WO2016185841A1 - 粒子状物質検出センサ - Google Patents

Abstract

粒子状物質検出センサ１は、素子本体部１０を備えている。素子本体部１０には、被堆積部２として、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２とが形成されている。第１被堆積部２１には、少なくとも一対の第１検出電極３１が配設されており、第２被堆積部２２には、少なくとも一対の第２検出電極３２が配設されている。粒子状物質検出センサ１は、第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２に粒子状物質が堆積することによる一対の第１検出電極３１間及び一対の第２検出電極３２間における電気特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させるように構成されている。

Description

粒子状物質検出センサ

　本発明は、粒子状物質検出センサに関する。

　内燃機関の排気管には、排ガスに含まれる粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）を捕集する排ガス浄化装置が設けられている。この排ガス浄化装置は、排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出センサを有する粒子状物質検出装置を備えており、この粒子状物質検出装置によって得られた情報を基に、排ガス浄化装置の故障検知が行われている。

　排ガス浄化装置に用いられる粒子状物質検出センサとしては、例えば、特許文献１に示されたものがある。特許文献１の粒子状物質検出センサは、電気絶縁性を有する基板と、基板の表面に形成された検出電極とを有している。基板上に粒子状物質が堆積することで検出電極間における電気抵抗が変化することを利用して粒子状物質の量を検出している。

特開昭５９－１９７８４７号公報

　しかしながら、特許文献１の粒子状物質検出センサには以下の課題がある。
　特許文献１の粒子状物質検出センサにおいては、基板における検出電極が形成された面が向く方向と、排気管を流通する排ガスの流通方向との関係により捕集性能が大きく変化する。つまり、基板の検出電極が形成された面に向かって排ガスが流通する場合、捕集効率が高く、ここから基板の検出電極が形成された面が反対側を向くにつれて捕集効率が低下する。また、粒子状物質検出センサは、一般的に、基板や検出電極の損傷を防止するための保護カバーを備えており、保護カバーに形成された導入孔を通じて排ガスが流入する。保護カバー内を流通する排ガスの流れは、排ガスの流量や流速の変化に伴って変化するため、一定にならずバラつきが生じる。したがって、粒子状物質検出センサの検出感度のバラつきも生じやすい。

　本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、粒子状物質を安定して捕集し、検出感度を向上することができる粒子状物質検出センサを提供しようとするものである。

　本発明の一態様は、内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出する素子本体部を備えており、
　該素子本体部には、上記粒子状物質の一部を堆積させる被堆積部として、互いに反対側を向いた、第１被堆積部と第２被堆積部とが少なくとも形成されており、
　上記第１被堆積部には、少なくとも一対の第１検出電極が配設されており、
　上記第２被堆積部には、少なくとも一対の第２検出電極が配設されており、
　上記第１被堆積部及び上記第２被堆積部に上記粒子状物質が堆積することによる上記一対の第１検出電極間及び上記一対の第２検出電極間における電気特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させるように構成されていることを特徴とする粒子状物質検出センサにある。

　上記粒子状物質検出センサにおいて、上記素子本体部は、上記被堆積部として、互いに反対側を向くように配設された上記第１被堆積部と上記第２被堆積部とを少なくとも有している。このように、複数の上記被堆積部を形成することにより、上記粒子状物質検出センサにおける上記粒子状物質の捕集量を増大することができる。また、複数の上記被堆積部において、上記粒子状物質を捕集することで、上記粒子状物質を捕集する際の排ガスの流通方向の影響を低減することができる。すなわち、上記第１被堆積部と上記第２被堆積部のいずれか一方が、上記排ガスの流通方向の下流側を向くように配置されたとしても、他方が上記排ガスの流通方向の上流側を向くように配置される。これにより、上記粒子状物質検出センサにおいて、上記粒子状物質を安定して捕集し、その検出感度を向上することができる。

　以上のごとく、本発明によれば、粒子状物質を安定して捕集し検出感度を向上することができる粒子状物質検出センサを提供することができる。

実施例１における、素子本体部を示す説明図。 図１における、II－II矢視断面図。 図１における、III－III矢視断面図。 実施例１における、素子本体部の構造を示す説明図。 実施例１における、粒子状物質検出センサを示す説明図。 比較試験１における、試験結果を示すグラフ。 実施例２における、素子本体部を示す説明図。 図７における、VIII－VIII矢視断面図。 実施例３における、素子本体部を示す説明図。 実施例４における、素子本体部を示す説明図。 実施例５における、素子本体部を示す説明図。 実施例５における、素子本体部の構造を示す説明図。 実施例６における、素子本体部を示す説明図。 実施例６における、素子本体部の構造を示す説明図。

　上記粒子状物質検出センサにおいて、上記被堆積部は、上記素子本体部の軸方向に平行な外周側面の全周に形成されていることが好ましい。この場合には、上記粒子状物質検出センサの外周側面の全周において、上記粒子状物質を捕集することができる。そのため、排ガスの流通方向による影響を低減し、捕集効率を向上することができる。

　また、上記素子本体部は、上記軸方向に平行であって、かつ互いに平行な一対の平坦面を有し、該一対の平坦面にそれぞれ上記第１被堆積部及び上記第２被堆積部を有し、上記第１被堆積部における上記第１検出電極の配列方向と、上記第２被堆積部における上記第２検出電極の配列方向とは、同一の配列方向であり、複数の上記第１検出電極及び複数の上記第２検出電極のうち、上記配列方向における同じ側の端部に配列された上記第１検出電極と上記第２検出電極との間には、電位差が生じるよう構成されていることが好ましい。この場合には、上記配列方向の端部に配置された上記第１検出電極と上記第２検出電極との間に電界が形成される。この電界を利用することで、上記粒子状物質を捕集することができる。これにより、上記粒子状物質検出センサにおける捕集性能をより向上することができる。

　また、上記第１被堆積部と上記第２被堆積部との並び方向における上記素子本体部の厚さｔと、上記素子本体部の軸方向及び上記並び方向の両方と直交する横方向における上記素子本体部の幅ｗとは、ｔ／ｗ≦０．６の関係を満たすことが好ましい。この場合には、上記第１被堆積部と上記第２被堆積部との間に電界がより生じやすくなる。これにより、上記粒子状物質検出センサの上記横方向に存在する上記粒子状物質をより効率良く捕集し、捕集性能を向上することができる。

　また、上記素子本体部は、円柱状をなしており、軸方向に平行な外周側面に上記被堆積部が形成されていることが好ましい。この場合には、上記被堆積部の周囲に排ガスが回り込みやすくなり、排ガスと上記素子本体部とを効率良く接触させることができる。これにより、上記粒子状物質検出センサの捕集効率を向上することができる。

（実施例１）
　上記粒子状物質検出センサにかかる実施例について、図１～図５を参照して説明する。
　図１及び図５に示すごとく、粒子状物質検出センサ１は、内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出する素子本体部１０を備えている。素子本体部１０には、粒子状物質の一部を堆積させる被堆積部２として、互いに反対側を向いた、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２とが少なくとも形成されている。第１被堆積部２１には、少なくとも一対の第１検出電極３１が配設されており、第２被堆積部２２には、少なくとも一対の第２検出電極３２が配設されている。本実施例では、第１被堆積部２１は素子本体部１０における１つの面である。そして、第２被堆積部２２は素子本体部１０において、第１被堆積部２１とは異なる面である。本実施例において、第２被堆積部２２は第１被堆積部２１に対して反対の面である。すなわち、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２とは互いに反対側を向いている。
　粒子状物質検出センサ１は、第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２に粒子状物質が堆積することによる一対の第１検出電極３１間及び一対の第２検出電極３２間における電気特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させるように構成されている。

　以下、さらに詳細に説明する。
　図５に示すごとく、本例の粒子状物質検出センサ１は、自動車に搭載された内燃機関から、排気管を通じて排出される排ガスに含まれる粒子状物質を検出するためのものである。粒子状物質検出センサ１によって得られた情報を基に、排ガス浄化装置の故障検知を行う。粒子状物質検出センサ１は、排気管の内側に突出するように配設されている。
　粒子状物質検出センサ１は、素子本体部１０と保護カバー７とこれらを保持するハウジング部材（図示略）とを有している。

　図２、図４に示すごとく、素子本体部１０は、第１被堆積部２１が形成された第１検出層４１と、第２被堆積部２２が形成された第２検出層４２と、第１検出層４１と第２検出層４２との間に配設された中間層４３とを積層して形成されている。
　第１検出層４１は、電気絶縁性を備えた第１基板４１１と、第１基板４１１上に形成された第１検出電極３１とを有している。第１基板４１１は、セラミック材料を平板状に形成してなる。本例において、第１基板４１１を構成するセラミック材料としては、アルミナを用いているが、ジルコニア、マグネシア、ベリリアなどを用いることもできる。第１基板４１１には、第１検出電極３１の接続端部３４４における裏面側の位置に、一対の第１貫通孔４１２が貫通形成されている。

　第１基板４１１の表面に形成された一対の第１検出電極３１は、スクリーン印刷によって平膜状に形成されている。素子本体部１０において、第１基板４１１における一対の第１検出電極３１が形成された面が粒子状物質を堆積させるための第１被堆積部２１である。

　一対の第１検出電極３１は、正極と負極とからなり、第１被堆積部２１における長手方向と平行に形成された電極基部３４１と、電極基部３４１から長手方向と直交して延設された屈曲部３４２と、屈曲部３４２から延設された複数の櫛歯部３４３とをそれぞれ有している。尚、電極基部３４１において、屈曲部３４２が形成された側と反対側の端部には、幅が拡大された接続端部３４４が形成されている。正極及び負極における電極基部３４１及び屈曲部３４２は、それぞれ互いに向かい合うように配置されると共に、正極における櫛歯部３４３の間に、負極における櫛歯部３４３が入り込むように配置されている。

　第２検出層４２は、電気絶縁性を備えた第２基板４２１と、第２基板４２１上に形成された第２検出電極３２とを有している。尚、第２基板４２１及び第２検出電極３２は、第１基板４１１及び第１検出電極３１と同様の形状に形成されている。つまり、第２検出層４２は、第１検出層４１と同形状である。第１検出層４１と第２検出層４２とは、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２とが互いに反対側を向くように、中間層４３を挟んで配設されている。

　図１～図３に示すごとく、素子本体部１０は、軸方向Ｘに平行であって、かつ互いに平行な一対の平坦面１２を有し、該一対の平坦面１２にそれぞれ第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２を有する。第１被堆積部２１における第１検出電極３１の配列方向と、第２被堆積部２２における第２検出電極３２の配列方向とは、同一の配列方向である。本例においては、この配列方向が、素子本体部１０の軸方向Ｘ及び並び方向Ｚの両方と直交する横方向Ｙと一致する。

　本例においては、複数の櫛歯部３４３間における電気抵抗を検出しており、複数の櫛歯部３４３の並んだ方向が配列方向となる。図３に示すごとく、配列方向（横方向Ｙ）における同じ側の端部に配列した第１検出電極３１と第２検出電極３２とは、一方が正極３１ｐ、３２ｐ（高電位）となり、他方が負極３２ｎ、３１ｎ（低電位）となるように配設されている。つまり、配列方向における同じ側の端部に配列した第１検出電極３１と第２検出電極３２との間には、電位差が生じるよう構成されており、両者の間には電界が形成される。

　中間層４３は、電気絶縁性を備えた中間構造体４３１と、中間構造体４３１の内部に内蔵された部品４３３とを備えている。中間構造体４３１は、セラミック材料からなり、内部に部品４３３を内包したブロック状をなしている。本例において、第１基板４１１を構成するセラミック材料としては、アルミナを用いているが、ジルコニア、マグネシア、ベリリアなどを用いることもできる。また、中間構造体４３１には、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２との並び方向Ｚにおいて貫通形成された一対の中間貫通孔４３２が形成されている。中間貫通孔４３２は、並び方向Ｚから見たとき、第１貫通孔４１２及び第２貫通孔４２２よりも横方向Ｙにおける内側の位置であって、部品４３３を避けた位置に形成されている。本例において、中間層４３に内蔵された部品４３３は、第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２を加熱するためのヒーターである。

　図２に示すごとく、第１検出電極３１と第２検出電極３２とは、リード部材６によって電気的に接続されている。リード部材６は、一端が第１検出電極３１と電気的に接続された第１リード部６１と、一端が第２検出電極３２と電気的に接続された第２リード部６２と、第１リード部６１の他端と第２リード部６２の他端とを電気的に接続する中間リード部６３とを有している。

　第１リード部６１は、一対の第１検出電極３１における接続端部３４４とそれぞれ電気的に接続されると共に、第１貫通孔４１２に挿通配置されている。
　第２リード部６２は、一対の第２検出電極３２における接続端部３４４とそれぞれ電気的に接続されると共に、第２貫通孔４２２に挿通配置されている。

　中間リード部６３は、第１リード部６１と接続された第１接続部６３１と、第２リード部６２と接続された第２接続部６３２と、第１接続部６３１と第２接続部６３２とを接続する中間接続部６３３とを有している。第１接続部６３１は、第１検出層４１と中間層４３との間に、第１貫通孔４１２から中間貫通孔４３２に向かうように配設されている。第２接続部６３２は、第２検出層４２と中間層４３との間に、第２貫通孔４２２から中間貫通孔４３２に向かうように配設されている。中間接続部６３３は、中間貫通孔４３２に挿通配置されており、第１接続部６３１と第２接続部６３２とを電気的に接続している。

　上述のように、第１検出層４１と中間層４３と第２検出層４２を積層して素子本体部１０が構成されている。第１被堆積部２１と第２被堆積部２２との並び方向Ｚにおける素子本体部１０の厚さｔと、素子本体部１０の軸方向Ｘ及び並び方向Ｚの両方と直交する横方向Ｙにおける素子本体部１０の幅ｗとは、ｔ／ｗ≦０．６の関係を満たすことが好ましい。また、振動等の外力に対する素子本体部１０の強度担保の観点から、ｔ／ｗ≧０．２であることが好ましい。本例においては、ｔ／ｗ＝０．４である。

　粒子状物質検出センサ１の被堆積部２において、検出電極（第１検出電極３１、第２検出電極３２）に捕集電圧を印加すると、検出電極の周囲に電界が形成され、粒子状物質が検出電極へと引き寄せられる。検出電極に付着した粒子状物質は、検出電極の表面を移動し、一対の検出電極の間に堆積する。そして、被堆積部２に堆積した粒子状物質によって、被堆積部２に露出した一対の検出電極が導通し、一対の検出電極の間における電気抵抗値が低下する。検出電極間の電気抵抗値の変化に伴い、検出電極間を流れる電気信号としての電流量が変化する。これにより、粒子状物質検出センサ１から出力される電流値が変化する。つまり、粒子状物質検出センサ１から出力される電流値は、被堆積部２における粒子状物質の堆積量に応じて変化するものであり、粒子状物質の堆積量に関する情報を有するものである。この電流値を用いることで被堆積部２における粒子状物質の堆積量を検出することができる。本例において、粒子量検出手段において検出された電流は、シャント抵抗を備えたコントロールユニットへと出力され、コントロールユニットは、電流値とシャント抵抗の積で算出される電圧を出力する。この電圧が粒子状物質検出センサ１の出力となる。

　図５に示すごとく、保護カバー７は、内側カバー７１と、内側カバー７１の外周側に配設された外側カバー７２とを有している。
　内側カバー７１は、素子本体部１０を囲む円筒状の内側壁部７１１と、内側壁部７１１の先端に形成された内側底部７１２とを有している。内側カバー７１は、ハウジング部材（図示略）の先端部にかしめて固定されている。

　内側壁部７１１には、内側導入孔７１３が複数個形成されている。内側導入孔７１３は円形をなしている。軸方向Ｘから見たとき、複数の内側導入孔７１３は、内側壁部７１１の周方向に等間隔となるように形成されている。また、内側導入孔７１３は、素子本体部１０の第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２と対向した位置に形成されている。
　内側底部７１２の中心には、軸方向Ｘに貫通形成された内側排出孔７１４が形成されている。

　外側カバー７２は、内側カバー７１を外周から囲む円筒状の外側壁部７２１と、外側壁部７２１の先端に形成された外側底部７２２とを有している。外側カバー７２は、ハウジング部材（図示略）の先端部に内側カバー７１と共にかしめて固定されている。

　外側壁部７２１には、外側導入孔７２３が複数個形成されている。外側導入孔７２３は円形をなしている。軸方向Ｘから見たとき、複数の外側導入孔７２３は、外側壁部７２１の周方向に等間隔となるように形成されると共に、各外側導入孔７２３と各内側導入孔７１３とは、周方向の同じ位置に形成されている。また、外側導入孔７２３は、内側導入孔７１３よりも先端側の位置に形成されている。
　外側底部７２２の中心には、軸方向Ｘに貫通形成された外側排出孔７２４が形成されている。
　本例の粒子状物質検出センサ１においては、複数の外側導入孔７２３から導入された排ガスＧは、内側導入孔７１３から内側カバー７１の内側に導入されるよう構成されている。

　次に、本例の作用効果について説明する。
　粒子状物質検出センサ１において、素子本体部１０は、被堆積部２として、互いに反対側を向くように配設された第１被堆積部２１と第２被堆積部２２とを少なくとも有している。このように、複数の被堆積部２を形成することにより、粒子状物質検出センサ１における粒子状物質の捕集量を増大することができる。また、複数の被堆積部２において、粒子状物質を捕集することで、粒子状物質を捕集する際の排ガスの流通方向の影響を低減することができる。すなわち、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２のいずれか一方が、排ガスの流通方向と同方向に配置されたとしても、他方が排ガスの流通方向と対向して配置される。これにより、粒子状物質検出センサ１において、粒子状物質を安定して捕集し、その検出感度を向上することができる。

　また、素子本体部１０は、軸方向Ｘに平行であって、かつ互いに平行な一対の平坦面１２を有し、該一対の平坦面１２にそれぞれ第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２を有する。第１被堆積部２１における第１検出電極３１の配列方向と、第２被堆積部２２における第２検出電極３２の配列方向とは、同一の配列方向であり、複数の第１検出電極３１及び複数の第２検出電極３２のうち、配列方向における同じ側の端部に配列された第１検出電極３１と第２検出電極３２との間には、電位差が生じるよう構成されている。そのため、配列方向の端部に配置された第１検出電極３１と第２検出電極３２との間に電界が形成される。この電界を利用することで、粒子状物質を捕集することができる。これにより、粒子状物質検出センサ１における捕集性能をより向上することができる。

　また、素子本体部１０の厚さｔと幅ｗとは、ｔ／ｗ≦０．６の関係を満たす。そのため、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２との間に電界がより生じやすくなる。これにより、粒子状物質検出センサの横方向Ｙに存在する粒子状物質をより効率良く捕集し、捕集性能を向上することができる。

　また、素子本体部１０は、電気絶縁性を備えた第１基板４１１上に第１被堆積部２１が形成された第１検出層４１と、電気絶縁性を備えた第２基板４２１上に第２被堆積部２２が形成された第２検出層４２と、第１検出層４１と第２検出層４２との間に配設され電気絶縁性を備えた中間構造体４３１の内部に部品４３３を内蔵した中間層４３とを備える。
　第１基板４１１には、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２との並び方向Ｚにおいて貫通形成された第１貫通孔４１２が形成されており、第２基板４２１には、並び方向Ｚにおいて貫通形成された第２貫通孔４２２が形成されている。第１検出電極３１と第２検出電極３２とは、リード部材６によって電気的に接続されている。該リード部材６は、一端が第１検出電極３１と電気的に接続され第１貫通孔４１２に挿通配置される第１リード部６１と、一端が第２検出電極３２と電気的に接続され第２貫通孔４２２に挿通配置される第２リード部６２と、第１リード部６１の他端と第２リード部６２の他端とを電気的に接続する中間リード部６３とを有している。素子本体部１０の角部は、搬送等の際に接触しやすく、ここにリード部材６を配設すると断線するおそれがあり特別な管理が必要となることがある。リード部材６は、第１貫通孔４１２及び第２貫通孔４２２に挿通されることで、素子本体部１０の内部に配設される部位を有している。したがって、素子本体部１０の角部に露出することがなく、第１検出電極３１と第２検出電極３２とをリード部材６によって電気的に接続することができる。

　また、第１検出電極３１及び第２検出電極３２は、被堆積部２の表面に平膜状に形成されている。そのため、スクリーン印刷等によって、第１検出電極３１及び第２検出電極３２を容易に形成することができる。

　以上のごとく、本例によれば、粒子状物質を安定して捕集し検出感度を向上することができる粒子状物質検出センサ１を提供することができる。

（比較試験１）
　本比較試験１においては、素子本体部１０における幅ｗに対する厚さｔの比率（ｔ／ｗ）を変化させた際の検出感度について比較を行った。
　比較試験１には、比較例１及び供試体１～供試体５の６つの粒子状物質検出センサを用いた。
　比較例１の粒子状物質検出センサは、被堆積部２として、第１被堆積部２１のみを有している。つまり、比較例１の粒子状物質検出センサは、実施例１の粒子状物質検出センサにおける第２被堆積部を削除したものである。

　供試体１～供試体５は、実施例１の粒子状物質検出センサ１と同様に、被堆積部２として、第１被堆積部２１と第２被堆積部２２とを有しており、厚さｔと幅ｗとの比ｔ／ｗが異なる。各粒子状物質検出センサ１における比ｔ／ｗは、供試体１が１．０、供試体２が０．８、供試体３が０．６、供試体４が０．４、供試体５が０．２である。
　比較例１及び供試体１～供試体５において、上述以外の構造は、実施例１と同様である。

　比較試験１における試験条件は、粒子状物質近傍における温度が２００℃、粒子状物質濃度が３ｍｇ／ｍ^３の排ガスを、流速２０ｍ／ｓにて流通させた際の不感質量を計測した。図１に示すごとく、排ガスの流通方向は、並び方向Ｚにおいて第１被堆積部２１と対向する方向を方向Ａ、横方向Ｙ（配列方向）に平行な方向を方向Ｂ、方向Ａと反対向きの方向を方向Ｃとした。尚、不感質量は、粒子状物質検出センサ１において、出力信号が変化するまでの間に排出される粒子状物質の総量を示すものである。比較試験１の結果を、表１に示す。

　表１に示すごとく、比較例１における不感質量は、排ガスの流通方向が方向Ａである場合において８０ｍｇ、方向Ｂである場合において９５ｍｇ、方向Ｃである場合において１１１ｍｇとなり、第１被堆積部２１の向きが排ガスの流通方向と対向した状態からずれるにしたがって、検出感度が低下していることが確認された。

　また、供試体１～供試体５においては、方向Ａ及び方向Ｃにおける不感質量がほぼ同一となった。また、方向Ａ及び方向Ｃにおける不感質量と方向Ｂとの不感質量の差、及び方向Ａ～方向Ｃにおける不感質量の平均値のいずれも比較例より小さくなっている。また、ｔ／ｗが小さくなるにつれて、方向Ａ～方向Ｃにおける不感質量の差、及び不感質量の平均値が、いずれも小さくなっていることが確認された。図６に示したグラフは、不感質量の平均値を縦軸とし、比ｔ／ｗを横軸としたグラフである。図においては、比ｔ／ｗが０．６～０．８の間でグラフの傾きが大きくなっており、不感質量の低下量が大きくなっていることがわかる。したがって、比ｔ／ｗが０．６以下の場合、特に検出感度が向上する
ことが確認された。

（実施例２）
　本例は、図７及び図８に示すごとく、実施例１の粒子状物質検出センサ１における構造を一部変更したものである。
　本例の粒子状物質検出センサ１は、素子本体部１０における先端面に形成された第３被堆積部２３を有している。第３被堆積部２３には、一対の第３検出電極３３が形成されている。第３検出電極３３は、正極と負極とからなり、互いに対向すると共に横方向Ｙ（配列方向）に沿って形成された一対の電極基部３３１と、各電極基部３３１から、対向する電極基部３３１に向かって延設された複数の櫛歯部３３２とを有している。正極及び負極における電極基部３３１及び屈曲部３４２は、それぞれ互いに向かい合うように配置されると共に、正極における櫛歯部３３２の間に、負極における櫛歯部３３２が入り込むように配置されている。

　一対の第３検出電極３３は、素子本体部１０における横方向Ｙに配設された一対の側端面１１３に形成された接続電極部３３３によって、リード部材６と接続されている。
　本例のリード部材６の中間リード部６３において、第１接続部６３１は、第１検出層４１と中間層４３との間に、第１貫通孔４１２から側端面１１３に向かって配設されている。また、第２接続部６３２は、第２検出層４２と中間層４３との間に、第２貫通孔４２２から側端面１１３に向かって配設されている。中間接続部６３３は、側端面１１３に露出して、第１接続部６３１と第２接続部６３２とを電気的に接続している。
　その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。
　その他、実施例３と同様の作用効果を得ることができる。

（実施例３）
　本例は、図９に示すごとく、一対の検出電極３を備えた粒子状物質検出センサ１の例である。
　本例の粒子状物質検出センサ１において、素子本体部１０は、絶縁性材料からなる基材部１０１と、基材部１０１の軸方向Ｘと平行に形成された外周側面１１に形成された被堆積部２とを有している。被堆積部２には、一対の検出電極３が形成されており、一対の検出電極３は、外周側面１１の１つである表面１１１上に形成された電極基部３３１と、複数の櫛歯部３０１、３０２とを有している。電極基部３３１は、軸方向Ｘに平行で、かつ互いに平行に配設されており、電極基部３３１からは複数の櫛歯部３０１、３０２が延設されている。

　複数の櫛歯部３０１、３０２は、各電極基部３３１から、対向する電極基部３３１に向かって延設された第１櫛歯部３０１と、第１櫛歯部３０１と反対側に向かって延設された第２櫛歯部３０２とを有している。第２櫛歯部３０２は、電極基部３３１が配された端面と反対側の裏面１１２及び表面１１１と裏面１１２とを繋ぐ一対の側端面１１３を介して、表面１１１へと到達している。つまり、第１櫛歯部３０１及び第２櫛歯部３０２が、素子本体部１０の軸方向Ｘに平行な外周側面１１の全周に形成されており、外周側面１１の全周に被堆積部２が形成されている。本例において、一対の検出電極３は、実施例１における第１検出電極３１と第２検出電極３２とを兼ねるものである。そして、外周側面１１の全周にわたって形成された被堆積部２の一部が、第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２となっている。また、本例の粒子状物質検出センサ１は、実施例１におけるリード部材６を備えていない。

　その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

　上述のように、本例の粒子状物質検出センサ１において、被堆積部２は、素子本体部１０の軸方向Ｘに平行な外周側面１１の全周に形成されている。これにより、粒子状物質検出センサ１の外周側面１１の全周において、粒子状物質を捕集することができる。そのため、排ガスの流通方向による影響を低減し、捕集効率を向上することができる。
　その他、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

（実施例４）
　本例は、図１０に示すごとく、実施例３における粒子状物質検出センサ１の構造を一部変更した例である。
　本例の粒子状物質検出センサ１において、素子本体部１０は、絶縁性材料からなる円柱状の基材部１０２における軸方向Ｘと平行に配設された外周側面１１の全周に被堆積部２が形成されている。被堆積部２には、一対の検出電極３が形成されており、一対の検出電極３は、外周側面１１に軸方向Ｘと平行に形成された電極基部３３１と、複数の第１櫛歯部３０１及び複数の第２櫛歯部３０２とを有している。本例においても、外周側面１１の全周にわたって形成された被堆積部２の一部が、第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２となっている。

　なお、本例においては、図１０における左右の輪郭線付近に第１被堆積部２１と第２被堆積部２２とがそれぞれ存在するとみなすことができる。この場合、第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２には、主に複数の第２櫛歯部３０２が形成されていることとなる。図１０は、このような把握の仕方に基づいて、各符号（２１、２２、Ｚ）を付している。ただし、図１０における紙面の表裏に対応する部分に第１被堆積部２１と第２被堆積部２２とがそれぞれ存在するとみなすこともできる。この場合、第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２の中央には、複数の第１櫛歯部３０１が形成されていることとなる。
　その他の構成は実施例３と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例３において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例３と同様の構成要素等を表す。

　本例の粒子状物質検出センサ１において、素子本体部１０は、円柱状をなしており、軸方向Ｘに平行な外周側面１１に被堆積部２が形成されている。そのため、被堆積部２の周囲に排ガスが回り込みやすくなり、排ガスと素子本体部１０とを効率良く接触させることができる。これにより、粒子状物質検出センサ１の捕集効率を向上することができる。
　また、本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

（実施例５）
　本例は、図１１及び図１２に示すごとく、積層構造により形成された粒子状物質検出センサ１の実施例である。
　本例の粒子状物質検出センサ１において、素子本体部１０は、４つの電極層５１と電気絶縁性を有する複数の絶縁部材５２とを交互に積層した積層部５を有しており、積層部５の端面に電極層５１の端面が露出することによって、積層部５の端面に第１検出電極３１及び第２検出電極３２を備えた第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２が形成されている。

　電極層５１は、焼成前の絶縁部材５２の一面に銅ペーストや銀ペースト等を用いたスクリーン印刷により形成されている。本例においては、絶縁部材５２の長手方向と直交し、積層時に並び方向Ｚに配置される一対の端面の間の全長に渡って電極層５１が形成されている。電極層５１が形成された絶縁部材５２を積層した後、焼成することにより、絶縁部材５２と電極層５１とを交互に積層した積層部５が形成される。
　その他の構成は実施例１と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例１において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例１と同様の構成要素等を表す。

　本例の粒子状物質検出センサ１における素子本体部１０は、複数の電極層５１と電気絶縁性を有する複数の絶縁部材５２とを交互に積層した積層部５を有しており、該積層部５の端面に電極層５１の端面が露出することによって、積層部５の端面に第１検出電極３１を備えた第１被堆積部２１及び第２検出電極３２を備えた第２被堆積部２２が形成されている。積層部５を形成する積層構造においては、検出電極３間の距離を容易に小さくすることができる。これにより、粒子状物質検出センサ１における検出感度をより向上することができる。
　また本例においても実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

（比較試験２）
　比較試験２においては、積層構造を有する粒子状物質検出センサにおける検出感度の比較を行った。
　比較試験２には、比較例２及び供試体６の２つの粒子状物質検出センサを用いた。
　比較例２の粒子状物質検出センサは、従来用いられている粒子状物質検出センサと同様に、被堆積部２として、第１被堆積部２１のみを有している。つまり、比較例２の粒子状物質検出センサは、実施例５の粒子状物質検出センサ１（図１１）における第２被堆積部２２の構成を削除したものである。その他の構成は実施例５と同様である。
　供試体６は、実施例５の粒子状物質検出センサ１である。

　比較試験２における試験条件は、粒子状物質近傍における温度が２００℃、粒子状物質濃度が３ｍｇ／ｍ^３の排ガスを、流速２０ｍ／ｓにて流通させた際の不感質量を計測した。排ガスの流通方向は、図１１に示すごとく、並び方向Ｚにおいて第１被堆積部２１と対向する方向を方向Ａ、横方向Ｙ（配列方向）に平行な方向を方向Ｂ、方向Ａと反対向きの方向を方向Ｃとした。

　表２は、比較試験２の結果を示すものである。表２に示すごとく、比較例における不感質量は、排ガスの流通方向が方向Ａである場合において２８ｍｇ、方向Ｂである場合において３２ｍｇ、方向Ｃである場合において３９ｍｇとなり、第１被堆積部２１の向きが排ガスの上流方向からはずれるにしたがって、検出感度が低下していることが確認された。

　また、供試体６においては、方向Ａ及び方向Ｃにおける不感質量が同一となった。また、方向Ａ及び方向Ｃにおける不感質量と方向Ｂとの不感質量の差、及び方向Ａ～方向Ｃにおける不感質量の平均値のいずれも比較例２より小さくなっている。供試体６においては、比較例２よりも検出感度が向上することが確認された。

（実施例６）
　本例は、図１３及び図１４に示すごとく、実施例５における粒子状物質検出センサ１の変形例である。
　本例の粒子状物質検出センサ１において、素子本体部１０は、円板状に形成された電極層５１及び絶縁部材５２を交互に積層して形成された円柱状をなしている。電極層５１の端面は、素子本体部１０の軸方向Ｘと平行に配設された外周側面１１の全周に渡って配置されており、検出電極３は外周側面１１の全周に形成されている。したがって、外周側面１１の全周に被堆積部２が形成されており、被堆積部２の一部が、第１被堆積部２１及び第２被堆積部２２となっている。

　検出電極３は、素子本体部１０の軸方向Ｘにおいて、正極３ｐと負極３ｎとが並んで形成されており、正極３ｐ同士及び負極３ｎ同士は、それぞれ、素子本体部１０の内部に配設されたリード部材６によって電気的に接続されている。
　その他の構成は実施例５と同様である。尚、本例又は本例に関する図面において用いた符号のうち、実施例５において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施例５と同様の構成要素等を表す。
　本例においては、実施例４の作用効果と実施例５の作用効果とを合わせた作用効果を得ることができる。

　１　粒子状物質検出センサ
　１０　素子本体部
　２　被堆積部
　２１　第１被堆積部
　２２　第２被堆積部
　３１　第１検出電極
　３２　第２検出電極

Claims (8)

1. 　内燃機関から排出される排ガスに含まれる粒子状物質の量を検出する素子本体部（１０）を備えており、
   　該素子本体部（１０）には、上記粒子状物質の一部を堆積させる被堆積部（２）として、互いに反対側を向いた、第１被堆積部（２１）と第２被堆積部（２２）とが少なくとも形成されており、
   　上記第１被堆積部（２１）には、少なくとも一対の第１検出電極（３１）が配設されており、
   　上記第２被堆積部（２２）には、少なくとも一対の第２検出電極（３２）が配設されており、
   　上記第１被堆積部（２１）及び上記第２被堆積部（２２）に上記粒子状物質が堆積することによる上記一対の第１検出電極（３１）間及び上記一対の第２検出電極（３２）間における電気特性の変化に応じて電気信号の出力を変化させるように構成されている粒子状物質検出センサ（１）。
2. 　上記素子本体部（１０）は、軸方向（Ｘ）に平行であって、かつ互いに平行な一対の平坦面（１２）を有し、該一対の平坦面（１２）にそれぞれ上記第１被堆積部（２１）及び上記第２被堆積部（２２）を有し、上記第１被堆積部（２１）における上記第１検出電極（３１）の配列方向と、上記第２被堆積部（２２）における上記第２検出電極（３２）の配列方向とは、同一の配列方向であり、複数の上記第１検出電極（３１）及び複数の上記第２検出電極（３２）のうち、上記配列方向における同じ側の端部に配列された上記第１検出電極（３１）と上記第２検出電極（３２）との間には、電位差が生じるよう構成されているこ請求項１に記載の粒子状物質検出センサ（１）。
3. 　上記第１被堆積部（２１）と上記第２被堆積部（２２）との並び方向（Ｚ）における上記素子本体部（１０）の厚さｔと、上記素子本体部（１０）の軸方向（Ｘ）及び上記並び方向（Ｚ）の両方と直交する横方向（Ｙ）における上記素子本体部（１０）の幅ｗとは、ｔ／ｗ≦０．６の関係を満たす請求項１又は２に記載の粒子状物質検出センサ（１）。
4. 　上記被堆積部（２）は、上記素子本体部（１０）の軸方向（Ｘ）に平行な外周側面（１１）の全周に形成されている請求項１に記載の粒子状物質検出センサ（１）。
5. 　上記素子本体部（１０）は、円柱状をなしており、軸方向（Ｘ）に平行な外周側面（１１）に上記被堆積部（２）が形成されている請求項１又は４に記載の粒子状物質検出センサ（１）。
6. 　上記素子本体部（１０）は、電気絶縁性を備えた第１基板（４１１）上に上記第１被堆積部（２１）が形成された第１検出層（４１）と、電気絶縁性を備えた第２基板（４２１）上に上記第２被堆積部（２２）が形成された第２検出層（４２）と、上記第１検出層（４１）と上記第２検出層（４２）との間に配設され電気絶縁性を備えた中間構造体（４３１）の内部に部品（４３３）を内蔵した中間層（４３）とを備え、
   　上記第１基板（４１１）には、上記第１被堆積部（２１）と上記第２被堆積部（２２）との並び方向（Ｚ）において貫通形成された第１貫通孔（４１２）が形成されており、
   　上記第２基板（４２１）には、上記並び方向（Ｚ）において貫通形成された第２貫通孔（４２２）が形成されており、
   　上記第１検出電極（３１）と上記第２検出電極（３２）とは、リード部材（６）によって電気的に接続されており、該リード部材（６）は、一端が上記第１検出電極（３１）と電気的に接続され上記第１貫通孔（４１２）に挿通配置される第１リード部（６１）と、
   　一端が上記第２検出電極（３２）と電気的に接続され上記第２貫通孔（４２２）に挿通配置される第２リード部（６２）と、上記第１リード部（６１）の他端と上記第２リード部（６２）の他端とを電気的に接続する中間リード部（６３）とを有している請求項１～５のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ（１）。
7. 　複数の電極層（５１）と電気絶縁性を有する複数の絶縁部材（５２）とを交互に積層した積層部（５）を有しており、該積層部（５）の端面に上記電極層（５１）の端面が露出することによって、上記積層部（５）の端面に、上記第１検出電極（３１）を備えた上記第１被堆積部（２１）及び上記第２検出電極（３２）を備えた上記第２被堆積部（２２）が形成されている請求項１～６のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ（１）。
8. 　上記第１検出電極（３１）及び上記第２検出電極（３２）は、上記被堆積部（２）の表面に平膜状に形成されている請求項１～６のいずれか一項に記載の粒子状物質検出センサ（１）。

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