine particles of the electric field generation electrode disposed on the central thin-walled electric field generation electrode-arranging wall portion The particulates can be burned by rapidly raising the temperature at which the part of the particles adheres.
  • each of the electric field generating electrodes may be disposed to face at least one of the collection electrodes, or each may be disposed to face the collection electrodes in a one-to-one relationship.
  • at least one of the central thin-walled electric field generating electrode disposition wall portions may be the partition portion or an outer wall of the casing.
  • At least one of the central thin-walled electric field generating electrode disposition walls may have a shape in which the thickness gradually decreases toward the central portion in the cross section.
  • the gas flow path may have a rectangular cross section perpendicular to the central axis of the gas flow path.
  • the “quadrilateral shape” includes a substantially quadrilateral shape, and also includes, for example, a case where the collection electrode disposition wall portion has a central thin shape and the gas flow path does not have a strictly rectangular shape.
  • the particulate matter detection device further includes a plurality of exposed electrodes including the collection electrode and exposed in the gas flow path, and the casing is a part of an inner circumferential surface exposed to the gas flow path And having a connection surface which is a portion connecting at least two electrodes of the plurality of exposed electrodes, and having the connection wall portion in the central thin-walled shape, the heating portion comprising the connection wall portion. It may be heated.
  • a part of the particles may be attached to the inner peripheral surface of the housing, and the attached particles may form a short circuit path between the exposed electrodes.
  • the heating unit heats the connection wall, the fine particles attached to the connection surface between the exposed electrodes can be removed.
  • the heat capacity of the portion located at the center of the gas flow path is small, the temperature of the portion of the connecting surface of the connecting wall to which the particulates easily adhere is likely to rise. Therefore, the fine particles attached to the connection surface can be removed by the heating unit in a shorter time.
  • this particulate matter detection element can suppress, for example, the formation of a short circuit path, or can quickly recover from the short circuit state even if a short circuit path is formed.
  • the exposed electrode may be two or more of the one or more collection electrodes, the one or more field generation electrodes, and the plurality of electrodes of the charge generation unit.
  • the particulate matter detector according to the present invention is a particulate matter detection element according to any one of the aspects described above, and a detection unit that detects the particulates based on a physical quantity that changes according to the collection target collected by the collection electrode. And. Therefore, this fine particle detector has an effect similar to that of the above-described fine particle detection element of the present invention, for example, an effect of being able to remove the fine particles attached to the collecting electrode in a short time.
  • the detection unit may detect the amount of the particles based on the physical quantity.
  • the “amount of microparticles” may be, for example, at least one of the number, mass, and surface area of microparticles.
  • the detection unit detects the physical quantity and the charge generated by the charge generation unit (for example, the number of charges or the charge) The particles may be detected based on the amount).
  • charge includes ions in addition to positive charge and negative charge.
  • To detect the amount of particulates means, in addition to measuring the amount of particulates, whether the amount of particulates falls within a predetermined numerical range (eg, whether it exceeds a predetermined threshold) The case shall also be included.
  • the “physical amount” may be a parameter that changes based on the number of objects to be collected (charge amount), and examples thereof include current.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a particle detector 10.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a particle detection element 11; Sectional drawing of 2nd outer wall 115b of a modification.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a particle detector 10 according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1
  • FIG. 3 is a partial sectional view taken along the line BB of FIG. 1
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the particle detection element 11.
  • the vertical direction, the horizontal direction, and the front-rear direction are as shown in FIG. 1 to FIG.
  • the particle detector 10 measures the number of particles 17 contained in a gas (for example, an exhaust gas of a car). As shown in FIGS. 1 and 2, the particle detector 10 includes a particle detection element 11. Further, as shown in FIG. 2, the particle detector 10 includes a discharge power source 29, a removal power source 39, a collection power source 49, a detection device 50, and a heater power source 69. As shown in FIG. 2, the particle detection element 11 includes a housing 12, a charge generation device 20, an excess charge removal device 30, a collection device 40, and a heater device 60.
  • the housing 12 has a gas flow path 13 through which gas passes.
  • the gas flow passage 13 is provided with a gas inlet 13 a for introducing a gas into the housing 12 and a plurality of (here, three) in which the gas flow is branched downstream of the gas inlet 13 a. And (b) branch flow paths 13b to 13d.
  • the gas introduced into the housing 12 from the gas inlet 13a is discharged to the outside of the housing 12 through the branch flow paths 13b to 13d.
  • the gas flow passage 13 has a substantially rectangular cross section (here, a cross section along the vertical and horizontal directions) perpendicular to the central axis of the gas flow passage 13.
  • the cross section perpendicular to the central axis of the gas channel 13 has a substantially rectangular shape.
  • the housing 12 has a long, substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the housing 12 is configured as a laminate in which a plurality of layers (here, first to eleventh layers 14a to 14k) are stacked in a predetermined stacking direction (here, up and down direction), as shown in FIGS. ing.
  • the housing 12 is an insulator, and is made of, for example, a ceramic such as alumina.
  • Each of the fourth to eighth layers 14d to 14h is provided with a through hole or a notch which penetrates each layer in the thickness direction (here, the vertical direction), and this through hole or notch corresponds to the gas flow path 13 It has become.
  • the fourth, sixth and eighth layers 14d, 14f and 14h respectively constitute side walls (here, left and right walls) of the branch flow paths 13b, 13c and 13d.
  • the fourth, sixth, and eighth layers 14d, 14f, and 14h are thicker than the other layers.
  • the fourth, sixth, and eighth layers 14d, 14f, and 14h may be laminates each having a plurality of layers.
  • the housing 12 faces the gas flow path 13 and has at least one of the collection electrode 42 and the electric field generating electrode 44 disposed therein. It has 15d.
  • the first wall portion 15a is a portion of the first to third layers 14a to 14c located immediately above the gas flow channel 13.
  • the lower surface of the first wall portion 15 a constitutes a ceiling surface of the gas flow channel 13.
  • the first wall 15 a is a part of the upper outer wall of the housing 12.
  • the discharge electrode 21a, the application electrode 32, and the first electric field generating electrode 44a are disposed on the lower surface of the first wall portion 15a.
  • the second wall portion 15 b is a portion of the fifth layer 14 e facing the gas flow path 13 (a portion located immediately below the branch flow path 13 b and immediately above the branch flow path 13 c).
  • the second wall portion 15 b is configured as a dividing portion that divides the branch flow channel 13 b and the branch flow channel 13 c into upper and lower portions.
  • a first collection electrode 42a is disposed on the upper surface of the second wall 15b, and a second electric field generating electrode 44b is disposed on the lower surface.
  • the third wall portion 15c is a portion of the seventh layer 14g facing the gas flow passage 13 (a portion located immediately below the branch flow passage 13c and immediately above the branch flow passage 13d).
  • the third wall portion 15c is configured as a partition portion which divides the branch flow channel 13c and the branch flow channel 13d into upper and lower portions.
  • the second collection electrode 42b is disposed on the upper surface of the third wall 15c, and the third electric field generating electrode 44c is disposed on the lower surface.
  • the fourth wall portion 15d is a portion of the ninth to eleventh layers 14i to 14k located immediately below the gas flow channel 13.
  • the upper surface of the fourth wall 15 d constitutes the bottom of the gas flow channel 13.
  • the fourth wall 15 d is a part of the lower outer wall of the housing 12.
  • a discharge electrode 21b, a removal electrode 34, and a third collection electrode 42c are disposed on the top surface of the fourth wall 15d.
  • each of the first to fourth wall portions 15a to 15d in the cross section perpendicular to the central axis of the gas flow channel 13, the thickness of the central portion (here, the central portion in the left and right direction) It has a shape that is thinner than the other parts. Such a shape is hereinafter referred to as a central thin-walled shape.
  • Each of the first to fourth wall portions 15a to 15d has a shape in which the thickness gradually decreases toward the central portion in the left-right direction.
  • the portion facing the gas flow path 13 in the upper and lower surfaces is a curved surface, and is thereby formed in a central thin shape.
  • the central thin-walled shape may be shaped such that the minimum thickness is less than 96% of the maximum thickness.
  • the central thin-walled shape may be shaped such that the minimum value of the thickness is 50 ⁇ m or more.
  • FIG. 3 also shows the connection wall portions 70c and 70d which are a part of the first wall portion 15a and which are the connection wall portions 70a and 70b shown in FIG. 2 and a part of the fourth wall portion 15d and which are shown in FIG. Similar to the illustrated shape, the portion facing the gas flow path 13 is formed in a curved central thin-walled shape.
  • connection wall 70 a has a connection surface 72 a which is a part of the inner peripheral surface of the housing 12 exposed to the gas flow path 13 and which connects the discharge electrode 21 a and the application electrode 32 in the front-rear direction.
  • connection wall 70 b has a connection surface 72 b which is a part of the inner peripheral surface of housing 12 and which connects application electrode 32 and first electric field generating electrode 44 a in the front-rear direction.
  • the connection wall portion 70c has a connection surface 72c which is a portion of the inner peripheral surface of the housing 12 and which connects the discharge electrode 21b and the removal electrode 34 in the front-rear direction.
  • connection wall portion 70d has a connection surface 72d which is a part of the inner peripheral surface of the housing 12 and which connects the removal electrode 34 and the third collection electrode 42c in the front-rear direction.
  • the connecting surfaces 72a and 72b are lower surfaces of the connecting wall portions 70a and 70b, respectively, and the connecting surfaces 72c and 72d are upper surfaces of the connecting wall portions 70c and 70d, respectively.
  • the connection surfaces 72a to 72d are surfaces that can be short-circuit paths between the electrodes by the adhesion of the conductive fine particles 17.
  • the connection surface 72 a is a surface which can be a short circuit path between the discharge electrode 21 a and the application electrode 32.
  • the charge generation device 20 includes first and second charge generation devices 20 a and 20 b provided on the side near the gas inlet 13 a of the housing 12.
  • the first charge generating device 20a has a discharge electrode 21a and an induction electrode 24a disposed on the first wall 15a.
  • the discharge electrode 21a and the induction electrode 24a are respectively provided on the front and back of the third layer 14c which plays a role of a dielectric layer.
  • the discharge electrode 21 a is provided on the lower surface of the first wall portion 15 a and exposed in the gas flow channel 13.
  • the second charge generating device 20b includes a discharge electrode 21b and an induction electrode 24b disposed on the fourth wall 15d.
  • the discharge electrode 21b and the induction electrode 24b are respectively provided on the front and back of the ninth layer 14i which plays a role of a dielectric layer.
  • the discharge electrode 21 b is provided on the upper surface of the fourth wall 15 a and exposed in the gas flow channel 13.
  • Each of the discharge electrodes 21a and 21b has a plurality of triangular fine projections 22 on the long sides of the rectangular metal thin plates facing each other (see FIG. 1).
  • Each of the induction electrodes 24a and 24b is a rectangular electrode, and two induction electrodes 24a and 24b are provided in parallel with the longitudinal direction of the discharge electrodes 21a and 21b.
  • the discharge electrodes 21a and 21b and the induction electrodes 24a and 24b are connected to a discharge power supply 29.
  • the induction electrodes 24a and 24b may be connected to the ground.
  • the potential difference between both electrodes Air discharge occurs in the vicinity.
  • the second charge generation device 20b air discharge occurs in the vicinity of the discharge electrode 21b due to the potential difference between the discharge electrode 21b and the induction electrode 24b due to the high voltage from the discharge power source 29.
  • the gas present around the discharge electrodes 21a and 21b is ionized to generate a charge 18 (here, a positive charge).
  • the charge 18 is added to the particles 17 in the gas passing through the charge generation device 20 to become charged particles P (see FIG. 2).
  • the excess charge removing device 30 has an applying electrode 32 and a removing electrode 34.
  • the application electrode 32 and the removal electrode 34 are located downstream of the charge generation device 20 and upstream of the collection device 40.
  • the application electrode 32 is provided on the lower surface of the first wall 15 a and exposed in the gas flow channel 13.
  • the removal electrode 34 is provided on the upper surface of the fourth wall 15 d and exposed in the gas flow channel 13.
  • the application electrode 32 and the removal electrode 34 are disposed at positions facing each other.
  • the application electrode 32 is an electrode to which a minute positive potential V2 is applied from the power supply 39 for removal.
  • the removal electrode 34 is an electrode connected to the ground. As a result, a weak electric field is generated between the application electrode 32 and the removal electrode 34 of the excess charge removal device 30.
  • the excess charges 18 not added to the particles 17 are attracted to the removal electrode 34 by the weak electric field and captured and discarded to the ground.
  • the excess charge removing device 30 suppresses that the excess charge 18 is collected by the collection electrode 42 of the collection device 40 and counted to the number of the particles 17.
  • the collection device 40 is a device for collecting a collection target (here, charged particles P), and is provided in the branch flow paths 13b to 13d downstream of the charge generation device 20 and the excess charge removal device 30. There is.
  • the collection device 40 has one or more collection electrodes 42 for collecting the charged particles P, and one or more electric field generating electrodes 44 for moving the charged particles P toward the collection electrode 42.
  • the collection device 40 includes first to third collection electrodes 42a to 42c as the collection electrode 42, and first to third electric field generation electrodes 44a to 44c as the electric field generation electrode 44.
  • the first electric field generating electrode 44a is disposed on the lower surface of the first wall 15a
  • the first collecting electrode 42a is disposed on the upper surface of the second wall 15b.
  • the first electric field generating electrode 44a and the first collecting electrode 42a are disposed at positions facing each other in the vertical direction, and both are exposed to the branch flow channel 13b.
  • the second electric field generating electrode 44b is disposed on the lower surface of the second wall 15b, and the second collecting electrode 42b is disposed on the upper surface of the third wall 15c.
  • the second electric field generating electrode 44 b and the second collecting electrode 42 b are disposed at positions facing each other in the vertical direction, and both are exposed to the branch flow path 13 c.
  • the third electric field generating electrode 44c is disposed on the lower surface of the third wall 15c, and the third collection electrode 42c is disposed on the upper surface of the fourth wall 15d.
  • the third electric field generating electrode 44c and the third collecting electrode 42c are disposed at positions facing each other in the vertical direction, and both are exposed to the branch flow path 13d.
  • a voltage V1 is applied to the first to third electric field generating electrodes 44a to 44c from the collection power supply 49.
  • the first to third collection electrodes 42a to 42c are all connected to the ground via the ammeter 52. Thereby, an electric field is generated in the branch flow channel 13b from the first electric field generating electrode 44a to the first collection electrode 42a, and in the branch flow channel 13c, from the second electric field generation electrode 44b to the second collection electrode 42b An electric field is generated, and an electric field from the third electric field generating electrode 44c to the third collecting electrode 42c is generated in the branch flow path 13d.
  • the charged fine particles P flowing through the gas flow channel 13 enter any of the branch flow channels 13b to 13d and are moved downward by the electric field generated there, and the first to third collection electrodes 42a to 42c are moved. It is drawn by either and collected.
  • the voltage V1 is a positive potential here, and the level of the voltage V1 is, for example, on the order of 100 V to several kV.
  • the size of each of the electrodes 34 and 42 and the strength of the electric field (that is, the magnitude of the voltages V1 and V2) on each of the electrodes 34 and 42 are determined without the charged particles P being collected by the removal electrode 34.
  • the charge 18 is set so as to be collected by the collecting electrode 42 and the charge 18 not attached to the particles 17 is collected by the removal electrode 34.
  • Each of the first to third collecting electrodes 42a to 42c and the first to third electric field generating electrodes 44a to 44c has a central thin-walled shape like the first to fourth wall portions 15a to 15d. That is, as shown in FIG. 3, the collecting electrode 42 and the electric field generating electrode 44 are positioned at the central portion (here, in the lateral center of the branch flow channels 13b to 13d) in the cross section perpendicular to the central axis of the gas flow channel 13. Part) is thinner than the other parts.
  • Each of the collection electrode 42 and the electric field generating electrode 44 has a shape in which the thickness gradually decreases toward the central portion.
  • the portion facing the gas flow path 13 (here, the branch flow paths 13b to 13d) in the upper and lower surfaces is a curved surface, and thereby the central thin-walled shape Is formed.
  • the detection device 50 includes an ammeter 52 and an arithmetic device 54.
  • One terminal of the ammeter 52 is connected to the collection electrode 42, and the other terminal is connected to the ground.
  • the ammeter 52 measures the current based on the charge 18 of the charged fine particles P collected by the collection electrode 42.
  • the arithmetic unit 54 calculates the number of particles 17 based on the current of the ammeter 52.
  • the arithmetic device 54 may have a function as a control unit that controls each of the devices 20, 30, 40, and 60 by controlling the on / off and voltage of each of the power supplies 29, 39, 49, and 69.
  • the heater device 60 has a heater electrode 62 disposed between the tenth layer 14i and the eleventh layer 14k and embedded in the fourth wall 15d.
  • the heater electrode 62 is, for example, a strip-shaped heating element drawn in a zigzag manner.
  • the heater electrode 62 is disposed so as to be located immediately below at least the third collection electrode 42c.
  • the heater electrode 62 is routed around substantially the entire region directly below the gas flow channel 13 and is present directly below the discharge electrode 21 b and the removal electrode 34.
  • the heater electrode 62 is connected to the heater power supply 69, and generates heat when energized by the heater power supply 69.
  • the heat generated by the heater electrode 62 is transmitted to the electrodes such as the collection electrode 42 and the case 12 by, for example, heat conduction through the case 12 or radiation through the gas flow path 13, and these electrodes are generated. And heat the inner peripheral surface of the housing 12.
  • a plurality of terminals 19 are disposed on the upper and lower surfaces of the left end of the housing 12 respectively.
  • Each of the electrodes 21 a, 21 b, 24 a, 24 b, 32, 34, 42, and 44 described above is electrically connected to one of the plurality of terminals 19 via a wire disposed in the housing 12.
  • the heater electrode 62 is electrically connected to the two terminals 19 via a wire.
  • the wires are disposed, for example, on the upper and lower surfaces of the first to eleventh layers 14a to 14k, or in through holes provided in the first to eleventh layers 14a to 14k.
  • the power sources 29, 39, 49, 69 and the ammeter 52 are electrically connected to the electrodes in the particle detection element 11 through the terminals 19.
  • grain detection element 11 comprised in this way is demonstrated below.
  • a plurality of unfired ceramic green sheets containing raw material powders of ceramics are prepared corresponding to the first to eleventh layers 14a to 14k.
  • spaces to be the gas flow paths 13 and through holes are provided in advance by punching processing or the like.
  • pattern printing processing and drying processing for forming various patterns on each ceramic green sheet are performed corresponding to each of the first to eleventh layers 14a to 14k.
  • the patterns to be formed are patterns of, for example, the above-described electrodes and wires connected to the electrodes and terminals 19 and the like.
  • Pattern printing is performed by applying a paste for pattern formation on a green sheet using a known screen printing technique. During or before the pattern printing process, filling of the through holes with the conductive paste to be the wiring is also performed. Subsequently, a printing process and a drying process of an adhesive paste for laminating and adhering the green sheets are performed. Then, the green sheets on which the bonding paste has been formed are stacked in a predetermined order, and pressure bonding is performed by applying predetermined temperature and pressure conditions, and a pressure bonding process is performed to form one laminate. When the pressure bonding process is performed, a space to be the gas flow path 13 is filled with a extinguishing material (for example, theobromine or the like) which disappears by firing.
  • a extinguishing material for example, theobromine or the like
  • the laminate is cut to cut out a laminate of the size of the housing 12. Then, the cut out laminate is fired at a predetermined firing temperature. Since the lost material disappears at the time of firing, the portion filled with the lost material becomes the gas flow path 13. Thus, the particle detection element 11 is obtained.
  • the center thin-walled first to fourth wall portions 15a to 15d, the collection electrode 42 and the electric field generating electrode 44 can be formed as follows.
  • the thickness of the vanishing material to be filled during the above-described pressure bonding process is adjusted to make the vanishing material thick in the central portion in the left-right direction of the space to be the gas flow channel 13.
  • a mold may be used in which the first to fourth wall portions 15a to 15d have a central thin-walled shape when the green sheet is formed. Further, when forming the pattern of the collection electrode 42 and the electric field generating electrode 44, the thickness of the pattern may be adjusted by increasing the number of times of printing other than in the central portion so that each electrode has a central thin shape.
  • the housing 12 when the housing 12 is made of a ceramic material, it is preferable in that the following effects can be obtained.
  • the ceramic material generally has high heat resistance, and easily withstands a temperature for removing fine particles 17 described later by the heater electrode 62, for example, as high as 600 ° C. to 800 ° C. at which carbon which is the main component of the fine particles 17 burns. .
  • the ceramic material since the ceramic material generally has a high Young's modulus, it is easy to maintain the rigidity of the housing 12 even if the thickness of the wall or partition of the housing 12 is reduced, and deformation of the housing 12 due to thermal shock or external force It can be suppressed.
  • the case 12 By suppressing the deformation of the housing 12, for example, the change of the electric field distribution in the gas flow channel 13 at the time of discharge of the charge generation device 20 and the flow channel thickness of the branch flow channels 13b to 13d (here, the heights at the upper and lower sides) It is possible to suppress the decrease in the detection accuracy of the number of particles due to the change of Therefore, by forming the case 12 with a ceramic material, it is possible to make the case 12 compact by reducing the thickness of the wall and partition of the case 12 while suppressing the deformation of the case 12.
  • a ceramic material For example, an alumina, a silicon nitride, a mullite, cordierite, magnesia, a zirconia, etc. are mentioned.
  • the particulate detection element 11 is mounted in the exhaust pipe of the engine. At this time, the particulate matter detection element 11 is attached so that the exhaust gas is introduced into the housing 12 from the gas inlet 13a and is discharged after passing through the branch flow paths 13b to 13d. Further, the respective power sources 29, 39, 49, 69 and the detection device 50 are connected to the particle detection element 11.
  • the charged fine particles P pass through the excess charge removing device 30 which has a weak electric field and a length of the removing electrode 34 shorter than that of the collecting electrode 42 and flows into any one of the branch flow paths 13 b to 13 d. Through.
  • the electric field is weak, the charges 18 not added to the fine particles 17 are attracted to the removal electrode 34 of the excess charge removal device 30 and discarded to GND via the removal electrode 58. As a result, unnecessary charges 18 which have not been added to the particles 17 hardly reach the collection device 40.
  • the charged fine particles P that have reached the collection device 40 are collected by any of the first to third collection electrodes 42a to 42c by the electric field generated by the electric field generating electrode 44. Then, a current based on the charge 18 of the charged fine particles P attached to the collection electrode 42 is measured by the ammeter 52, and the arithmetic device 54 calculates the number of the fine particles 17 based on the current.
  • the first to third collecting electrodes 42a to 42c are connected to one ammeter 52, and the total of the charges 18 of the charged fine particles P attached to the first to third collecting electrodes 42a to 42c is obtained. The current based on the number is measured by the ammeter 52.
  • Arithmetic unit 54 integrates (accumulates) the current value over a predetermined period to obtain the integral value (accumulated charge amount), and divides the accumulated charge amount by the elementary charge to obtain the total number of charges (the number of collected charges)
  • the number Nt of the particles 17 attached to the collection electrode 42 is determined by dividing the number of collected charges by the average value of the number of charges added to one particle 17 (average number of charges). Arithmetic unit 54 detects this number Nt as the number of particles 17 in the exhaust gas.
  • the collection ratio of the particles 17 is determined in advance in consideration of the ratio of the particles 17 not collected by the collection electrode 42, and the arithmetic unit 54 divides the number Nt by the collection ratio. A certain total number Na may be detected as the number of particles 17 in the exhaust gas.
  • the collection electrode 42 is heated by the heater electrode 62 periodically or at a timing when the amount of deposition reaches a predetermined amount, whereby the deposits on the collection electrode 42 are heated and incinerated. Refresh the electrode surface.
  • the concentration of the particles 17 in the exhaust gas tends to be higher in the region closer to the central axis of the gas flow passage 13 in the housing 12. Therefore, the particles 17 easily adhere to a portion of the collecting electrode 42 close to the central axis of the gas flow channel 13.
  • the concentration of the fine particles 17 tends to be higher in a region closer to the central axis of the branch flow channel 13b in the cross section shown in FIG. Therefore, a portion of the first collection electrode 42a which is close to the central axis of the branch flow passage 13b, that is, a portion of the first collection electrode 42a located at the left and right center of the branch flow passage 13b is more than the other portion. Fine particles 17 are likely to be attached.
  • the particles 17 are more likely to adhere to the portions positioned at the left and right centers of the branch flow channels 13c and 13d.
  • the second to fourth wall portions 15b to 15d which are the collection electrode-arranged wall portions of the casing 12 on which the collection electrode 42 is disposed, In a cross section perpendicular to the central axis of 13, the central portion has a central thin-walled shape thinner than the other portions. Therefore, in the central thin-walled second to fourth wall portions 15b to 15d, the heat capacity is smaller in the central portion than in the other portions, and the temperature tends to rise.
  • the heater device 60 heats the particulates 17 attached to the first to third collection electrodes 42a to 42c, a portion of the first to third collection electrodes 42a to 42c to which the particulates 17 are easily attached ( The temperature of the portion close to the central axis of the gas flow path 13 described above tends to rise. As a result, with respect to each of the first to third collection electrodes 42a to 42c, it is possible to quickly raise the temperature of the portion to which the fine particles 17 adhere and burn the fine particles 17. As a result, the particulates 17 attached to the collection electrode 42 can be removed in a short time.
  • a period (dead time) during which the arithmetic device 54 can not detect the number of particles 17 is in the period during which the particle detection element 11 according to the present embodiment detects this dead time. It can be shortened.
  • the case 12 of the present embodiment corresponds to the case of the present invention
  • the charge generation device 20 corresponds to the charge generation portion
  • the collection device 40 corresponds to the collection portion
  • the heater device 60 corresponds to the heating portion.
  • the second to fourth wall portions 15b to 15d correspond to the collecting electrode disposition wall portion.
  • the first to third wall portions 15a to 15c correspond to the electric field generating electrode installation wall portions
  • the discharge electrodes 21a and 21b, the application electrode 32, the removing electrode 34, the collecting electrode 42, and the electric field generating electrode 44 are exposed. It corresponds to an electrode
  • the detection device 50 corresponds to an individual detection unit.
  • any of the second to fourth wall parts 15b to 15d which are the collection electrode-arranging wall parts in which the collection electrode 42 is disposed in the housing 12, is also included.
  • the particle detection element 11 is a portion of the collection electrode 42 to which a large number of particles 17 adhere, that is, a portion of each of the first to third collection electrodes 42a to 42c close to the central axis of the gas flow path 13
  • the particles 17 can be burned by rapidly raising the temperature by the heater device 60.
  • the particulates 17 attached to each of the first to third collecting electrodes 42a to 42c can be removed in a shorter time.
  • By making the second to fourth wall portions 15b to 15d thin in the center it is possible to remove the particulates 17 attached to the collecting electrode 42 in a short time while suppressing the strength reduction of the housing 12.
  • the central portion can be heated more intensively as compared to the case where the entire second to fourth wall portions 15b to 15d are thinned.
  • the housing 12 includes second and third wall portions 15 b and 15 c that function as partition portions that partition the gas flow path 13.
  • the structure in which the gas flow path 13 is branched by providing the partition portion has the following effects.
  • a structure in which the second and third wall portions 15b and 15c are removed in FIG. 2 will be considered.
  • the charged particles P receive repulsive force or attractive force only by the electric field formed between the first electric field generating electrode 44a and the third collecting electrode 42c.
  • the voltage applied to the first electric field generating electrode 44a is not applied about 3 times (3 V1) of the voltage V1 in the above-described embodiment, the particles corresponding to the particles collected in the above-described embodiment are collected.
  • the thicknesses of the second wall 15b and the third wall 15c are sufficiently smaller than the thickness of the gas flow channel 13. That is, by providing the partition part, it is possible to reduce the applied voltage, and as a result, it is provided in the particle detection element 11 for improving the reliability of the collection power supply 49 and applying the voltage V1. It is possible to prevent a short circuit or the like between the terminals 19 in advance.
  • all of the second to fourth wall portions 15b to 15d which are the collection electrode disposition wall portions having a central thin shape, have central portions of the gas flow path 13 in a cross section perpendicular to the central axis of the gas flow path 13
  • the shape has a shape in which the thickness gradually decreases. Therefore, for example, the second to fourth wall portions 15b are compared to the case where the second to fourth wall portions 15b to 15d have a step portion whose thickness changes rapidly, for example, because they have a central thin shape.
  • the strength of ⁇ 15d tends to be high.
  • the first to third collection electrodes 42a to 42c have a thin central shape, the heat capacity of the portion positioned at the center in the left-right direction of the gas flow path 13 also decreases for these electrodes. As a result, the temperature of the portion of the first to third collection electrodes 42a to 42c to which the particles 17 easily adhere is likely to rise, and the particles 17 attached to each of the first to third collection electrodes 42a to 42c are It can be removed in a shorter time.
  • the first to third collection electrodes 42a to 42c have a central thin-walled shape, so that the surface area of the upper surface is larger compared to, for example, the case where the thickness has a fixed shape.
  • the allowable value of the deposition amount of the particles 17 is increased. Thereby, it is suppressed that new charged fine particles P are not collected by the collection electrode 42, or the use interval of the heater device 60 for refreshing the electrode surface of the collection electrode 42 is lengthened. Can.
  • the housing 12 has first to third wall portions 15a to 15c which are electric field generating electrode disposition wall portions provided with the electric field generating electrode 44, and the first to third wall portions 15a to 15c are provided.
  • Each 15c has a central thin-walled shape. Therefore, like the first to third collection electrodes 42a to 42c disposed on the central thin-walled second to fourth wall portions 15b to 15d, they are disposed on the first to third wall portions 15a to 15c.
  • the particles 17 can be burned by quickly raising the temperature of the portion where the particles 17 are attached.
  • the heat capacity of the portion located at the center in the left-right direction of the gas flow path 13 also becomes small for these electrodes, The particulates 17 attached to each electrode can be removed in a shorter time.
  • the particle detection element 11 includes a plurality of exposed electrodes (here, the discharge electrodes 21a and 21b, the application electrode 32, the removal electrode 34, the collection electrode 42, and the electric field generating electrode 44) exposed in the gas flow channel 13. ).
  • the housing 12 has a connecting surface 72a which is a part of the inner peripheral surface exposed to the gas flow channel 13 and which is a part connecting at least two of the plurality of exposed electrodes and has a central thin shape It has a connecting wall 70a.
  • the housing 12 has connecting walls 72b to 72d and connecting wall portions 70b to 70d each having a central thin shape. Then, the heater device 60 heats the connection wall portions 70a to 70d.
  • the particles 17 may be attached to the inner circumferential surface of the housing 12.
  • the particles 17 are often a conductive material such as carbon, for example, when the particles 17 adhere to the inner peripheral surface of the housing 12 in a large amount, the particles 17 enter the inner peripheral surface of the housing 12
  • the electrodes exposed on the inner peripheral surface may be shorted by forming a short circuit path along the
  • the heater device 60 can remove the fine particles attached to the connection surfaces 72a to 72d between the exposed electrodes.
  • the particulate matter detection element 11 can suppress, for example, the formation of the short circuit path, or can quickly recover from the short circuit state even if the short circuit path is formed. Since the particulate matter detection element 11 can quickly recover from the short circuit state, it is possible to shorten the non-responsiveness time of the particulate matter detection element 11 (period in which the number of the particulates 17 can not be detected).
  • the housing 12 is an insulator (dielectric), and the charge generation device 20 includes the discharge electrodes 21 a and 21 b exposed to the gas flow channel 13 and the induction electrodes 24 a and 24 b embedded in the housing 12. ,have.
  • the portion of the housing 12 sandwiched between the discharge electrodes 21a and 21b and the induction electrodes 24a and 24b plays the role of a dielectric layer, and the charge generation device 20 generates the dielectric generated near the discharge electrodes 21a and 21b.
  • the charge 18 can be generated by body barrier discharge to make the particles 17 into charged particles P.
  • the same amount of charge can be generated with low voltage and low power consumption.
  • the induction electrodes 24a and 24b are embedded in the housing 12, a short circuit between the induction electrodes 24a and 24b and other electrodes can be prevented in advance.
  • the discharge electrodes 21a and 21b have a plurality of projections 22, charges 18 of higher concentration can be generated. Further, the discharge electrodes 21 a and 21 b are disposed along the inner circumferential surface of the housing 12 exposed to the gas flow channel 13.
  • the integrated production of the housing 12 and the discharge electrodes 21a and 21b is easy, and the discharge electrodes 21a and 21b are It is difficult to inhibit the flow of gas, and fine particles are less likely to adhere to the discharge electrodes 21a and 21b.
  • the first to third collection electrodes 42a to 42c are all thin in the center, but the invention is not limited to this, at least one may be in the middle thin, and all may be the center It does not have to be thin.
  • all the electrodes exposed to the gas flow channel 13 in the above embodiment, the discharge electrodes 21a and 21b, the application electrode 32, the removal electrode 34, the collection electrode 42, and the electric field generating electrode 44
  • have a central thin shape Good even if all the electrodes exposed to the gas flow channel 13 (in the above embodiment, the discharge electrodes 21a and 21b, the application electrode 32, the removal electrode 34, the collection electrode 42, and the electric field generating electrode 44) have a central thin shape Good.
  • any of the central thin wall portion and the electrode has a thickness toward the central portion (portion close to the central axis of the gas flow channel 13) in a cross section perpendicular to the central axis of the gas flow channel 13.
  • the shape was gradually thinner, it is not limited thereto.
  • a shape having a stepped portion may be adopted as the central thin-walled shape. In this case, since the thin-walled portion can be disposed only in the central portion, the central portion can be heated more intensively.
  • the 1st collection electrode 142a of FIG. 5 has a level
  • the second electric field generating electrode 144b has a constant thickness in FIG. 5, the second electric field generating electrode 144b may have a central thin shape having a stepped portion.
  • the first to third wall portions 15a to 15c which are the electric field generating electrode disposition wall portions, are all in the center thin shape, but not limited to this, at least one may be the center thin shape None of them may have a central thin-walled shape.
  • the second to fourth wall portions 15b to 15d which are the collecting electrode disposition wall portions, are all in the central thin shape, but the present invention is not limited thereto and it is sufficient that at least one is the central thin shape.
  • the fourth wall part 15d on which the third collection electrode 42c closest to the heater electrode 62 is disposed has a central thin shape It does not have to be.
  • the second wall portion 15b provided with the first collection electrode 42a farthest from the heater electrode 62 has at least a central thin-walled shape. It may be
  • the thickness of the central portion of each of the first to fourth wall portions 15a to 15d is thinner than the other portions in any cross section perpendicular to the central axis of the gas flow channel 13. It was not limited to this.
  • the collecting electrode disposition wall for example, the second to fourth walls 15b to 15d
  • the central thin-walled shape may be used in any cross section perpendicular to the axis.
  • the central portion in any cross section perpendicular to the central axis of the gas flow path 13 passes through the collecting electrode 42 disposed in itself. Is preferably thinner than the other portions.
  • the electric field generating electrode disposition wall for example, the first to third walls 15a to 15c).
  • connection wall portions 70a to 70d are formed in a central thin shape, but the present invention is not limited to this. If the connection wall portion having a connection surface connecting at least two of the plurality of exposed electrodes included in the particle detection element 11 has a central thin shape, the formation of a short circuit path is suppressed or a short circuit is generated between the two electrodes. The effect of quickly recovering from the condition is obtained.
  • a portion of the fourth layer 14d located on the right side of the branch flow channel 13b in FIG. 3 is a right side wall having the right side surface of the branch flow channel 13b.
  • the right side wall has a central thin-walled shape (here, a shape in which the thickness of the central portion in the vertical direction is thinner than the other portions), the first electric field generating electrode 44a and the first collecting electrode 42a In the meantime, the above-described effects can be obtained.
  • the first to fourth wall portions 15a to 15d are all curved at the portions facing the gas flow path 13 in the upper and lower surfaces, but the present invention is not limited to this.
  • the first and second wall portions 15a and 15d which are outer walls, at least one of the portion facing the gas flow path 13 and the outer surface may be curved.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the case 112 of the modification in this case.
  • both the portion facing the gas flow channel 13 and the outer surface are curved.
  • the second and third wall portions 15b and 15c which are the partition portions, two portions facing the gas flow path 13 are present, and one of them may not be curved.
  • the electric field generating electrode 44 is exposed to the gas flow channel 13, but the invention is not limited to this and may be embedded in the housing 12. In this case, it is not necessary to make the electric field generating electrode disposition wall portion and the electric field generating electrode 44 in a central thin shape.
  • a pair of electric field generating electrodes disposed so as to sandwich the first collection electrode 42a from above and below is provided in the housing 12 and applied between the electric field generating electrodes The charged particles P may be moved toward the first collection electrode 42 a by an electric field generated by a voltage. The same applies to the second to fourth electric field generating electrodes 44b to 44d.
  • one collection electrode 42 is disposed on each of the second to fourth wall parts 15b to 15d, but the invention is not limited to this. One or more may be provided.
  • the cross section perpendicular to the central axis of the gas flow passage 13 has a substantially rectangular shape, but the invention is not limited thereto.
  • the gas channel 13 may have a shape such that the concentration of the particles 17 in the gas is higher in the region closer to the central axis.
  • the gas flow channel 13 may have a shape such that the part closer to the central axis of the gas flow channel 13 in the collection electrode 42 is more easily attached to the particulates 17 than the other part.
  • the cross section of the gas passage 13 perpendicular to the central axis of the gas passage 13 may be elliptical or may be polygonal other than square.
  • the stacking direction of the first to eleventh layers 14a to 14k and the thickness direction of the first to fourth wall portions 15a to 15d and the collecting electrode 42 are the same vertical direction. I can not.
  • the stacking direction and the thickness direction may be perpendicular.
  • the housing 12 may not be a laminate.
  • the heater device 60 includes the heater electrode 62 embedded in the fourth wall portion 15 d, but the heater device 60 may be exposed to the gas flow path 13 without being limited thereto.
  • the heater device 60 may also have a plurality of heater electrodes, such as having a heater electrode embedded in the first wall portion 15a.
  • the collection device 40 is provided with a plurality of collection electrodes 42 and a plurality of electric field generation electrodes 44, but the invention is not limited to this, as long as one or more collection electrodes 42 and one or more electric field generation electrodes 44 are provided. Good. Further, the branch flow paths 13b to 13d may be provided according to the number of collecting electrodes 42. For example, in FIGS. 2 and 3, the casing 12 does not include the second wall 15 b and the third wall 15 c which are partitions, and the collection device 40 includes one collection electrode 42 (here, a third collection electrode 42). A collecting electrode 42c) and one electric field generating electrode 44 (here, the first electric field generating electrode 44a) may be provided.
  • the collection electrode 42 and the electric field generating electrode 44 were facing 1 to 1, it is not restricted to this.
  • the number of electric field generating electrodes 44 may be smaller than that of the collecting electrode 42.
  • the second and third electric field generating electrodes 44b and 44c are omitted in FIG. 2, and charged particles are directed toward each of the first to third collecting electrodes 42a to 42c by the electric field generated by the first electric field generating electrode 44a. P may be moved.
  • all of the first to third electric field generating electrodes 44a to 44c move the charged fine particles P downward, the present invention is not limited thereto.
  • the first collection electrode 42a and the first electric field generating electrode 44a in FIG. 2 may be arranged in reverse.
  • the first to third collection electrodes 42a to 42c are connected to one ammeter 52.
  • the present invention is not limited to this, and the first to third collection electrodes 42a to 42c may be connected to different ammeters 52.
  • the arithmetic unit 54 can separately calculate the number of particles 17 attached to each of the first to third collection electrodes 42a to 42c.
  • the voltages applied to each of the first to third electric field generating electrodes 44a to 44c are made different, or the thickness of the branched flow paths 13b to 13d (the height in the vertical direction in FIGS. Fine particles 17 having different particle sizes may be collected by each of the first to third collecting electrodes 42a to 42c.
  • the voltage V1 is applied to the first to third electric field generating electrodes 44a to 44c in the embodiment described above, the voltage may not be applied. Even when no electric field is generated by the electric field generating electrode 44, the particle diameter of the brown movement is compared by setting the flow channel thickness of the branch flow channels 13b to 13d to a minute value (for example, 0.01 mm or more and less than 0.2 mm). Small charged particles P can be made to collide with the collection electrode 42. Thereby, the collection electrode 42 can collect the charged fine particles P. In this case, the particle detection element 11 may not include the electric field generating electrode 44.
  • one of the first and second charge generation devices 20a and 20b may be omitted.
  • the induction electrodes 24a and 24b are embedded in the housing 12, if the dielectric layer is present between the discharge electrode and the induction electrode, even if the induction electrode is exposed to the gas flow path 13 Good.
  • the charge generation device 20 including the discharge electrodes 21a and 21b and the induction electrodes 24a and 24b is adopted in the embodiment described above, the present invention is not limited to this.
  • a charge generating device including a needle electrode and a counter electrode disposed opposite to the needle electrode with the gas flow channel 13 interposed therebetween may be employed.
  • the needle electrode when a high voltage (for example, a DC voltage or a high frequency pulse voltage) is applied between the needle electrode and the counter electrode, an air discharge (here, a corona discharge) is generated due to the potential difference between the two electrodes. .
  • a corona discharge By passing the gas through the air discharge, the electric charge 18 is added to the fine particles 17 in the gas as in the above-described embodiment to become the charged fine particles P.
  • the needle electrode may be disposed on one of the first and fourth wall portions 15a and 15d, and the counter electrode may be disposed on the other.
  • the collecting electrode 42 is provided on the downstream side of the gas flow in the housing 12 than the charge generating device 20, and the gas containing the particulates 17 is contained in the housing 12 from the upstream side of the charge generating element 20.
  • the collection target of the collection electrode 42 is the charged fine particles P
  • the collection target may be the charge 18 which is not added to the fine particles 17.
  • the configuration of the particulate matter detection element 711 of the modification shown in FIG. 7 and the particulate matter detector 710 including the same may be adopted.
  • the particulate matter detection element 711 does not include the excess charge removal device 30, and includes the charge generation device 720, the collection device 740, and the gas flow passage 713 instead of the charge generation device 20, the collection device 40, and the gas flow passage 13. ing.
  • the housing 12 of the particle detection element 711 does not include the partition portion.
  • the charge generation device 720 has a discharge electrode 721 and a counter electrode 722 disposed to face the discharge electrode 721. A high voltage is applied between the discharge electrode 721 and the counter electrode 722 from the discharge power supply 29.
  • the particle detector 710 also includes an ammeter 28 that measures the current when the discharge power source 29 applies a voltage.
  • the collection device 740 is embedded in a collection electrode 742 disposed on the same side (upper side here) as the counter electrode 722 on the inner peripheral surface of the gas flow passage 713 of the housing 12 and And an electric field generating electrode 744 disposed below the collecting electrode 742.
  • a detection device 50 is connected to the collection electrode 742, and a collection power source 49 is connected to the electric field generation electrode 744.
  • the counter electrode 722 and the collection electrode 742 may have the same potential.
  • the gas flow path 713 has an air inlet 713 e, a gas inlet 713 a, a mixing region 713 f, and a gas outlet 713 g.
  • the air inlet 713 e introduces a gas (here, air) which does not contain the particulates 17 into the housing 12 so as to pass through the charge generation device 20.
  • the gas inlet 713 a introduces the gas containing the fine particles 17 into the housing 12 without passing through the charge generation device 20.
  • the mixing area 713f is provided downstream of the charge generating device 720 and upstream of the collecting device 740. In this mixing area 713f, the air from the air inlet 713e and the gas from the gas inlet 713a are mixed.
  • the gas discharge port 713 g discharges the gas after passing through the mixing area 713 f and the collection device 740 to the outside of the housing 12.
  • the charged particles P are collected by the collection electrode 742 in accordance with the size of the collection electrode 742 and the strength of the electric field on the collection electrode 742 (that is, the magnitude of the voltage V 1). It is set so that the electric charge 18 which is not added to the particle 17 is collected by the collection electrode 742 so as to be discharged from the gas discharge port 713 g.
  • an electric field from the electric field generating electrode 744 to the collecting electrode 742 is generated by the voltage V1 applied by the collecting power source 49, whereby the collecting electrode 742 is Then, the charge 18) not added to the particles 17 is collected.
  • the charged fine particles P are discharged from the gas discharge port 713g without being collected by the collection electrode 742.
  • the arithmetic unit 54 inputs a current value based on the charge 18 collected by the collection electrode 742 from the ammeter 52, and detects the number of particulates 17 in the gas based on the input current value.
  • the arithmetic unit 54 derives the current difference between the current value measured by the ammeter 28 and the current value measured by the ammeter 52, divides the derived current difference value by the elementary charge, and collects The number of charges 18 (the number of passing charges) that has not been collected by the electrode 742 and has passed through the gas flow path 13 is determined. Then, the arithmetic unit 54 divides the number of passing charges by the average value (average charging number) of the number of charges 18 added to one particle 17 to obtain the number Nt of particles 17 in the gas. As described above, even when the collection target of the collection electrode 742 is not the charged fine particles P but the charge 18 not added to the fine particles 17, the number of collection targets collected by the collection electrode 742 is in the gas. Since there is a correlation with the number of particles 17, the number of particles 17 in the gas can be detected using the particle detection element 711.
  • the fine particle detector 710 shown in FIG. 7 even when the collection target of the collection electrode 742 is not the charged fine particles P but the charge 18 which is not added to the fine particles 17, The fine particles 17 may be attached to the collecting electrode 742.
  • the first wall portion 15a of the housing 12, which is the collecting electrode disposition wall portion provided with the collecting electrode 742 has a central thin-walled shape. ing. Therefore, as in the embodiment described above, also in the particle detection element 711, the particles 17 attached to the collecting electrode 742 can be removed in a shorter time.
  • the number of particles 17 in the gas is calculated by the arithmetic unit 54 even while the particles 17 are being burned by the heater device 60. Can be detected.
  • the detection accuracy of the number of particles 17 may decrease due to the particles 17 affecting the flow of gas in the gas flow channel 13.
  • the detection accuracy may decrease due to the temperature rise of the housing 12 by the heater device 60. Therefore, also in the particle detection element 711, it is preferable to remove the particles 17 attached to the collection electrode 742 in a shorter time.
  • the collection rate of the charge 18 may be determined in advance in consideration of the ratio of the charge 18 not collected by the collection electrode 742 to the charge 18 not added to the particle 17.
  • the computing device 54 may derive the current difference by subtracting the value obtained by dividing the current value measured by the ammeter 52 by the collection rate from the current value measured by the ammeter 28.
  • the particle detector 710 may not include the ammeter 28.
  • the arithmetic device 54 adjusts the applied voltage from the discharge power source 29 so that a predetermined amount of charge 18 is generated per unit time, and the arithmetic device 54 has a predetermined current value (charge generating device The current difference between the current value corresponding to the predetermined number of charges 18 generated by 720 and the current value measured by the ammeter 52 may be derived.
  • the detection device 50 detects the number of the particles 17 in the gas, but the invention is not limited thereto, and the particles 17 in the gas may be detected.
  • the detection device 50 may detect not only the number of the particles 17 in the gas but also the amount of the particles 17 in the gas.
  • the amount of the particles 17 includes the mass or surface area of the particles 17 in addition to the number of the particles 17.
  • the arithmetic device 54 multiplies the number Nt of the particles 17 by the mass per particle 17 (for example, the average value of the mass) to calculate the particles 17 in the gas.
  • the mass of may be determined.
  • the arithmetic device 54 stores in advance the map between the accumulated charge amount and the total mass of the collected charged fine particles P as a map, and the arithmetic device 54 uses this map to determine the amount of the accumulated charge from the particles 17 in the gas.
  • the mass of may be derived directly.
  • the arithmetic unit 54 obtains the surface area of the particles 17 in the gas, the same method as in the case of finding the mass of the particles 17 in the gas can be used.
  • the detection device 50 can detect the mass or surface area of the particles 17 in the same manner.
  • the present invention is applicable to a particle detector that detects particles contained in gas (for example, exhaust gas of a car).

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Abstract

微粒子検出素子は、ガスが通過するガス流路（１３）を有する筐体（１２）と、筐体（１２）内に導入されたガス中の微粒子に放電によって発生させた電荷を付加して帯電微粒子にする電荷発生部（２０）と、筐体（１２）内でガス流路（１３）に露出して設けられ帯電微粒子と微粒子に付加されなかった電荷とのいずれかである捕集対象を捕集する１以上の捕集電極を有する捕集部（４２）と、捕集電極を加熱する加熱部（６２）と、を備えている。筐体（１２）は、捕集電極が少なくとも１つ配設された捕集電極配設壁部（１５）を１以上有している。捕集電極配設壁部（１５）の少なくとも１つは、ガス流路（１３）の中心軸に垂直な断面において中央部分の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっている中央薄肉形状をしている。

Description

微粒子検出素子及び微粒子検出器
　本発明は、微粒子検出素子及び微粒子検出器に関する。
　従来、微粒子検出器としては、筐体内に導入された被測定ガス中の微粒子に電荷を付加し、電荷が付加された微粒子を測定電極で捕集し、捕集された微粒子の電荷の量に基づいて微粒子の個数を測定するものが知られている（例えば、特許文献１）。また、特許文献１の微粒子検出器は、測定電極を加熱するヒータを備えている。このヒータが測定電極を加熱することで、測定電極に付着した微粒子が除去されて測定電極がリフレッシュされる。
国際公開第２０１５／１４６４５６号パンフレット
　このような微粒子検出器において、電極に付着した微粒子を速やかに除去することが望まれていた。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、捕集電極に付着した微粒子をより短時間で除去することを主目的とする。
　本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。
　本発明の微粒子検出素子は、
　ガス中の微粒子を検出するために用いられる微粒子検出素子であって、
　前記ガスが通過するガス流路を有する筐体と、
　前記筐体内に導入された前記ガス中の微粒子に放電によって発生させた電荷を付加して帯電微粒子にする電荷発生部と、
　前記筐体内で前記ガス流路に露出して設けられ前記帯電微粒子と前記微粒子に付加されなかった前記電荷とのいずれかである捕集対象を捕集する１以上の捕集電極、を有する捕集部と、
　前記捕集電極を加熱する加熱部と、
　を備え、
　前記筐体は、前記捕集電極が少なくとも１つ配設された捕集電極配設壁部を１以上有し、
　前記捕集電極配設壁部の少なくとも１つは、前記ガス流路の中心軸に垂直な断面において中央部分の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっている中央薄肉形状をしている、
　ものである。
　この微粒子検出素子では、電荷発生部が電荷を発生させることでガス中の微粒子を帯電微粒子にし、捕集電極が捕集対象（帯電微粒子と微粒子に付加されなかった電荷とのいずれか）を捕集する。捕集電極に捕集された捕集対象に応じて物理量が変化するため、この微粒子検出素子を用いることでガス中の微粒子を検出できる。このとき、微粒子検出素子の使用に伴って捕集電極には微粒子が付着していく。ここで、ガス中の微粒子は筐体内のガス流路の中心軸に近い領域の方が濃度が高くなる傾向にある。そのため、捕集電極のうちガス流路の中心軸に近い部分には微粒子が付着しやすい。そして、本発明の微粒子検出素子では、筐体のうち捕集電極が配設された捕集電極配設壁部の少なくとも１つが、ガス流路の中心軸に垂直な断面において中央部分がそれ以外の部分よりも薄くなっている中央薄肉形状をしている。そのため、中央薄肉形状の捕集電極配設壁部では、中央部分が他の部分よりも熱容量が小さく、温度が上昇しやすい。したがって、捕集電極に付着した微粒子を加熱部が加熱する際には、中央薄肉形状の捕集電極配設壁部に配設された捕集電極のうち微粒子が付着しやすい部分（上述したガス流路の中心軸に近い部分）の温度が上昇しやすい。これにより、中央薄肉形状の捕集電極配設壁部に配設された捕集電極については、捕集電極のうち微粒子が多く付着する部分を速やかに昇温して微粒子を燃焼させることができ、その捕集電極に付着した微粒子をより短時間で除去できる。この場合において、本発明の微粒子検出素子は、前記ガス中の前記微粒子の量を検出するために用いられてもよい。「微粒子の量」は、例えば微粒子の数，質量，表面積の少なくともいずれかであってもよい。
　本発明の微粒子検出素子において、前記ガス流路は、少なくとも前記中央薄肉形状の前記捕集電極配設壁部が存在する部分では、前記ガス流路の中心軸に垂直な断面が円形状（真円状）でないものとしてもよい。例えば、前記ガス流路は、前記断面が楕円形又は多角形状であってもよい。
　本発明の微粒子検出素子において、前記筐体は、前記ガス流路を仕切る仕切り部を有しており、前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部の少なくとも１つは、前記仕切り部であってもよい。この場合において、前記筐体は、前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部を複数有し、前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部の少なくとも１つは、前記筐体の外壁であってもよい。すなわち、前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部は、少なくとも１つが前記筐体の外壁であり、少なくとも１つが前記仕切り部であってもよい。
　本発明の微粒子検出素子において、前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部の少なくとも１つは、前記断面において前記中央部分に向けて厚さが徐々に薄くなる形状をしていてもよい。こうすれば、例えば中央薄肉形状をした捕集電極配設壁部が厚さが急激に変化する段差部を有している場合と比べて、その捕集電極配設壁部の強度が高くなりやすい。
　本発明の微粒子検出素子において、前記捕集電極の少なくとも１つが前記中央薄肉形状をしていてもよい。こうすれば、中央薄肉形状の捕集電極では、ガス流路の中央に位置する部分の熱容量が小さくなるため、その捕集電極のうち微粒子が付着しやすい部分の温度が上昇しやすくなる。したがって、その捕集電極に付着した微粒子をより短時間で除去できる。この場合において、前記中央薄肉形状をした前記捕集電極の少なくとも１つは、前記断面において前記中央部分に向けて厚さが徐々に薄くなる形状をしていてもよい。
　本発明の微粒子検出素子において、前記捕集部は、前記ガス流路内に露出し前記捕集電極の少なくとも１つに向けて前記捕集対象を移動させる電界を発生させる電界発生電極を１以上有し、前記筐体は、前記電界発生電極が少なくとも１つ配設された電界発生電極配設壁部を１以上有し、前記電界発生電極配設壁部の少なくとも１つは、前記中央薄肉形状をしていてもよい。こうすれば、中央薄肉形状の捕集電極配設壁部に配設された捕集電極と同様に、中央薄肉形状の電界発生電極配設壁部に配設された電界発生電極についても、微粒子が多く付着する部分を速やかに昇温して微粒子を燃焼させることができる。
　この場合において、前記電界発生電極は、各々が少なくとも１つの前記捕集電極に対向して配設されていてもよいし、各々が前記捕集電極に１対１に対向して配設されていてもよい。また、前記中央薄肉形状の前記電界発生電極配設壁部の少なくとも１つは、前記仕切り部であってもよいし、前記筐体の外壁であってもよい。前記中央薄肉形状の前記電界発生電極配設壁部の少なくとも１つは、前記断面において前記中央部分に向けて厚さが徐々に薄くなる形状をしていてもよい。
　本発明の微粒子検出素子において、前記ガス流路は、該ガス流路の中心軸に垂直な断面が四角形状であってもよい。ここで、「四角形状」には略四角形状を含み、例えば捕集電極配設壁部が中央薄肉形状をしていることでガス流路が厳密な四角形状をしていない場合も含む。
　本発明の微粒子検出素子において、前記捕集電極を含み前記ガス流路内に露出している複数の露出電極、を備え、前記筐体は、前記ガス流路に露出する内周面の一部であり前記複数の露出電極のうち少なくとも２つの電極を接続する部分である接続面を有し且つ前記中央薄肉形状をした接続壁部を有しており、前記加熱部は、前記接続壁部を加熱してもよい。ここで、微粒子検出素子の使用に伴って、微粒子の一部が筐体の内周面に付着していき、付着した微粒子が露出電極間の短絡経路を形成する場合がある。しかし、加熱部が接続壁部を加熱することで露出電極間の接続面に付着した微粒子を除去できる。しかも、中央薄肉形状をした接続壁部はガス流路の中央に位置する部分の熱容量が小さいため、接続壁部の接続面のうち微粒子が付着しやすい部分の温度が上昇しやすくなる。したがって、接続面に付着した微粒子を加熱部によってより短時間で除去できる。以上のことから、この微粒子検出素子は、例えば短絡経路の形成を抑制したり、短絡経路が形成されても速やかに短絡状態から回復したりできる。この場合において、前記露出電極は、１以上の前記捕集電極と、１以上の前記電界発生電極と、前記電荷発生部が有する複数の電極と、のうち２以上としてもよい。
　本発明の微粒子検出器は、上述したいずれかの態様の微粒子検出素子と、前記捕集電極に捕集された前記捕集対象に応じて変化する物理量に基づいて、前記微粒子を検出する検出部と、を備えたものである。そのため、この微粒子検出器は、上述した本発明の微粒子検出素子と同様の効果、例えば捕集電極に付着した微粒子をより短時間で除去できる効果が得られる。この場合において、前記検出部は、前記物理量に基づいて、前記微粒子の量を検出してもよい。「微粒子の量」は、例えば微粒子の数，質量，表面積の少なくともいずれかであってもよい。この微粒子検出器において、前記捕集対象が前記微粒子に付加されなかった前記電荷である場合には、前記検出部は、前記物理量と、前記電荷発生部が発生させる電荷（例えば電荷の数又は電荷量）と、に基づいて、前記微粒子を検出してもよい。
　なお、本明細書において、「電荷」とは、正電荷や負電荷のほかイオンを含むものとする。「微粒子の量を検出する」とは、微粒子の量を測定する場合のほか、微粒子の量が所定の数値範囲に入るか否か（例えば所定のしきい値を超えるか否か）を判定する場合も含むものとする。「物理量」とは、捕集対象の数（電荷量）に基づいて変化するパラメータであればよく、例えば電流などが挙げられる。
微粒子検出器１０の概略構成を表す斜視図。 図１のＡ－Ａ断面図。 図１のＢ－Ｂ断面の部分断面図。 微粒子検出素子１１の分解斜視図。 変形例の第２外壁１１５ｂの断面図。 変形例の筐体１１２の部分断面図。 変形例の微粒子検出器７１０の断面図。
　次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である微粒子検出器１０の概略構成を表す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図であり、図３は図１のＢ－Ｂ断面の部分断面図であり、図４は微粒子検出素子１１の分解斜視図である。なお、本実施形態において、上下方向，左右方向及び前後方向は、図１～図３に示した通りとする。
　微粒子検出器１０は、ガス（例えば自動車の排ガス）に含まれる微粒子１７の数を計測するものである。この微粒子検出器１０は、図１，２に示すように、微粒子検出素子１１を備えている。また、微粒子検出器１０は、図２に示すように、放電用電源２９と、除去用電源３９と、捕集用電源４９と、検出装置５０と、ヒータ用電源６９とを備えている。微粒子検出素子１１は、図２に示すように、筐体１２と、電荷発生装置２０と、余剰電荷除去装置３０と、捕集装置４０と、ヒータ装置６０と、を備えている。
　筐体１２は、ガスが通過するガス流路１３を内部に有している。ガス流路１３は、図２に示すように、筐体１２内にガスを導入するガス導入口１３ａと、ガス導入口１３ａよりも下流側に位置しガスの流れが分岐する複数（ここでは３つ）の分岐流路１３ｂ～１３ｄと、を有している。ガス導入口１３ａから筐体１２内に導入されたガスは、分岐流路１３ｂ～１３ｄを通って筐体１２外に排出される。ガス流路１３は、ガス流路１３の中心軸に垂直な断面（ここでは上下左右方向に沿った断面）が略四角形状をしている。ガス導入口１３ａ，及び分岐流路１３ｂ～１３ｄのいずれも、ガス流路１３の中心軸に垂直な断面が略四角形状をしている。筐体１２は、図１及び図４に示すように、長尺な略直方体形状をしている。筐体１２は、図２～図４に示すように、複数の層（ここでは第１～第１１層１４ａ～１４ｋ）を所定の積層方向（ここでは上下方向）に積層した積層体として構成されている。筐体１２は絶縁体であり、例えばアルミナなどのセラミックス製である。第４～第８層１４ｄ～１４ｈの各々には各層を厚さ方向（ここでは上下方向）に貫通する貫通孔又は切り欠きが設けられており、この貫通孔又は切り欠きがガス流路１３となっている。図３に示すように、第４，第６，第８層１４ｄ，１４ｆ，１４ｈはそれぞれ分岐流路１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの側壁（ここでは左右の壁）を構成している。本実施形態では、第４，第６，第８層１４ｄ，１４ｆ，１４ｈは他の層よりも厚さが厚くなっている。第４，第６，第８層１４ｄ，１４ｆ，１４ｈは、各々が複数の層を有する積層体であってもよい。
　筐体１２は、図２，３に示すように、ガス流路１３に面しており捕集電極４２と電界発生電極４４との少なくとも一方が配設された第１～第４壁部１５ａ～１５ｄを有している。第１壁部１５ａは、第１～第３層１４ａ～１４ｃのうちガス流路１３の直上に位置する部分である。第１壁部１５ａの下面はガス流路１３の天井面を構成している。第１壁部１５ａは、筐体１２のうち上側の外壁の一部である。第１壁部１５ａの下面には放電電極２１ａ，印加電極３２，及び第１電界発生電極４４ａが配設されている。第２壁部１５ｂは、第５層１４ｅのうちガス流路１３に面する部分（分岐流路１３ｂの直下及び分岐流路１３ｃの直上に位置する部分）である。第２壁部１５ｂは、分岐流路１３ｂと分岐流路１３ｃとを上下に仕切る仕切り部として構成されている。第２壁部１５ｂの上面には第１捕集電極４２ａが配設され、下面には第２電界発生電極４４ｂが配設されている。第３壁部１５ｃは、第７層１４ｇのうちガス流路１３に面する部分（分岐流路１３ｃの直下及び分岐流路１３ｄの直上に位置する部分）である。第３壁部１５ｃは、分岐流路１３ｃと分岐流路１３ｄとを上下に仕切る仕切り部として構成されている。第３壁部１５ｃの上面には第２捕集電極４２ｂが配設され、下面には第３電界発生電極４４ｃが配設されている。第４壁部１５ｄは、第９～第１１層１４ｉ～１４ｋのうちガス流路１３の直下に位置する部分である。第４壁部１５ｄの上面はガス流路１３の底面を構成している。第４壁部１５ｄは、筐体１２のうち下側の外壁の一部である。第４壁部１５ｄの上面には放電電極２１ｂ，除去電極３４，及び第３捕集電極４２ｃが配設されている。
　第１～第４壁部１５ａ～１５ｄは、いずれも、図３に示すように、ガス流路１３の中心軸に垂直な断面において中央部分（ここでは左右方向の中央部分）の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっている形状をしている。以下では、このような形状を中央薄肉形状と称する。第１～第４壁部１５ａ～１５ｄは、いずれも、左右方向の中央部分に向けて厚さが徐々に薄くなる形状をしている。第１～第４壁部１５ａ～１５ｄは、いずれも、上下面のうちガス流路１３に面する部分が湾曲面になっており、これにより中央薄肉形状に形成されている。中央薄肉形状は、厚みの最小値が厚みの最大値の９６％未満であるような形状としてもよい。中央薄肉形状は、厚みの最小値が５０μｍ以上であるような形状としてもよい。
　第１～第４壁部１５ａ～１５ｄは、ガス流路１３の中心軸に垂直ないずれの断面においても中央部分の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっている。そのため、第１壁部１５ａの一部であり図２に示す接続壁部７０ａ，７０ｂ、及び第４壁部１５ｄの一部であり図２に示す接続壁部７０ｃ，７０ｄについても、図３に示した形状と同様にガス流路１３に面する部分が湾曲した中央薄肉形状に形成されている。接続壁部７０ａは、筐体１２のうちガス流路１３に露出する内周面の一部であり放電電極２１ａと印加電極３２とを前後方向に接続する部分である接続面７２ａを有する。同様に、接続壁部７０ｂは、筐体１２の内周面の一部であり印加電極３２と第１電界発生電極４４ａとを前後方向に接続する部分である接続面７２ｂを有する。接続壁部７０ｃは、筐体１２の内周面の一部であり放電電極２１ｂと除去電極３４とを前後方向に接続する部分である接続面７２ｃを有する。接続壁部７０ｄは、筐体１２の内周面の一部であり除去電極３４と第３捕集電極４２ｃとを前後方向に接続する部分である接続面７２ｄを有する。接続面７２ａ，７２ｂはそれぞれ接続壁部７０ａ，７０ｂの下面であり、接続面７２ｃ，７２ｄはそれぞれ接続壁部７０ｃ，７０ｄの上面である。接続面７２ａ～７２ｄは、導電性を有する微粒子１７が付着することで電極間の短絡経路となりうる面である。例えば接続面７２ａは、放電電極２１ａと印加電極３２との短絡経路となりうる面である。
　電荷発生装置２０は、図２に示すように、筐体１２のガス導入口１３ａに近い側に設けられた第１，第２電荷発生装置２０ａ，２０ｂを有している。第１電荷発生装置２０ａは、第１壁部１５ａに配設された放電電極２１ａ及び誘導電極２４ａを有している。放電電極２１ａ及び誘導電極２４ａは、誘電体層の役割を果たす第３層１４ｃの表裏にそれぞれ設けられている。放電電極２１ａは第１壁部１５ａの下面に設けられ、ガス流路１３内に露出している。第２電荷発生装置２０ｂは、第４壁部１５ｄに配設された放電電極２１ｂ及び誘導電極２４ｂを有している。放電電極２１ｂ及び誘導電極２４ｂは、誘電体層の役割を果たす第９層１４ｉの表裏にそれぞれ設けられている。放電電極２１ｂは第４壁部１５ａの上面に設けられ、ガス流路１３内に露出している。放電電極２１ａ，２１ｂの各々は、長方形状の金属薄板の互いに向かい合う長辺に複数の三角形状の微細な突起２２を有している（図１参照）。誘導電極２４ａ，２４ｂの各々は、長方形状の電極であり、放電電極２１ａ，２１ｂの長手方向と平行に２本設けられている。放電電極２１ａ，２１ｂと誘導電極２４ａ，２４ｂとは、放電用電源２９に接続されている。誘導電極２４ａ，２４ｂはグランドに接続されていてもよい。
　第１電荷発生装置２０ａでは、放電電極２１ａと誘導電極２４ａとの間に放電用電源２９から高周波の高電圧（例えばパルス電圧等）が印加されると、両電極間の電位差により放電電極２１ａの近傍で気中放電（ここでは誘電体バリア放電）が起こる。第２電荷発生装置２０ｂについても同様に、放電用電源２９からの高電圧による放電電極２１ｂと誘導電極２４ｂとの電位差により放電電極２１ｂの近傍で気中放電が起こる。これらの放電によって、放電電極２１ａ，２１ｂの周囲に存在するガスがイオン化されて、電荷１８（ここでは正電荷とする）が発生する。これにより、電荷発生装置２０を通過するガス中の微粒子１７は電荷１８が付加されて帯電微粒子Ｐになる（図２参照）。
　余剰電荷除去装置３０は、印加電極３２と除去電極３４とを有している。印加電極３２及び除去電極３４は、電荷発生装置２０の下流且つ捕集装置４０の上流に位置している。印加電極３２は第１壁部１５ａの下面に設けられ、ガス流路１３内に露出している。除去電極３４は第４壁部１５ｄの上面に設けられ、ガス流路１３内に露出している。印加電極３２と除去電極３４とは互いに向かい合う位置に配設されている。印加電極３２は、除去用電源３９から微小な正電位Ｖ２が印加される電極である。除去電極３４は、グランドに接続された電極である。これにより、余剰電荷除去装置３０の印加電極３２と除去電極３４との間には弱い電界が発生する。したがって、電荷発生装置２０で発生した電荷１８のうち、微粒子１７に付加されなかった余剰の電荷１８は、この弱い電界によって除去電極３４に引き寄せられて捕獲され、グランドに捨てられる。これにより、余剰電荷除去装置３０は、余剰の電荷１８が捕集装置４０の捕集電極４２に捕集されて微粒子１７の数にカウントされてしまうことを抑制している。
　捕集装置４０は、捕集対象（ここでは帯電微粒子Ｐ）を捕集するための装置であり、電荷発生装置２０及び余剰電荷除去装置３０よりも下流の分岐流路１３ｂ～１３ｄに設けられている。捕集装置４０は、帯電微粒子Ｐを捕集する１以上の捕集電極４２と、帯電微粒子Ｐを捕集電極４２に向けて移動させる１以上の電界発生電極４４と、を有している。本実施形態では、捕集装置４０は捕集電極４２として第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃを有し、電界発生電極４４として第１～第３電界発生電極４４ａ～４４ｃを有している。第１電界発生電極４４ａは第１壁部１５ａの下面に配設され、第１捕集電極４２ａは第２壁部１５ｂの上面に配設されている。第１電界発生電極４４ａと第１捕集電極４２ａとは互いに上下に向かい合う位置に配設され、いずれも分岐流路１３ｂに露出している。第２電界発生電極４４ｂは第２壁部１５ｂの下面に配設され、第２捕集電極４２ｂは第３壁部１５ｃの上面に配設されている。第２電界発生電極４４ｂと第２捕集電極４２ｂとは互いに上下に向かい合う位置に配設され、いずれも分岐流路１３ｃに露出している。第３電界発生電極４４ｃは第３壁部１５ｃの下面に配設され、第３捕集電極４２ｃは第４壁部１５ｄの上面に配設されている。第３電界発生電極４４ｃと第３捕集電極４２ｃとは互いに上下に向かい合う位置に配設され、いずれも分岐流路１３ｄに露出している。第１～第３電界発生電極４４ａ～４４ｃには、いずれも捕集用電源４９から電圧Ｖ１が印加される。第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃは、いずれも電流計５２を介してグランドに接続されている。これにより、分岐流路１３ｂには第１電界発生電極４４ａから第１捕集電極４２ａに向かう電界が発生し、分岐流路１３ｃには第２電界発生電極４４ｂから第２捕集電極４２ｂに向かう電界が発生し、分岐流路１３ｄには第３電界発生電極４４ｃから第３捕集電極４２ｃに向かう電界が発生する。したがって、ガス流路１３を流れる帯電微粒子Ｐは、分岐流路１３ｂ～１３ｄのいずれかに入り込み、そこで発生している電界によって下方に移動させられ、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃのいずれかに引き寄せられて捕集される。電圧Ｖ１はここでは正電位であり、電圧Ｖ１のレベルは例えば１００Ｖオーダーから数ｋＶである。各電極３４，４２の各々のサイズや各電極３４，４２上の各々の電界の強さ（すなわち電圧Ｖ１，Ｖ２の大きさ）は、帯電微粒子Ｐが除去電極３４に捕集されることなく捕集電極４２に捕集されるように、また、微粒子１７に付着しなかった電荷１８が除去電極３４に捕集されるように、設定されている。
　第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃ及び第１～第３電界発生電極４４ａ～４４ｃは、いずれも、第１～第４壁部１５ａ～１５ｄと同様に中央薄肉形状をしている。すなわち、図３に示すように、捕集電極４２及び電界発生電極４４は、ガス流路１３の中心軸に垂直な断面において中央部分（ここでは分岐流路１３ｂ～１３ｄの左右方向の中央に位置する部分）の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっている形状をしている。捕集電極４２及び電界発生電極４４は、いずれも、中央部分に向けて厚さが徐々に薄くなる形状をしている。第１～第４壁部１５ａ～１５ｄは、いずれも、上下面のうちガス流路１３（ここでは分岐流路１３ｂ～１３ｄ）に面する部分が湾曲面になっており、これにより中央薄肉形状に形成されている。
　検出装置５０は、電流計５２と演算装置５４とを備えている。電流計５２は、一方の端子が捕集電極４２に接続され、もう一方の端子がグランドに接続されている。この電流計５２は、捕集電極４２に捕集された帯電微粒子Ｐの電荷１８に基づく電流を測定する。演算装置５４は、電流計５２の電流に基づいて微粒子１７の個数を演算する。演算装置５４は、各電源２９，３９，４９，６９のオンオフや電圧を制御することで各装置２０，３０，４０，６０を制御する制御部としての機能を有していてもよい。
　ヒータ装置６０は、第１０層１４ｉと第１１層１４ｋとの間に配設されて第４壁部１５ｄに埋設されたヒータ電極６２を有している。ヒータ電極６２は、例えばジグザグに引き回された帯状の発熱体である。ヒータ電極６２は、少なくとも第３捕集電極４２ｃの真下に存在するように配置されている。ヒータ電極６２は、本実施形態ではガス流路１３の真下の領域のほぼ全体に亘って引き回されており、放電電極２１ｂ及び除去電極３４の真下にも存在している。ヒータ電極６２は、ヒータ用電源６９に接続され、ヒータ用電源６９によって通電されると発熱する。ヒータ電極６２が発生させた熱は、例えば筐体１２を介した熱伝導やガス流路１３を介した輻射などにより捕集電極４２などの各電極及び筐体１２に伝達されて、これらの電極及び筐体１２の内周面を加熱する。
　図１，４に示すように、筐体１２の左端の上下面には、それぞれ複数の端子１９が配設されている。上述した各電極２１ａ，２１ｂ，２４ａ，２４ｂ，３２，３４，４２，４４は、筐体１２内に配設された配線を介して、この複数の端子１９のいずれかと電気的に導通している。同様に、ヒータ電極６２は配線を介して２つの端子１９と電気的に導通している。配線は、例えば第１～第１１層１４ａ～１４ｋの上下面に配設されたり、第１～第１１層１４ａ～１４ｋに設けられたスルーホール内に配設されたりしている。図２では図示を省略しているが、各電源２９，３９，４９，６９及び電流計５２は、この端子１９を介して微粒子検出素子１１内の各電極と導通している。
　こうして構成された微粒子検出素子１１の製造方法を以下に説明する。まず、第１層～第１１層１４ａ～１４ｋに対応して、セラミックスの原料粉末を含む未焼成のセラミックスグリーンシートを複数用意する。第４～第８層１４ｄ～１４ｈに対応するグリーンシートには、ガス流路１３となる空間及びスルーホールを予め打ち抜き処理などによって設けておく。次に、第１～第１１層１４ａ～１４ｋの各々に対応して、各セラミックスグリーンシートに種々のパターンを形成するパターン印刷処理及び乾燥処理を行う。形成するパターンは、具体的には、例えば上述した各電極や各電極に接続される配線及び端子１９などのパターンである。パターン印刷は、公知のスクリーン印刷技術を利用してグリーンシート上にパターン形成用ペーストを塗布することにより行う。パターン印刷処理中又はその前後において、配線となる導電性ペーストのスルーホールへの充填も行う。続いて、グリーンシート同士を積層及び接着するための接着用ペーストの印刷処理及び乾燥処理を行う。そして、接着用ペーストを形成したグリーンシートを所定の順序に積層して、所定の温度・圧力条件を加えることで圧着させ、一つの積層体とする圧着処理を行う。この圧着処理を行う際には、ガス流路１３となる空間に、焼成によって消失する消失材（例えばテオブロミンなど）を充填しておく。その後、積層体を切断して筐体１２の大きさの積層体を切り出す。そして、切り出した積層体を所定の焼成温度で焼成する。焼成時には消失材が消失するため、消失材が充填されていた部分がガス流路１３となる。これにより、微粒子検出素子１１を得る。
　微粒子検出素子１１の製造工程において、中央薄肉形状の第１～第４壁部１５ａ～１５ｄ、捕集電極４２及び電界発生電極４４は、以下のように形成することができる。例えば、上述した圧着処理中に充填する消失材の厚みを調整して、ガス流路１３となる空間のうち左右方向の中央部分の消失材が厚くなるようにする。こうすれば、複数のグリーンシートを積層して圧力を加える際に第１～第４壁部１５ａ～１５ｄ、捕集電極４２及び電界発生電極４４となる部分は左右方向の中央部分が他の部分よりも押圧されて凹むため、中央薄肉形状となる。あるいは、グリーンシートの成形時に第１～第４壁部１５ａ～１５ｄが中央薄肉形状となるような成形型を用いてもよい。また、捕集電極４２及び電界発生電極４４のパターン形成時に、中央部分以外の印刷回数を増やすなどによりパターンの厚さを調整して各々の電極が中央薄肉形状になるようにしてもよい。
　このように、筐体１２をセラミック材料で構成する場合、以下の効果が得られる点で好適である。セラミック材料は一般に耐熱性が高く、ヒータ電極６２により後述する微粒子１７の除去を行うための温度、例えば微粒子１７の主成分であるカーボンが燃焼する６００℃から８００℃もの高温にも、容易に耐える。さらに、セラミック材料は一般にヤング率が高いため、筐体１２の壁部や仕切り部の厚さを薄くしても筐体１２の剛性を維持しやすく、熱衝撃や外力による筐体１２の変形を抑制できる。筐体１２の変形が抑制されることで、例えば電荷発生装置２０の放電時のガス流路１３中の電界分布の変化や分岐流路１３ｂ～１３ｄの流路厚（ここでは上下の高さ）の変化などによる微粒子数の検出精度の低下を抑制できる。したがって、筐体１２をセラミック材料で構成することで、筐体１２の変形を抑制しつつ筐体１２の壁部や仕切り部の厚さを薄くして筐体１２をコンパクトにできる。セラミック材料としては、特に限定するものではないが、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、ムライト、コージェライト、マグネシア、ジルコニアなどが挙げられる。
　次に、微粒子検出器１０の使用例について説明する。自動車の排ガスに含まれる微粒子を計測する場合、エンジンの排気管内に微粒子検出素子１１を取り付ける。このとき、排ガスがガス導入口１３ａから筐体１２内に導入され、分岐流路１３ｂ～１３ｄを通過してから排出されるように微粒子検出素子１１を取り付ける。また、微粒子検出素子１１に各電源２９，３９，４９，６９、及び検出装置５０を接続する。
　ガス導入口１３ａから筐体１２内に導入された排ガスに含まれる微粒子１７は、電荷発生装置２０の放電によって発生した電荷１８（ここでは正電荷）を帯びて帯電微粒子Ｐになる。帯電微粒子Ｐは、電界が弱く除去電極３４の長さが捕集電極４２よりも短い余剰電荷除去装置３０をそのまま通過して分岐流路１３ｂ～１３ｄのいずれかに流入し、捕集装置４０に至る。一方、微粒子１７に付加されなかった電荷１８は、電界が弱くても余剰電荷除去装置３０の除去電極３４に引き寄せられ、除去電極５８を介してＧＮＤに捨てられる。これにより、微粒子１７に付加されなかった不要な電荷１８は捕集装置４０にほとんど到達することがない。
　捕集装置４０に到達した帯電微粒子Ｐは、電界発生電極４４が発生させた電界によって第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃのいずれかに捕集される。そして、捕集電極４２に付着した帯電微粒子Ｐの電荷１８に基づく電流が電流計５２で測定され、その電流に基づいて演算装置５４が微粒子１７の個数を演算する。本実施形態では、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃは１つの電流計５２に接続されており、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃに付着した帯電微粒子Ｐの電荷１８の合計数に基づく電流が電流計５２で測定される。電流Ｉと電荷量ｑの関係は、Ｉ＝ｄｑ／（ｄｔ）、ｑ＝∫Ｉｄｔである。演算装置５４は、所定期間にわたって電流値を積分（累算）してその積分値（蓄積電荷量）を求め、蓄積電荷量を素電荷で除算して電荷の総数（捕集電荷数）を求め、その捕集電荷数を１つの微粒子１７に付加する電荷の数の平均値（平均帯電数）で除算することで、捕集電極４２に付着していた微粒子１７の個数Ｎｔを求める。演算装置５４は、この個数Ｎｔを排ガス中の微粒子１７の数として検出する。ただし、微粒子１７の一部が捕集電極４２に捕集されずに通過してしまったり、捕集電極４２に捕集される前に筐体１２の内周面に付着してしまったりする場合もある。そのため、このような捕集電極４２に捕集されない微粒子１７の割合を考慮して予め微粒子１７の捕集率を定めておき、演算装置５４は、個数Ｎｔをその捕集率で除した値である総数Ｎａを、排ガス中の微粒子１７の数として検出してもよい。
　微粒子１７等が捕集電極４２に数多く堆積すると、新たに帯電微粒子Ｐが捕集電極４２に捕集されないことがある。そのため、定期的にあるいは堆積量が所定量に達したタイミングで、捕集電極４２をヒータ電極６２によって加熱することにより、捕集電極４２上の堆積物を加熱して焼却し捕集電極４２の電極面をリフレッシュする。
　ここで、排ガス中の微粒子１７は筐体１２内のガス流路１３の中心軸に近い領域の方が濃度が高くなる傾向にある。そのため、捕集電極４２のうちガス流路１３の中心軸に近い部分には微粒子１７が付着しやすい。例えば分岐流路１３ｂでは、図３に示す断面における分岐流路１３ｂの中心軸すなわち上下左右の中央に近い領域の方が、微粒子１７の濃度が高くなる傾向にある。そのため、第１捕集電極４２ａのうち分岐流路１３ｂの中心軸に近い部分、すなわち第１捕集電極４２ａのうち分岐流路１３ｂの左右の中央に位置する部分は、それ以外の部分よりも微粒子１７が付着しやすい。第２捕集電極４２ｂ及び第３捕集電極４２ｃについても同様に、分岐流路１３ｃ，１３ｄの左右の中央に位置する部分の方が微粒子１７が付着しやすい。そして、本実施形態の微粒子検出素子１１では、筐体１２のうち捕集電極４２が配設された捕集電極配設壁部である第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄが、ガス流路１３の中心軸に垂直な断面において中央部分がそれ以外の部分よりも薄くなっている中央薄肉形状をしている。そのため、中央薄肉形状の第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄでは、中央部分が他の部分よりも熱容量が小さく、温度が上昇しやすい。したがって、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃに付着した微粒子１７をヒータ装置６０が加熱する際には、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃのうち微粒子１７が付着しやすい部分（上述したガス流路１３の中心軸に近い部分）の温度が上昇しやすい。これにより、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃの各々について、微粒子１７が多く付着する部分を速やかに昇温して微粒子１７を燃焼させることができる。その結果、捕集電極４２に付着した微粒子１７をより短時間で除去できる。ヒータ装置６０により微粒子１７を燃焼させている間は、演算装置５４が微粒子１７の個数を検出することができない期間（不感時間）となるが、本実施形態の微粒子検出素子１１ではこの不感時間を短くすることができる。
　捕集電極４２の他に、ガス流路１３に露出した電極（ここでは放電電極２１ａ，２１ｂ、印加電極３２、除去電極３４及び電界発生電極４４）にも、微粒子１７が付着して堆積する場合がある。ヒータ装置６０により捕集電極４２の電極面をリフレッシュする際には、これらの電極のうち１以上についても付着した微粒子１７等を燃焼させて電極面をリフレッシュしてもよい。このとき、第１～第４壁部１５ａ～１５ｄはガス流路１３の中心軸に垂直ないずれの断面においても中央部分の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっている。そのため、捕集電極４２以外の電極に付着した微粒子１７を除去する際にも、捕集電極４２と同様に各電極のうち微粒子１７が多く付着する部分を速やかに昇温して微粒子１７を燃焼させることができる。
　ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の筐体１２が本発明の筐体に相当し、電荷発生装置２０が電荷発生部に相当し、捕集装置４０が捕集部に相当し、ヒータ装置６０が加熱部に相当し、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄが捕集電極配設壁部に相当する。また、第１～第３壁部１５ａ～１５ｃが電界発生電極配設壁部に相当し、放電電極２１ａ，２１ｂ，印加電極３２，除去電極３４，捕集電極４２，及び電界発生電極４４が露出電極に相当し、検出装置５０が個検出部に相当する。
　以上詳述した本実施形態の微粒子検出素子１１では、筐体１２のうち捕集電極４２が配設された捕集電極配設壁部である第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄのいずれもが中央薄肉形状をしている。そのため、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄは左右方向の中央部分が他の部分よりも熱容量が小さく、温度が上昇しやすい。これにより、微粒子検出素子１１は、捕集電極４２のうち微粒子１７が多く付着する部分、すなわち第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃの各々のうちガス流路１３の中心軸に近い部分を、ヒータ装置６０により速やかに昇温して微粒子１７を燃焼させることができる。したがって、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃの各々に付着した微粒子１７をより短時間で除去できる。ここで、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄ全体を薄くしてこれらの熱容量を小さくすることも考えられるが、その場合には筐体１２の強度が低下しやすい。第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄを中央薄肉形状とすることで、筐体１２の強度低下を抑制しつつ捕集電極４２に付着した微粒子１７を短時間で除去できる。また、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄを中央薄肉形状とすることで、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄ全体を薄くする場合と比較して中央部分をより集中的に加熱できる。
　また、筐体１２は、ガス流路１３を仕切る仕切り部として機能する第２，第３壁部１５ｂ，１５ｃを有している。仕切り部を設けて、ガス流路１３を分岐させる構造には、以下に記載するような効果がある。比較例として、図２において、第２，第３壁部１５ｂ，１５ｃを除いた構造を考える。その場合、帯電微粒子Ｐは、第１電界発生電極４４ａと第３捕集電極４２ｃとの間に形成される電界によってのみ、斥力ないし引力を受ける。その際、第１電界発生電極４４ａに印加する電圧は、上述した実施形態の電圧Ｖ１の約３倍（３Ｖ１）だけ印加しないと、上述した実施形態で捕集した粒子相当の粒子を捕集することができない（ただし、第２壁部１５ｂと第３壁部１５ｃの厚みは、ガス流路１３の厚みに比べて十分小さいと仮定する）。すなわち、仕切り部を設けることにより、印加電圧の低減を図ることが可能であり、結果として、捕集用電源４９の信頼性向上や、電圧Ｖ１を印加するために微粒子検出素子１１に設けられた端子１９間の短絡等を未然に防止することが可能である。
　また、中央薄肉形状をした捕集電極配設壁部である第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄは、いずれも、ガス流路１３の中心軸に垂直な断面においてガス流路１３の中央部分に向けて厚さが徐々に薄くなる形状をしている。そのため、例えば第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄが厚さが急激に変化する段差部を有していることで中央薄肉形状になっている場合と比べて、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄの強度が高くなりやすい。
　さらに、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃがいずれも中央薄肉形状をしているため、これらの電極についてもガス流路１３の左右方向の中央に位置する部分の熱容量が小さくなる。これにより、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃのうち微粒子１７が付着しやすい部分の温度が上昇しやすくなり、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃの各々に付着した微粒子１７をより短時間で除去できる。また、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃは、中央薄肉形状をしていることで、例えば厚さが一定の形状をしている場合と比較して上面の表面積が大きくなっている。そのため、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃの各々について、微粒子１７の堆積量の許容値が大きくなる。これにより、新たな帯電微粒子Ｐが捕集電極４２に捕集されない状態になることを抑制したり、捕集電極４２の電極面をリフレッシュするためのヒータ装置６０の使用間隔を長くしたりすることができる。
　さらにまた、筐体１２は、電界発生電極４４が配設された電界発生電極配設壁部である第１～第３壁部１５ａ～１５ｃを有し、この第１～第３壁部１５ａ～１５ｃのいずれもが中央薄肉形状をしている。そのため、中央薄肉形状の第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄに配設された第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃと同様に、第１～第３壁部１５ａ～１５ｃに配設された第１～第３電界発生電極４４ａ～４４ｃについても、微粒子１７が多く付着する部分を速やかに昇温して微粒子１７を燃焼させることができる。そしてまた、第１～第３電界発生電極４４ａ～４４ｃがいずれも中央薄肉形状をしているため、これらの電極についてもガス流路１３の左右方向の中央に位置する部分の熱容量が小さくなり、各々の電極に付着した微粒子１７をより短時間で除去できる。
　そしてまた、微粒子検出素子１１は、ガス流路１３内に露出している複数の露出電極（ここでは放電電極２１ａ，２１ｂ，印加電極３２，除去電極３４，捕集電極４２，及び電界発生電極４４）を備えている。また、筐体１２は、ガス流路１３に露出する内周面の一部であり複数の露出電極のうち少なくとも２つの電極を接続する部分である接続面７２ａを有し且つ中央薄肉形状をした接続壁部７０ａを有している。同様に、筐体１２は、接続面７２ｂ～７２ｄをそれぞれ有し且つ中央薄肉形状をした接続壁部７０ｂ～７０ｄを有している。そして、ヒータ装置６０は、接続壁部７０ａ～７０ｄを加熱する。ここで、微粒子検出素子１１の使用に伴って、微粒子１７の一部が筐体１２の内周面に付着していく場合がある。一般に、微粒子１７は例えば炭素などの導電性を有する材料であることが多いため、微粒子１７が筐体１２の内周面に多量に付着していくと、微粒子１７が筐体１２の内周面に沿った短絡経路を形成して、内周面に露出した電極間を短絡させてしまう可能性がある。しかし、ヒータ装置６０は、接続壁部７０ａ～７０ｄを加熱することで、露出電極間の接続面７２ａ～７２ｄに付着した微粒子を除去できる。しかも、中央薄肉形状をした接続壁部７０ａ～７０ｄはガス流路１３の中央に位置する部分の熱容量が小さいため、接続壁部７０ａ～７０ｄの接続面７２ａ～７２ｄのうち微粒子１７が付着しやすい部分の温度が上昇しやすくなる。したがって、接続壁部７０ａ～７０ｄが中央薄肉形状であることで、接続面７２ａ～７２ｄに付着した微粒子１７をヒータ装置６０によってより短時間で除去できる。以上のことから、微粒子検出素子１１は、例えば短絡経路の形成を抑制したり、短絡経路が形成されても速やかに短絡状態から回復したりできる。微粒子検出素子１１が速やかに短絡状態から回復できることで、微粒子検出素子１１の応答不能時間（微粒子１７の数を検出できない期間）を短くすることができる。
　そしてさらにまた、筐体１２は絶縁体（誘電体）であり、電荷発生装置２０は、ガス流路１３に露出した放電電極２１ａ，２１ｂと、筐体１２に埋設された誘導電極２４ａ，２４ｂと、を有している。これにより、筐体１２のうち放電電極２１ａ，２１ｂと誘導電極２４ａ，２４ｂとに挟まれた部分が誘電体層の役割を果たし、電荷発生装置２０は、放電電極２１ａ，２１ｂの近傍で生じる誘電体バリア放電によって電荷１８を発生させて、微粒子１７を帯電微粒子Ｐにすることができる。そのため、例えば針状の放電電極を用いてコロナ放電により電荷１８を発生させる場合と比較して、低電圧及び低消費電力で同等の電荷量を発生させることができる。また、誘導電極２４ａ，２４ｂが筐体１２に埋設されているため、誘導電極２４ａ，２４ｂと他の電極との短絡を未然に防止できる。さらに、放電電極２１ａ，２１ｂが複数の突起２２を有しているため、より高濃度の電荷１８が生成可能となる。また、放電電極２１ａ，２１ｂは筐体１２のうちガス流路１３に露出する内周面に沿って配設されている。そのため、例えば針状の放電電極をガス流路１３に露出するように配設する場合と比較して、筐体１２と放電電極２１ａ，２１ｂとの一体製造が容易で、放電電極２１ａ，２１ｂがガスの流れを阻害しにくく、放電電極２１ａ，２１ｂに微粒子が付着しにくい。
　なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　例えば、上述した実施形態では、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃはいずれも中央薄肉形状としたが、これに限らず少なくとも１つが中央薄肉形状であってもよいし、いずれもが中央薄肉形状でなくともよい。電界発生電極４４についても同様である。また、ガス流路１３に露出する電極（上述した実施形態では放電電極２１ａ，２１ｂ、印加電極３２、除去電極３４、捕集電極４２及び電界発生電極４４）がいずれも中央薄肉形状であってもよい。
　上述した実施形態では、中央薄肉形状をした壁部及び電極のいずれもが、ガス流路１３の中心軸に垂直な断面において中央部分（ガス流路１３の中心軸に近い部分）に向けて厚さが徐々に薄くなる形状をしていたが、これに限られない。例えば、図５に示す変形例の第２外壁１１５ｂのように、中央薄肉形状として、段差部を有する形状を採用してもよい。この場合、中央部分だけに薄肉部を配置できるため、中央部分をより集中的に加熱できる。図５の第２外壁１１５ｂは、上面に段差部を有するが、上面と下面との少なくとも一方に段差部があればよい。また、図５の第１捕集電極１４２ａは、第２外壁１１５ｂの段差部に倣って段差部を有するが、厚さは一定になっている。ただし、第１捕集電極１４２ａの段差部の高さを大きくして、第１捕集電極１４２ａの中央部分の厚さが薄い中央薄肉形状としてもよい。同様に、第２電界発生電極１４４ｂは、図５では厚さが一定になっているが、段差部を有する中央薄肉形状としてもよい。
　上述した実施形態では、電界発生電極配設壁部である第１～第３壁部１５ａ～１５ｃはいずれも中央薄肉形状としたが、これに限らず少なくとも１つが中央薄肉形状であってもよいし、いずれもが中央薄肉形状でなくともよい。
　上述した実施形態では、捕集電極配設壁部である第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄはいずれも中央薄肉形状としたが、これに限らず少なくとも１つが中央薄肉形状であればよい。例えば、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄのうち、複数の捕集電極４２のうちヒータ電極６２に最も近い第３捕集電極４２ｃが配設された第４壁部１５ｄを中央薄肉形状としなくてもよい。あるいは、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄのうち、複数の捕集電極４２のうちヒータ電極６２から最も遠い第１捕集電極４２ａが配設された第２壁部１５ｂを少なくとも中央薄肉形状としてもよい。
　上述した実施形態では、第１～第４壁部１５ａ～１５ｄのいずれもが、ガス流路１３の中心軸に垂直ないずれの断面においても中央部分の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっていたが、これに限られない。捕集電極配設壁部（例えば第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄ）を中央薄肉形状とする場合には、少なくとも自身に配設された捕集電極４２を通り且つガス流路１３の中心軸に垂直ないずれかの断面において、中央薄肉形状であればよい。ただし、捕集電極配設壁部を中央薄肉形状とする場合には、自身に配設された捕集電極４２を通り且つガス流路１３の中心軸に垂直ないずれの断面においても、中央部分の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっていることが好ましい。電界発生電極配設壁部（例えば第１～第３壁部１５ａ～１５ｃ）についても同様である。
　上述した実施形態では、接続壁部７０ａ～７０ｄが中央薄肉形状に形成されていたが、これに限られない。微粒子検出素子１１が備える複数の露出電極のうち少なくとも２つの電極を接続する接続面を有する接続壁部が中央薄肉形状であれば、その２つの電極間について、短絡経路の形成を抑制したり短絡状態から速やかに回復したりする効果が得られる。例えば、第４層１４ｄのうち図３において分岐流路１３ｂの右側に位置する部分は、分岐流路１３ｂの右側面を有する右側壁である。この右側壁を中央薄肉形状（ここでは上下方向の中央部分の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっている形状）にすれば、第１電界発生電極４４ａと第１捕集電極４２ａとの間について、上述した効果が得られる。
　上述した実施形態では、第１～第４壁部１５ａ～１５ｄは、いずれも、上下面のうちガス流路１３に面する部分が湾曲面になっていたが、これに限られない。例えば、外壁である第１，第２壁部１５ａ，１５ｄについては、ガス流路１３に面する部分と外側の面との少なくとも一方が湾曲していてもよい。図６は、この場合の変形例の筐体１１２の部分断面図である。図６の第１，第２壁部１１５ａ，１１５ｂは、ガス流路１３に面する部分と外側の面との両方が湾曲している。仕切り部である第２，第３壁部１５ｂ，１５ｃについては、ガス流路１３に面する部分が２つ存在するため、そのうちの一方が湾曲していなくてもよい。
　上述した実施形態では、電界発生電極４４はガス流路１３に露出していたが、これに限らず筐体１２に埋設されていてもよい。この場合、電界発生電極配設壁部や電界発生電極４４を中央薄肉形状にする必要はない。また、第１電界発生電極４４ａに代えて、第１捕集電極４２ａを上下から挟むように配設された一対の電界発生電極を筐体１２に設け、この一対の電界発生電極間に印加した電圧により生じる電界で、帯電微粒子Ｐを第１捕集電極４２ａに向けて移動させてもよい。第２～第４電界発生電極４４ｂ～４４ｄについても同様である。
　上述した実施形態では、第２～第４壁部１５ｂ～１５ｄには捕集電極４２が１つずつ配設されていたが、これに限らず捕集電極配設壁部には捕集電極４２が１以上配設されていればよい。
　上述した実施形態では、ガス流路１３は中心軸に垂直な断面が略四角形状をしていたが、これに限られない。ガス流路１３は、中心軸に近い領域の方がガス中の微粒子１７の濃度が高くなるような形状であればよい。言い換えると、ガス流路１３は、捕集電極４２のうちガス流路１３の中心軸に近い部分の方がそれ以外の部分よりも微粒子１７が付着しやすくなるような形状であればよい。例えば、ガス流路１３は、ガス流路１３の中心軸に垂直な断面が楕円形であってもよいし、四角形以外の多角形状であってもよい。
　上述した実施形態では、第１～第１１層１４ａ～１４ｋの積層方向と第１～第４壁部１５ａ～１５ｄ及び捕集電極４２の厚み方向とが同じ上下方向であったが、これに限られない。例えば、積層方向と厚み方向とが垂直であってもよい。また、筐体１２は積層体でなくてもよい。
　上述した実施形態では、ヒータ装置６０は第４壁部１５ｄに埋設されたヒータ電極６２を有していたが、これに限らずヒータ装置６０はガス流路１３に露出していてもよい。また、ヒータ装置６０は、第１壁部１５ａに埋設されたヒータ電極も有するなど、複数のヒータ電極を有していてもよい。
　上述した実施形態では、捕集装置４０は捕集電極４２及び電界発生電極４４をそれぞれ複数備えていたが、これに限らず捕集電極４２及び電界発生電極４４をそれぞれ１以上有していればよい。また、分岐流路１３ｂ～１３ｄは捕集電極４２の数に応じて設ければよい。例えば、図２，３において、筐体１２が仕切り部である第２壁部１５ｂ及び第３壁部１５ｃを備えないものとし、捕集装置４０は１つの捕集電極４２（ここでは第３捕集電極４２ｃ）と１つの電界発生電極４４（ここでは第１電界発生電極４４ａ）とを備えていてもよい。また、捕集電極４２と電界発生電極４４とは１対１に対向していたが、これに限られない。例えば、捕集電極４２より電界発生電極４４の数が少なくてもよい。例えば、図２において第２，第３電界発生電極４４ｂ，４４ｃを省略して、第１電界発生電極４４ａが発生させる電界で第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃの各々に向けて帯電微粒子Ｐを移動させてもよい。また、第１～第３電界発生電極４４ａ～４４ｃはいずれも帯電微粒子Ｐを下方向に移動させたが、これに限られない。例えば、図２における第１捕集電極４２ａと第１電界発生電極４４ａとを逆に配置してもよい。
　上述した実施形態では、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃは１つの電流計５２に接続されていたが、これに限らず別々の電流計５２に接続してもよい。こうすれば、演算装置５４は第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃの各々に付着した微粒子１７の個数を別々に演算できる。この場合、例えば第１～第３電界発生電極４４ａ～４４ｃの各々に印加する電圧を異ならせたり、分岐流路１３ｂ～１３ｄの流路厚（図２，３では上下方向の高さ）を異ならせたりすることで、第１～第３捕集電極４２ａ～４２ｃの各々に異なる粒径の微粒子１７が捕集されるようにしてもよい。
　上述した実施形態において、第１～第３電界発生電極４４ａ～４４ｃには電圧Ｖ１を印加したが、電圧を印加しなくてもよい。電界発生電極４４による電界を発生させない場合でも、分岐流路１３ｂ～１３ｄの流路厚を微小な値（例えば０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ未満）としておくことで、ブラウン運動の激しい粒径の比較的小さな帯電微粒子Ｐを捕集電極４２に衝突させることができる。これにより、捕集電極４２が帯電微粒子Ｐを捕集できる。この場合、微粒子検出素子１１は電界発生電極４４を備えなくてもよい。
　上述した実施形態において、第１，第２電荷発生装置２０ａ，２０ｂの一方を省略してもよい。また、誘導電極２４ａ，２４ｂは筐体１２に埋設されていたが、放電電極と誘導電極との間に誘電体層が存在していれば、誘導電極はガス流路１３に露出していてもよい。また、上述した実施形態では、放電電極２１ａ，２１ｂと誘導電極２４ａ，２４ｂとを備えた電荷発生装置２０を採用したが、これに限られない。例えば、針状電極と、その針状電極にガス流路１３を挟んで対向して配置された対向電極とを備えた電荷発生装置を採用してもよい。この場合、針状電極と対向電極との間に高電圧（例えば直流電圧又は高周波のパルス電圧等）が印加されると、両電極間の電位差により気中放電（ここではコロナ放電）が発生する。この気中放電中をガスが通過することにより、上述した実施形態と同様にガス中の微粒子１７は電荷１８が付加されて帯電微粒子Ｐになる。例えば、第１，第４壁部１５ａ，１５ｄの一方に針状電極を配設し、他方に対向電極を配設してもよい。
　上述した実施形態では、筐体１２内で電荷発生装置２０よりもガスの流れの下流側に捕集電極４２を設け、微粒子１７を含むガスを電荷発生素子２０の上流側から筐体１２内に導入したが、特にこの構成に限定されない。また、上述した実施形態では、捕集電極４２の捕集対象は帯電微粒子Ｐとしたが、捕集対象は微粒子１７に付加されなかった電荷１８であってもよい。例えば、図７に示す変形例の微粒子検出素子７１１及びこれを備えた微粒子検出器７１０の構成を採用してもよい。微粒子検出素子７１１は、余剰電荷除去装置３０を備えず、電荷発生装置２０，捕集装置４０，及びガス流路１３に代えて電荷発生装置７２０，捕集装置７４０，及びガス流路７１３を備えている。また、微粒子検出素子７１１の筐体１２は、仕切り部を備えていない。電荷発生装置７２０は、放電電極７２１と放電電極７２１に対向して配置された対向電極７２２とを有している。放電電極７２１と対向電極７２２との間には放電用電源２９から高電圧が印加される。また、微粒子検出器７１０は、放電用電源２９が電圧を印加する際の電流を測定する電流計２８を備えている。捕集装置７４０は、筐体１２のガス流路７１３の内周面のうち対向電極７２２と同じ側（ここでは上側）に配設された捕集電極７４２と、筐体１２に埋設され且つ捕集電極７４２の下方に配設された電界発生電極７４４と、を備えている。捕集電極７４２には検出装置５０が接続され、電界発生電極７４４には捕集用電源４９が接続されている。対向電極７２２と捕集電極７４２とは同電位であってもよい。ガス流路７１３は、空気導入口７１３ｅと、ガス導入口７１３ａと、混合領域７１３ｆと、ガス排出口７１３ｇと、を有している。空気導入口７１３ｅは、電荷発生装置２０を経由するように微粒子１７を含まないガス（ここでは空気）を筐体１２内に導入する。ガス導入口７１３ａは、電荷発生装置２０を経由せずに微粒子１７を含むガスを筐体１２内に導入する。混合領域７１３ｆは電荷発生装置７２０の下流且つ捕集装置７４０の上流に設けられ、この混合領域７１３ｆで空気導入口７１３ｅからの空気とガス導入口７１３ａからのガスとが混合される。ガス排出口７１３ｇは、混合領域７１３ｆ及び捕集装置７４０を通過した後のガスを筐体１２外に排出する。また、この微粒子検出器７１０では、捕集電極７４２のサイズや捕集電極７４２上の電界の強さ（すなわち電圧Ｖ１の大きさ）は、帯電微粒子Ｐが捕集電極７４２に捕集されることなくガス排出口７１３ｇから排出されるように、また、微粒子１７に付加されなかった電荷１８が捕集電極７４２に捕集されるように、設定されている。
　こうして構成された図７の微粒子検出器７１０では、放電用電源２９が放電電極７２１側を高電位として放電電極７２１と対向電極７２２との間に電圧を印加すると、放電電極７２１の近傍で気中放電が生じる。これにより、放電電極７２１と対向電極７２２との間の空気中で電荷１８が発生し、発生した電荷１８が混合領域７１３ｆでガス中の微粒子１７に付加される。そのため、微粒子１７を含むガスが電荷発生装置７２０を通過しなくとも、電荷発生装置７２０は電荷発生装置２０と同様に微粒子１７を帯電微粒子Ｐにすることができる。
　また、図７の微粒子検出器７１０では、捕集用電源４９が印加する電圧Ｖ１によって電界発生電極７４４から捕集電極７４２に向かう電界が発生し、これにより捕集電極７４２は捕集対象（ここでは微粒子１７に付加されなかった電荷１８）を捕集する。一方、帯電微粒子Ｐは、捕集電極７４２に捕集されずにガス排出口７１３ｇから排出される。そして、演算装置５４は、捕集電極７４２に捕集された電荷１８に基づく電流値を電流計５２から入力し、入力した電流値に基づいてガス中の微粒子１７の数を検出する。例えば、演算装置５４は、電流計２８で測定された電流値と電流計５２で測定された電流値との電流差を導出し、導出した電流差の値を素電荷で除算して、捕集電極７４２に捕集されずにガス流路１３を通過した電荷１８の数（通過電荷数）を求める。そして、演算装置５４は、通過電荷数を１つの微粒子１７に付加する電荷１８の数の平均値（平均帯電数）で除算することで、ガス中の微粒子１７の個数Ｎｔを求める。このように、捕集電極７４２の捕集対象が帯電微粒子Ｐではなく微粒子１７に付加されなかった電荷１８である場合でも、捕集電極７４２に捕集された捕集対象の数はガス中の微粒子１７の数と相関があるから、微粒子検出素子７１１を用いてガス中の微粒子１７の数を検出できる。
　この図７の微粒子検出器７１０のように、捕集電極７４２の捕集対象が帯電微粒子Ｐではなく微粒子１７に付加されなかった電荷１８である場合も、微粒子検出素子７１１の使用に伴って捕集電極７４２に微粒子１７が付着していく場合がある。一方、微粒子検出器７１０は、上述した実施形態と同様に、筐体１２のうち捕集電極７４２が配設された捕集電極配設壁部である第１壁部１５ａが中央薄肉形状をしている。そのため、上述した実施形態と同様に、微粒子検出素子７１１においても、捕集電極７４２に付着した微粒子１７をより短時間で除去できる。ここで、捕集電極７４２の捕集対象が微粒子１７に付加されなかった電荷１８である場合は、ヒータ装置６０により微粒子１７を燃焼させている間でも演算装置５４がガス中の微粒子１７の数の検出を行うことはできる。ただし、捕集電極７４２に微粒子１７が多く付着すると、微粒子１７によりガス流路１３中のガスの流れに影響を与えるなどにより、微粒子１７の数の検出精度が低下する場合がある。また、ヒータ装置６０による筐体１２の温度上昇により検出精度が低下する場合もある。そのため、微粒子検出素子７１１においても、捕集電極７４２に付着した微粒子１７をより短時間で除去することが好ましい。
　図７の微粒子検出素子７１１において、微粒子１７に付加されない電荷１８のうち捕集電極７４２に捕集されない電荷１８の割合を考慮して予め電荷１８の捕集率が定められていてもよい。この場合、演算装置５４は、電流計５２で測定された電流値を捕集率で除した値を、電流計２８で測定された電流値から引くことで、電流差を導出してもよい。また、微粒子検出器７１０は電流計２８を備えなくてもよい。この場合、例えば単位時間当たりに所定量の電荷１８が発生するように演算装置５４が放電用電源２９からの印加電圧を調整するようにしておき、演算装置５４は所定の電流値（電荷発生装置７２０が発生させる所定量の電荷１８の数に対応する電流値）と電流計５２で測定された電流値との電流差を導出すればよい。
　上述した実施形態では、検出装置５０はガス中の微粒子１７の数を検出したが、これに限らずガス中の微粒子１７を検出すればよい。例えば、検出装置５０は、ガス中の微粒子１７の数に限らず、ガス中の微粒子１７の量を検出してもよい。微粒子１７の量としては、微粒子１７の数の他に、微粒子１７の質量又は表面積が挙げられる。検出装置５０がガス中の微粒子１７の質量を検出する場合、例えば演算装置５４が微粒子１７の個数Ｎｔにさらに１つの微粒子１７あたりの質量（例えば質量の平均値）を乗じてガス中の微粒子１７の質量を求めてもよい。あるいは、蓄積電荷量と捕集された帯電微粒子Ｐの合計質量との関係をマップとして予め演算装置５４が記憶しており、演算装置５４がこのマップを用いて蓄積電荷量からガス中の微粒子１７の質量を直接導出してもよい。演算装置５４がガス中の微粒子１７の表面積を求める場合についても、ガス中の微粒子１７の質量を求める場合と同様の方法を用いることができる。また、捕集電極４２の捕集対象が微粒子１７に付加されなかった電荷１８である場合も、検出装置５０は同様にして微粒子１７の質量又は表面積を検出できる。
　上述した実施形態では、正に帯電した帯電微粒子Ｐの個数を測定する場合について説明したが、負に帯電した帯電微粒子Ｐであっても同様にして微粒子１７の個数を測定することができる。
　本出願は、２０１７年９月６日に出願された日本国特許出願第２０１７－１７１１２０号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
　本発明は、ガス（例えば自動車の排ガス）に含まれる微粒子を検出する微粒子検出器に利用可能である。
１０　微粒子検出器、１１　微粒子検出素子、１２　筐体、１３　ガス流路、１３ａ　ガス導入口、１３ｂ～１３ｄ　分岐流路、１４ａ～１４ｋ　第１～第１１層、１５ａ～１５ｄ　第１～第４壁部、１７　微粒子、１８　電荷、１９　端子、２０　電荷発生装置、２０ａ，２０ｂ　第１，第２電荷発生装置、２１ａ，２１ｂ　放電電極、２２　突起、２４ａ，２４ｂ　誘導電極、２９　放電用電源、３０　余剰電荷除去装置、３２　印加電極、３４　除去電極、３９　除去用電源、４０　捕集装置、４２　捕集電極、４２ａ～４２ｃ　第１～第３捕集電極、４４　電界発生電極、４４ａ～４４ｃ　第１～第３電界発生電極、４９　捕集用電源、５０　検出装置、５２　電流計、５４　演算装置、６０　ヒータ装置、６２　ヒータ電極、６９　ヒータ用電源、７０ａ～７０ｄ　接続壁部、７２ａ～７２ｄ　接続面、１１２　筐体、１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｄ　第１，第２，第４壁部、１４２ａ　第１捕集電極、１４４ｂ　第２電界発生電極、７１０　微粒子検出器、７１１　微粒子検出素子、７１３　ガス流路、７１３ａ　ガス導入口、７１３ｅ　空気導入口、７１３ｆ　混合領域、７１３ｇ　ガス排出口、７２０　電荷発生装置、７２１　放電電極、７２２　対向電極、７４０　捕集装置、７４２　捕集電極、７４４　電界発生電極、Ｐ　帯電微粒子。

Claims (9)

  1. 　ガス中の微粒子を検出するために用いられる微粒子検出素子であって、
    　前記ガスが通過するガス流路を有する筐体と、
    　前記筐体内に導入された前記ガス中の微粒子に放電によって発生させた電荷を付加して帯電微粒子にする電荷発生部と、
    　前記筐体内で前記ガス流路に露出して設けられ前記帯電微粒子と前記微粒子に付加されなかった前記電荷とのいずれかである捕集対象を捕集する１以上の捕集電極、を有する捕集部と、
    　前記捕集電極を加熱する加熱部と、
    　を備え、
    　前記筐体は、前記捕集電極が少なくとも１つ配設された捕集電極配設壁部を１以上有し、
    　前記捕集電極配設壁部の少なくとも１つは、前記ガス流路の中心軸に垂直な断面において中央部分の厚さがそれ以外の部分よりも薄くなっている中央薄肉形状をしている、
    　微粒子検出素子。
  2. 　前記筐体は、前記ガス流路を仕切る仕切り部を有しており、
    　前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部の少なくとも１つは、前記仕切り部である、
    　請求項１に記載の微粒子検出素子。
  3. 　前記筐体は、前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部を複数有し、
    　前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部の少なくとも１つは、前記筐体の外壁である、
    　請求項２に記載の微粒子検出素子。
  4. 　前記中央薄肉形状をした前記捕集電極配設壁部の少なくとも１つは、前記断面において前記中央部分に向けて厚さが徐々に薄くなる形状をしている、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の微粒子検出素子。
  5. 　前記捕集電極の少なくとも１つが前記中央薄肉形状をしている、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の微粒子検出素子。
  6. 　前記捕集部は、前記ガス流路内に露出し前記捕集電極の少なくとも１つに向けて前記捕集対象を移動させる電界を発生させる電界発生電極を１以上有し、
    　前記筐体は、前記電界発生電極が少なくとも１つ配設された電界発生電極配設壁部を１以上有し、
    　前記電界発生電極配設壁部の少なくとも１つは、前記中央薄肉形状をしている、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の微粒子検出素子。
  7. 　前記ガス流路は、該ガス流路の中心軸に垂直な断面が四角形状である、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の微粒子検出素子。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の微粒子検出素子であって、
    　前記捕集電極を含み前記ガス流路内に露出している複数の露出電極、
    　を備え、
    　前記筐体は、前記ガス流路に露出する内周面の一部であり前記複数の露出電極のうち少なくとも２つの電極を接続する部分である接続面を有し且つ前記中央薄肉形状をした接続壁部を有しており、
    　前記加熱部は、前記接続壁部を加熱する、
    　微粒子検出素子。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の微粒子検出素子と、
    　前記捕集電極に捕集された前記捕集対象に応じて変化する物理量に基づいて、前記微粒子を検出する検出部と、
    　を備えた微粒子検出器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021060105A1 (ja) * 2019-09-26 2021-04-01 日本碍子株式会社 微粒子検出素子及び微粒子検出器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006194882A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Matter Engineering Ag エアゾール粒子の数濃度と平均直径を測定する方法と装置
JP2012058015A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Ngk Insulators Ltd 粒子状物質検出装置
JP2014035292A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Ngk Spark Plug Co Ltd 微粒子検知システム
JP2015132486A (ja) * 2014-01-10 2015-07-23 株式会社日本自動車部品総合研究所 粒子状物質検出素子、粒子状物質検出センサ並びに粒子状物質検出素子の製造方法
WO2015146456A1 (ja) * 2014-03-26 2015-10-01 日本碍子株式会社 微粒子の個数計測器及び微粒子の個数計測方法
WO2018012421A1 (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 日本碍子株式会社 微粒子数検出器
WO2018139345A1 (ja) * 2017-01-26 2018-08-02 日本碍子株式会社 微粒子数検出器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04178533A (ja) * 1990-11-14 1992-06-25 Fujikura Ltd 半導体圧力センサ
JPH05107177A (ja) * 1991-04-11 1993-04-27 Ebara Res Co Ltd 微粒子の荷電方法及び装置
JPH10122925A (ja) * 1996-10-23 1998-05-15 Unisia Jecs Corp 流量検出装置
US6807874B2 (en) * 2002-01-21 2004-10-26 Shimadzu Corporation Collecting apparatus of floating dusts in atmosphere
NZ572060A (en) * 2006-04-20 2011-11-25 Scantech Int Pty Ltd Particle monitor with means for purging analysis chamber with heated gas
JP4979798B2 (ja) * 2010-08-25 2012-07-18 シャープ株式会社 イオン検出装置、空調機器及びイオン計測器
CN202614722U (zh) * 2012-04-26 2012-12-19 金坛鸿鑫电子科技有限公司 尾气检测传感器
JP5817929B2 (ja) * 2012-05-21 2015-11-18 株式会社島津製作所 粒子数測定器
DE102012217428A1 (de) * 2012-09-26 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Sensor zur Detektion von Teilchen
JP2014118968A (ja) * 2012-12-17 2014-06-30 Hyundai Motor Company Co Ltd 粒子状物質センサーユニット
WO2015111494A1 (ja) * 2014-01-24 2015-07-30 日本碍子株式会社 全固体電池の使用
JP6248964B2 (ja) * 2014-06-16 2017-12-20 株式会社デンソー 粒子状物質検出装置
JP6258145B2 (ja) * 2014-07-18 2018-01-10 株式会社東芝 微粒子検査システム及びその駆動方法
JP6547274B2 (ja) * 2014-10-20 2019-07-24 株式会社デンソー 粒子状物質検出センサ
KR101724499B1 (ko) * 2015-12-11 2017-04-07 현대자동차 주식회사 입자상 물질 센서 및 이를 이용한 측정방법
JP6428691B2 (ja) 2016-03-24 2018-11-28 マツダ株式会社 車両の室内指標表示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006194882A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Matter Engineering Ag エアゾール粒子の数濃度と平均直径を測定する方法と装置
JP2012058015A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Ngk Insulators Ltd 粒子状物質検出装置
JP2014035292A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Ngk Spark Plug Co Ltd 微粒子検知システム
JP2015132486A (ja) * 2014-01-10 2015-07-23 株式会社日本自動車部品総合研究所 粒子状物質検出素子、粒子状物質検出センサ並びに粒子状物質検出素子の製造方法
WO2015146456A1 (ja) * 2014-03-26 2015-10-01 日本碍子株式会社 微粒子の個数計測器及び微粒子の個数計測方法
WO2018012421A1 (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 日本碍子株式会社 微粒子数検出器
WO2018139345A1 (ja) * 2017-01-26 2018-08-02 日本碍子株式会社 微粒子数検出器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021060105A1 (ja) * 2019-09-26 2021-04-01 日本碍子株式会社 微粒子検出素子及び微粒子検出器

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