微粒子検知システム
【課題】 ガス中の微粒子量を適切に検知できる微粒子検知システムを提供する。
【解決手段】排気ガスEG中の微粒子Sの量を検知する微粒子検知システム1は、検知部10、ケーブル160、駆動処理回路201を備える。検知部10は、第１電極31及び第２電極20を有するイオン源と微粒子帯電部12と内側包囲部13と外側包囲部14とを有する。ケーブル160は、第２電極20に導通する電源配線161と、内側包囲部13に導通し電源配線161を包囲する内側包囲配線165と、外側包囲部14に導通し内側包囲配線165を包囲する外側包囲配線167とを有する。駆動処理回路210は、イオン源電源回路210と信号電流検知回路230とを有し、イオン源電源回路210は、その第１出力端211に導通する電源回路包囲部材250に包囲され、イオン源電源回路210、電源回路包囲部材250、信号電流検知回路230は、接地電位PVEに導通する外側金属ケース260に包囲、電磁遮蔽される。
【解決手段】排気ガスEG中の微粒子Sの量を検知する微粒子検知システム1は、検知部10、ケーブル160、駆動処理回路201を備える。検知部10は、第１電極31及び第２電極20を有するイオン源と微粒子帯電部12と内側包囲部13と外側包囲部14とを有する。ケーブル160は、第２電極20に導通する電源配線161と、内側包囲部13に導通し電源配線161を包囲する内側包囲配線165と、外側包囲部14に導通し内側包囲配線165を包囲する外側包囲配線167とを有する。駆動処理回路210は、イオン源電源回路210と信号電流検知回路230とを有し、イオン源電源回路210は、その第１出力端211に導通する電源回路包囲部材250に包囲され、イオン源電源回路210、電源回路包囲部材250、信号電流検知回路230は、接地電位PVEに導通する外側金属ケース260に包囲、電磁遮蔽される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン）では、その排気ガス中にススなどの微粒子を含むことがある。
このような微粒子を含む排気ガスは、フィルタで微粒子を捕集して浄化することが行われている。また、必要に応じてフィルタを高温にすることで、このフィルタに蓄積した微粒子を燃焼させて除去することも行われる。しかるに、フィルタが破損するなどの不具合を生じた場合には、未浄化の排気ガスが直接、フィルタの下流に排出されることとなる。
そこで、（未浄化の）排気ガス中の微粒子の量を直接計測したり、フィルタの不具合を検知すべく、排気ガス中の微粒子の量を検知可能な微粒子検知システムが求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粒子計測処理方法及び機器が開示されている。この特許文献１では、イオン化された正のイオン粒子を含む気体を、排気管からチャネル内に取り込んだ微粒子を含む排気ガスと混合して微粒子を帯電させ、その後排気管に排出する。そして、排出された帯電微粒子の量に応じて流れる電流（信号電流）を検知して、微粒子の濃度を検知する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００９／１０９６８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、通常運転状態の内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子の量を想定した場合、このようにして測定できる信号電流の大きさは、非常に小さい。例えば気体を放電によりイオン化させる際に流す電流をμＡオーダとした場合、信号電流の大きさは、その１／１０００程度のｐＡオーダとなる。このため、放電電流や信号電流が流れる配線や部材の各部分において、電磁ノイズが重畳すると、放電電流や信号電流の大きさが変動し、正確に排気ガス中の微粒子の量を検知し難くなる。また、放電を起こさせるために高電圧を掛けると、放電により電流が流れるほか、ケーブル内や各所で漏れ電流が生じる。この漏れ電流の存在は、信号電流の誤差となる虞がある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、微粒子量に対応する信号電流を適切に検知できる微粒子検知システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、金属製の排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、上記排気管に装着された検知部と、上記検知部から延出したリード線と、上記リード線に接続した駆動処理回路と、を備え、上記検知部は、イオン源と微粒子帯電部と内側包囲部と外側包囲部とを有し、上記イオン源は、第１フローティング電位とされる第１電極、及び、上記第１フローティング電位に比して、正または負電位方向に高電位の第２フローティング電位とされる第２電極を有し、これらの間の気中放電によりイオンを生成するイオン源であり、上記微粒子帯電部は、この微粒子帯電部外部の上記排気ガスを上記微粒子帯電部の内部に取り入れる取入口を含み、自身の内部に、上記取入口から取り入れた取入排気ガスを上記イオン源で生成した上記イオンと混合して、上記取入排気ガス中の上記微粒子に上記イオンを付着させて、帯電微粒子とする混合領域を構成してなり、上記取入排気ガスとともに上記帯電微粒子を排出する排出口を含み、上記第１電極と導通し、上記イオン源で生成された上記イオンのうち、上記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極をなす、導電性の微粒子帯電部であり、上記内側包囲部は、上記第２電極及び上記排気管とは電気的に絶縁される一方、上記微粒子帯電部及び上記第１電極と導通し、上記微粒子帯電部及び上記イオン源よりも上記リード線側で、上記第２電極の径方向周囲を取り囲んでなり、上記外側包囲部は、上記排気管と導通して接地電位とされる一方、上記第２電極、上記微粒子帯電部及び上記内側包囲部とは電気的に絶縁され、上記微粒子帯電部、上記イオン源及び上記内側包囲部のうち、上記排気管の外部に位置する部位の径方向周囲を取り囲んでこれらを電磁遮蔽してなり、上記リード線は、上記第２電極に導通する電源配線と、上記内側包囲部と導通すると共に、上記電源配線とは絶縁しつつ、この電源配線の径方向周囲を包囲する内側包囲配線と、上記外側包囲部と導通すると共に、上記内側包囲配線とは絶縁しつつ、この内側包囲配線の径方向周囲を包囲して上記内側包囲配線を電磁遮蔽する外側包囲配線と、を有する二重包囲ケーブルであり、上記駆動処理回路は、上記第１フローティング電位とされ、上記内側包囲配線に導通し、上記内側包囲配線を通じて、上記イオン源の上記第１電極に給電する第１出力端と、上記第２フローティング電位とされ、上記電源配線に導通し、上記電源配線を通じて、上記イオン源の上記第２電極に給電する第２出力端と、を含み、上記第２出力端を通じて予め定めた定電流を出力するイオン源電源回路と、上記第１出力端に導通する信号入力端と、上記接地電位に導通する接地入力端と、を含み、上記第１出力端と上記接地電位との間を流れる信号電流を検知する信号電流検知回路と、を有し、上記イオン源電源回路は、上記第１出力端に導通する電源回路包囲部材に包囲されてなり、上記イオン源電源回路及びこれを囲む上記電源回路包囲部材と上記信号電流検知回路とは、いずれも上記接地電位に導通する外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる微粒子検知システムである。
【０００７】
この微粒子検知システムでは、イオン源における気中放電によって、イオン源電源回路の第２出力端から電源配線を通じて第２電極に、放電電流が供給される。この放電電流のうち、多くは、放電経路を通じて、第１電極に流れ込む（以下、この電流を、受電電流という。）。また、イオン源から放出されたイオンの多くは、浮遊イオンとして捕集極で捕集されるので、この捕集極には、この浮遊イオンに電荷に対応する電流（捕集電流）が流れる。そして、これら受電電流と捕集電流の和（受電捕集電流）が、第１電極及び捕集極（微粒子帯電部）に導通する内側包囲配線を流れ、イオン源電源回路の第１出力端に戻る。
但し、受電捕集電流は、放電電流に比して僅かに少ない。というのも、イオン源で生成されたイオンのうち、排出口から排出された帯電微粒子に付着して排出された排出イオンの電荷に対応する分の電流は、内側包囲配線を通らないからである。なお、帯電微粒子が流通している排気管は接地電位とされている。
ところでイオン源電源回路から見ると、第２出力端から流出した電流と、第１出力端から流入する電流とにアンバランスが生じることとなる。このため、この不足分（差分＝放電電流−受電捕集電流）に相当する信号電流が、接地電位から第１出力端に向けて流れ込んでバランスする。
そこで、本システムでは、第１出力端に導通する信号入力端と、接地電位に導通する接地入力端とを有する信号電流検知回路を設けることで、第１出力端と接地電位との間を流れる信号電流を検知する。
この差分（放電電流−受電捕集電流）に相当する信号電流の大きさは、排出された帯電微粒子に付着して排出された排出イオンの量、したがって、取入排気ガス中の微粒子の量、ひいては、排気管を流れる排気ガス中の微粒子の量に対応して増減する。このため、信号電流の大きさを検知することにより、排気ガス中の微粒子の量を検知することが可能となる。
【０００８】
ところで、イオン源において、気中放電を起こさせるには、第２電極と第１電極との間に気中放電が生じる程度の高電圧（例えば１ｋＶ程度）を印加する必要がある。即ち、第１フローティング電位に対し、第２フローティング電位を正または負電位方向に高電位とする。すると、高電位とされた第２電極、及び、これに導通している電源配線、イオン源電源回路の第２出力端などから、放電電流の一部が漏れる漏れ電流が発生する場合がある。ところで、もし、この漏れ電流が、第１フローティング電位とされた内側包囲部、内側包囲配線、電源回路包囲部材に流入した場合には、第１出力端に届く受電捕集電流に変化はなく、信号電流の大きさに誤差は生じない。しかし、漏れ電流が、接地電位とされた部材（例えば、外側包囲部、外側包囲配線、外部回路包囲部材など）に流入した場合には、結果として受電捕集電流が小さくなったこととなり、差分が大きく、従って信号電流が大きくなったのと等しくなる。
前述したように、信号電流の大きさは非常に小さい場合が多く、このように接地電位に届く漏れ電流が僅かでも存在すると、信号電流の値に大きな誤差を生じる虞がある。
【０００９】
そこで、本システムでは、まず第２電極については、微粒子帯電部及びイオン源よりもリード線側において、第１電極と導通する内側包囲部で、第２電極の径方向周囲を取り囲んでいる。また、この第２電極と導通する電源配線については、第１電極及び内側包囲部と導通する内側包囲配線で、その径方向周囲を包囲している。さらに、駆動処理回路のうち、イオン源電源回路を、その第１出力端に導通する電源回路包囲部材で包囲している。
このため、第２電極、電源配線、あるいはイオン源電源回路の第２出力端など、第２フローティング電位とされた部位から漏れ電流が流出したとしても、この漏れ電流は、これらを包囲している内側包囲部、内部包囲配線、あるいは電源回路包囲部材に流れ込み、受電捕集電流として、イオン源電源回路の第１出力端に流れ込む。つまり、これよりも外側の部材（外側包囲部、外側包囲配線、外側回路包囲部材）にまでは届かない。このため、このシステムでは、漏れ電流による受電捕集電流の変動を、ひいては信号電流の変動を抑制できる。
【００１０】
またこれとは別に、放電電流が流れる経路（例えば、電源配線）、あるいは受電捕集電流が流れる経路（例えば、内側包囲配線）に外部から電磁ノイズが重畳すると、放電電流や受電捕集電流の大きさが変動して見える。すると、これらの差分で与えられる信号電流の大きさも変動する。前述したように、差分（信号電流）が小さい場合には、放電電流や受電捕集電流の大きさが変動すると、差分（信号電流）が大きく変動してしまう虞が高い。
【００１１】
このため、本システムでは、微粒子帯電部、イオン源（第２電極、第１電極）及び（第２電極を囲む）内側包囲部のうち、排気管の外部に位置する部位の径方向周囲を、排気管と導通して接地電位とされる外側包囲部で取り囲んで、これらを電磁遮蔽している。この結果、本システムでは、第２電極は、内側包囲部と外側包囲部で二重に電磁遮蔽され、内側包囲部のうち上述の排気管の外部に位置する部位は、外側包囲部で一重に電磁遮蔽されている。
また本システムでは、リード線として二重包囲ケーブルを用いており、電源配線、およびこれを囲む内側包囲配線は、この径方向周囲を包囲し、排気管及び外側包囲部と導通して接地電位とされる外側包囲配線で電磁遮蔽されている。この結果、第２電極に導通する電源配線は、内側包囲配線と外側包囲配線とで二重に電磁遮蔽され、第１電極に接続する内側包囲配線は、外側包囲配線で一重に電磁遮蔽されている。
また、駆動処理回路のうち、イオン源電源回路、これを囲む電源回路包囲部材及び信号電流検知回路は、いずれも接地電位に導通する外側回路包囲部材で包囲されて電磁遮蔽されている。この結果、イオン源電源回路は、電源回路包囲部材と外側回路包囲部材とで二重に電磁遮蔽され、信号電流検知回路は、外側回路包囲部材で一重に遮蔽されている。
【００１２】
本システムでは、この様な構成、即ち、駆動処理回路における外側回路包囲部材、二重包囲ケーブルにおける外側包囲配線、及び、検知部における外側包囲部による、各所での電磁遮蔽により、イオン源電源回路の第２出力端と第２電極との間を流れる放電電流が、電磁ノイズの影響を受けにくくされている。また、イオン源電源回路の第１出力端と第１電極あるいは捕集極との間を流れる受電捕集電流についても、電磁ノイズの影響を受けにくくされている。
このため、このシステムでは、放電電流と受電捕集電流との差分で与えられ、信号電流検知回路で検知する信号電流についても、電磁ノイズの影響を受けにくい。
【００１３】
かくして、本システムでは、漏れ電流や電磁ノイズの影響を受けず、正確に信号電流の大きさを検知することができ、これにより、排気ガス中の微粒子の量を、適切に検知することができる。
【００１４】
なお、イオン源で行わせる気中放電の形式としては、例えば、コロナ放電を採用すると良い。また、放電電極の配置形態としては、第１電極と第２電極とを、互いに対向して配置し、これら間に気中放電を起こさせても、基板上に隣在して配置し、これらの間で（気中の）沿面放電を生じさせてもよい。
【００１５】
また、二重包囲ケーブルの形態としては、例えば、電源配線とする銅線など芯線を、ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等からなる筒状の絶縁体（内側絶縁体）で取り囲み、さらに、この絶縁体を銅細線で構成した編組で覆ったり、この絶縁体に銅やアルミニウムからなる金属テープを巻き付けたり、あるいは、絶縁体を覆った編組の上にさらに金属テープを巻き付けたりして、内側包囲配線とする。銅パイプ、アルミニウムパイプなどの金属パイプを、内側包囲配線の全部あるいは部分的に用いても良い。
なお後述するように、電源配線のほかに、補助配線など他の配線や気体を通す樹脂製のチューブなども併せて、内側包囲配線内に配置する場合には、以下のようにすると良い。即ち、銅線などをＰＴＦＥ等の絶縁体（絶縁被覆）で取り囲んで被覆線とする。この被覆線同士あるいは被覆線とチューブとの間の隙間を埋めるように、ガラス繊維や綿特紡糸など絶縁性の繊維を配置する。そして、これらの外側に内側絶縁体の外皮となるＰＴＦＥ等のテープを巻き付ける。さらに、この外側を編組で覆ったり金属テープを巻き付ける。このようにして、内部に、電源配線等の芯線やチューブを備え、これらを、絶縁被覆（絶縁体）、絶縁性の繊維、及び外皮の三層構造からなる内側絶縁体で囲み、さらに、この周囲を導電性の内側包囲配線で囲む形態とする。
そして、上述の内側包囲配線を、ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等からなる筒状の絶縁体（外側絶縁体）で取り囲み、さらに、これを編組で覆ったり金属テープを巻き付けたり、あるいは編組で覆った上にさらに金属テープを巻き付けたりして、外側包囲配線を形成したものが挙げられる。金属パイプを、外側包囲配線の全部あるいは部分的に用いることもできる。なお、この外側包囲配線の周囲に、これの保護のために、ＦＥＰ，ＰＴＦＥ等からなる被覆層を形成しても良い。
【００１６】
さらに、イオン源電源回路を囲む電源回路包囲部材としては、導電性を有し、イオン源電源回路を包囲して電流が漏れないよう収容ケースの形態とするのが良く、例えば、銅、アルミニウムなどの金属体を削り出したケースのほか、銅板、アルミニウム板などの金属板、パンチングメタル板、金属線を編んだ金属ネット、プラスチック板の内面や外面にアルミニウム層や銅層などの導電膜を形成した導電膜付きプラスチック板などから構成された収容ケースが挙げられる。
、また、電源回路包囲部材、及び信号電流検知回路を電磁遮蔽する外側回路包囲部材としては、イオン源電源回路あるいは信号電流検知回路に外部からの電磁ノイズが侵入しない材質を用いたものが良い。例えば、銅、アルミニウムなどの金属体から削り出した収容ケースや、銅板、アルミニウム板などの金属板、パンチングメタル板、金属線を編んだ金属ネット、プラスチック板の内面や外面にアルミニウム層や銅層などの導電膜を形成した導電膜付きプラスチック板などから形成された収容ケースが挙げられる。
また、イオン源電源回路は、予め定めた定電流（例えば、数μＡ程度の定電流）を出力するように制御された定電流回路である。このイオン源電源回路としては、例えば、第１出力端に対して第２出力端が常に正電位とされ、常に一定電流を出力する直流定電流電源を用いても良い。あるいは、第１出力端に対して第２出力端が間欠的に（半波整流状あるいは矩形波状などのパルス状）に正電位とされる、いわゆる片振りで、実効値としての電流値が一定とされた直流定電流電源を用いることもできる。
【００１７】
また、上述の微粒子検知システムであって、前記イオン源電源回路は、絶縁トランスを介して、自身の駆動電力を外部から得る構成とされてなり、上記絶縁トランスは、前記外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００１８】
このシステムでは、イオン源電源回路の駆動電力を、絶縁トランスを介して得ているので、このイオン源電源回路、及びその第１出力端及び第２出力端を、外部の電位（例えば、排気管などの接地電位）から電位が浮いた状態とすることができる。このため、容易に、第１出力端及びこれに導通する第１電極等の各部位を第１フローティング電位とし、第２出力端及びこれに導通する第２電極等の各部位を第２フローティング電位とすることができる。
しかも、この絶縁トランスは、外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されているので、この絶縁トランスを介して、外部の電磁ノイズがイオン源電源回路に侵入することも防止されている。
【００１９】
なお、絶縁トランスとしては、公知の形式の絶縁トランスを用いることができる。また、絶縁トランスとして、外部側（一次側）コイルを巻回した一次側鉄心と、イオン源電源回路側のコイルを巻回した二次側鉄心とを分離可能に構成した形態の絶縁トランスも用いうる。なおこの分離タイプの絶縁トランスは、一次側鉄心と二次側鉄心とを、互いに小さな間隙を介して切り離し、互いに絶縁しながらも、一次側鉄心と二次側鉄心とに共通した磁束が通過するように配置することで、変成作用を果たす。また、鉄心のうち、一次側鉄心を接地電位に接続し、二次側鉄心を第１フローティング電位に接続するのが好ましい。
【００２０】
さらに、上述のいずれかに記載の微粒子検知システムであって、前記検知部は、前記微粒子帯電部内に配置され、前記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極であって、前記第１フローティング電位及び前記第２フローティングと異なり、かつ、前記浮遊イオンに斥力を及ぼす第３フローティング電位とされ、前記第２電極及び前記第１電極とは電気的に絶縁され、上記微粒子帯電部及び上記イオン源よりも上記リード線側で、前記内側包囲部に自身の径方向周囲を包囲されてなる補助電極を有し、前記二重包囲ケーブルは、前記内部包囲配線内に、上記補助電極に導通する補助配線を有し、前記駆動処理回路は、上記第３フローティング電位とされ、上記補助配線に導通し、上記補助配線を通じて、上記補助電極に導通する補助第２出力端と、上記第１フローティング電位とされ、上記イオン源電源回路の上記第１出力端に導通する補助第１出力端と、を含む補助電極電源回路を有し、上記補助電極電源回路は、前記イオン源電源回路と共に前記電源回路包囲部材に包囲されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００２１】
イオン源で生成されたイオンのうち微粒子に付着しなかった浮遊イオンが、捕集極（微粒子帯電部）で捕集されずに、排出口から排出されると、捕集電流（受電捕集電流）が減少し、結果として信号電流が増加する。しかし、この信号電流の増加分は、微粒子の量に依存しない成分によるものであり、逆に、微粒子量の検出精度が低下して、好ましくない。
これに対し、上述のシステムでは、微粒子帯電部内に、捕集極による浮遊イオンの捕集を補助する補助電極を備えている。このため、捕集極でより確実に浮遊イオンを捕集することができ、信号電流を、より正確に微粒子の量に対応したものとすることができ、微粒子の量の検出精度を向上させることができる。
しかも、補助電極のうち微粒子帯電部及びイオン源よりもリード線側の部位、補助配線、補助電極電源回路は、内側包囲部、内側包囲配線、及び電源回路包囲部材に包囲されている。なお、前述したように、内側包囲部、内側包囲配線、及び電源回路包囲部材は、それぞれ外側包囲部、外側包囲配線、及び外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されている。
したがって、上述の補助電極のうち微粒子帯電部及びイオン源よりもリード線側の部位、補助配線、及び補助電極電源回路も、外側包囲部、外側包囲配線、及び外側回路包囲部材にも包囲されて電磁遮蔽されている。
このため、補助電極や補助配線、補助電極電源回路に、外部からのノイズが重畳することが防止されており、また、これにより、補助電極の第３フローティング電位が、ノイズにより変動し、捕集極での浮遊イオンの捕集に影響することも防止されている。
【００２２】
加えて、もし、第３フローティング電位とされた補助電極、補助配線、及び補助電極電源の補助第２出力端から、漏れ電流が流れ出て、接地電位の外側包囲部、外側包囲配線、あるいは外側回路包囲部材に届いた場合には、この漏れ電流は、信号電流検知回路を介して、補助電極電源回路の補助第１出力端に戻る経路を通ることとなり、信号電流の検知に影響を及ぼすことになる。
これに対し本システムでは、補助電極、補助配線、及び補助電極電源は、第１フローティング電位とされた内側包囲部、内側包囲配線、及び電源回路包囲部材に、それぞれ囲まれている。このため、漏れ電流が、内側包囲部、内側包囲配線、及び電源回路包囲部材よりも外側に位置する外側包囲部、外側包囲配線、及び外側回路包囲部材にまで届くことがない。かくして、このシステムでは、信号電流が、この補助電極、補助配線、補助電極電源回路からの漏れ電流の影響を受けることも防止されている。
【００２３】
また、補助第１出力端を内側包囲配線に導通させて第１フローティング電位とすることで、イオン源電源回路の第１出力端及びこれに導通する第１電極等と共通の電位となるので、第１〜第３フローティング電位の関係を容易に定めることができる。
なお、第３フローティング電位としては、第１フローティング電位と第２フローティング電位との中間の電位とすると良い。
【００２４】
さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記補助電極電源回路は、補助電極絶縁トランスを介して、自身の駆動電力を外部から得る構成とされてなり、上記補助電極絶縁トランスは、前記外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００２５】
このシステムでは、補助電極電源回路の駆動電力を、補助電極絶縁トランスを介して得ているので、この補助電極電源回路、及びその補助第２出力端及び補助第１出力端を、外部（例えば、排気管などの接地電位）から電位が浮いた状態とすることができる。このため、容易に、補助第２出力端及びこれに導通する補助電極等を第３フローティング電位とし、補助第１出力端を第１フローティング電位とすることができる。
しかも、この補助電極絶縁トランスは、外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されているので、この補助電極絶縁トランスを介して、外部のノイズが補助電極電源回路に侵入することも防止されている。
【００２６】
さらに、上述のいずれか１項に記載の微粒子検知システムであって、前記検知部は、気体を、前記微粒子帯電部の前記混合領域に噴射する気体噴射源を有し、上記微粒子帯電部は、上記気体の噴射によって、上記微粒子帯電部外部の前記排気ガスを前記取入口から上記混合領域に導き入れて、前記取入排気ガスと前記イオンとを混合し、上記気体とともに、前記排出口から前記取入排気ガスを排出する形態に構成されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００２７】
一般に、排気ガスは、これを排出する内燃機関等の性質上（例えば、４サイクルエンジンでは、エンジンからの排気は間欠的になる）、排気管内での流速が脈動するほか、内燃機関の駆動条件（エンジン回転数の高低など）によって、排気管内での流速自身も大きく変動する。
このため、微粒子帯電部内への排気ガスの取り入れを、排気ガスの流れに任せる構成とした場合には、微粒子帯電部内に取り入れられる排気ガスの量に変動を生じやすく、これに伴って、微粒子の量を示す信号電流も、この排気ガスの流速の変動の影響を受けやすい。
【００２８】
これに対し、本システムでは、気体を混合領域に噴射し、これによって微粒子帯電部外部の排気ガスを混合領域に導き入れ、かつ、イオンを取入排気ガスと混合する。このため、排気ガスの流速の変動による、取入排気ガスの量の変動が生じにくくなり、この変動に伴う信号電流の変動の影響を受けにくくなる。このため、より正確に、排気ガス中の微粒子の量を検知することができる。
【００２９】
なお、気体噴射源は、イオン源でのイオンの生成とは別に、気体を噴射するものとしても良い。また、イオン源と気体噴射源とを兼ねて、イオンを、気体とともに噴射する構成としても良い。
また、噴射する気体としては、大気を用いることができるほか、窒素、酸素などを用いることもできる。
また、気体噴射源としては、この気体噴射源自身に、噴射する気体（大気等）を圧縮するポンプを備えたものとするほか、別に用意した圧縮した大気や窒素、酸素等をこの気体噴射源まで導いて、この導かれた気体を噴射する構成としても良い。
【００３０】
さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記イオン源は、前記気体噴射源を兼ねるイオン気体噴射源であり、前記イオンを、前記気体とともに前記混合領域に噴射する構成とされてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００３１】
このシステムでは、イオン源が気体噴射源を兼ねるイオン気体噴射源となっており、イオンを気体とともに噴射するので、混合領域へのイオン及び気体の供給が容易になる。
【００３２】
さらに、前２項のいずれかに記載の微粒子検知システムであって、前記二重包囲ケーブルは、前記気体噴射源に連通し、前記気体噴射源に向けて前記気体を圧送する気体流通路が形成されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００３３】
このシステムでは、ケーブル内に電源配線等を設けるのみならず、気体流通路が形成されており、ケーブル内の気体流通路を通じて気体噴射源に気体を圧送できる。このため、検知部付近に気体（大気）を圧縮するポンプを設けたり、あるいは、ケーブルとは別に、気体噴射源に向けて気体を圧送するチューブを用意し、これを引き回す必要が無い。即ち、微粒子検知システムにおける、気体噴射源への気体の供給やそのための引き回しが、簡単にできる。
【００３４】
さらに、上述の微粒子検知システムであって、気体流通路は、内側包囲配線内に形成されてなる微粒子検知システムとするのが好ましい。
気体流通路を、二重包囲ケーブルのうち内側包囲配線内に形成することで、検知部あるいはこの付近において、さらに容易に気体流通路を気体噴射源に連通させることができる。
【００３５】
加えて、前述のいずれか１項に記載の微粒子検知システムであって、前記第２フローティング電位は、前記第１フローティング電位に対して正電位とされ、前記イオン源のうち、前記第２電極は、針状の針状先端部を有してなり、前記第１電極は、上記第２電極の上記針状先端部の先端側に、この第２電極と離間して対向する対向面を有してなり、上記イオン源は、前記気中放電として、上記第１電極と上記第２電極との間で、上記第２電極の上記針状先端部の周りに、正針コロナが生じるコロナ放電を生じさせてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００３６】
このシステムでは、イオン源において、第２電極の針状先端部に正針コロナを生じさせるコロナ放電を起こさせる。このため、気体（例えば大気）に起因する正イオンを、持続的かつ効率的に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態にかかる微粒子検知システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、処理回路部の機械的構造を示す分解斜視図である。
【図３】処理回路部について、外側金属ケースのうち上蓋（第１外側ケース部材）を除去した状態を示す斜視図である。
【図４】処理回路部について、外側金属ケースのうち上蓋（第１外側ケース部材）を除去した状態を示す平面図である。
【図５】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、検知部の構造を示す縦断面図である。
【図６】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、検知部の構造を示す、図５とは直交する縦断面の縦断面図である。
【図７】ケーブルの構造を示し、図５におけるＡ−Ａ横断面図である。
【図８】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、検知部の構造を示す分解斜視図である。
【図９】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、微粒子帯電部内での、微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本実施形態に係る微粒子検知システムについて、図面を参照して説明する。本実施形態の微粒子検知システム１（図１参照）は、主として、車両（図示しない）に搭載した内燃機関（図示しない）の排気管ＥＰのうち取付開口ＥＰＯを含む取付部ＥＰＴに装着される検知部１０と、この検知部１０から延出するケーブル１６０と、このケーブル１６０に接続する駆動処理回路２０１を有する処理回路部２００と、圧縮空気ＡＫを圧送する圧送ポンプ３００とからなる。処理回路部２００の駆動処理回路２０１は、ケーブル１６０を介して検知部１０を駆動するとともに、後述する信号電流Ｉｓを検知する。
【００３９】
先ず、処理回路部２００に含まれる駆動処理回路２０１の電気回路上の構成について、説明する。駆動処理回路２０１は、計測制御回路２２０と、イオン源電源回路２１０と、補助電極電源回路２４０とを有している。なお、計測制御回路２２０内には、信号電流検知回路２３０が含まれている。
この駆動処理回路２０１のうち、イオン源電源回路２１０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされる第１出力端２１１と、第２フローティング電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有している。第２フローティング電位ＰＶ２は、具体的には、第１フローティング電位ＰＶ１に対して、正の高電位とされている。さらに具体的には、第２出力端２１２からは、第１フローティング電位ＰＶ１に対し、１００ｋＨｚ程度の正弦波を半波整流した、１〜２ｋＶ0-pの正のパルス電圧が出力される。なお、イオン源電源回路２１０は、その出力電流についてフィードバック制御され、自律的に、その実効値が予め定めた電流値（例えば、５μＡ）を保つ定電流電源を構成している。
【００４０】
また、駆動処理回路２０１のうち、補助電極電源回路２４０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされる補助第１出力端２４１と、第３フローティング電位ＰＶ３とされる補助第２出力端２４２とを有している。この第３フローティング電位ＰＶ３は、具体的には、第１フローティング電位ＰＶ１に対して、正の直流高電位であるが、第２フローティング電位ＰＶ２のピーク電位（１〜２ｋＶ）よりも低い、例えば、ＤＣ１００〜２００Ｖの電位にされている。
【００４１】
さらに、駆動処理回路２０１のうち、計測制御回路２２０の一部をなす信号電流検知回路２３０は、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に接続する信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥに接続する接地入力端２３２とを有している。この信号電流検知回路２３０は、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路である。
【００４２】
加えて、この駆動処理回路２０１においては、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされる電源回路包囲部材２５０に包囲され、電磁遮蔽されている。イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、及び、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１は、この電源回路包囲部材２５０に接続している。
なお、本実施形態では、この電源回路包囲部材２５０は、内側金属ケース２５１及び絶縁トランス２７０の二次側鉄心２７１Ｂから構成されている。内側金属ケース２５１は、アルミニウム塊を切削加工（削り出し）して箱状に形成されてなり、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０を収容して包囲すると共に、後述する内側包囲配線１６５に導通している。
一方、絶縁トランス２７０は、その鉄心２７１が、一次側コイル２７２を捲回した一次側鉄心２７１Ａと、電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４が捲回された二次側鉄心２７１Ｂとに、分離可能に構成されている。但し、絶縁トランス２７０は、一次側鉄心２７１Ａと二次側鉄心２７１Ｂとを、小さな隙間を介して離間させ、電気的に互いに絶縁しながらも、磁気回路的には両者を共通の磁束が通過するように構成することで、絶縁トランス２７０としての変成作用を果たす。なお、鉄心２７１のうち、一次側鉄心２７１Ａは、接地電位ＰＶＥに導通し、二次側鉄心２７１Ｂは、第１フローティング電位ＰＶ１（イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１）に導通している。
【００４３】
さらに、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、電源回路包囲部材２５０（内側金属ケース２５１）、及び、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０は、接地されて接地電位ＰＶＥとされる外側金属ケース２６０（外側回路包囲部材）に包囲され、電磁遮蔽されている。なお、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａは、この外側回路包囲部材２６０に接続している。本実施形態では、この外側金属ケース２６０（外側回路包囲部材）は、アルミニウム塊を切削加工（削り出し）して箱状に形成してなり、内部にイオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、電源回路包囲部材２５０、及び、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０を収容している。
【００４４】
計測制御回路２２０は、レギュレータ電源ＰＳを内蔵している。なお、このレギュレータ電源ＰＳは、外部のバッテリＢＴで駆動される。
また、計測制御回路２２０は、マイクロプロセッサを含み、コネクタ２２５に接続された通信ケーブルＣＣを介して内燃機関を制御する制御ユニットＥＣＵと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路２３０の測定結果（信号電流Ｉｓの大きさ）、これを微粒子量などに換算した値、あるいは、微粒子量が所定量を超えたか否かなどの信号を、制御ユニットＥＣＵに送信可能となっている。これにより、制御ユニットＥＣＵで、内燃機関の制御や、フィルタ（図示しない）の不具合警告を発するなどの動作が可能となる。
【００４５】
外部からレギュレータ電源ＰＳを通じて計測制御回路２２０に入力された電力の一部は、絶縁トランス２７０を介して、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に分配される。なお、絶縁トランス２７０においては、計測制御回路２２０の一部をなす一次側コイル２７２と、イオン源電源回路２１０の一部をなす電源回路側コイル２７３と、補助電極電源回路２４０の一部をなす補助電極電源側コイル２７４と、鉄心２７１（一次側鉄心２７１Ａ，二次側鉄心２７１Ｂ）とは、互いに絶縁されている。このため、計測制御回路２２０から、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に電力を分配できる一方、これら同士間の絶縁を保つことができる。
なお、本実施形態では、前述したように、二次側鉄心２７１Ｂは、第１フローティング電位ＰＶ１とされ、電源回路包囲部材２５０の一部として用いている。また、本実施形態では、絶縁トランス２７０は、補助電極電源回路２４０に電力を供給する補助電極絶縁トランスをも兼ねている。
【００４６】
圧送ポンプ３００は、自身の周囲の大気（空気）を取り込んで、先端部分が処理回路部２００内に差し込まれた送気パイプ３１０を通じて、後述するイオン気体噴射源１１に向けて、清浄な圧縮空気ＡＫを圧送する。
【００４７】
次いで、ケーブル１６０について説明する（図１，図７参照）。このケーブル１６０は、二重包囲ケーブルであり、その中心部分には、銅線からなる電源配線１６１及び補助配線１６２のほか、ＰＴＦＥからなる中空のエアパイプ１６３が配置されている。これらの径方向周囲は、内側絶縁体１６４で包囲されている。具体的には、まず、電源配線１６１及び補助配線１６２のそれぞれを、ＦＥＰからなる絶縁性の電源配線被覆層１６４ａ及び補助配線被覆層１６４ｂで被覆している。さらに、これら被覆層１６４ａ，１６４ｂ及びエアパイプ１６３の周囲及び相互間を、繊維の延伸方向をケーブル１６０の長手方向に揃えたガラス繊維からなる絶縁性の内側絶縁繊維部材１６４ｃで包囲している。さらに、被覆層１６４ａ，１６４ｂ、エアパイプ１６３及び内側絶縁繊維部材１６４ｃの周りに、ＰＴＦＥからなる絶縁テープを巻き付けて内側絶縁被覆層１６４ｄを形成している。かくして、電源配線１６１及び補助配線１６２の周囲は、被覆層１６４ａ，１６４ｂ、内側絶縁繊維部材１６４ｃ及び内側絶縁被覆層１６４ｄの３つからなる内側絶縁体１６４で包囲されている。
【００４８】
さらに、この内側絶縁体１６４（内側絶縁被覆層１６４ｄ）の周囲は、銅細線を編んだ編組からなる内側包囲配線１６５で被覆されている。さらに、この内側包囲配線１６５の周囲は、ＦＥＰからなる絶縁性の内側包囲配線被覆層１６６で囲まれている。また、この内側包囲配線被覆層１６６の周囲も、銅細線を編んだ編組からなる外側包囲配線１６７で被覆されている。さらに、この外側包囲配線１６７の周囲も、その保護のため、ＦＥＰからなる絶縁性の外側包囲配線被覆層１６８で囲んである。かくして、このケーブル１６０では、電源配線１６１及び補助配線１６２の周囲を、内側絶縁体１６４及び内側包囲配線被覆層１６６を介して、内側包囲配線１６５及び外側包囲配線１６７で二重に取り囲む形態となっている。
加えて、このケーブル１６０は、エアパイプ１６３内の気体流通路１６３Ｈを通じて、ケーブル１６０の長手方向に、気体を流通させることができる。
【００４９】
前述したように、処理回路部２００は、このケーブル１６０と接続している（図１参照）。具体的には、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２は、電源配線１６１に接続され、互いに導通している。また、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２は、補助配線１６２に接続され、互いに導通している。さらに、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１は、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１、電源回路包囲部材２５０、及び、内側包囲配線１６５に接続され、互いに導通している。加えて、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２は、接地電位ＰＶＥ及び外側包囲配線１６７に接続され、互いに導通している。
その他、圧送ポンプ３００の送気パイプ３１０は、後述するように、内側金属ケース２５１内を通じて、ケーブル１６０のエアパイプ１６３に連通されている。
【００５０】
次いで、本システム１の処理回路部２００の機械的構成、及び、この処理回路部２００とケーブル１６０との接続構造について、図２〜図４を参照して説明する。なおこれらの図においては、回路配線等の記載を省略し、計測制御回路２２０等についても、簡略化して箱状の形態で示してある。
内側金属ケース２５１は、概略、直方体形状をなしており、それぞれ、アルミニウムからなり、内側に切削加工によって凹部が形成された第１内側ケース部材２５２と第２内側ケース部材２５３の２つを、図２中、上下方向に向き合わせて互いに導通しかつ気密に結合してなる。このケース２５１の内部には、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０が構成された基板(図示しない)を、包囲するように収容している。
なお、前述した、これらの回路に電力を供給する絶縁トランス２７０のうち、二次側鉄心２７１Ｂ及びこれに捲回された電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４も、このケース２５１内に収容されている。また、図４において破線で示すように、二次側鉄心２７１Ｂのうち、一次側鉄心２７１Ａと対向して近接して配置される面２７１ＢＳが、内側金属ケース２５１の側面（図４において右側面）から露出して、これより右上側の計測制御回路２２０の一次側鉄心２７１Ａの面２７１ＡＳに対向するように配置されている。二次側鉄心２７１Ｂは、ケース２５１に導通している。
【００５１】
また、この内側金属ケース２５１には、ケーブル１６０の基端部分が挿入されている。具体的には、ケーブル１６０のうち、内側包囲配線１６５内の電源配線１６１，補助配線１６２，及びエアパイプ１６３が、図２中、左下側から、内側金属ケース２５１内に挿入されている。なお、図示しないが、内側金属ケース２５１内に収容された基板上に構成されたイオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に、ケーブル１６０の電源配線１６１が接続されている。また、同じく基板上に構成された補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に、ケーブル１６０の補助配線１６２が接続されている。さらに、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１は、それぞれ、内側金属ケース２５１（電源回路包囲部材２５０）に接続されている。また、エアパイプ１６３は、内側金属ケース２５１内でその端部が開放されている。さらに、ケーブル１６０の内側包囲配線１６５は、その基端部１６５Ｔがむき出しにされ、第１内側ケース部材２５２と第２内側ケース部材２５３の２つに挟まれて保持されると共に、このケース２５１（ケース部材２５２，２５３）に導通している。
【００５２】
この様に、本システム１の処理回路部２００では、基板（図示しない）に形成されたイオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされた内側金属ケース２５１及び二次側鉄心２７１Ｂに囲まれた状態となっている。このため、後述するように、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２からの漏れ電流や、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２からの漏れ電流が生じたとしても、これらは、内側金属ケース２５１あるいは二次側鉄心２７１Ｂに届いて回収され、その外側に漏れ出すことがない構造とされている。このため、これらの漏れ電流の影響によって、信号電流Ｉｓが変動することが抑制されている。
【００５３】
さらに、送気パイプ用継ぎ手２８３が、図２中、左上側から内側金属ケース２５１内に挿入されて、内外を連通している。このため、この送気パイプ用継ぎ手２８３に、圧送ポンプ３００の送気パイプ３１０を接続することで、圧送ポンプ３００で生成した圧縮空気ＡＫを、内側金属ケース２５１内を経由して、ケーブル１６０のエアパイプ１６３に圧送することができる。
【００５４】
一方、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０も、図示しない基板上に構成され、絶縁トランス２７０のうち、一次側鉄心２７１Ａ及びこれに捲回された一次側コイル２７２も一体に構成される。なお、図２では、計測制御回路２２０、絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａ等は、直方体箱状に省略して記載してある。但し、一次側鉄心２７１Ａは、その面２７１ＡＳが、二次側鉄心２７１Ｂの面２７１ＢＳと対向するように、配置されている。一次側鉄心２７１Ａと二次側鉄心２７１Ｂとは、これらの面２７１ＡＳと面２７１ＢＳとが、図４に示すように、離間してはいるが、互いに近接して配置され、共通の磁束が２つの鉄心２７１Ａ，２７１Ｂを貫通する形態とされて、併せて１つの鉄心２７１をなし、変成作用を奏する絶縁トランス２７０を構成している。
なお、計測制御回路２２０には、コネクタ２２５が形成されており、このコネクタ２２５を介して、前述したように、バッテリＢＴ及び制御ユニットＥＣＵと接続可能になっている。
【００５５】
更に本実施形態では、内側金属ケース２５１、絶縁トランス２７０、及び計測制御回路２２０を、概略直方体形状の外側金属ケース２６０（外側回路包囲部材）内に収容している。この外側金属ケース２６０は、それぞれ、アルミニウムからなり、内側に切削加工によって凹形状の収容部２６１Ｓ，２６２Ｓが形成された第１外側ケース部材２６１と第２外側ケース部材２６２の２つを、図２中、上下方向に向き合わせて互いに導通しかつ気密に結合してなる。
【００５６】
これらケース部材２６１，２６２の形態について、第２外側ケース部材２６２を例に説明すると、このケース部材２６２の中央部分には、概略矩形凹形状の収容部２６２Ｓが形成されている。また、この収容部２６２Ｓに連通するように、この収容部２６２Ｓの周囲に、概略半円筒状のケーブル配置溝２６２Ｃ、概略半円筒状の継ぎ手配置溝２６２Ｄ、及び、概略矩形状のコネクタ設置凹部２６２Ｅが形成されている。第１外側ケース部材２６１についても同様に、収容部２６１Ｓ、ケーブル配置溝２６１Ｃ、継ぎ手配置溝２６１Ｄ、及び、コネクタ設置凹部２６１Ｅが形成されている。
ケーブル配置溝２６１Ｃ，２６２Ｃ内には、ケーブル１６０及びこのケーブル１６０が挿通された防水防塵用のグロメット２８４が配置されており、これらは外側金属ケース２６０（ケース部材２６１とケース部材２６２）に挟持されている。なお、ケーブル１６０の外側包囲配線１６７の基端部１６７Ｔがむき出しにされており、第１外側ケース部材２６１と第２外側ケース部材２６２の２つに挟まれて保持されると共に、この外側金属ケース２６０に導通している。また、継ぎ手配置溝２６１Ｄ，２６２Ｄ内には、送気パイプ継ぎ手２８３及びこれが挿通された防水防塵用のグロメット２８５が配置されており、これらも外側金属ケース２６０（ケース部材２６１，２６２）に挟持されている。加えて、コネクタ設置凹部２６１Ｅ，２６２Ｅ内には、コネクタ２２５が配置されており、これも外側金属ケース２６０に挟持されている。
【００５７】
また、絶縁トランス２７０を構成すべく、一次側鉄心２７１Ａ及び二次側鉄心２７１Ｂ（これらの面２７１ＡＳ，２７１ＢＳ）を、互いに離間させて絶縁しつつ近接して配置するため、及び、内側金属ケース２５１を、外側金属ケース２６０内で浮かせて、この外側金属ケース２６０から離間させて絶縁するために、絶縁性樹脂からなり矩形枠状の枠状絶縁体２８１が内側金属ケース２５１の一方端部に外嵌され（図３、図４参照）ている。また、内側金属ケース２５１の他方端部にも、ケーブル１６０が挿通する挿通孔２８２Ｈを有し、絶縁性樹脂からなる絶縁スペーサ２８２が外嵌されて、外側金属ケース２６０から離間させて絶縁している。
【００５８】
なお、外側金属ケース２６０は、図示しない取り付け具によって、車両のシャーシ（図示しない）に固定、導通されて、接地電位ＰＶＥとされている。また、計測制御装置２２０及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａも、外側金属ケース２６０を通じて、接地電位ＰＶＥとされている。
このように、本システム１の処理回路部２００では、外側金属ケース２６０（ケース部材２６１，２６２）の収容部２６１Ｓ，２６２Ｓ内に、内側金属ケース２５１、計測制御回路２２０、絶縁トランス２７０、枠状絶縁体２８１、及び絶縁スペーサ２８２が配置されている。そして、内側金属ケース２５１（これに内蔵されたイオン源電源回路２１０，補助電極電源回路２４０）、絶縁トランス２７０、計測制御回路２２０（信号電流検知回路２３０）は、接地電位ＰＶＥとされた外側金属ケース２６０に包囲され、電磁遮蔽されている。このため、外部からの電磁ノイズにより、信号電流Ｉｓが変動することが防止されている。
【００５９】
次いで、検知部１０について、図５〜図７を参照して説明する。前述したように、この検知部１０は、内燃機関（図示しない）の排気管ＥＰのうち取付開口ＥＰＯを有する取付部ＥＰＴに装着される。この検知部１０は、ケーブル１６０の先端部１６０Ｓに接続、形成されてなり、その電気的機能において、大別して、イオン源（イオン気体噴射源）１１と微粒子帯電部１２と内側包囲部１３と外側包囲部１４とから構成されている。一方、この検知部１０の機械的な部品構成との関係では、これらの電気的な機能部が、各部材に跨っている。そこで先ず、検知部の機械的構成（部材構成）について説明し、その後、上述の電気的機能との関係について説明する。
【００６０】
検知部１０の機械的構成は、図５〜図７のほか、図８に示す分解斜視図を参照することで容易に理解できる。なお、ケーブル１６０から見て、検知部１０側、即ち、図５，図６図８において図中上方を先端側とし、図中下方を基端側とする。
ケーブル１６０の先端部分、具体的には、電源配線１６１の先端側には、第２電極をなす針状電極体２０が接続されている。この針状電極体２０は、タングステン線からなり、概略直棒状の延出部２１と、その先端部分（図中上端部）に位置し、針状に尖った形態とされた針状先端部２２とからなる。この針状電極体２０の延出部２１は、その周囲をセラミックからなる円筒状の針状電極絶縁パイプ７５で被覆され、後述するパイプホルダ６０の保持部６１に穿孔した針状電極挿通孔６１Ｈ内に挿通されて、針状電極絶縁パイプ７５と共に保持部６１に保持されている。
【００６１】
また、ケーブル１６０の補助配線１６２の先端側には、補助電極をなす補助電極体５０が接続されている。この補助電極体５０は、ステンレス線からなり、概略直棒状の延出部５１と、その先端側でＵ字状に曲げ返された曲げ返し部５２、及び、補助電極部５３とからなる。なお、補助電極部５３の先端部分も針状に尖った形状とされ、針状先端部５３Ｓとなっている。この補助電極体５０のうち、延出部５１は、その周囲をセラミックからなる円筒状の補助電極絶縁パイプ７７で被覆され、パイプホルダ６０の保持部６１に穿孔した補助電極挿通孔６１Ｉ内に挿通されて、補助電極絶縁パイプ７７と共に保持部６１に保持されている。
【００６２】
一方、ケーブル１６０のエアパイプ１６３は、図６，図８に示すように、その先端部１６３Ｓが開放されている。
但し、ケーブル１６０の内側絶縁体１６４のうち、内側絶縁被覆層１６４ｄの先端部１６４ｄＳの周囲には、金属製の内筒８０が外嵌されており、さらに、この内筒８０の先端側には、パイプホルダ６０が嵌め込まれている。このため、エアパイプ１６３から放出された圧縮空気ＡＫは、パイプホルダ６０の保持部６１に穿孔した通気貫通孔６１Ｊを通じて、さらに先端側（図中上方）の放電空間ＤＳ（後述する）に圧送される。
なお、内筒８０は、内側絶縁体１６４（内側絶縁被覆層１６４ｄ）の径方向外側で、これを覆う内側包囲配線１６５と加締め接続され、この内側包囲配線１６５と導通している。
【００６３】
さて、パイプホルダ６０は、ステンレスからなり、図６，図８から理解できるように、中実円柱状の保持部６１と、この保持部６１の周縁から先端側に延出した円筒状の筒壁部６３とを有する。このうち、保持部６１は、外周方向に膨出する円環状のホルダフランジ部６６を有している。また保持部６１には、図中上下方向に延びる、針状電極挿通孔６１Ｈ、補助電極挿通孔６１Ｉ、及び、通気貫通孔６１Ｊが穿孔されており、前述したように、針状電極挿通孔６１Ｈ内に針状電極体２０を、補助電極挿通孔６１Ｉ内に補助電極体５０を保持している。一方、筒壁部６３の径方向内側には、先端側を向いて保持部６１から突出する針状電極体２０の針状先端部２２が位置している。
このパイプホルダ６０は、内筒８０に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通している。従って、このパイプホルダ６０も、内側包囲配線１６５と導通している。
【００６４】
さらに、パイプホルダ６０の筒壁部６３の先端側（図中上方）には、有底円筒状のノズル部材３０が、具体的にはその底部をなすノズル部３１が嵌め込まれている。このノズル部材３０も、ステンレスからなり、底部に位置するノズル部３１と、このノズル部３１の周縁から先端側に延出した円筒状の筒壁部３３とからなる。このうち、ノズル部３１は、中央が先端側に向かう凹形状とされ、その中心には、微細な透孔が形成されて、ノズル３１Ｎとなっている。一方、筒壁部３３には、１箇所、取入口３３Ｉが穿孔されている。この取入口３３Ｉは、後述するように、排気ガスＥＧを、ノズル部材３０と混合排出部材４０とで形成される混合領域ＭＸ（後述する）に取り入れるための開口である。
また、このノズル部材３０は、パイプホルダ６０に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通している。従って、このノズル部材３０も、内側包囲配線１６５と導通している。
【００６５】
このようにして、パイプホルダ６０の筒壁部６３の先端側（図中上方）にノズル部材３０のノズル部３１が嵌め込まれることで、この間に、放電空間ＤＳが形成される。この放電空間ＤＳでは、パイプホルダ６０の保持部６１から突出する針状電極体２０の針状先端部２２と、ノズル部３１の凹形状をなす対向面３１Ｔとが向き合っている。従って、針状電極体２０の針状先端部２２と、ノズル部３１（対向面３１Ｔ）との間に高電圧を印加すると、気中放電が生じ、大気中のＮ2，Ｏ2等が電離し、正イオン（例えば、Ｎ3+，Ｏ2+。以下、イオンＣＰともいう）が生成される。また、パイプホルダ６０の保持部６１の通気貫通孔６１Ｊを通じて、圧縮空気ＡＫもこの放電空間ＤＳに供給される。このため、ノズル部３１のノズル３１Ｎから、高速で空気ＡＲが、混合領域ＭＸ（後述する）に噴射されると共に、空気ＡＲに混じって、イオンＣＰも混合領域ＭＸに噴射される。
【００６６】
さらに、ノズル部材３０の筒壁部３３の先端側（図中上方）には、混合排出部材４０が嵌め込まれている。この混合排出部材４０も、ステンレスからなり、基端側（図中下方）に位置する基端部４１と、この基端部４１の周縁から先端側に延出した円筒状の先端側筒壁部４３とからなる。また、先端側筒壁部４３の先端側は、蓋部材４８が被せられて閉塞されている。また、先端側筒壁部４３には、排出口４３Ｏが穿孔されている。
この混合排出部材４０のうち、基端部４１は、内側に膨出した捕集極４２により、スリット状に内側の空間が狭められた形態とされている。一方、先端側筒壁部４３内には、円柱状の空間が形成される。なお、捕集極４２には、ノズル部材３０の取入口３３Ｉの位置に合わせて、切り欠き部４２Ｋが形成されている。
また、この混合排出部材４０は、ノズル部材３０に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通している。従って、この排出混合部材４０も、内側包囲配線１６５と導通している。
【００６７】
かくして、ノズル部材３０のうちノズル部３１の図中上方を向く先端側面３１Ｓと、筒壁部３３と、混合排出部材４０の基端部４１（捕集極４２）とで、概略円柱状の空間が形成される。この空間は、後述する混合領域ＭＸのうち、円柱状混合領域ＭＸ１をなす。一方、混合排出部材４０の基端部４１の捕集極４２で構成されるスリット状の内部空間は、スリット状混合領域ＭＸ２をなす。また、先端側筒壁部４３内の円柱状の空間は、排出口４３Ｏに連通する排出路ＥＸをなす。加えて、捕集極４２の切り欠き部４２Ｋによって、取入口３３Ｉから混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１）に連通する引き込み路ＨＫが形成される。
【００６８】
なお、後述するように、ノズル３１ＮからイオンＣＰを含む空気ＡＲが高速で噴射されると、噴射された空気ＡＲは、円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２、及び排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。さらに、高速で噴射された空気ＡＲの流れにより、円柱状混合領域ＭＸ１の気圧が下がるので、取入口３３Ｉの外部の排気ガスＥＧが、この取入口３３Ｉから引き込み路ＨＫを通じて、混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２）に取り入れられる。取り入れられた取入排気ガスＥＧＩは、混合空間ＭＸでイオンＣＰを含む空気ＡＲと混合され、この空気ＡＲと共に、排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。
【００６９】
また、先に説明した補助電極体５０の延出部５１及びこれを囲む補助電極絶縁パイプ７７は、パイプホルダ６０、ノズル部材３０よりも先端側（図中上方）まで延びており、延出部５１に連なる曲げ返し部５２が、混合排出部材４０の先端側筒壁部４３内（排出路ＥＸ）に位置している。そして、基端側（図中下方）を向く補助電極部５３は、混合排出部材４０の基端部４１がなすスリット状混合領域ＭＸ２内に位置している。
【００７０】
また、パイプホルダ６０のホルダフランジ部６６の先端側（図中上方）には、アルミナ等の絶縁セラミックからなる概略円筒状の第１絶縁スペーサ１２１が配置される。また、ホルダフランジ部６６の基端側（図中下方）にも、アルミナ等の絶縁セラミックからなる概略円筒状の第２絶縁スペーサ１２２が配置される。さらにこれらの径方向周囲（図中左右方向）には、ステンレスからなる主体金具９０が配置されている。
【００７１】
主体金具９０は、図５及び図８を参照すると容易に理解できるように、筒状部９１とフランジ部９５とからなる。
このうち、筒状部９１は、自身の内部にパイプホルダ６０、第１絶縁スペーサ１２１、及び第２絶縁スペーサ１２２を保持する保持孔９１Ｈを保持している。また、この筒状部９１の基端側内壁は雌ネジが形成された雌ネジ部９２となっている。
一方、フランジ部９５は、筒状部９１の先端から径方向外側に張り出した板状で、外形概略長円形状を有している。また、自身の厚み方向に貫通するボルト貫通孔９５Ｈ，９５Ｈを有している（本実施形態では２箇所）。
【００７２】
筒状部９１の雌ネジ部９２には、図５に示すように、栓金具１００が、具体的には、その外周に形成した雄ねじ部１０２が係合している。この栓金具１００は、筒状であり、自身の内部に内筒８０を栓金具１００と非接触としつつ挿通している。また、雄ねじ部１０２より先端側（図中上方）には、平坦な先端面１０１Ｓを有する先端押圧部１０１が突出している。また、雄ねじ部１０２より基端側（図中下方）には、径方向外側に向けてフランジ状に張り出して、外周が六角形状とされた六角部１０３を有する。
栓金具１００の雄ねじ部１０２を、主体金具９０の雌ネジ部９２に螺合させると、栓金具１００が先端側に進み、その先端押圧部１０１が、第２絶縁スペーサ１２２を先端側に当接してこれを押圧する。すると、この第２絶縁スペーサ１２２は、パイプホルダ６０のホルダフランジ部６６を先端側に向けて押圧する。さらに、このホルダフランジ部６６は、第１絶縁スペーサ１２１を先端側に向けて押圧する。第１絶縁スペーサ１２１は、板パッキン１２４を介して主体金具９０の筒状部９１の保持孔９１Ｈに係合する。これにより、パイプホルダ６０、第１絶縁スペーサ１２１、第２絶縁スペーサ１２２、板パッキン１２４、及び、栓金具１００が、主体金具９０に保持され、一体化される。
また、パイプホルダ６０と主体金具９０との間には、第１絶縁スペーサ１２１及び第２絶縁スペーサ１２２が介在して、両者を離間、絶縁している。なお、パイプホルダ６０のうち張り出したホルダフランジ部６６と、主体金具９０（筒状部９１）との間は、空間を空けて離間して、絶縁が保たれている。
【００７３】
検出部１０の取付けに当たっては、図６に示すように、排気管ＥＰのうち、取付部ＥＰＴの取付開口ＥＰＯから、ノズル部材３０、混合排出部材４０等を排気管ＥＰ内に挿入すると共に、取付開口ＥＰＯに隣在して設けられているスタッドボルトＥＰＢ，ＥＰＢを、フランジ部９５のボルト貫通孔９５Ｈにそれぞれ挿通し、ナットＥＰＮで締結する。これにより、主体金具９０を含め、検知部１０が、排気管ＥＰの取付部ＥＰＴに固着される。
なお、主体金具９０の先端側面９０Ｓのうち、保持孔９１Ｈの周囲には、円環状のガスケット保持溝９６が形成されており、排気管ＥＰの取付部ＥＰＴと主体金具９０とは、このガスケット保持溝９６内に配置された銅製のガスケット１３０を介して結合している。
これにより、ガスケット１３０、主体金具９０、及び、栓金具１００は、排気管ＥＰと同じ接地電位ＰＶＥとされる。
【００７４】
さらに、栓金具１００の基端部１０４には、ステンレスからなる円筒状の外筒１１０が接続されている。この外筒１１０は、内筒８０及びケーブル１６０の先端部１６０Ｓを径方向外側から囲んでおり、その先端部１１０Ｓは、栓金具１００の基端部１０４に、一周にわたり、レーザ溶接されている。
また、外筒１１０の基端部１１０Ｋは、その外形が先端側よりも縮径されて、ケーブル１６０に加締め固定されている。これと同時に、外筒１１０の基端部１１０Ｋの加締め部１１０ＫＫは、ケーブル１６０の最も外周の外側包囲配線被覆層１６８を貫通して、その内部の外側包囲配線１６７に導通している。かくして、外筒１１０及び外側包囲配線１６７は、いずれも金属からなる主体金具９０、栓金具１００、及びガスケット１３０を介して、排気管ＥＰと同じく接地電位ＰＶＥとされる。
なお、本実施形態では、ケーブル１６０の先端部１６０Ｓが、外筒１１０内で揺動するのを防止すべく、ケーブル１６０の先端部１６０Ｓと外筒１１０との間に、円筒状で絶縁ゴムからなるグロメット１２５を介在させている。
【００７５】
次いで、本実施形態の微粒子検知システム１の各部の電気的機能及び動作について、図９をも参照して説明する。なお、この図９は、本システム１の検知部１０の電気的機能及び動作を理解容易のため模式的に示したものであり、他の各図等に記載の形態等と異なる部分が存在する点に留意されたい。
針状電極体２０は、ケーブル１６０の電源配線１６１を介して、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に接続、導通している。従って、これらは、前述したように、第１フローティング電位ＰＶ１に対して、１００ｋＨｚ，１〜２ｋＶ0-Pの正の半波整流パルス電圧である、第２フローティング電位ＰＶ２とされる。
また、補助電極部５３（補助電極体５０）は、ケーブル１６０の補助配線１６２を介して、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に接続、導通している。従って、これらは、前述したように、第１フローティング電位ＰＶ１に対して、１００〜２００Ｖの正の直流電位である、第３フローティング電位ＰＶ３とされる。
さらに、内筒８０，パイプホルダ６０，ノズル部材３０，混合排出部材４０は、ケーブル１６０の内側包囲配線１６５を介して、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、これらを囲む電源回路包囲部材２５０、及び信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１に接続、導通している。これらは、第１フローティング電位ＰＶ１とされる。
加えて、外筒１１０，栓金具１００，主体金具９０，及びガスケット１３０は、ケーブル１６０の外側包囲配線１６７を介して、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２に接続、導通している。これらは、排気管ＥＰと同じ、接地電位ＰＶＥとされる。
【００７６】
従って、前述したように、第１フローティング電位ＰＶ１とされるノズル部３１（対向面３１Ｔ）と、これよりも正の高電位である第２フローティング電位ＰＶ２とされる針状電極体２０の針状先端部２２との間では、気中放電、具体的にはコロナ放電が生じる。さらに具体的には、正極となる針状先端部２２の周りにコロナが発生する正針コロナＰＣを生じる。これにより、その雰囲気をなす大気（空気）のＮ2，Ｏ2等が電離等して、正のイオンＣＰが発生する。発生したイオンＣＰの一部は、放電空間ＤＳに供給された圧縮空気ＡＫ（空気ＡＲ）と共に、ノズル３１Ｎを通って、混合領域ＭＸに向けて噴射される。
なお、本実施形態では、針状電極体２０が第２電極に相当し、ノズル部材３０のノズル部３１が第１電極に相当する。また、放電空間ＤＳを囲む、パイプホルダ６０（保持部６１，筒壁部６３）及びノズル部材３０のノズル部３１（第１電極）、針状電極体２０（第２電極）の針状先端部２２が、イオン源１１となり、かつ、気体噴射源を兼ねて、イオン気体噴射源１１をなしている。
【００７７】
空気ＡＲが混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１）に噴射されると、前述したように、この円柱状混合領域ＭＸ１の気圧が低下するため、取入口３３Ｉから排気ガスＥＧが引き込み路ＨＫを通じて、混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２）に取り入れられる。取入排気ガスＥＧＩは、空気ＡＲと混合され、空気ＡＲと共に、排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。
その際、排気ガスＥＧ中に、ススなどの微粒子Ｓが含まれていた場合、図９に示すように、この微粒子Ｓも混合領域ＭＸ内に取り入れられる。一方、噴射された空気ＡＲには、イオンＣＰが含まれている。このため、取り入れられたススなどの微粒子Ｓは、イオンＣＰが付着して、正に帯電した帯電微粒子ＳＣとなり、この状態で、混合領域ＭＸ及び排出路ＥＸを通って、排出口４３Ｏから、空気ＡＲと共に排出される。
一方、混合領域ＭＸに噴射されたイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦは、第１フローティング電位ＰＶ１とされた捕集極４２をなす混合排出部材４０（基端部４１，先端側筒壁部４３）に各部に付着する（捕捉される）。
【００７８】
本実施形態では、混合領域ＭＸ及び捕集極４２をなす、ノズル部材３０，混合排出部材４０，蓋部材４８が、微粒子帯電部１２に相当する。
また、パイプホルダ６０の保持部６１及び内筒８０は、針状電極体２０及び排気管ＥＰとは絶縁される一方、上述の微粒子帯電部１２及びイオン気体噴射源１１よりもケーブル１６０側（基端側、図中下方）で、第２電極である針状電極体２０（延出部２１）の径方向周囲を取り囲んでいる。
本実施形態では、これらパイプホルダ６０の保持部６１及び内筒８０が、内側包囲部１３に相当する。
【００７９】
さらに、主体金具９０の筒状部９１，栓金具１００，及び、外筒１１０は、排気管ＥＰと導通して接地電位ＰＶＥとされる一方、上述の微粒子帯電部１２及び内側包囲部１３とは電気的に絶縁されている。また、これら主体金具９０の筒状部９１，栓金具１００，及び、外筒１１０は、微粒子帯電部１２、イオン気体噴射源１１及び内側包囲部１３のうち、排気管ＥＰの外部（図５，図６において排気管ＥＰより下方）に位置する部位、具体的には、針状電極体２０の延出部２１，補助電極体５０の延出部５１、パイプホルダ６０の保持部６１，内筒８０の径方向周囲を取り囲んで、これらを電磁遮蔽している。
本実施形態では、これら主体金具９０の筒状部９１，栓金具１００，及び、外筒１１０が、外側包囲部１４に相当する。
また、これらイオン気体噴射源１１、微粒子帯電部１２、内側包囲部１３、及び、外側包囲部１４で、検知部１０をなしており、この検知部１０が、排気管ＥＰに装着されている。
【００８０】
また、ケーブル１６０は、検知部１０から延出しており、前述したように、二重包囲ケーブルとして構成されている。具体的には、ケーブル１６０は、針状電極体２０に導通する電源配線１６１と、内側包囲部１３（具体的には内筒８０）と導通すると共に、電源配線１６１とは絶縁しつつ、この電源配線１６１の径方向周囲を包囲する内側包囲配線１６５と、外側包囲部１４（具体的には、外筒１１０）と導通すると共に、内側包囲配線１６５とは絶縁しつつ、この内側包囲配線１６５の径方向周囲を包囲して内側包囲配線１６５（及びその内部の電源配線１６１，補助配線１６２）を電磁遮蔽する外側包囲配線１６７と、を有している。
本実施形態では、このケーブル１６０が、リード線に相当している。
【００８１】
さらに、ケーブル１６０に接続した駆動処理回路２０１は、イオン源電源回路２１０と、信号電流検知回路２３０と、を有する。また、イオン源電源回路２１０は、その第１出力端２１１に導通する電源回路包囲部材２５０（内側金属ケース２５１及び二次側鉄心２７１Ｂ）に包囲されている。
加えて、イオン源電源回路２１０及びこれを囲む電源回路包囲部材２５０と信号電流検知回路２３０とは、いずれも接地電位ＰＶＥに導通する外側金属ケース２６０に包囲されて電磁遮蔽されてなる。
なお、イオン源電源回路２１０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされ、内側包囲配線１６５に導通し、この内側包囲配線１６５を通じて、イオン気体噴射源１１のノズル部３１に給電する第１出力端２１１と、第２フローティング電位ＰＶ２とされ、電源配線１６１に導通し、この電源配線１６１を通じて、イオン気体噴射源１１の針状電極体２０に給電する第２出力端２１２と、を含んでいる。
また、信号電流検知回路２３０は、イオン源電源２１０の第１出力端２１１に導通する信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥに導通する接地入力端２３２と、を含んでいる。
【００８２】
本実施形態のシステム１はこのように構成されているので、図１に示すように、イオン気体噴射源１１における気中放電に伴って、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２から、電源配線１６１を通じて針状電極体２０（第２電極）に、放電電流Ｉｄが供給される。一方、この放電電流Ｉｄの多くは、ノズル部３１（第１電極）に流れ込む（受電電流Ｉｊ）。この受電電流Ｉｊは、内側包囲配線１６５を流れて、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に流入する。
また、イオン気体噴射源１１で生成され、ここから噴射されたイオンＣＰの多くは捕集極４２で捕集される。捕集極４２で捕集された浮遊イオンＣＰＦが有していた電荷に起因する捕集電流Ｉｈも、捕集極４２（微粒子帯電部１２）に導通する内側包囲配線１６５を通じて、第１出力端２１１に流れ込む。つまり、内側包囲配線１６５には、これらの和である受電捕集電流Ｉｊｈ（＝Ｉｊ＋Ｉｈ）が流れる。
【００８３】
但し、この受電捕集電流Ｉｊｈは、放電電流Ｉｄよりも若干小さな値となる。というのも、イオン気体噴射源１１で生成されたイオンＣＰのうち、排出口４３Ｏから排出された帯電微粒子ＳＣに付着して排出イオンＣＰＨも排出されてしまう。この排出された排出イオンＣＰＨの電荷に対応する電流分は、受電捕集電流Ｉｊｈとして流れないからである。なお、帯電微粒子ＳＣが流通している排気管ＥＰは接地電位ＰＶＥとされている。
【００８４】
ところでイオン源電源回路２１０から見ると、第２出力端２１２から流出した放電電流Ｉｄと、第１出力端２１１から流入する受電捕集電流Ｉｊｈとにアンバランスが生じることとなる。このため、この不足分（差分＝放電電流−受電捕集電流）に相当する信号電流Ｉｓが、接地電位ＰＶＥから第１出力端２１１に向けて流れ込んでバランスする。
そこで、本システム１では、第１出力端２１１に導通する信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥに導通する接地入力端２３２とを有し、これらの間を流れる電流を検知する信号電流検知回路２３０を設けることで、第１出力端２１１と接地電位ＰＶＥとの間を流れる信号電流Ｉｓを検知する。
この差分（放電電流Ｉｄ−受電捕集電流Ｉｊｈ）に相当する信号電流Ｉｓの大きさは、排出された帯電微粒子ＳＣに付着して排出された排出イオンＣＰＨの量、したがって、取入排気ガスＥＧＩ中の微粒子Ｓの量、ひいては、排気管ＥＰを流れる排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量に対応して増減する。このため、信号電流Ｉｓの大きさを検知することにより、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知することが可能となる。
【００８５】
但し、放電電流Ｉｄの大きさをμＡオーダとした場合、信号電流Ｉｓの大きさは、ｐＡオーダとなる。このため、次述する電源配線１６１等からの漏れ電流が接地電位ＰＶＥにまで届いた場合や、放電電流Ｉｄあるいは受電捕集電流Ｉｊｈが流れる経路に電磁ノイズが重畳して、放電電流Ｉｄ、受電捕集電流Ｉｊｈが変動した場合には、得られる信号電流Ｉｓの大きさが変動する虞が高い。
【００８６】
先ず、漏れ電流について考察する。イオン気体噴射源１１において、気中放電を起こさせるには、針状先端部２２（第２電極）とノズル部３１（第１電極）との間に気中放電が生じる高電圧（本例では、１〜２ｋＶ0-p)を印加する必要がある。即ち、第１フローティング電位ＰＶ１に対し、第２フローティング電位ＰＶ２を正電位方向に高電位となっている。すると、高電位（第２フローティング電位ＰＶ２）とされた針状電極体２０、あるいは、電源配線１６１、第２出力端２１２から、漏れ電流が発生する場合がある。ところで、もし、この漏れ電流が、第１フローティング電位ＰＶ１とされた、内側包囲部１３、内側包囲配線１６５、電源回路包囲部材２５０に流入した場合には、結局、この漏れ電流も、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に戻るので、放電電流Ｉｄと受電捕集電流Ｉｊｈとの差分（信号電流Ｉｓ）の大きさに影響を生じず、さほど問題とはならない。実際の放電に用いられる電流が減少するだけである。
【００８７】
しかしながら、この漏れ電流が、接地電位ＰＶＥとされた部材（例えば、外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、外部金属ケース２６０など）に流入した場合には、第１出力端２１１に戻らず、結果として受電捕集電流Ｉｊｈが小さくなったこととなる。つまり、差分が大きく、従って信号電流Ｉｓが大きく見えることとなり、信号電流Ｉｓの大きさに誤差を生じることとなる。
特に、本実施形態のシステム１では、信号電流Ｉｓの値が小さく、ｐＡオーダとなるため、接地電位ＰＶＥに届く漏れ電流が僅かに存在するだけ（例えば、ｐＡ程度の大きさの漏れ電流）でも、信号電流Ｉｓ値に大きな誤差を生じる虞がある。
【００８８】
次いで、電磁ノイズについて考察する。放電電流Ｉｄが流れる経路（例えば、電源配線１６１）、あるいは、受電捕集電流Ｉｊｈが流れる経路（例えば、内側包囲配線１６５）に、外部から電磁ノイズが重畳すると、放電電流Ｉｄや受電捕集電流Ｉｊｈの大きさが変動して見える。すると、これらの差分で与えられる信号電流Ｉｓの大きさも変動する。
特に、本システム１では、これらの差分で与えられる信号電流Ｉｓの値が小さなｐＡオーダであるので、放電電流Ｉｄや受電捕捉電流Ｉｊｈの大きさがｐＡオーダ程度変動するだけで、信号電流Ｉｓの値が大きく変動してしまう虞がある。
【００８９】
これに対して、本実施形態のシステム１では、まず針状電極体（第２電極）２０については、微粒子帯電部１２及びイオン気体噴射源１１よりもケーブル１６０線側（図５、図６中、下方）において、ノズル部３１（第１電極）と導通する内側包囲部１３で、針状電極体２０の径方向（図５、図６中、左右方向）において、ノズル部３１（第１電極）と導通する内側包囲部１３で、針状電極体２０の径方向周囲を取り囲んでいる。また、この針状電極体２０と導通する電源配線１６１については、ノズル部３１及び内側包囲部１３と導通する内側包囲配線１６５で、その径方向（図１中、上下方向、及び図５、図６中、左右方向）において、ノズル部３１（第１電極）と導通する内側包囲部１３で、針状電極体２０の径方向周囲を包囲している。さらに、駆動処理回路２０１のうち、イオン源電源回路２１０を、その第１出力端２１１に導通する電源回路包囲部材２５０（内側金属ケース２５１及び一次側鉄心２７１Ａ）で包囲している。
【００９０】
このため、針状電極体（第２電極）２０、電源配線１６１、あるいはイオン源電源回路２１０の第２出力端２１２など、第２フローティング電位ＰＶ２とされた部位から、放電電流Ｉｄの一部が漏れ電流として流出したとしても、この漏れ電流は、これらを包囲している内側包囲部１３、内部包囲配線１６５、あるいは電源回路包囲部材２５０に流れ込み、受電捕集電流Ｉｊｈとして、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に流れ込む。つまり、これよりも外側の部材（主体金具９０等の外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、外側金属ケース２６０）にまでは届かない。このため、このシステム１では、漏れ電流による受電捕集電流Ｉｊｈの変動を、ひいては信号電流Ｉｓの変動を抑制できる。
【００９１】
また別途、本システム１では、微粒子帯電部１２、イオン源１１（針状電極体２０、ノズル部３１）、及び針状電極体２０を囲む内側包囲部１３のうち、排気管ＥＰの外部に位置する部位の径方向周囲を、排気管ＥＰと導通して接地電位ＰＶＥとされる外側包囲部１４で取り囲んで、これらを電磁遮蔽している。この結果、本システム１では、針状電極体２０は、内側包囲部１３と外側包囲部１４で二重に電磁遮蔽され、内側包囲部１３のうち上述の排気管ＥＰの外部に位置する部位は、外側包囲部１４で一重に電磁遮蔽している。
また本システム１では、ケーブル１６０として二重包囲ケーブルを用いており、電源配線１６１、およびこれを囲む内側包囲配線１６５は、この径方向周囲を包囲し、排気管ＥＰ及び外側包囲部４と導通して接地電位ＰＶＥとされる外側包囲配線１６７で電磁遮蔽されている。この結果、針状電極体２０に導通する電源配線１６１は、内側包囲配線１６５と外側包囲配線１６７とで二重に電磁遮蔽され、ノズル部３１に接続する内側包囲配線１６５は、外側包囲配線１６７で一重に電磁遮蔽されている。
また、駆動処理回路２０１のうち、イオン源電源回路２１０、これを囲む電源回路包囲部材２５０及び信号電流検知回路２３０は、いずれも接地電位ＰＶＥに導通する外側金属ケース（外側回路包囲部材）２６０で包囲されて電磁遮蔽されている。この結果、イオン源電源回路２１０は、電源回路包囲部材２５０と外側金属ケース２６０とで二重に電磁遮蔽され、信号電流検知回路２３０は、外側金属ケース２６０で一重に遮蔽されている。
【００９２】
本システム１では、この様な構成、即ち、駆動処理回路２０１における外側金属ケース２６０、二重包囲ケーブル１６０における外側包囲配線１６７、及び、検知部１０における外側包囲部１４による、各所での電磁遮蔽により、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２と針状電極体２０との間を流れる放電電流Ｉｄが、電磁ノイズの影響を受けにくされている。また、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１とノズル部３１あるいは捕集極４２との間を流れる受電捕集電流Ｉｊｈについても、電磁ノイズの影響を受けにくくされている。
このため、このシステム１では、放電電流Ｉｄと受電捕集電流Ｉｊｈとの差分で与えられ、信号電流検知回路２３０で検知する信号電流Ｉｓについても、電磁ノイズの影響を受けにくい。
【００９３】
かくして、本システム１では、漏れ電流や電磁ノイズの影響を受けず、正確に信号電流Ｉｓの大きさを検知することができ、これにより、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を、適切に検知することができる。
【００９４】
ところで、混合領域ＭＸに噴射されたイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦが、捕集極４２（微粒子帯電部１２）で捕集されずに、排出口４３Ｏから排出されると、信号電流Ｉｓに、微粒子Ｓの量に依存しない成分が含まれることとなるため、微粒子Ｓの量の検出精度が低下する。
これに対し、本実施形態では、第３フローティング電位ＰＶ３とされた補助電極部５３が、混合排出部材４３のスリット状混合領域ＭＸ２内に配置されている。なお、前述したように、第３フローティング電位ＰＶ３は、第１フローティング電位ＰＶ１に対し、１００〜２００Ｖの正の直流電位とされている。
このため、正に帯電した浮遊イオンＣＰＦは、補助電極部５３から斥力を受けて、捕集極４２に近づきやすくなり、より確実に浮遊イオンＣＰＦを捕集することができるようになる。
【００９５】
即ち、本実施形態では、微粒子帯電部１２内に配置され、捕集極４２による浮遊イオンＣＰＦの捕集を補助する補助電極部５３を有している。具体的には、検知部１０は、第１フローティング電位ＰＶ１及び第２フローティング電位ＰＶ２と異なり、かつ、浮遊イオンＣＰＦに斥力を及ぼす第３フローティング電位ＰＶ３とされ、針状電極体２０及びノズル部３１とは電気的に絶縁され、微粒子帯電部１２及びイオン気体噴射源１１よりもケーブル１６０側で、針状電極体２０と共に、内側包囲部１３に自身の径方向周囲を包囲されてなる補助電極部５３を有している。
しかも、ケーブル１６０は、内部包囲配線１６５内に、補助電極体５０に導通する補助配線１６２を有し、駆動処理回路２０１は、第３フローティング電位ＰＶ３とされ、補助配線１６２を通じて、補助電極体５０に導通する補助第２出力端２４２と、第１フローティング電位ＰＶ１とされ、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に導通する補助第１出力端２４１と、を含む補助電極電源回路２４０を有している。しかも、この補助電極電源回路２４０は、イオン源電源回路２１０と共に電源回路包囲部材２５０に包囲されてている。
【００９６】
このため上述のシステム１では、微粒子帯電部１２内に、捕集極４２による浮遊イオンＣＰＦの捕集を補助する補助電極部５３を備えている。このため、捕集極４２でより確実に浮遊イオンＣＰＦを捕集することができ、信号電流Ｉｓを、より正確に微粒子Ｓの量に対応したものとすることができ、微粒子Ｓの量の検出精度を向上させることができる。
しかも、補助電極部５３のうち微粒子帯電部１２及びイオン源１１よりもケーブル（リード線）１６０（図１中、左方）側の部位、補助配線１６２、補助電極電源回路２４０は、内側包囲部１３、内側包囲配線１６５、及び電源回路包囲部材２５０に包囲されている。なお、前述したように、内側包囲部１３、内側包囲配線１６５、及び電源回路包囲部材２５０は、それぞれ外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、及び外側金属ケース２６０に包囲されている。
したがって、上述の補助電極１６２のうち微粒子帯電部１２及びイオン源１１よりもケーブル１６０側の部位、補助配線１６２、及び補助電極電源回路２４０は、外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、及び外側金属ケース２６０にも包囲されている。
このため、補助電極部５３や補助配線１６２、補助電極電源回路２４０に、外部からのノイズが重畳することが防止されており、また、これにより、補助電極部５３の第３フローティング電位ＰＶ３が、ノイズにより変動し、捕集極４２での浮遊イオンＣＰＦの捕集に影響することも防止されている。
【００９７】
加えて、もし、第３フローティング電位ＰＶＥとされた補助電極体５０、補助配線１６２、及び補助電極電源２４０の補助第２出力端２４２から、漏れ電流が流れ出て、接地電位の外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、あるいは外側金属ケース２６０に届いた場合には、この漏れ電流は、信号電流検知回路２３０を介して、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１に戻る経路を通ることとなり、信号電流Ｉｓの検知に影響を及ぼすことになる。
これに対し本システム１では、補助電極体５０、補助配線１６２、及び補助電極電源２４０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされた内側包囲部１３、内側包囲配線１６５、及び電源回路包囲部材２５０に、それぞれ囲まれている。このため、漏れ電流が、これらよりも外側に位置する外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、及び外側金属ケース２６０にまで届くことがない。従って、漏れ電流の影響は、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２から流れ出る電流が増加するに止まり、信号電流Ｉｓに影響を及ぼさない。かくして、このシステム１では、信号電流Ｉｓが、この補助電極体５０等からの漏れ電流の影響を受けることも防止されている。
【００９８】
また、補助第１出力端２４１を内側包囲配線１６５に導通させて第１フローティング電位ＰＶ１とすることで、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及びこれに導通するノズル部３１等と共通の電位となるので、第１〜第３フローティング電位ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３の関係を容易に定めることができる。
なお本システム１では、実効的な電位で見て、ＰＶ１＜ＰＶ３＜ＰＶ２となっている。
【００９９】
なお、イオン源電源回路２１０は、絶縁トランス２７０を介して、自身の駆動電力を、計測制御回路２２０から得る構成とされている。しかも、この絶縁トランス２７０は、外側金属ケース２６０（外側回路包囲部材）に包囲されて電磁遮蔽されている。
【０１００】
本実施形態のシステム１では、このようにイオン源電源回路２１０の駆動電力を、絶縁トランス２７０を介して得ているので、このイオン源電源回路２１０、及びその第１出力端２１１及び第２出力端２１２は、外部の電位（例えば、排気管ＥＰなどの接地電位ＰＶＥ）から電位が浮いた状態とすることができる。このため、容易に、第１出力端２１１及びこれに導通するノズル部３１（第１電極）等の各部位を第１フローティング電位ＰＶ１とし、第２出力端２１２及びこれに導通する針状電極体２０（第２電極）等の各部位を第２フローティング電位ＰＶ２とすることができる。
しかも、この絶縁トランス２７０は、外側金属ケース２６０に包囲されて電磁遮蔽されているので、この絶縁トランス２７０を介して、外部のノイズがイオン源電源回路２１０に侵入することも防止されている。
【０１０１】
さらに本実施形態では、補助電極電源回路２４０も、絶縁トランス２７０を介して、自身の駆動電力を、計測制御回路２２０から得る構成とされている。しかも、この絶縁トランス２７０は、前述のように外側金属ケース２６０（外側回路包囲材）に包囲されて電磁遮蔽されている。
【０１０２】
本実施形態のシステム１では、補助電極電源回路２４０の駆動電力を、絶縁トランス２７０を介して得ているので、この補助電極電源回路２４０、及びその補助第２出力端２４２及び補助第１出力端２４１は、外部（例えば、排気管ＥＰなどの接地電位ＰＶＥ）から電位が浮いた状態とすることができる。このため、容易に、補助第２出力端２４２及びこれに導通する補助電極体５０等を第３フローティング電位ＰＶ３とし、補助第１出力端２４１を第１フローティング電位ＰＶ１とすることができる。
しかも、この絶縁トランス２７０は、外側金属ケース２６０に包囲されて電磁遮蔽されているので、この絶縁トランス２７０を介して、外部のノイズが補助電極電源回路２４０に侵入することも防止されている。
なお、本システム１では、絶縁トランス２７０を、補助電極絶縁トランスとしても兼用している。
【０１０３】
さらに本実施形態では、検知部１０は、空気ＡＲ（気体）を、微粒子帯電部１２の混合領域ＭＸに噴射するイオン気体噴射源１１（気体噴射源）を有し、微粒子帯電部１２は、空気ＡＲの噴射によって、微粒子帯電部１２外部の排気ガスＥＧを取入口４３Ｏから混合領域ＭＸに導き入れて、取入排気ガスＥＧＩとイオンＣＰとを混合し、空気ＡＲとともに、排出口４３Ｏから取入排気ガスＥＧＩを排出する形態に構成されている。
【０１０４】
このため、本実施形態のシステム１では、排気ガスＥＧの流速の変動による、取入排気ガスＥＧＩの量の変動が生じにくくなり、この変動に伴う信号電流Ｉｓの変動の影響を受けにくくなる。このため、より正確に、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知することができる。
【０１０５】
さらに本実施形態では、イオン気体噴射源１１は、気体噴射源とイオン源を兼ね、イオンＣＰを、空気ＡＲとともに混合領域ＭＸに噴射する構成とされている。
このため、このシステム１では、混合領域へのイオン及び気体の供給が容易になる。
【０１０６】
さらに、本実施形態のシステム１では、ケーブル１６０は、エアパイプ１６３により、イオン気体噴射源１１（気体噴射源）に連通し、このイオン気体噴射源１１に向けて空気ＡＲを圧送する気体流通路１６３Ｈが形成されている。
【０１０７】
即ち、このシステム１では、ケーブル１６０内に電源配線１６１等を設けるのみならず、気体流通路１６３Ｈが形成されており、この気体流通路１６３Ｈを通じてイオン気体噴射源１１（気体噴射源）に空気ＡＲ（圧縮空気ＡＫ）を圧送できるので、検知部１０付近に気体ＡＲを圧縮するポンプを設けたり、あるいは、ケーブル１６０とは別に、イオン気体噴射源１１に向けて空気ＡＲを圧送するチューブを用意し、これを引き回す必要が無い。即ち、微粒子検知システム１における、イオン気体噴射源１１への空気ＡＲ（気体）の供給やそのための引き回しが、簡単にできる。
【０１０８】
さらに本システム１では、気体流通路１６３Ｈは、内側包囲配線１６５内に形成されてなる。このように、気体流通路１６３Ｈを、二重包囲ケーブルとなっているケーブル１６０のうち内側包囲配線１６５内に形成することで、検知部１０あるいはこの付近において、さらに容易に気体流通路１６３Ｈをイオン気体噴射源１１に連通させることができる。
【０１０９】
さらにこのシステム１では、第２フローティング電位ＰＶ２は、第１フローティング電位ＰＶ１に対して正電位とされ、イオン気体噴射源１１のうち、針状電極体２０（第２電極）は、針状の針状先端部２２を有してなり、ノズル部３１（第１電極）は、針状電極体２０の針状先端部２２の先端側（図中上方）に、この針状電極体２０と離間して対向する対向面３１Ｔを有している。そして、イオン気体噴射源１１では、気中放電として、針状電極体２０の針状先端部２２の周りに、正針コロナＰＣが生じるコロナ放電を生じさせる。
【０１１０】
このシステム１では、イオン気体噴射源１１において、針状電極体２０の針状先端部２２に正針コロナＰＣを生じさせるので、気体（例えば大気）に起因する正イオンを、持続的かつ効率的に発生させることができる。
【０１１１】
以上において、本発明を実施形態のシステム１に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、ケーブル１６０において、内側包囲配線１６５及び外側包囲配線１６７のいずれも、銅細線を編んだ編組を用いた例を示したが、アルミニウム、銅などの金属テープを、内側絶縁被覆層１６４ｄあるいは内側包囲配線層被覆層１６６の周りに捲回して、これらを構成しても良い。あるいは編組で覆った上にさらに金属テープを巻き付けてこれらを構成しても良い。銅パイプ、アルミニウムパイプなどの金属パイプを、全部あるいは部分的に用いることもできる。
また、絶縁トランス２７０として、鉄心２７１（及びこれに捲回したコイル）を二つに分離可能に構成したものを例示した。鉄心２７１自身の電位を、２つの部位２７１Ａ，２７１Ｂでそれぞれ定めることで、さらに、外部からのノイズの影響が、イオン源電源回路２１０等に及びにくくできるからである。また、一次側コイル２７２の側で、この一次側コイル２７２と一次側鉄心２７１Ａとの間の絶縁が簡単にできるからである。しかし、通常の絶縁トランス、即ち、一体（共通）の鉄心に、一次側コイル及び二次側コイル（電源回路側コイル、補助電極電源側コイル）を捲回したものを用いることもできる。なおこの場合には、鉄心を第１フローティング電位ＰＶ１とするのが好ましい。
また、本システム１では、絶縁トランス２７０を補助電極絶縁トランスと兼用した例を示した。しかし、補助電極電源回路２４０への電力供給を、絶縁トランス２７０とは別の絶縁トランスを用いて行っても良い。
さらに、イオン源電源回路２１０として、正弦波を半波整流した、１〜２ｋＶ0-pの正のパルス電圧が出力される直流定電流回路を例示した。しかし、第１出力端２１１に対して第２出力端２１２が常に正電位とされ、常に一定電流を出力する直流定電流電源を用いても良い。
【符号の説明】
【０１１２】
ＥＰ 排気管
ＥＰＯ 取付開口
ＥＰＴ 取付部
ＥＧ 排気ガス
ＥＧＩ 取入排気ガス
Ｓ 微粒子
ＳＣ 帯電微粒子
ＣＰ イオン
ＣＰＦ 浮遊イオン
ＣＰＨ 排出イオン
Ｉｊｈ 受電捕集電流
Ｉｓ 信号電流
１ 微粒子検知システム
１０ 検知部
１１ イオン気体噴射源（イオン源，気体噴射源）
ＤＳ 放電空間
１２ 微粒子帯電部
１３ 内側包囲部
１４ 外側包囲部
２０ 針状電極体（第２電極）
２２ 針状先端部
３０ ノズル部材（第１電極，微粒子帯電部）
３１ ノズル部（第１電極，微粒子帯電部）
３１Ｎ ノズル
ＰＶ１ 第１フローティング電位
ＰＶ２ 第２フローティング電位
４０ 混合排出部材（微粒子帯電部）
ＭＸ 混合領域
ＭＸ１ 円柱状混合領域
ＭＸ２ スリット状混合領域
４２ 捕集極
４３Ｏ 排出口
５０ 補助電極体（補助電極）
５３ 補助電極部（補助電極）
５３Ｓ （補助電極部の）針状先端部
Ｖ３ 第３フローティング電位
６０ パイプホルダ（内側包囲部）
６１ 保持部（内側包囲部）
８０ 内筒（内側包囲部）
９０ 主体金具（外側包囲部）
９０Ｓ 先端側面
１００ 栓金具（外側包囲部）
１１０ 外筒（外側包囲部）
ＰＶＥ 接地電位
１６０ ケーブル（二重包囲ケーブル、リード線）
１６０Ｓ 先端部
１６１ 電源配線
１６２ 補助配線
１６３ エアパイプ
１６３Ｈ 気体流通路
１６３Ｓ （エアパイプの）先端部
ＡＫ 圧縮空気（気体）
ＡＲ 空気（気体）
１６４ 内側絶縁体
１６５ 内側包囲配線
１６６ 内側包囲配線被覆層
１６７ 外側包囲配線
１６８ 外側包囲配線被覆層
２００ 処理回路部
２０１ 駆動処理回路
２１０ イオン源電源回路
２１１ 第１出力端
２１２ 第２出力端
２２０ 計測制御回路
２３０ 信号電流検知回路
２３１ 信号入力端
２３２ 接地入力端
２４０ 補助電極電源回路
２４１ 補助第１出力端
２４２ 補助第２出力端
２５０ 電源回路包囲部材
２５１ 内側金属ケース（電源回路包囲部材）
２６０ 外側金属ケース（外側回路包囲部材）
２７０ 絶縁トランス（補助電極絶縁トランス）
２７１ （絶縁トランスの）鉄心
２７１Ａ （絶縁トランスの）一次側鉄心
２７１Ｂ （絶縁トランスの）二次側鉄心（電源回路包囲部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン）では、その排気ガス中にススなどの微粒子を含むことがある。
このような微粒子を含む排気ガスは、フィルタで微粒子を捕集して浄化することが行われている。また、必要に応じてフィルタを高温にすることで、このフィルタに蓄積した微粒子を燃焼させて除去することも行われる。しかるに、フィルタが破損するなどの不具合を生じた場合には、未浄化の排気ガスが直接、フィルタの下流に排出されることとなる。
そこで、（未浄化の）排気ガス中の微粒子の量を直接計測したり、フィルタの不具合を検知すべく、排気ガス中の微粒子の量を検知可能な微粒子検知システムが求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粒子計測処理方法及び機器が開示されている。この特許文献１では、イオン化された正のイオン粒子を含む気体を、排気管からチャネル内に取り込んだ微粒子を含む排気ガスと混合して微粒子を帯電させ、その後排気管に排出する。そして、排出された帯電微粒子の量に応じて流れる電流（信号電流）を検知して、微粒子の濃度を検知する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００９／１０９６８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、通常運転状態の内燃機関の排気ガスに含まれる微粒子の量を想定した場合、このようにして測定できる信号電流の大きさは、非常に小さい。例えば気体を放電によりイオン化させる際に流す電流をμＡオーダとした場合、信号電流の大きさは、その１／１０００程度のｐＡオーダとなる。このため、放電電流や信号電流が流れる配線や部材の各部分において、電磁ノイズが重畳すると、放電電流や信号電流の大きさが変動し、正確に排気ガス中の微粒子の量を検知し難くなる。また、放電を起こさせるために高電圧を掛けると、放電により電流が流れるほか、ケーブル内や各所で漏れ電流が生じる。この漏れ電流の存在は、信号電流の誤差となる虞がある。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、微粒子量に対応する信号電流を適切に検知できる微粒子検知システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、金属製の排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、上記排気管に装着された検知部と、上記検知部から延出したリード線と、上記リード線に接続した駆動処理回路と、を備え、上記検知部は、イオン源と微粒子帯電部と内側包囲部と外側包囲部とを有し、上記イオン源は、第１フローティング電位とされる第１電極、及び、上記第１フローティング電位に比して、正または負電位方向に高電位の第２フローティング電位とされる第２電極を有し、これらの間の気中放電によりイオンを生成するイオン源であり、上記微粒子帯電部は、この微粒子帯電部外部の上記排気ガスを上記微粒子帯電部の内部に取り入れる取入口を含み、自身の内部に、上記取入口から取り入れた取入排気ガスを上記イオン源で生成した上記イオンと混合して、上記取入排気ガス中の上記微粒子に上記イオンを付着させて、帯電微粒子とする混合領域を構成してなり、上記取入排気ガスとともに上記帯電微粒子を排出する排出口を含み、上記第１電極と導通し、上記イオン源で生成された上記イオンのうち、上記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極をなす、導電性の微粒子帯電部であり、上記内側包囲部は、上記第２電極及び上記排気管とは電気的に絶縁される一方、上記微粒子帯電部及び上記第１電極と導通し、上記微粒子帯電部及び上記イオン源よりも上記リード線側で、上記第２電極の径方向周囲を取り囲んでなり、上記外側包囲部は、上記排気管と導通して接地電位とされる一方、上記第２電極、上記微粒子帯電部及び上記内側包囲部とは電気的に絶縁され、上記微粒子帯電部、上記イオン源及び上記内側包囲部のうち、上記排気管の外部に位置する部位の径方向周囲を取り囲んでこれらを電磁遮蔽してなり、上記リード線は、上記第２電極に導通する電源配線と、上記内側包囲部と導通すると共に、上記電源配線とは絶縁しつつ、この電源配線の径方向周囲を包囲する内側包囲配線と、上記外側包囲部と導通すると共に、上記内側包囲配線とは絶縁しつつ、この内側包囲配線の径方向周囲を包囲して上記内側包囲配線を電磁遮蔽する外側包囲配線と、を有する二重包囲ケーブルであり、上記駆動処理回路は、上記第１フローティング電位とされ、上記内側包囲配線に導通し、上記内側包囲配線を通じて、上記イオン源の上記第１電極に給電する第１出力端と、上記第２フローティング電位とされ、上記電源配線に導通し、上記電源配線を通じて、上記イオン源の上記第２電極に給電する第２出力端と、を含み、上記第２出力端を通じて予め定めた定電流を出力するイオン源電源回路と、上記第１出力端に導通する信号入力端と、上記接地電位に導通する接地入力端と、を含み、上記第１出力端と上記接地電位との間を流れる信号電流を検知する信号電流検知回路と、を有し、上記イオン源電源回路は、上記第１出力端に導通する電源回路包囲部材に包囲されてなり、上記イオン源電源回路及びこれを囲む上記電源回路包囲部材と上記信号電流検知回路とは、いずれも上記接地電位に導通する外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる微粒子検知システムである。
【０００７】
この微粒子検知システムでは、イオン源における気中放電によって、イオン源電源回路の第２出力端から電源配線を通じて第２電極に、放電電流が供給される。この放電電流のうち、多くは、放電経路を通じて、第１電極に流れ込む（以下、この電流を、受電電流という。）。また、イオン源から放出されたイオンの多くは、浮遊イオンとして捕集極で捕集されるので、この捕集極には、この浮遊イオンに電荷に対応する電流（捕集電流）が流れる。そして、これら受電電流と捕集電流の和（受電捕集電流）が、第１電極及び捕集極（微粒子帯電部）に導通する内側包囲配線を流れ、イオン源電源回路の第１出力端に戻る。
但し、受電捕集電流は、放電電流に比して僅かに少ない。というのも、イオン源で生成されたイオンのうち、排出口から排出された帯電微粒子に付着して排出された排出イオンの電荷に対応する分の電流は、内側包囲配線を通らないからである。なお、帯電微粒子が流通している排気管は接地電位とされている。
ところでイオン源電源回路から見ると、第２出力端から流出した電流と、第１出力端から流入する電流とにアンバランスが生じることとなる。このため、この不足分（差分＝放電電流−受電捕集電流）に相当する信号電流が、接地電位から第１出力端に向けて流れ込んでバランスする。
そこで、本システムでは、第１出力端に導通する信号入力端と、接地電位に導通する接地入力端とを有する信号電流検知回路を設けることで、第１出力端と接地電位との間を流れる信号電流を検知する。
この差分（放電電流−受電捕集電流）に相当する信号電流の大きさは、排出された帯電微粒子に付着して排出された排出イオンの量、したがって、取入排気ガス中の微粒子の量、ひいては、排気管を流れる排気ガス中の微粒子の量に対応して増減する。このため、信号電流の大きさを検知することにより、排気ガス中の微粒子の量を検知することが可能となる。
【０００８】
ところで、イオン源において、気中放電を起こさせるには、第２電極と第１電極との間に気中放電が生じる程度の高電圧（例えば１ｋＶ程度）を印加する必要がある。即ち、第１フローティング電位に対し、第２フローティング電位を正または負電位方向に高電位とする。すると、高電位とされた第２電極、及び、これに導通している電源配線、イオン源電源回路の第２出力端などから、放電電流の一部が漏れる漏れ電流が発生する場合がある。ところで、もし、この漏れ電流が、第１フローティング電位とされた内側包囲部、内側包囲配線、電源回路包囲部材に流入した場合には、第１出力端に届く受電捕集電流に変化はなく、信号電流の大きさに誤差は生じない。しかし、漏れ電流が、接地電位とされた部材（例えば、外側包囲部、外側包囲配線、外部回路包囲部材など）に流入した場合には、結果として受電捕集電流が小さくなったこととなり、差分が大きく、従って信号電流が大きくなったのと等しくなる。
前述したように、信号電流の大きさは非常に小さい場合が多く、このように接地電位に届く漏れ電流が僅かでも存在すると、信号電流の値に大きな誤差を生じる虞がある。
【０００９】
そこで、本システムでは、まず第２電極については、微粒子帯電部及びイオン源よりもリード線側において、第１電極と導通する内側包囲部で、第２電極の径方向周囲を取り囲んでいる。また、この第２電極と導通する電源配線については、第１電極及び内側包囲部と導通する内側包囲配線で、その径方向周囲を包囲している。さらに、駆動処理回路のうち、イオン源電源回路を、その第１出力端に導通する電源回路包囲部材で包囲している。
このため、第２電極、電源配線、あるいはイオン源電源回路の第２出力端など、第２フローティング電位とされた部位から漏れ電流が流出したとしても、この漏れ電流は、これらを包囲している内側包囲部、内部包囲配線、あるいは電源回路包囲部材に流れ込み、受電捕集電流として、イオン源電源回路の第１出力端に流れ込む。つまり、これよりも外側の部材（外側包囲部、外側包囲配線、外側回路包囲部材）にまでは届かない。このため、このシステムでは、漏れ電流による受電捕集電流の変動を、ひいては信号電流の変動を抑制できる。
【００１０】
またこれとは別に、放電電流が流れる経路（例えば、電源配線）、あるいは受電捕集電流が流れる経路（例えば、内側包囲配線）に外部から電磁ノイズが重畳すると、放電電流や受電捕集電流の大きさが変動して見える。すると、これらの差分で与えられる信号電流の大きさも変動する。前述したように、差分（信号電流）が小さい場合には、放電電流や受電捕集電流の大きさが変動すると、差分（信号電流）が大きく変動してしまう虞が高い。
【００１１】
このため、本システムでは、微粒子帯電部、イオン源（第２電極、第１電極）及び（第２電極を囲む）内側包囲部のうち、排気管の外部に位置する部位の径方向周囲を、排気管と導通して接地電位とされる外側包囲部で取り囲んで、これらを電磁遮蔽している。この結果、本システムでは、第２電極は、内側包囲部と外側包囲部で二重に電磁遮蔽され、内側包囲部のうち上述の排気管の外部に位置する部位は、外側包囲部で一重に電磁遮蔽されている。
また本システムでは、リード線として二重包囲ケーブルを用いており、電源配線、およびこれを囲む内側包囲配線は、この径方向周囲を包囲し、排気管及び外側包囲部と導通して接地電位とされる外側包囲配線で電磁遮蔽されている。この結果、第２電極に導通する電源配線は、内側包囲配線と外側包囲配線とで二重に電磁遮蔽され、第１電極に接続する内側包囲配線は、外側包囲配線で一重に電磁遮蔽されている。
また、駆動処理回路のうち、イオン源電源回路、これを囲む電源回路包囲部材及び信号電流検知回路は、いずれも接地電位に導通する外側回路包囲部材で包囲されて電磁遮蔽されている。この結果、イオン源電源回路は、電源回路包囲部材と外側回路包囲部材とで二重に電磁遮蔽され、信号電流検知回路は、外側回路包囲部材で一重に遮蔽されている。
【００１２】
本システムでは、この様な構成、即ち、駆動処理回路における外側回路包囲部材、二重包囲ケーブルにおける外側包囲配線、及び、検知部における外側包囲部による、各所での電磁遮蔽により、イオン源電源回路の第２出力端と第２電極との間を流れる放電電流が、電磁ノイズの影響を受けにくくされている。また、イオン源電源回路の第１出力端と第１電極あるいは捕集極との間を流れる受電捕集電流についても、電磁ノイズの影響を受けにくくされている。
このため、このシステムでは、放電電流と受電捕集電流との差分で与えられ、信号電流検知回路で検知する信号電流についても、電磁ノイズの影響を受けにくい。
【００１３】
かくして、本システムでは、漏れ電流や電磁ノイズの影響を受けず、正確に信号電流の大きさを検知することができ、これにより、排気ガス中の微粒子の量を、適切に検知することができる。
【００１４】
なお、イオン源で行わせる気中放電の形式としては、例えば、コロナ放電を採用すると良い。また、放電電極の配置形態としては、第１電極と第２電極とを、互いに対向して配置し、これら間に気中放電を起こさせても、基板上に隣在して配置し、これらの間で（気中の）沿面放電を生じさせてもよい。
【００１５】
また、二重包囲ケーブルの形態としては、例えば、電源配線とする銅線など芯線を、ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等からなる筒状の絶縁体（内側絶縁体）で取り囲み、さらに、この絶縁体を銅細線で構成した編組で覆ったり、この絶縁体に銅やアルミニウムからなる金属テープを巻き付けたり、あるいは、絶縁体を覆った編組の上にさらに金属テープを巻き付けたりして、内側包囲配線とする。銅パイプ、アルミニウムパイプなどの金属パイプを、内側包囲配線の全部あるいは部分的に用いても良い。
なお後述するように、電源配線のほかに、補助配線など他の配線や気体を通す樹脂製のチューブなども併せて、内側包囲配線内に配置する場合には、以下のようにすると良い。即ち、銅線などをＰＴＦＥ等の絶縁体（絶縁被覆）で取り囲んで被覆線とする。この被覆線同士あるいは被覆線とチューブとの間の隙間を埋めるように、ガラス繊維や綿特紡糸など絶縁性の繊維を配置する。そして、これらの外側に内側絶縁体の外皮となるＰＴＦＥ等のテープを巻き付ける。さらに、この外側を編組で覆ったり金属テープを巻き付ける。このようにして、内部に、電源配線等の芯線やチューブを備え、これらを、絶縁被覆（絶縁体）、絶縁性の繊維、及び外皮の三層構造からなる内側絶縁体で囲み、さらに、この周囲を導電性の内側包囲配線で囲む形態とする。
そして、上述の内側包囲配線を、ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等からなる筒状の絶縁体（外側絶縁体）で取り囲み、さらに、これを編組で覆ったり金属テープを巻き付けたり、あるいは編組で覆った上にさらに金属テープを巻き付けたりして、外側包囲配線を形成したものが挙げられる。金属パイプを、外側包囲配線の全部あるいは部分的に用いることもできる。なお、この外側包囲配線の周囲に、これの保護のために、ＦＥＰ，ＰＴＦＥ等からなる被覆層を形成しても良い。
【００１６】
さらに、イオン源電源回路を囲む電源回路包囲部材としては、導電性を有し、イオン源電源回路を包囲して電流が漏れないよう収容ケースの形態とするのが良く、例えば、銅、アルミニウムなどの金属体を削り出したケースのほか、銅板、アルミニウム板などの金属板、パンチングメタル板、金属線を編んだ金属ネット、プラスチック板の内面や外面にアルミニウム層や銅層などの導電膜を形成した導電膜付きプラスチック板などから構成された収容ケースが挙げられる。
、また、電源回路包囲部材、及び信号電流検知回路を電磁遮蔽する外側回路包囲部材としては、イオン源電源回路あるいは信号電流検知回路に外部からの電磁ノイズが侵入しない材質を用いたものが良い。例えば、銅、アルミニウムなどの金属体から削り出した収容ケースや、銅板、アルミニウム板などの金属板、パンチングメタル板、金属線を編んだ金属ネット、プラスチック板の内面や外面にアルミニウム層や銅層などの導電膜を形成した導電膜付きプラスチック板などから形成された収容ケースが挙げられる。
また、イオン源電源回路は、予め定めた定電流（例えば、数μＡ程度の定電流）を出力するように制御された定電流回路である。このイオン源電源回路としては、例えば、第１出力端に対して第２出力端が常に正電位とされ、常に一定電流を出力する直流定電流電源を用いても良い。あるいは、第１出力端に対して第２出力端が間欠的に（半波整流状あるいは矩形波状などのパルス状）に正電位とされる、いわゆる片振りで、実効値としての電流値が一定とされた直流定電流電源を用いることもできる。
【００１７】
また、上述の微粒子検知システムであって、前記イオン源電源回路は、絶縁トランスを介して、自身の駆動電力を外部から得る構成とされてなり、上記絶縁トランスは、前記外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００１８】
このシステムでは、イオン源電源回路の駆動電力を、絶縁トランスを介して得ているので、このイオン源電源回路、及びその第１出力端及び第２出力端を、外部の電位（例えば、排気管などの接地電位）から電位が浮いた状態とすることができる。このため、容易に、第１出力端及びこれに導通する第１電極等の各部位を第１フローティング電位とし、第２出力端及びこれに導通する第２電極等の各部位を第２フローティング電位とすることができる。
しかも、この絶縁トランスは、外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されているので、この絶縁トランスを介して、外部の電磁ノイズがイオン源電源回路に侵入することも防止されている。
【００１９】
なお、絶縁トランスとしては、公知の形式の絶縁トランスを用いることができる。また、絶縁トランスとして、外部側（一次側）コイルを巻回した一次側鉄心と、イオン源電源回路側のコイルを巻回した二次側鉄心とを分離可能に構成した形態の絶縁トランスも用いうる。なおこの分離タイプの絶縁トランスは、一次側鉄心と二次側鉄心とを、互いに小さな間隙を介して切り離し、互いに絶縁しながらも、一次側鉄心と二次側鉄心とに共通した磁束が通過するように配置することで、変成作用を果たす。また、鉄心のうち、一次側鉄心を接地電位に接続し、二次側鉄心を第１フローティング電位に接続するのが好ましい。
【００２０】
さらに、上述のいずれかに記載の微粒子検知システムであって、前記検知部は、前記微粒子帯電部内に配置され、前記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極であって、前記第１フローティング電位及び前記第２フローティングと異なり、かつ、前記浮遊イオンに斥力を及ぼす第３フローティング電位とされ、前記第２電極及び前記第１電極とは電気的に絶縁され、上記微粒子帯電部及び上記イオン源よりも上記リード線側で、前記内側包囲部に自身の径方向周囲を包囲されてなる補助電極を有し、前記二重包囲ケーブルは、前記内部包囲配線内に、上記補助電極に導通する補助配線を有し、前記駆動処理回路は、上記第３フローティング電位とされ、上記補助配線に導通し、上記補助配線を通じて、上記補助電極に導通する補助第２出力端と、上記第１フローティング電位とされ、上記イオン源電源回路の上記第１出力端に導通する補助第１出力端と、を含む補助電極電源回路を有し、上記補助電極電源回路は、前記イオン源電源回路と共に前記電源回路包囲部材に包囲されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００２１】
イオン源で生成されたイオンのうち微粒子に付着しなかった浮遊イオンが、捕集極（微粒子帯電部）で捕集されずに、排出口から排出されると、捕集電流（受電捕集電流）が減少し、結果として信号電流が増加する。しかし、この信号電流の増加分は、微粒子の量に依存しない成分によるものであり、逆に、微粒子量の検出精度が低下して、好ましくない。
これに対し、上述のシステムでは、微粒子帯電部内に、捕集極による浮遊イオンの捕集を補助する補助電極を備えている。このため、捕集極でより確実に浮遊イオンを捕集することができ、信号電流を、より正確に微粒子の量に対応したものとすることができ、微粒子の量の検出精度を向上させることができる。
しかも、補助電極のうち微粒子帯電部及びイオン源よりもリード線側の部位、補助配線、補助電極電源回路は、内側包囲部、内側包囲配線、及び電源回路包囲部材に包囲されている。なお、前述したように、内側包囲部、内側包囲配線、及び電源回路包囲部材は、それぞれ外側包囲部、外側包囲配線、及び外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されている。
したがって、上述の補助電極のうち微粒子帯電部及びイオン源よりもリード線側の部位、補助配線、及び補助電極電源回路も、外側包囲部、外側包囲配線、及び外側回路包囲部材にも包囲されて電磁遮蔽されている。
このため、補助電極や補助配線、補助電極電源回路に、外部からのノイズが重畳することが防止されており、また、これにより、補助電極の第３フローティング電位が、ノイズにより変動し、捕集極での浮遊イオンの捕集に影響することも防止されている。
【００２２】
加えて、もし、第３フローティング電位とされた補助電極、補助配線、及び補助電極電源の補助第２出力端から、漏れ電流が流れ出て、接地電位の外側包囲部、外側包囲配線、あるいは外側回路包囲部材に届いた場合には、この漏れ電流は、信号電流検知回路を介して、補助電極電源回路の補助第１出力端に戻る経路を通ることとなり、信号電流の検知に影響を及ぼすことになる。
これに対し本システムでは、補助電極、補助配線、及び補助電極電源は、第１フローティング電位とされた内側包囲部、内側包囲配線、及び電源回路包囲部材に、それぞれ囲まれている。このため、漏れ電流が、内側包囲部、内側包囲配線、及び電源回路包囲部材よりも外側に位置する外側包囲部、外側包囲配線、及び外側回路包囲部材にまで届くことがない。かくして、このシステムでは、信号電流が、この補助電極、補助配線、補助電極電源回路からの漏れ電流の影響を受けることも防止されている。
【００２３】
また、補助第１出力端を内側包囲配線に導通させて第１フローティング電位とすることで、イオン源電源回路の第１出力端及びこれに導通する第１電極等と共通の電位となるので、第１〜第３フローティング電位の関係を容易に定めることができる。
なお、第３フローティング電位としては、第１フローティング電位と第２フローティング電位との中間の電位とすると良い。
【００２４】
さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記補助電極電源回路は、補助電極絶縁トランスを介して、自身の駆動電力を外部から得る構成とされてなり、上記補助電極絶縁トランスは、前記外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００２５】
このシステムでは、補助電極電源回路の駆動電力を、補助電極絶縁トランスを介して得ているので、この補助電極電源回路、及びその補助第２出力端及び補助第１出力端を、外部（例えば、排気管などの接地電位）から電位が浮いた状態とすることができる。このため、容易に、補助第２出力端及びこれに導通する補助電極等を第３フローティング電位とし、補助第１出力端を第１フローティング電位とすることができる。
しかも、この補助電極絶縁トランスは、外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されているので、この補助電極絶縁トランスを介して、外部のノイズが補助電極電源回路に侵入することも防止されている。
【００２６】
さらに、上述のいずれか１項に記載の微粒子検知システムであって、前記検知部は、気体を、前記微粒子帯電部の前記混合領域に噴射する気体噴射源を有し、上記微粒子帯電部は、上記気体の噴射によって、上記微粒子帯電部外部の前記排気ガスを前記取入口から上記混合領域に導き入れて、前記取入排気ガスと前記イオンとを混合し、上記気体とともに、前記排出口から前記取入排気ガスを排出する形態に構成されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００２７】
一般に、排気ガスは、これを排出する内燃機関等の性質上（例えば、４サイクルエンジンでは、エンジンからの排気は間欠的になる）、排気管内での流速が脈動するほか、内燃機関の駆動条件（エンジン回転数の高低など）によって、排気管内での流速自身も大きく変動する。
このため、微粒子帯電部内への排気ガスの取り入れを、排気ガスの流れに任せる構成とした場合には、微粒子帯電部内に取り入れられる排気ガスの量に変動を生じやすく、これに伴って、微粒子の量を示す信号電流も、この排気ガスの流速の変動の影響を受けやすい。
【００２８】
これに対し、本システムでは、気体を混合領域に噴射し、これによって微粒子帯電部外部の排気ガスを混合領域に導き入れ、かつ、イオンを取入排気ガスと混合する。このため、排気ガスの流速の変動による、取入排気ガスの量の変動が生じにくくなり、この変動に伴う信号電流の変動の影響を受けにくくなる。このため、より正確に、排気ガス中の微粒子の量を検知することができる。
【００２９】
なお、気体噴射源は、イオン源でのイオンの生成とは別に、気体を噴射するものとしても良い。また、イオン源と気体噴射源とを兼ねて、イオンを、気体とともに噴射する構成としても良い。
また、噴射する気体としては、大気を用いることができるほか、窒素、酸素などを用いることもできる。
また、気体噴射源としては、この気体噴射源自身に、噴射する気体（大気等）を圧縮するポンプを備えたものとするほか、別に用意した圧縮した大気や窒素、酸素等をこの気体噴射源まで導いて、この導かれた気体を噴射する構成としても良い。
【００３０】
さらに、上述の微粒子検知システムであって、前記イオン源は、前記気体噴射源を兼ねるイオン気体噴射源であり、前記イオンを、前記気体とともに前記混合領域に噴射する構成とされてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００３１】
このシステムでは、イオン源が気体噴射源を兼ねるイオン気体噴射源となっており、イオンを気体とともに噴射するので、混合領域へのイオン及び気体の供給が容易になる。
【００３２】
さらに、前２項のいずれかに記載の微粒子検知システムであって、前記二重包囲ケーブルは、前記気体噴射源に連通し、前記気体噴射源に向けて前記気体を圧送する気体流通路が形成されてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００３３】
このシステムでは、ケーブル内に電源配線等を設けるのみならず、気体流通路が形成されており、ケーブル内の気体流通路を通じて気体噴射源に気体を圧送できる。このため、検知部付近に気体（大気）を圧縮するポンプを設けたり、あるいは、ケーブルとは別に、気体噴射源に向けて気体を圧送するチューブを用意し、これを引き回す必要が無い。即ち、微粒子検知システムにおける、気体噴射源への気体の供給やそのための引き回しが、簡単にできる。
【００３４】
さらに、上述の微粒子検知システムであって、気体流通路は、内側包囲配線内に形成されてなる微粒子検知システムとするのが好ましい。
気体流通路を、二重包囲ケーブルのうち内側包囲配線内に形成することで、検知部あるいはこの付近において、さらに容易に気体流通路を気体噴射源に連通させることができる。
【００３５】
加えて、前述のいずれか１項に記載の微粒子検知システムであって、前記第２フローティング電位は、前記第１フローティング電位に対して正電位とされ、前記イオン源のうち、前記第２電極は、針状の針状先端部を有してなり、前記第１電極は、上記第２電極の上記針状先端部の先端側に、この第２電極と離間して対向する対向面を有してなり、上記イオン源は、前記気中放電として、上記第１電極と上記第２電極との間で、上記第２電極の上記針状先端部の周りに、正針コロナが生じるコロナ放電を生じさせてなる微粒子検知システムとすると良い。
【００３６】
このシステムでは、イオン源において、第２電極の針状先端部に正針コロナを生じさせるコロナ放電を起こさせる。このため、気体（例えば大気）に起因する正イオンを、持続的かつ効率的に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態にかかる微粒子検知システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、処理回路部の機械的構造を示す分解斜視図である。
【図３】処理回路部について、外側金属ケースのうち上蓋（第１外側ケース部材）を除去した状態を示す斜視図である。
【図４】処理回路部について、外側金属ケースのうち上蓋（第１外側ケース部材）を除去した状態を示す平面図である。
【図５】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、検知部の構造を示す縦断面図である。
【図６】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、検知部の構造を示す、図５とは直交する縦断面の縦断面図である。
【図７】ケーブルの構造を示し、図５におけるＡ−Ａ横断面図である。
【図８】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、検知部の構造を示す分解斜視図である。
【図９】実施形態にかかる微粒子検知システムのうち、微粒子帯電部内での、微粒子の取り入れ、帯電、排出の様子を模式的に説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本実施形態に係る微粒子検知システムについて、図面を参照して説明する。本実施形態の微粒子検知システム１（図１参照）は、主として、車両（図示しない）に搭載した内燃機関（図示しない）の排気管ＥＰのうち取付開口ＥＰＯを含む取付部ＥＰＴに装着される検知部１０と、この検知部１０から延出するケーブル１６０と、このケーブル１６０に接続する駆動処理回路２０１を有する処理回路部２００と、圧縮空気ＡＫを圧送する圧送ポンプ３００とからなる。処理回路部２００の駆動処理回路２０１は、ケーブル１６０を介して検知部１０を駆動するとともに、後述する信号電流Ｉｓを検知する。
【００３９】
先ず、処理回路部２００に含まれる駆動処理回路２０１の電気回路上の構成について、説明する。駆動処理回路２０１は、計測制御回路２２０と、イオン源電源回路２１０と、補助電極電源回路２４０とを有している。なお、計測制御回路２２０内には、信号電流検知回路２３０が含まれている。
この駆動処理回路２０１のうち、イオン源電源回路２１０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされる第１出力端２１１と、第２フローティング電位ＰＶ２とされる第２出力端２１２とを有している。第２フローティング電位ＰＶ２は、具体的には、第１フローティング電位ＰＶ１に対して、正の高電位とされている。さらに具体的には、第２出力端２１２からは、第１フローティング電位ＰＶ１に対し、１００ｋＨｚ程度の正弦波を半波整流した、１〜２ｋＶ0-pの正のパルス電圧が出力される。なお、イオン源電源回路２１０は、その出力電流についてフィードバック制御され、自律的に、その実効値が予め定めた電流値（例えば、５μＡ）を保つ定電流電源を構成している。
【００４０】
また、駆動処理回路２０１のうち、補助電極電源回路２４０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされる補助第１出力端２４１と、第３フローティング電位ＰＶ３とされる補助第２出力端２４２とを有している。この第３フローティング電位ＰＶ３は、具体的には、第１フローティング電位ＰＶ１に対して、正の直流高電位であるが、第２フローティング電位ＰＶ２のピーク電位（１〜２ｋＶ）よりも低い、例えば、ＤＣ１００〜２００Ｖの電位にされている。
【００４１】
さらに、駆動処理回路２０１のうち、計測制御回路２２０の一部をなす信号電流検知回路２３０は、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に接続する信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥに接続する接地入力端２３２とを有している。この信号電流検知回路２３０は、後述する信号電流Ｉｓを検知する回路である。
【００４２】
加えて、この駆動処理回路２０１においては、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされる電源回路包囲部材２５０に包囲され、電磁遮蔽されている。イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、及び、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１は、この電源回路包囲部材２５０に接続している。
なお、本実施形態では、この電源回路包囲部材２５０は、内側金属ケース２５１及び絶縁トランス２７０の二次側鉄心２７１Ｂから構成されている。内側金属ケース２５１は、アルミニウム塊を切削加工（削り出し）して箱状に形成されてなり、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０を収容して包囲すると共に、後述する内側包囲配線１６５に導通している。
一方、絶縁トランス２７０は、その鉄心２７１が、一次側コイル２７２を捲回した一次側鉄心２７１Ａと、電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４が捲回された二次側鉄心２７１Ｂとに、分離可能に構成されている。但し、絶縁トランス２７０は、一次側鉄心２７１Ａと二次側鉄心２７１Ｂとを、小さな隙間を介して離間させ、電気的に互いに絶縁しながらも、磁気回路的には両者を共通の磁束が通過するように構成することで、絶縁トランス２７０としての変成作用を果たす。なお、鉄心２７１のうち、一次側鉄心２７１Ａは、接地電位ＰＶＥに導通し、二次側鉄心２７１Ｂは、第１フローティング電位ＰＶ１（イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１）に導通している。
【００４３】
さらに、イオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、電源回路包囲部材２５０（内側金属ケース２５１）、及び、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０は、接地されて接地電位ＰＶＥとされる外側金属ケース２６０（外側回路包囲部材）に包囲され、電磁遮蔽されている。なお、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａは、この外側回路包囲部材２６０に接続している。本実施形態では、この外側金属ケース２６０（外側回路包囲部材）は、アルミニウム塊を切削加工（削り出し）して箱状に形成してなり、内部にイオン源電源回路２１０、補助電極電源回路２４０、電源回路包囲部材２５０、及び、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０を収容している。
【００４４】
計測制御回路２２０は、レギュレータ電源ＰＳを内蔵している。なお、このレギュレータ電源ＰＳは、外部のバッテリＢＴで駆動される。
また、計測制御回路２２０は、マイクロプロセッサを含み、コネクタ２２５に接続された通信ケーブルＣＣを介して内燃機関を制御する制御ユニットＥＣＵと通信可能となっており、前述した信号電流検知回路２３０の測定結果（信号電流Ｉｓの大きさ）、これを微粒子量などに換算した値、あるいは、微粒子量が所定量を超えたか否かなどの信号を、制御ユニットＥＣＵに送信可能となっている。これにより、制御ユニットＥＣＵで、内燃機関の制御や、フィルタ（図示しない）の不具合警告を発するなどの動作が可能となる。
【００４５】
外部からレギュレータ電源ＰＳを通じて計測制御回路２２０に入力された電力の一部は、絶縁トランス２７０を介して、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に分配される。なお、絶縁トランス２７０においては、計測制御回路２２０の一部をなす一次側コイル２７２と、イオン源電源回路２１０の一部をなす電源回路側コイル２７３と、補助電極電源回路２４０の一部をなす補助電極電源側コイル２７４と、鉄心２７１（一次側鉄心２７１Ａ，二次側鉄心２７１Ｂ）とは、互いに絶縁されている。このため、計測制御回路２２０から、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０に電力を分配できる一方、これら同士間の絶縁を保つことができる。
なお、本実施形態では、前述したように、二次側鉄心２７１Ｂは、第１フローティング電位ＰＶ１とされ、電源回路包囲部材２５０の一部として用いている。また、本実施形態では、絶縁トランス２７０は、補助電極電源回路２４０に電力を供給する補助電極絶縁トランスをも兼ねている。
【００４６】
圧送ポンプ３００は、自身の周囲の大気（空気）を取り込んで、先端部分が処理回路部２００内に差し込まれた送気パイプ３１０を通じて、後述するイオン気体噴射源１１に向けて、清浄な圧縮空気ＡＫを圧送する。
【００４７】
次いで、ケーブル１６０について説明する（図１，図７参照）。このケーブル１６０は、二重包囲ケーブルであり、その中心部分には、銅線からなる電源配線１６１及び補助配線１６２のほか、ＰＴＦＥからなる中空のエアパイプ１６３が配置されている。これらの径方向周囲は、内側絶縁体１６４で包囲されている。具体的には、まず、電源配線１６１及び補助配線１６２のそれぞれを、ＦＥＰからなる絶縁性の電源配線被覆層１６４ａ及び補助配線被覆層１６４ｂで被覆している。さらに、これら被覆層１６４ａ，１６４ｂ及びエアパイプ１６３の周囲及び相互間を、繊維の延伸方向をケーブル１６０の長手方向に揃えたガラス繊維からなる絶縁性の内側絶縁繊維部材１６４ｃで包囲している。さらに、被覆層１６４ａ，１６４ｂ、エアパイプ１６３及び内側絶縁繊維部材１６４ｃの周りに、ＰＴＦＥからなる絶縁テープを巻き付けて内側絶縁被覆層１６４ｄを形成している。かくして、電源配線１６１及び補助配線１６２の周囲は、被覆層１６４ａ，１６４ｂ、内側絶縁繊維部材１６４ｃ及び内側絶縁被覆層１６４ｄの３つからなる内側絶縁体１６４で包囲されている。
【００４８】
さらに、この内側絶縁体１６４（内側絶縁被覆層１６４ｄ）の周囲は、銅細線を編んだ編組からなる内側包囲配線１６５で被覆されている。さらに、この内側包囲配線１６５の周囲は、ＦＥＰからなる絶縁性の内側包囲配線被覆層１６６で囲まれている。また、この内側包囲配線被覆層１６６の周囲も、銅細線を編んだ編組からなる外側包囲配線１６７で被覆されている。さらに、この外側包囲配線１６７の周囲も、その保護のため、ＦＥＰからなる絶縁性の外側包囲配線被覆層１６８で囲んである。かくして、このケーブル１６０では、電源配線１６１及び補助配線１６２の周囲を、内側絶縁体１６４及び内側包囲配線被覆層１６６を介して、内側包囲配線１６５及び外側包囲配線１６７で二重に取り囲む形態となっている。
加えて、このケーブル１６０は、エアパイプ１６３内の気体流通路１６３Ｈを通じて、ケーブル１６０の長手方向に、気体を流通させることができる。
【００４９】
前述したように、処理回路部２００は、このケーブル１６０と接続している（図１参照）。具体的には、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２は、電源配線１６１に接続され、互いに導通している。また、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２は、補助配線１６２に接続され、互いに導通している。さらに、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１は、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１、電源回路包囲部材２５０、及び、内側包囲配線１６５に接続され、互いに導通している。加えて、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２は、接地電位ＰＶＥ及び外側包囲配線１６７に接続され、互いに導通している。
その他、圧送ポンプ３００の送気パイプ３１０は、後述するように、内側金属ケース２５１内を通じて、ケーブル１６０のエアパイプ１６３に連通されている。
【００５０】
次いで、本システム１の処理回路部２００の機械的構成、及び、この処理回路部２００とケーブル１６０との接続構造について、図２〜図４を参照して説明する。なおこれらの図においては、回路配線等の記載を省略し、計測制御回路２２０等についても、簡略化して箱状の形態で示してある。
内側金属ケース２５１は、概略、直方体形状をなしており、それぞれ、アルミニウムからなり、内側に切削加工によって凹部が形成された第１内側ケース部材２５２と第２内側ケース部材２５３の２つを、図２中、上下方向に向き合わせて互いに導通しかつ気密に結合してなる。このケース２５１の内部には、イオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０が構成された基板(図示しない)を、包囲するように収容している。
なお、前述した、これらの回路に電力を供給する絶縁トランス２７０のうち、二次側鉄心２７１Ｂ及びこれに捲回された電源回路側コイル２７３及び補助電極電源側コイル２７４も、このケース２５１内に収容されている。また、図４において破線で示すように、二次側鉄心２７１Ｂのうち、一次側鉄心２７１Ａと対向して近接して配置される面２７１ＢＳが、内側金属ケース２５１の側面（図４において右側面）から露出して、これより右上側の計測制御回路２２０の一次側鉄心２７１Ａの面２７１ＡＳに対向するように配置されている。二次側鉄心２７１Ｂは、ケース２５１に導通している。
【００５１】
また、この内側金属ケース２５１には、ケーブル１６０の基端部分が挿入されている。具体的には、ケーブル１６０のうち、内側包囲配線１６５内の電源配線１６１，補助配線１６２，及びエアパイプ１６３が、図２中、左下側から、内側金属ケース２５１内に挿入されている。なお、図示しないが、内側金属ケース２５１内に収容された基板上に構成されたイオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に、ケーブル１６０の電源配線１６１が接続されている。また、同じく基板上に構成された補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に、ケーブル１６０の補助配線１６２が接続されている。さらに、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、及び補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１は、それぞれ、内側金属ケース２５１（電源回路包囲部材２５０）に接続されている。また、エアパイプ１６３は、内側金属ケース２５１内でその端部が開放されている。さらに、ケーブル１６０の内側包囲配線１６５は、その基端部１６５Ｔがむき出しにされ、第１内側ケース部材２５２と第２内側ケース部材２５３の２つに挟まれて保持されると共に、このケース２５１（ケース部材２５２，２５３）に導通している。
【００５２】
この様に、本システム１の処理回路部２００では、基板（図示しない）に形成されたイオン源電源回路２１０及び補助電極電源回路２４０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされた内側金属ケース２５１及び二次側鉄心２７１Ｂに囲まれた状態となっている。このため、後述するように、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２からの漏れ電流や、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２からの漏れ電流が生じたとしても、これらは、内側金属ケース２５１あるいは二次側鉄心２７１Ｂに届いて回収され、その外側に漏れ出すことがない構造とされている。このため、これらの漏れ電流の影響によって、信号電流Ｉｓが変動することが抑制されている。
【００５３】
さらに、送気パイプ用継ぎ手２８３が、図２中、左上側から内側金属ケース２５１内に挿入されて、内外を連通している。このため、この送気パイプ用継ぎ手２８３に、圧送ポンプ３００の送気パイプ３１０を接続することで、圧送ポンプ３００で生成した圧縮空気ＡＫを、内側金属ケース２５１内を経由して、ケーブル１６０のエアパイプ１６３に圧送することができる。
【００５４】
一方、信号電流検知回路２３０を含む計測制御回路２２０も、図示しない基板上に構成され、絶縁トランス２７０のうち、一次側鉄心２７１Ａ及びこれに捲回された一次側コイル２７２も一体に構成される。なお、図２では、計測制御回路２２０、絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａ等は、直方体箱状に省略して記載してある。但し、一次側鉄心２７１Ａは、その面２７１ＡＳが、二次側鉄心２７１Ｂの面２７１ＢＳと対向するように、配置されている。一次側鉄心２７１Ａと二次側鉄心２７１Ｂとは、これらの面２７１ＡＳと面２７１ＢＳとが、図４に示すように、離間してはいるが、互いに近接して配置され、共通の磁束が２つの鉄心２７１Ａ，２７１Ｂを貫通する形態とされて、併せて１つの鉄心２７１をなし、変成作用を奏する絶縁トランス２７０を構成している。
なお、計測制御回路２２０には、コネクタ２２５が形成されており、このコネクタ２２５を介して、前述したように、バッテリＢＴ及び制御ユニットＥＣＵと接続可能になっている。
【００５５】
更に本実施形態では、内側金属ケース２５１、絶縁トランス２７０、及び計測制御回路２２０を、概略直方体形状の外側金属ケース２６０（外側回路包囲部材）内に収容している。この外側金属ケース２６０は、それぞれ、アルミニウムからなり、内側に切削加工によって凹形状の収容部２６１Ｓ，２６２Ｓが形成された第１外側ケース部材２６１と第２外側ケース部材２６２の２つを、図２中、上下方向に向き合わせて互いに導通しかつ気密に結合してなる。
【００５６】
これらケース部材２６１，２６２の形態について、第２外側ケース部材２６２を例に説明すると、このケース部材２６２の中央部分には、概略矩形凹形状の収容部２６２Ｓが形成されている。また、この収容部２６２Ｓに連通するように、この収容部２６２Ｓの周囲に、概略半円筒状のケーブル配置溝２６２Ｃ、概略半円筒状の継ぎ手配置溝２６２Ｄ、及び、概略矩形状のコネクタ設置凹部２６２Ｅが形成されている。第１外側ケース部材２６１についても同様に、収容部２６１Ｓ、ケーブル配置溝２６１Ｃ、継ぎ手配置溝２６１Ｄ、及び、コネクタ設置凹部２６１Ｅが形成されている。
ケーブル配置溝２６１Ｃ，２６２Ｃ内には、ケーブル１６０及びこのケーブル１６０が挿通された防水防塵用のグロメット２８４が配置されており、これらは外側金属ケース２６０（ケース部材２６１とケース部材２６２）に挟持されている。なお、ケーブル１６０の外側包囲配線１６７の基端部１６７Ｔがむき出しにされており、第１外側ケース部材２６１と第２外側ケース部材２６２の２つに挟まれて保持されると共に、この外側金属ケース２６０に導通している。また、継ぎ手配置溝２６１Ｄ，２６２Ｄ内には、送気パイプ継ぎ手２８３及びこれが挿通された防水防塵用のグロメット２８５が配置されており、これらも外側金属ケース２６０（ケース部材２６１，２６２）に挟持されている。加えて、コネクタ設置凹部２６１Ｅ，２６２Ｅ内には、コネクタ２２５が配置されており、これも外側金属ケース２６０に挟持されている。
【００５７】
また、絶縁トランス２７０を構成すべく、一次側鉄心２７１Ａ及び二次側鉄心２７１Ｂ（これらの面２７１ＡＳ，２７１ＢＳ）を、互いに離間させて絶縁しつつ近接して配置するため、及び、内側金属ケース２５１を、外側金属ケース２６０内で浮かせて、この外側金属ケース２６０から離間させて絶縁するために、絶縁性樹脂からなり矩形枠状の枠状絶縁体２８１が内側金属ケース２５１の一方端部に外嵌され（図３、図４参照）ている。また、内側金属ケース２５１の他方端部にも、ケーブル１６０が挿通する挿通孔２８２Ｈを有し、絶縁性樹脂からなる絶縁スペーサ２８２が外嵌されて、外側金属ケース２６０から離間させて絶縁している。
【００５８】
なお、外側金属ケース２６０は、図示しない取り付け具によって、車両のシャーシ（図示しない）に固定、導通されて、接地電位ＰＶＥとされている。また、計測制御装置２２０及び絶縁トランス２７０の一次側鉄心２７１Ａも、外側金属ケース２６０を通じて、接地電位ＰＶＥとされている。
このように、本システム１の処理回路部２００では、外側金属ケース２６０（ケース部材２６１，２６２）の収容部２６１Ｓ，２６２Ｓ内に、内側金属ケース２５１、計測制御回路２２０、絶縁トランス２７０、枠状絶縁体２８１、及び絶縁スペーサ２８２が配置されている。そして、内側金属ケース２５１（これに内蔵されたイオン源電源回路２１０，補助電極電源回路２４０）、絶縁トランス２７０、計測制御回路２２０（信号電流検知回路２３０）は、接地電位ＰＶＥとされた外側金属ケース２６０に包囲され、電磁遮蔽されている。このため、外部からの電磁ノイズにより、信号電流Ｉｓが変動することが防止されている。
【００５９】
次いで、検知部１０について、図５〜図７を参照して説明する。前述したように、この検知部１０は、内燃機関（図示しない）の排気管ＥＰのうち取付開口ＥＰＯを有する取付部ＥＰＴに装着される。この検知部１０は、ケーブル１６０の先端部１６０Ｓに接続、形成されてなり、その電気的機能において、大別して、イオン源（イオン気体噴射源）１１と微粒子帯電部１２と内側包囲部１３と外側包囲部１４とから構成されている。一方、この検知部１０の機械的な部品構成との関係では、これらの電気的な機能部が、各部材に跨っている。そこで先ず、検知部の機械的構成（部材構成）について説明し、その後、上述の電気的機能との関係について説明する。
【００６０】
検知部１０の機械的構成は、図５〜図７のほか、図８に示す分解斜視図を参照することで容易に理解できる。なお、ケーブル１６０から見て、検知部１０側、即ち、図５，図６図８において図中上方を先端側とし、図中下方を基端側とする。
ケーブル１６０の先端部分、具体的には、電源配線１６１の先端側には、第２電極をなす針状電極体２０が接続されている。この針状電極体２０は、タングステン線からなり、概略直棒状の延出部２１と、その先端部分（図中上端部）に位置し、針状に尖った形態とされた針状先端部２２とからなる。この針状電極体２０の延出部２１は、その周囲をセラミックからなる円筒状の針状電極絶縁パイプ７５で被覆され、後述するパイプホルダ６０の保持部６１に穿孔した針状電極挿通孔６１Ｈ内に挿通されて、針状電極絶縁パイプ７５と共に保持部６１に保持されている。
【００６１】
また、ケーブル１６０の補助配線１６２の先端側には、補助電極をなす補助電極体５０が接続されている。この補助電極体５０は、ステンレス線からなり、概略直棒状の延出部５１と、その先端側でＵ字状に曲げ返された曲げ返し部５２、及び、補助電極部５３とからなる。なお、補助電極部５３の先端部分も針状に尖った形状とされ、針状先端部５３Ｓとなっている。この補助電極体５０のうち、延出部５１は、その周囲をセラミックからなる円筒状の補助電極絶縁パイプ７７で被覆され、パイプホルダ６０の保持部６１に穿孔した補助電極挿通孔６１Ｉ内に挿通されて、補助電極絶縁パイプ７７と共に保持部６１に保持されている。
【００６２】
一方、ケーブル１６０のエアパイプ１６３は、図６，図８に示すように、その先端部１６３Ｓが開放されている。
但し、ケーブル１６０の内側絶縁体１６４のうち、内側絶縁被覆層１６４ｄの先端部１６４ｄＳの周囲には、金属製の内筒８０が外嵌されており、さらに、この内筒８０の先端側には、パイプホルダ６０が嵌め込まれている。このため、エアパイプ１６３から放出された圧縮空気ＡＫは、パイプホルダ６０の保持部６１に穿孔した通気貫通孔６１Ｊを通じて、さらに先端側（図中上方）の放電空間ＤＳ（後述する）に圧送される。
なお、内筒８０は、内側絶縁体１６４（内側絶縁被覆層１６４ｄ）の径方向外側で、これを覆う内側包囲配線１６５と加締め接続され、この内側包囲配線１６５と導通している。
【００６３】
さて、パイプホルダ６０は、ステンレスからなり、図６，図８から理解できるように、中実円柱状の保持部６１と、この保持部６１の周縁から先端側に延出した円筒状の筒壁部６３とを有する。このうち、保持部６１は、外周方向に膨出する円環状のホルダフランジ部６６を有している。また保持部６１には、図中上下方向に延びる、針状電極挿通孔６１Ｈ、補助電極挿通孔６１Ｉ、及び、通気貫通孔６１Ｊが穿孔されており、前述したように、針状電極挿通孔６１Ｈ内に針状電極体２０を、補助電極挿通孔６１Ｉ内に補助電極体５０を保持している。一方、筒壁部６３の径方向内側には、先端側を向いて保持部６１から突出する針状電極体２０の針状先端部２２が位置している。
このパイプホルダ６０は、内筒８０に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通している。従って、このパイプホルダ６０も、内側包囲配線１６５と導通している。
【００６４】
さらに、パイプホルダ６０の筒壁部６３の先端側（図中上方）には、有底円筒状のノズル部材３０が、具体的にはその底部をなすノズル部３１が嵌め込まれている。このノズル部材３０も、ステンレスからなり、底部に位置するノズル部３１と、このノズル部３１の周縁から先端側に延出した円筒状の筒壁部３３とからなる。このうち、ノズル部３１は、中央が先端側に向かう凹形状とされ、その中心には、微細な透孔が形成されて、ノズル３１Ｎとなっている。一方、筒壁部３３には、１箇所、取入口３３Ｉが穿孔されている。この取入口３３Ｉは、後述するように、排気ガスＥＧを、ノズル部材３０と混合排出部材４０とで形成される混合領域ＭＸ（後述する）に取り入れるための開口である。
また、このノズル部材３０は、パイプホルダ６０に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通している。従って、このノズル部材３０も、内側包囲配線１６５と導通している。
【００６５】
このようにして、パイプホルダ６０の筒壁部６３の先端側（図中上方）にノズル部材３０のノズル部３１が嵌め込まれることで、この間に、放電空間ＤＳが形成される。この放電空間ＤＳでは、パイプホルダ６０の保持部６１から突出する針状電極体２０の針状先端部２２と、ノズル部３１の凹形状をなす対向面３１Ｔとが向き合っている。従って、針状電極体２０の針状先端部２２と、ノズル部３１（対向面３１Ｔ）との間に高電圧を印加すると、気中放電が生じ、大気中のＮ2，Ｏ2等が電離し、正イオン（例えば、Ｎ3+，Ｏ2+。以下、イオンＣＰともいう）が生成される。また、パイプホルダ６０の保持部６１の通気貫通孔６１Ｊを通じて、圧縮空気ＡＫもこの放電空間ＤＳに供給される。このため、ノズル部３１のノズル３１Ｎから、高速で空気ＡＲが、混合領域ＭＸ（後述する）に噴射されると共に、空気ＡＲに混じって、イオンＣＰも混合領域ＭＸに噴射される。
【００６６】
さらに、ノズル部材３０の筒壁部３３の先端側（図中上方）には、混合排出部材４０が嵌め込まれている。この混合排出部材４０も、ステンレスからなり、基端側（図中下方）に位置する基端部４１と、この基端部４１の周縁から先端側に延出した円筒状の先端側筒壁部４３とからなる。また、先端側筒壁部４３の先端側は、蓋部材４８が被せられて閉塞されている。また、先端側筒壁部４３には、排出口４３Ｏが穿孔されている。
この混合排出部材４０のうち、基端部４１は、内側に膨出した捕集極４２により、スリット状に内側の空間が狭められた形態とされている。一方、先端側筒壁部４３内には、円柱状の空間が形成される。なお、捕集極４２には、ノズル部材３０の取入口３３Ｉの位置に合わせて、切り欠き部４２Ｋが形成されている。
また、この混合排出部材４０は、ノズル部材３０に嵌め込まれ固定されると共に、電気的にも導通している。従って、この排出混合部材４０も、内側包囲配線１６５と導通している。
【００６７】
かくして、ノズル部材３０のうちノズル部３１の図中上方を向く先端側面３１Ｓと、筒壁部３３と、混合排出部材４０の基端部４１（捕集極４２）とで、概略円柱状の空間が形成される。この空間は、後述する混合領域ＭＸのうち、円柱状混合領域ＭＸ１をなす。一方、混合排出部材４０の基端部４１の捕集極４２で構成されるスリット状の内部空間は、スリット状混合領域ＭＸ２をなす。また、先端側筒壁部４３内の円柱状の空間は、排出口４３Ｏに連通する排出路ＥＸをなす。加えて、捕集極４２の切り欠き部４２Ｋによって、取入口３３Ｉから混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１）に連通する引き込み路ＨＫが形成される。
【００６８】
なお、後述するように、ノズル３１ＮからイオンＣＰを含む空気ＡＲが高速で噴射されると、噴射された空気ＡＲは、円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２、及び排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。さらに、高速で噴射された空気ＡＲの流れにより、円柱状混合領域ＭＸ１の気圧が下がるので、取入口３３Ｉの外部の排気ガスＥＧが、この取入口３３Ｉから引き込み路ＨＫを通じて、混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２）に取り入れられる。取り入れられた取入排気ガスＥＧＩは、混合空間ＭＸでイオンＣＰを含む空気ＡＲと混合され、この空気ＡＲと共に、排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。
【００６９】
また、先に説明した補助電極体５０の延出部５１及びこれを囲む補助電極絶縁パイプ７７は、パイプホルダ６０、ノズル部材３０よりも先端側（図中上方）まで延びており、延出部５１に連なる曲げ返し部５２が、混合排出部材４０の先端側筒壁部４３内（排出路ＥＸ）に位置している。そして、基端側（図中下方）を向く補助電極部５３は、混合排出部材４０の基端部４１がなすスリット状混合領域ＭＸ２内に位置している。
【００７０】
また、パイプホルダ６０のホルダフランジ部６６の先端側（図中上方）には、アルミナ等の絶縁セラミックからなる概略円筒状の第１絶縁スペーサ１２１が配置される。また、ホルダフランジ部６６の基端側（図中下方）にも、アルミナ等の絶縁セラミックからなる概略円筒状の第２絶縁スペーサ１２２が配置される。さらにこれらの径方向周囲（図中左右方向）には、ステンレスからなる主体金具９０が配置されている。
【００７１】
主体金具９０は、図５及び図８を参照すると容易に理解できるように、筒状部９１とフランジ部９５とからなる。
このうち、筒状部９１は、自身の内部にパイプホルダ６０、第１絶縁スペーサ１２１、及び第２絶縁スペーサ１２２を保持する保持孔９１Ｈを保持している。また、この筒状部９１の基端側内壁は雌ネジが形成された雌ネジ部９２となっている。
一方、フランジ部９５は、筒状部９１の先端から径方向外側に張り出した板状で、外形概略長円形状を有している。また、自身の厚み方向に貫通するボルト貫通孔９５Ｈ，９５Ｈを有している（本実施形態では２箇所）。
【００７２】
筒状部９１の雌ネジ部９２には、図５に示すように、栓金具１００が、具体的には、その外周に形成した雄ねじ部１０２が係合している。この栓金具１００は、筒状であり、自身の内部に内筒８０を栓金具１００と非接触としつつ挿通している。また、雄ねじ部１０２より先端側（図中上方）には、平坦な先端面１０１Ｓを有する先端押圧部１０１が突出している。また、雄ねじ部１０２より基端側（図中下方）には、径方向外側に向けてフランジ状に張り出して、外周が六角形状とされた六角部１０３を有する。
栓金具１００の雄ねじ部１０２を、主体金具９０の雌ネジ部９２に螺合させると、栓金具１００が先端側に進み、その先端押圧部１０１が、第２絶縁スペーサ１２２を先端側に当接してこれを押圧する。すると、この第２絶縁スペーサ１２２は、パイプホルダ６０のホルダフランジ部６６を先端側に向けて押圧する。さらに、このホルダフランジ部６６は、第１絶縁スペーサ１２１を先端側に向けて押圧する。第１絶縁スペーサ１２１は、板パッキン１２４を介して主体金具９０の筒状部９１の保持孔９１Ｈに係合する。これにより、パイプホルダ６０、第１絶縁スペーサ１２１、第２絶縁スペーサ１２２、板パッキン１２４、及び、栓金具１００が、主体金具９０に保持され、一体化される。
また、パイプホルダ６０と主体金具９０との間には、第１絶縁スペーサ１２１及び第２絶縁スペーサ１２２が介在して、両者を離間、絶縁している。なお、パイプホルダ６０のうち張り出したホルダフランジ部６６と、主体金具９０（筒状部９１）との間は、空間を空けて離間して、絶縁が保たれている。
【００７３】
検出部１０の取付けに当たっては、図６に示すように、排気管ＥＰのうち、取付部ＥＰＴの取付開口ＥＰＯから、ノズル部材３０、混合排出部材４０等を排気管ＥＰ内に挿入すると共に、取付開口ＥＰＯに隣在して設けられているスタッドボルトＥＰＢ，ＥＰＢを、フランジ部９５のボルト貫通孔９５Ｈにそれぞれ挿通し、ナットＥＰＮで締結する。これにより、主体金具９０を含め、検知部１０が、排気管ＥＰの取付部ＥＰＴに固着される。
なお、主体金具９０の先端側面９０Ｓのうち、保持孔９１Ｈの周囲には、円環状のガスケット保持溝９６が形成されており、排気管ＥＰの取付部ＥＰＴと主体金具９０とは、このガスケット保持溝９６内に配置された銅製のガスケット１３０を介して結合している。
これにより、ガスケット１３０、主体金具９０、及び、栓金具１００は、排気管ＥＰと同じ接地電位ＰＶＥとされる。
【００７４】
さらに、栓金具１００の基端部１０４には、ステンレスからなる円筒状の外筒１１０が接続されている。この外筒１１０は、内筒８０及びケーブル１６０の先端部１６０Ｓを径方向外側から囲んでおり、その先端部１１０Ｓは、栓金具１００の基端部１０４に、一周にわたり、レーザ溶接されている。
また、外筒１１０の基端部１１０Ｋは、その外形が先端側よりも縮径されて、ケーブル１６０に加締め固定されている。これと同時に、外筒１１０の基端部１１０Ｋの加締め部１１０ＫＫは、ケーブル１６０の最も外周の外側包囲配線被覆層１６８を貫通して、その内部の外側包囲配線１６７に導通している。かくして、外筒１１０及び外側包囲配線１６７は、いずれも金属からなる主体金具９０、栓金具１００、及びガスケット１３０を介して、排気管ＥＰと同じく接地電位ＰＶＥとされる。
なお、本実施形態では、ケーブル１６０の先端部１６０Ｓが、外筒１１０内で揺動するのを防止すべく、ケーブル１６０の先端部１６０Ｓと外筒１１０との間に、円筒状で絶縁ゴムからなるグロメット１２５を介在させている。
【００７５】
次いで、本実施形態の微粒子検知システム１の各部の電気的機能及び動作について、図９をも参照して説明する。なお、この図９は、本システム１の検知部１０の電気的機能及び動作を理解容易のため模式的に示したものであり、他の各図等に記載の形態等と異なる部分が存在する点に留意されたい。
針状電極体２０は、ケーブル１６０の電源配線１６１を介して、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２に接続、導通している。従って、これらは、前述したように、第１フローティング電位ＰＶ１に対して、１００ｋＨｚ，１〜２ｋＶ0-Pの正の半波整流パルス電圧である、第２フローティング電位ＰＶ２とされる。
また、補助電極部５３（補助電極体５０）は、ケーブル１６０の補助配線１６２を介して、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２に接続、導通している。従って、これらは、前述したように、第１フローティング電位ＰＶ１に対して、１００〜２００Ｖの正の直流電位である、第３フローティング電位ＰＶ３とされる。
さらに、内筒８０，パイプホルダ６０，ノズル部材３０，混合排出部材４０は、ケーブル１６０の内側包囲配線１６５を介して、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１、これらを囲む電源回路包囲部材２５０、及び信号電流検知回路２３０の信号入力端２３１に接続、導通している。これらは、第１フローティング電位ＰＶ１とされる。
加えて、外筒１１０，栓金具１００，主体金具９０，及びガスケット１３０は、ケーブル１６０の外側包囲配線１６７を介して、信号電流検知回路２３０の接地入力端２３２に接続、導通している。これらは、排気管ＥＰと同じ、接地電位ＰＶＥとされる。
【００７６】
従って、前述したように、第１フローティング電位ＰＶ１とされるノズル部３１（対向面３１Ｔ）と、これよりも正の高電位である第２フローティング電位ＰＶ２とされる針状電極体２０の針状先端部２２との間では、気中放電、具体的にはコロナ放電が生じる。さらに具体的には、正極となる針状先端部２２の周りにコロナが発生する正針コロナＰＣを生じる。これにより、その雰囲気をなす大気（空気）のＮ2，Ｏ2等が電離等して、正のイオンＣＰが発生する。発生したイオンＣＰの一部は、放電空間ＤＳに供給された圧縮空気ＡＫ（空気ＡＲ）と共に、ノズル３１Ｎを通って、混合領域ＭＸに向けて噴射される。
なお、本実施形態では、針状電極体２０が第２電極に相当し、ノズル部材３０のノズル部３１が第１電極に相当する。また、放電空間ＤＳを囲む、パイプホルダ６０（保持部６１，筒壁部６３）及びノズル部材３０のノズル部３１（第１電極）、針状電極体２０（第２電極）の針状先端部２２が、イオン源１１となり、かつ、気体噴射源を兼ねて、イオン気体噴射源１１をなしている。
【００７７】
空気ＡＲが混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１）に噴射されると、前述したように、この円柱状混合領域ＭＸ１の気圧が低下するため、取入口３３Ｉから排気ガスＥＧが引き込み路ＨＫを通じて、混合領域ＭＸ（円柱状混合領域ＭＸ１、スリット状混合領域ＭＸ２）に取り入れられる。取入排気ガスＥＧＩは、空気ＡＲと混合され、空気ＡＲと共に、排出路ＥＸを経由して、排出口４３Ｏから排出される。
その際、排気ガスＥＧ中に、ススなどの微粒子Ｓが含まれていた場合、図９に示すように、この微粒子Ｓも混合領域ＭＸ内に取り入れられる。一方、噴射された空気ＡＲには、イオンＣＰが含まれている。このため、取り入れられたススなどの微粒子Ｓは、イオンＣＰが付着して、正に帯電した帯電微粒子ＳＣとなり、この状態で、混合領域ＭＸ及び排出路ＥＸを通って、排出口４３Ｏから、空気ＡＲと共に排出される。
一方、混合領域ＭＸに噴射されたイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦは、第１フローティング電位ＰＶ１とされた捕集極４２をなす混合排出部材４０（基端部４１，先端側筒壁部４３）に各部に付着する（捕捉される）。
【００７８】
本実施形態では、混合領域ＭＸ及び捕集極４２をなす、ノズル部材３０，混合排出部材４０，蓋部材４８が、微粒子帯電部１２に相当する。
また、パイプホルダ６０の保持部６１及び内筒８０は、針状電極体２０及び排気管ＥＰとは絶縁される一方、上述の微粒子帯電部１２及びイオン気体噴射源１１よりもケーブル１６０側（基端側、図中下方）で、第２電極である針状電極体２０（延出部２１）の径方向周囲を取り囲んでいる。
本実施形態では、これらパイプホルダ６０の保持部６１及び内筒８０が、内側包囲部１３に相当する。
【００７９】
さらに、主体金具９０の筒状部９１，栓金具１００，及び、外筒１１０は、排気管ＥＰと導通して接地電位ＰＶＥとされる一方、上述の微粒子帯電部１２及び内側包囲部１３とは電気的に絶縁されている。また、これら主体金具９０の筒状部９１，栓金具１００，及び、外筒１１０は、微粒子帯電部１２、イオン気体噴射源１１及び内側包囲部１３のうち、排気管ＥＰの外部（図５，図６において排気管ＥＰより下方）に位置する部位、具体的には、針状電極体２０の延出部２１，補助電極体５０の延出部５１、パイプホルダ６０の保持部６１，内筒８０の径方向周囲を取り囲んで、これらを電磁遮蔽している。
本実施形態では、これら主体金具９０の筒状部９１，栓金具１００，及び、外筒１１０が、外側包囲部１４に相当する。
また、これらイオン気体噴射源１１、微粒子帯電部１２、内側包囲部１３、及び、外側包囲部１４で、検知部１０をなしており、この検知部１０が、排気管ＥＰに装着されている。
【００８０】
また、ケーブル１６０は、検知部１０から延出しており、前述したように、二重包囲ケーブルとして構成されている。具体的には、ケーブル１６０は、針状電極体２０に導通する電源配線１６１と、内側包囲部１３（具体的には内筒８０）と導通すると共に、電源配線１６１とは絶縁しつつ、この電源配線１６１の径方向周囲を包囲する内側包囲配線１６５と、外側包囲部１４（具体的には、外筒１１０）と導通すると共に、内側包囲配線１６５とは絶縁しつつ、この内側包囲配線１６５の径方向周囲を包囲して内側包囲配線１６５（及びその内部の電源配線１６１，補助配線１６２）を電磁遮蔽する外側包囲配線１６７と、を有している。
本実施形態では、このケーブル１６０が、リード線に相当している。
【００８１】
さらに、ケーブル１６０に接続した駆動処理回路２０１は、イオン源電源回路２１０と、信号電流検知回路２３０と、を有する。また、イオン源電源回路２１０は、その第１出力端２１１に導通する電源回路包囲部材２５０（内側金属ケース２５１及び二次側鉄心２７１Ｂ）に包囲されている。
加えて、イオン源電源回路２１０及びこれを囲む電源回路包囲部材２５０と信号電流検知回路２３０とは、いずれも接地電位ＰＶＥに導通する外側金属ケース２６０に包囲されて電磁遮蔽されてなる。
なお、イオン源電源回路２１０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされ、内側包囲配線１６５に導通し、この内側包囲配線１６５を通じて、イオン気体噴射源１１のノズル部３１に給電する第１出力端２１１と、第２フローティング電位ＰＶ２とされ、電源配線１６１に導通し、この電源配線１６１を通じて、イオン気体噴射源１１の針状電極体２０に給電する第２出力端２１２と、を含んでいる。
また、信号電流検知回路２３０は、イオン源電源２１０の第１出力端２１１に導通する信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥに導通する接地入力端２３２と、を含んでいる。
【００８２】
本実施形態のシステム１はこのように構成されているので、図１に示すように、イオン気体噴射源１１における気中放電に伴って、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２から、電源配線１６１を通じて針状電極体２０（第２電極）に、放電電流Ｉｄが供給される。一方、この放電電流Ｉｄの多くは、ノズル部３１（第１電極）に流れ込む（受電電流Ｉｊ）。この受電電流Ｉｊは、内側包囲配線１６５を流れて、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に流入する。
また、イオン気体噴射源１１で生成され、ここから噴射されたイオンＣＰの多くは捕集極４２で捕集される。捕集極４２で捕集された浮遊イオンＣＰＦが有していた電荷に起因する捕集電流Ｉｈも、捕集極４２（微粒子帯電部１２）に導通する内側包囲配線１６５を通じて、第１出力端２１１に流れ込む。つまり、内側包囲配線１６５には、これらの和である受電捕集電流Ｉｊｈ（＝Ｉｊ＋Ｉｈ）が流れる。
【００８３】
但し、この受電捕集電流Ｉｊｈは、放電電流Ｉｄよりも若干小さな値となる。というのも、イオン気体噴射源１１で生成されたイオンＣＰのうち、排出口４３Ｏから排出された帯電微粒子ＳＣに付着して排出イオンＣＰＨも排出されてしまう。この排出された排出イオンＣＰＨの電荷に対応する電流分は、受電捕集電流Ｉｊｈとして流れないからである。なお、帯電微粒子ＳＣが流通している排気管ＥＰは接地電位ＰＶＥとされている。
【００８４】
ところでイオン源電源回路２１０から見ると、第２出力端２１２から流出した放電電流Ｉｄと、第１出力端２１１から流入する受電捕集電流Ｉｊｈとにアンバランスが生じることとなる。このため、この不足分（差分＝放電電流−受電捕集電流）に相当する信号電流Ｉｓが、接地電位ＰＶＥから第１出力端２１１に向けて流れ込んでバランスする。
そこで、本システム１では、第１出力端２１１に導通する信号入力端２３１と、接地電位ＰＶＥに導通する接地入力端２３２とを有し、これらの間を流れる電流を検知する信号電流検知回路２３０を設けることで、第１出力端２１１と接地電位ＰＶＥとの間を流れる信号電流Ｉｓを検知する。
この差分（放電電流Ｉｄ−受電捕集電流Ｉｊｈ）に相当する信号電流Ｉｓの大きさは、排出された帯電微粒子ＳＣに付着して排出された排出イオンＣＰＨの量、したがって、取入排気ガスＥＧＩ中の微粒子Ｓの量、ひいては、排気管ＥＰを流れる排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量に対応して増減する。このため、信号電流Ｉｓの大きさを検知することにより、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知することが可能となる。
【００８５】
但し、放電電流Ｉｄの大きさをμＡオーダとした場合、信号電流Ｉｓの大きさは、ｐＡオーダとなる。このため、次述する電源配線１６１等からの漏れ電流が接地電位ＰＶＥにまで届いた場合や、放電電流Ｉｄあるいは受電捕集電流Ｉｊｈが流れる経路に電磁ノイズが重畳して、放電電流Ｉｄ、受電捕集電流Ｉｊｈが変動した場合には、得られる信号電流Ｉｓの大きさが変動する虞が高い。
【００８６】
先ず、漏れ電流について考察する。イオン気体噴射源１１において、気中放電を起こさせるには、針状先端部２２（第２電極）とノズル部３１（第１電極）との間に気中放電が生じる高電圧（本例では、１〜２ｋＶ0-p)を印加する必要がある。即ち、第１フローティング電位ＰＶ１に対し、第２フローティング電位ＰＶ２を正電位方向に高電位となっている。すると、高電位（第２フローティング電位ＰＶ２）とされた針状電極体２０、あるいは、電源配線１６１、第２出力端２１２から、漏れ電流が発生する場合がある。ところで、もし、この漏れ電流が、第１フローティング電位ＰＶ１とされた、内側包囲部１３、内側包囲配線１６５、電源回路包囲部材２５０に流入した場合には、結局、この漏れ電流も、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に戻るので、放電電流Ｉｄと受電捕集電流Ｉｊｈとの差分（信号電流Ｉｓ）の大きさに影響を生じず、さほど問題とはならない。実際の放電に用いられる電流が減少するだけである。
【００８７】
しかしながら、この漏れ電流が、接地電位ＰＶＥとされた部材（例えば、外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、外部金属ケース２６０など）に流入した場合には、第１出力端２１１に戻らず、結果として受電捕集電流Ｉｊｈが小さくなったこととなる。つまり、差分が大きく、従って信号電流Ｉｓが大きく見えることとなり、信号電流Ｉｓの大きさに誤差を生じることとなる。
特に、本実施形態のシステム１では、信号電流Ｉｓの値が小さく、ｐＡオーダとなるため、接地電位ＰＶＥに届く漏れ電流が僅かに存在するだけ（例えば、ｐＡ程度の大きさの漏れ電流）でも、信号電流Ｉｓ値に大きな誤差を生じる虞がある。
【００８８】
次いで、電磁ノイズについて考察する。放電電流Ｉｄが流れる経路（例えば、電源配線１６１）、あるいは、受電捕集電流Ｉｊｈが流れる経路（例えば、内側包囲配線１６５）に、外部から電磁ノイズが重畳すると、放電電流Ｉｄや受電捕集電流Ｉｊｈの大きさが変動して見える。すると、これらの差分で与えられる信号電流Ｉｓの大きさも変動する。
特に、本システム１では、これらの差分で与えられる信号電流Ｉｓの値が小さなｐＡオーダであるので、放電電流Ｉｄや受電捕捉電流Ｉｊｈの大きさがｐＡオーダ程度変動するだけで、信号電流Ｉｓの値が大きく変動してしまう虞がある。
【００８９】
これに対して、本実施形態のシステム１では、まず針状電極体（第２電極）２０については、微粒子帯電部１２及びイオン気体噴射源１１よりもケーブル１６０線側（図５、図６中、下方）において、ノズル部３１（第１電極）と導通する内側包囲部１３で、針状電極体２０の径方向（図５、図６中、左右方向）において、ノズル部３１（第１電極）と導通する内側包囲部１３で、針状電極体２０の径方向周囲を取り囲んでいる。また、この針状電極体２０と導通する電源配線１６１については、ノズル部３１及び内側包囲部１３と導通する内側包囲配線１６５で、その径方向（図１中、上下方向、及び図５、図６中、左右方向）において、ノズル部３１（第１電極）と導通する内側包囲部１３で、針状電極体２０の径方向周囲を包囲している。さらに、駆動処理回路２０１のうち、イオン源電源回路２１０を、その第１出力端２１１に導通する電源回路包囲部材２５０（内側金属ケース２５１及び一次側鉄心２７１Ａ）で包囲している。
【００９０】
このため、針状電極体（第２電極）２０、電源配線１６１、あるいはイオン源電源回路２１０の第２出力端２１２など、第２フローティング電位ＰＶ２とされた部位から、放電電流Ｉｄの一部が漏れ電流として流出したとしても、この漏れ電流は、これらを包囲している内側包囲部１３、内部包囲配線１６５、あるいは電源回路包囲部材２５０に流れ込み、受電捕集電流Ｉｊｈとして、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に流れ込む。つまり、これよりも外側の部材（主体金具９０等の外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、外側金属ケース２６０）にまでは届かない。このため、このシステム１では、漏れ電流による受電捕集電流Ｉｊｈの変動を、ひいては信号電流Ｉｓの変動を抑制できる。
【００９１】
また別途、本システム１では、微粒子帯電部１２、イオン源１１（針状電極体２０、ノズル部３１）、及び針状電極体２０を囲む内側包囲部１３のうち、排気管ＥＰの外部に位置する部位の径方向周囲を、排気管ＥＰと導通して接地電位ＰＶＥとされる外側包囲部１４で取り囲んで、これらを電磁遮蔽している。この結果、本システム１では、針状電極体２０は、内側包囲部１３と外側包囲部１４で二重に電磁遮蔽され、内側包囲部１３のうち上述の排気管ＥＰの外部に位置する部位は、外側包囲部１４で一重に電磁遮蔽している。
また本システム１では、ケーブル１６０として二重包囲ケーブルを用いており、電源配線１６１、およびこれを囲む内側包囲配線１６５は、この径方向周囲を包囲し、排気管ＥＰ及び外側包囲部４と導通して接地電位ＰＶＥとされる外側包囲配線１６７で電磁遮蔽されている。この結果、針状電極体２０に導通する電源配線１６１は、内側包囲配線１６５と外側包囲配線１６７とで二重に電磁遮蔽され、ノズル部３１に接続する内側包囲配線１６５は、外側包囲配線１６７で一重に電磁遮蔽されている。
また、駆動処理回路２０１のうち、イオン源電源回路２１０、これを囲む電源回路包囲部材２５０及び信号電流検知回路２３０は、いずれも接地電位ＰＶＥに導通する外側金属ケース（外側回路包囲部材）２６０で包囲されて電磁遮蔽されている。この結果、イオン源電源回路２１０は、電源回路包囲部材２５０と外側金属ケース２６０とで二重に電磁遮蔽され、信号電流検知回路２３０は、外側金属ケース２６０で一重に遮蔽されている。
【００９２】
本システム１では、この様な構成、即ち、駆動処理回路２０１における外側金属ケース２６０、二重包囲ケーブル１６０における外側包囲配線１６７、及び、検知部１０における外側包囲部１４による、各所での電磁遮蔽により、イオン源電源回路２１０の第２出力端２１２と針状電極体２０との間を流れる放電電流Ｉｄが、電磁ノイズの影響を受けにくされている。また、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１とノズル部３１あるいは捕集極４２との間を流れる受電捕集電流Ｉｊｈについても、電磁ノイズの影響を受けにくくされている。
このため、このシステム１では、放電電流Ｉｄと受電捕集電流Ｉｊｈとの差分で与えられ、信号電流検知回路２３０で検知する信号電流Ｉｓについても、電磁ノイズの影響を受けにくい。
【００９３】
かくして、本システム１では、漏れ電流や電磁ノイズの影響を受けず、正確に信号電流Ｉｓの大きさを検知することができ、これにより、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を、適切に検知することができる。
【００９４】
ところで、混合領域ＭＸに噴射されたイオンＣＰのうち、微粒子Ｓに付着しなかった浮遊イオンＣＰＦが、捕集極４２（微粒子帯電部１２）で捕集されずに、排出口４３Ｏから排出されると、信号電流Ｉｓに、微粒子Ｓの量に依存しない成分が含まれることとなるため、微粒子Ｓの量の検出精度が低下する。
これに対し、本実施形態では、第３フローティング電位ＰＶ３とされた補助電極部５３が、混合排出部材４３のスリット状混合領域ＭＸ２内に配置されている。なお、前述したように、第３フローティング電位ＰＶ３は、第１フローティング電位ＰＶ１に対し、１００〜２００Ｖの正の直流電位とされている。
このため、正に帯電した浮遊イオンＣＰＦは、補助電極部５３から斥力を受けて、捕集極４２に近づきやすくなり、より確実に浮遊イオンＣＰＦを捕集することができるようになる。
【００９５】
即ち、本実施形態では、微粒子帯電部１２内に配置され、捕集極４２による浮遊イオンＣＰＦの捕集を補助する補助電極部５３を有している。具体的には、検知部１０は、第１フローティング電位ＰＶ１及び第２フローティング電位ＰＶ２と異なり、かつ、浮遊イオンＣＰＦに斥力を及ぼす第３フローティング電位ＰＶ３とされ、針状電極体２０及びノズル部３１とは電気的に絶縁され、微粒子帯電部１２及びイオン気体噴射源１１よりもケーブル１６０側で、針状電極体２０と共に、内側包囲部１３に自身の径方向周囲を包囲されてなる補助電極部５３を有している。
しかも、ケーブル１６０は、内部包囲配線１６５内に、補助電極体５０に導通する補助配線１６２を有し、駆動処理回路２０１は、第３フローティング電位ＰＶ３とされ、補助配線１６２を通じて、補助電極体５０に導通する補助第２出力端２４２と、第１フローティング電位ＰＶ１とされ、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１に導通する補助第１出力端２４１と、を含む補助電極電源回路２４０を有している。しかも、この補助電極電源回路２４０は、イオン源電源回路２１０と共に電源回路包囲部材２５０に包囲されてている。
【００９６】
このため上述のシステム１では、微粒子帯電部１２内に、捕集極４２による浮遊イオンＣＰＦの捕集を補助する補助電極部５３を備えている。このため、捕集極４２でより確実に浮遊イオンＣＰＦを捕集することができ、信号電流Ｉｓを、より正確に微粒子Ｓの量に対応したものとすることができ、微粒子Ｓの量の検出精度を向上させることができる。
しかも、補助電極部５３のうち微粒子帯電部１２及びイオン源１１よりもケーブル（リード線）１６０（図１中、左方）側の部位、補助配線１６２、補助電極電源回路２４０は、内側包囲部１３、内側包囲配線１６５、及び電源回路包囲部材２５０に包囲されている。なお、前述したように、内側包囲部１３、内側包囲配線１６５、及び電源回路包囲部材２５０は、それぞれ外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、及び外側金属ケース２６０に包囲されている。
したがって、上述の補助電極１６２のうち微粒子帯電部１２及びイオン源１１よりもケーブル１６０側の部位、補助配線１６２、及び補助電極電源回路２４０は、外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、及び外側金属ケース２６０にも包囲されている。
このため、補助電極部５３や補助配線１６２、補助電極電源回路２４０に、外部からのノイズが重畳することが防止されており、また、これにより、補助電極部５３の第３フローティング電位ＰＶ３が、ノイズにより変動し、捕集極４２での浮遊イオンＣＰＦの捕集に影響することも防止されている。
【００９７】
加えて、もし、第３フローティング電位ＰＶＥとされた補助電極体５０、補助配線１６２、及び補助電極電源２４０の補助第２出力端２４２から、漏れ電流が流れ出て、接地電位の外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、あるいは外側金属ケース２６０に届いた場合には、この漏れ電流は、信号電流検知回路２３０を介して、補助電極電源回路２４０の補助第１出力端２４１に戻る経路を通ることとなり、信号電流Ｉｓの検知に影響を及ぼすことになる。
これに対し本システム１では、補助電極体５０、補助配線１６２、及び補助電極電源２４０は、第１フローティング電位ＰＶ１とされた内側包囲部１３、内側包囲配線１６５、及び電源回路包囲部材２５０に、それぞれ囲まれている。このため、漏れ電流が、これらよりも外側に位置する外側包囲部１４、外側包囲配線１６７、及び外側金属ケース２６０にまで届くことがない。従って、漏れ電流の影響は、補助電極電源回路２４０の補助第２出力端２４２から流れ出る電流が増加するに止まり、信号電流Ｉｓに影響を及ぼさない。かくして、このシステム１では、信号電流Ｉｓが、この補助電極体５０等からの漏れ電流の影響を受けることも防止されている。
【００９８】
また、補助第１出力端２４１を内側包囲配線１６５に導通させて第１フローティング電位ＰＶ１とすることで、イオン源電源回路２１０の第１出力端２１１及びこれに導通するノズル部３１等と共通の電位となるので、第１〜第３フローティング電位ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３の関係を容易に定めることができる。
なお本システム１では、実効的な電位で見て、ＰＶ１＜ＰＶ３＜ＰＶ２となっている。
【００９９】
なお、イオン源電源回路２１０は、絶縁トランス２７０を介して、自身の駆動電力を、計測制御回路２２０から得る構成とされている。しかも、この絶縁トランス２７０は、外側金属ケース２６０（外側回路包囲部材）に包囲されて電磁遮蔽されている。
【０１００】
本実施形態のシステム１では、このようにイオン源電源回路２１０の駆動電力を、絶縁トランス２７０を介して得ているので、このイオン源電源回路２１０、及びその第１出力端２１１及び第２出力端２１２は、外部の電位（例えば、排気管ＥＰなどの接地電位ＰＶＥ）から電位が浮いた状態とすることができる。このため、容易に、第１出力端２１１及びこれに導通するノズル部３１（第１電極）等の各部位を第１フローティング電位ＰＶ１とし、第２出力端２１２及びこれに導通する針状電極体２０（第２電極）等の各部位を第２フローティング電位ＰＶ２とすることができる。
しかも、この絶縁トランス２７０は、外側金属ケース２６０に包囲されて電磁遮蔽されているので、この絶縁トランス２７０を介して、外部のノイズがイオン源電源回路２１０に侵入することも防止されている。
【０１０１】
さらに本実施形態では、補助電極電源回路２４０も、絶縁トランス２７０を介して、自身の駆動電力を、計測制御回路２２０から得る構成とされている。しかも、この絶縁トランス２７０は、前述のように外側金属ケース２６０（外側回路包囲材）に包囲されて電磁遮蔽されている。
【０１０２】
本実施形態のシステム１では、補助電極電源回路２４０の駆動電力を、絶縁トランス２７０を介して得ているので、この補助電極電源回路２４０、及びその補助第２出力端２４２及び補助第１出力端２４１は、外部（例えば、排気管ＥＰなどの接地電位ＰＶＥ）から電位が浮いた状態とすることができる。このため、容易に、補助第２出力端２４２及びこれに導通する補助電極体５０等を第３フローティング電位ＰＶ３とし、補助第１出力端２４１を第１フローティング電位ＰＶ１とすることができる。
しかも、この絶縁トランス２７０は、外側金属ケース２６０に包囲されて電磁遮蔽されているので、この絶縁トランス２７０を介して、外部のノイズが補助電極電源回路２４０に侵入することも防止されている。
なお、本システム１では、絶縁トランス２７０を、補助電極絶縁トランスとしても兼用している。
【０１０３】
さらに本実施形態では、検知部１０は、空気ＡＲ（気体）を、微粒子帯電部１２の混合領域ＭＸに噴射するイオン気体噴射源１１（気体噴射源）を有し、微粒子帯電部１２は、空気ＡＲの噴射によって、微粒子帯電部１２外部の排気ガスＥＧを取入口４３Ｏから混合領域ＭＸに導き入れて、取入排気ガスＥＧＩとイオンＣＰとを混合し、空気ＡＲとともに、排出口４３Ｏから取入排気ガスＥＧＩを排出する形態に構成されている。
【０１０４】
このため、本実施形態のシステム１では、排気ガスＥＧの流速の変動による、取入排気ガスＥＧＩの量の変動が生じにくくなり、この変動に伴う信号電流Ｉｓの変動の影響を受けにくくなる。このため、より正確に、排気ガスＥＧ中の微粒子Ｓの量を検知することができる。
【０１０５】
さらに本実施形態では、イオン気体噴射源１１は、気体噴射源とイオン源を兼ね、イオンＣＰを、空気ＡＲとともに混合領域ＭＸに噴射する構成とされている。
このため、このシステム１では、混合領域へのイオン及び気体の供給が容易になる。
【０１０６】
さらに、本実施形態のシステム１では、ケーブル１６０は、エアパイプ１６３により、イオン気体噴射源１１（気体噴射源）に連通し、このイオン気体噴射源１１に向けて空気ＡＲを圧送する気体流通路１６３Ｈが形成されている。
【０１０７】
即ち、このシステム１では、ケーブル１６０内に電源配線１６１等を設けるのみならず、気体流通路１６３Ｈが形成されており、この気体流通路１６３Ｈを通じてイオン気体噴射源１１（気体噴射源）に空気ＡＲ（圧縮空気ＡＫ）を圧送できるので、検知部１０付近に気体ＡＲを圧縮するポンプを設けたり、あるいは、ケーブル１６０とは別に、イオン気体噴射源１１に向けて空気ＡＲを圧送するチューブを用意し、これを引き回す必要が無い。即ち、微粒子検知システム１における、イオン気体噴射源１１への空気ＡＲ（気体）の供給やそのための引き回しが、簡単にできる。
【０１０８】
さらに本システム１では、気体流通路１６３Ｈは、内側包囲配線１６５内に形成されてなる。このように、気体流通路１６３Ｈを、二重包囲ケーブルとなっているケーブル１６０のうち内側包囲配線１６５内に形成することで、検知部１０あるいはこの付近において、さらに容易に気体流通路１６３Ｈをイオン気体噴射源１１に連通させることができる。
【０１０９】
さらにこのシステム１では、第２フローティング電位ＰＶ２は、第１フローティング電位ＰＶ１に対して正電位とされ、イオン気体噴射源１１のうち、針状電極体２０（第２電極）は、針状の針状先端部２２を有してなり、ノズル部３１（第１電極）は、針状電極体２０の針状先端部２２の先端側（図中上方）に、この針状電極体２０と離間して対向する対向面３１Ｔを有している。そして、イオン気体噴射源１１では、気中放電として、針状電極体２０の針状先端部２２の周りに、正針コロナＰＣが生じるコロナ放電を生じさせる。
【０１１０】
このシステム１では、イオン気体噴射源１１において、針状電極体２０の針状先端部２２に正針コロナＰＣを生じさせるので、気体（例えば大気）に起因する正イオンを、持続的かつ効率的に発生させることができる。
【０１１１】
以上において、本発明を実施形態のシステム１に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、ケーブル１６０において、内側包囲配線１６５及び外側包囲配線１６７のいずれも、銅細線を編んだ編組を用いた例を示したが、アルミニウム、銅などの金属テープを、内側絶縁被覆層１６４ｄあるいは内側包囲配線層被覆層１６６の周りに捲回して、これらを構成しても良い。あるいは編組で覆った上にさらに金属テープを巻き付けてこれらを構成しても良い。銅パイプ、アルミニウムパイプなどの金属パイプを、全部あるいは部分的に用いることもできる。
また、絶縁トランス２７０として、鉄心２７１（及びこれに捲回したコイル）を二つに分離可能に構成したものを例示した。鉄心２７１自身の電位を、２つの部位２７１Ａ，２７１Ｂでそれぞれ定めることで、さらに、外部からのノイズの影響が、イオン源電源回路２１０等に及びにくくできるからである。また、一次側コイル２７２の側で、この一次側コイル２７２と一次側鉄心２７１Ａとの間の絶縁が簡単にできるからである。しかし、通常の絶縁トランス、即ち、一体（共通）の鉄心に、一次側コイル及び二次側コイル（電源回路側コイル、補助電極電源側コイル）を捲回したものを用いることもできる。なおこの場合には、鉄心を第１フローティング電位ＰＶ１とするのが好ましい。
また、本システム１では、絶縁トランス２７０を補助電極絶縁トランスと兼用した例を示した。しかし、補助電極電源回路２４０への電力供給を、絶縁トランス２７０とは別の絶縁トランスを用いて行っても良い。
さらに、イオン源電源回路２１０として、正弦波を半波整流した、１〜２ｋＶ0-pの正のパルス電圧が出力される直流定電流回路を例示した。しかし、第１出力端２１１に対して第２出力端２１２が常に正電位とされ、常に一定電流を出力する直流定電流電源を用いても良い。
【符号の説明】
【０１１２】
ＥＰ 排気管
ＥＰＯ 取付開口
ＥＰＴ 取付部
ＥＧ 排気ガス
ＥＧＩ 取入排気ガス
Ｓ 微粒子
ＳＣ 帯電微粒子
ＣＰ イオン
ＣＰＦ 浮遊イオン
ＣＰＨ 排出イオン
Ｉｊｈ 受電捕集電流
Ｉｓ 信号電流
１ 微粒子検知システム
１０ 検知部
１１ イオン気体噴射源（イオン源，気体噴射源）
ＤＳ 放電空間
１２ 微粒子帯電部
１３ 内側包囲部
１４ 外側包囲部
２０ 針状電極体（第２電極）
２２ 針状先端部
３０ ノズル部材（第１電極，微粒子帯電部）
３１ ノズル部（第１電極，微粒子帯電部）
３１Ｎ ノズル
ＰＶ１ 第１フローティング電位
ＰＶ２ 第２フローティング電位
４０ 混合排出部材（微粒子帯電部）
ＭＸ 混合領域
ＭＸ１ 円柱状混合領域
ＭＸ２ スリット状混合領域
４２ 捕集極
４３Ｏ 排出口
５０ 補助電極体（補助電極）
５３ 補助電極部（補助電極）
５３Ｓ （補助電極部の）針状先端部
Ｖ３ 第３フローティング電位
６０ パイプホルダ（内側包囲部）
６１ 保持部（内側包囲部）
８０ 内筒（内側包囲部）
９０ 主体金具（外側包囲部）
９０Ｓ 先端側面
１００ 栓金具（外側包囲部）
１１０ 外筒（外側包囲部）
ＰＶＥ 接地電位
１６０ ケーブル（二重包囲ケーブル、リード線）
１６０Ｓ 先端部
１６１ 電源配線
１６２ 補助配線
１６３ エアパイプ
１６３Ｈ 気体流通路
１６３Ｓ （エアパイプの）先端部
ＡＫ 圧縮空気（気体）
ＡＲ 空気（気体）
１６４ 内側絶縁体
１６５ 内側包囲配線
１６６ 内側包囲配線被覆層
１６７ 外側包囲配線
１６８ 外側包囲配線被覆層
２００ 処理回路部
２０１ 駆動処理回路
２１０ イオン源電源回路
２１１ 第１出力端
２１２ 第２出力端
２２０ 計測制御回路
２３０ 信号電流検知回路
２３１ 信号入力端
２３２ 接地入力端
２４０ 補助電極電源回路
２４１ 補助第１出力端
２４２ 補助第２出力端
２５０ 電源回路包囲部材
２５１ 内側金属ケース（電源回路包囲部材）
２６０ 外側金属ケース（外側回路包囲部材）
２７０ 絶縁トランス（補助電極絶縁トランス）
２７１ （絶縁トランスの）鉄心
２７１Ａ （絶縁トランスの）一次側鉄心
２７１Ｂ （絶縁トランスの）二次側鉄心（電源回路包囲部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、
上記排気管に装着された検知部と、
上記検知部から延出したリード線と、
上記リード線に接続した駆動処理回路と、を備え、
上記検知部は、
イオン源と微粒子帯電部と内側包囲部と外側包囲部とを有し、
上記イオン源は、
第１フローティング電位とされる第１電極、及び、上記第１フローティング電位に比して、正または負電位方向に高電位の第２フローティング電位とされる第２電極を有し、
これらの間の気中放電によりイオンを生成する
イオン源であり、
上記微粒子帯電部は、
この微粒子帯電部外部の上記排気ガスを上記微粒子帯電部の内部に取り入れる取入口を含み、
自身の内部に、上記取入口から取り入れた取入排気ガスを上記イオン源で生成した上記イオンと混合して、上記取入排気ガス中の上記微粒子に上記イオンを付着させて、帯電微粒子とする混合領域を構成してなり、
上記取入排気ガスとともに上記帯電微粒子を排出する排出口を含み、
上記第１電極と導通し、上記イオン源で生成された上記イオンのうち、上記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極をなす、
導電性の微粒子帯電部であり、
上記内側包囲部は、
上記第２電極及び上記排気管とは電気的に絶縁される一方、上記微粒子帯電部及び上記第１電極と導通し、上記微粒子帯電部及び上記イオン源よりも上記リード線側で、上記第２電極の径方向周囲を取り囲んでなり、
上記外側包囲部は、
上記排気管と導通して接地電位とされる一方、上記第２電極、上記微粒子帯電部及び上記内側包囲部とは電気的に絶縁され、上記微粒子帯電部、上記イオン源及び上記内側包囲部のうち、上記排気管の外部に位置する部位の径方向周囲を取り囲んでこれらを電磁遮蔽してなり、
上記リード線は、
上記第２電極に導通する電源配線と、
上記内側包囲部と導通すると共に、上記電源配線とは絶縁しつつ、この電源配線の径方向周囲を包囲する内側包囲配線と、
上記外側包囲部と導通すると共に、上記内側包囲配線とは絶縁しつつ、この内側包囲配線の径方向周囲を包囲して上記内側包囲配線を電磁遮蔽する外側包囲配線と、を有する
二重包囲ケーブルであり、
上記駆動処理回路は、
上記第１フローティング電位とされ、上記内側包囲配線に導通し、上記内側包囲配線を通じて、上記イオン源の上記第１電極に給電する第１出力端と、
上記第２フローティング電位とされ、上記電源配線に導通し、上記電源配線を通じて、上記イオン源の上記第２電極に給電する第２出力端と、を含み、
上記第２出力端を通じて予め定めた定電流を出力する
イオン源電源回路と、
上記第１出力端に導通する信号入力端と、
上記接地電位に導通する接地入力端と、を含み、
上記第１出力端と上記接地電位との間を流れる信号電流を検知する
信号電流検知回路と、を有し、
上記イオン源電源回路は、上記第１出力端に導通する電源回路包囲部材に包囲されてなり、
上記イオン源電源回路及びこれを囲む上記電源回路包囲部材と上記信号電流検知回路とは、いずれも上記接地電位に導通する外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる
微粒子検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子検知システムであって、
前記イオン源電源回路は、
絶縁トランスを介して、自身の駆動電力を外部から得る構成とされてなり、
上記絶縁トランスは、
前記外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる
微粒子検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の微粒子検知システムであって、
前記検知部は、
前記微粒子帯電部内に配置され、前記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極であって、
前記第１フローティング電位及び前記第２フローティングと異なり、かつ、前記浮遊イオンに斥力を及ぼす第３フローティング電位とされ、
前記第２電極及び前記第１電極とは電気的に絶縁され、
上記微粒子帯電部及び上記イオン源よりも上記リード線側で、前記内側包囲部に自身の径方向周囲を包囲されてなる
補助電極を有し、
前記二重包囲ケーブルは、
前記内部包囲配線内に、上記補助電極に導通する補助配線を有し、
前記駆動処理回路は、
上記第３フローティング電位とされ、上記補助配線に導通し、上記補助配線を通じて、上記補助電極に導通する補助第２出力端と、
上記第１フローティング電位とされ、上記イオン源電源回路上記第１出力端に導通する補助第１出力端と、を含む
補助電極電源回路を有し、
上記補助電極電源回路は、
前記イオン源電源回路と共に前記電源回路包囲部材に包囲されてなる
微粒子検知システム。
【請求項４】
請求項３に記載の微粒子検知システムであって、
前記補助電極電源回路は、
補助電極絶縁トランスを介して、自身の駆動電力を外部から得る構成とされてなり、
上記補助電極絶縁トランスは、
前記外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる
微粒子検知システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の微粒子検知システムであって、
前記検知部は、
気体を、前記微粒子帯電部の前記混合領域に噴射する気体噴射源を有し、
上記微粒子帯電部は、
上記気体の噴射によって、上記微粒子帯電部外部の前記排気ガスを前記取入口から上記混合領域に導き入れて、前記取入排気ガスと前記イオンとを混合し、
上記気体とともに、前記排出口から前記取入排気ガスを排出する形態に構成されてなる
微粒子検知システム。
【請求項６】
請求項５に記載の微粒子検知システムであって、
前記イオン源は、
前記気体噴射源を兼ねるイオン気体噴射源であり、
前記イオンを、前記気体とともに前記混合領域に噴射する構成とされてなる
微粒子検知システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の微粒子検知システムであって、
前記二重包囲ケーブルは、
前記気体噴射源に連通し、前記気体噴射源に向けて前記気体を圧送する気体流通路が形成されてなる
微粒子検知システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の微粒子検知システムであって、
前記第２フローティング電位は、前記第１フローティング電位に対して正電位とされ、
前記イオン源のうち、
前記第２電極は、針状の針状先端部を有してなり、
前記第１電極は、上記第２電極の上記針状先端部の先端側に、この第２電極と離間して対向する対向面を有してなり、
上記イオン源は、
前記気中放電として、上記第１電極と上記第２電極との間で、上記第２電極の上記針状先端部の周りに、正針コロナが生じるコロナ放電を生じさせてなる
微粒子検知システム。
【請求項１】
金属製の排気管内を流通する排気ガス中の微粒子の量を検知する微粒子検知システムであって、
上記排気管に装着された検知部と、
上記検知部から延出したリード線と、
上記リード線に接続した駆動処理回路と、を備え、
上記検知部は、
イオン源と微粒子帯電部と内側包囲部と外側包囲部とを有し、
上記イオン源は、
第１フローティング電位とされる第１電極、及び、上記第１フローティング電位に比して、正または負電位方向に高電位の第２フローティング電位とされる第２電極を有し、
これらの間の気中放電によりイオンを生成する
イオン源であり、
上記微粒子帯電部は、
この微粒子帯電部外部の上記排気ガスを上記微粒子帯電部の内部に取り入れる取入口を含み、
自身の内部に、上記取入口から取り入れた取入排気ガスを上記イオン源で生成した上記イオンと混合して、上記取入排気ガス中の上記微粒子に上記イオンを付着させて、帯電微粒子とする混合領域を構成してなり、
上記取入排気ガスとともに上記帯電微粒子を排出する排出口を含み、
上記第１電極と導通し、上記イオン源で生成された上記イオンのうち、上記微粒子に付着しなかった浮遊イオンを捕集する捕集極をなす、
導電性の微粒子帯電部であり、
上記内側包囲部は、
上記第２電極及び上記排気管とは電気的に絶縁される一方、上記微粒子帯電部及び上記第１電極と導通し、上記微粒子帯電部及び上記イオン源よりも上記リード線側で、上記第２電極の径方向周囲を取り囲んでなり、
上記外側包囲部は、
上記排気管と導通して接地電位とされる一方、上記第２電極、上記微粒子帯電部及び上記内側包囲部とは電気的に絶縁され、上記微粒子帯電部、上記イオン源及び上記内側包囲部のうち、上記排気管の外部に位置する部位の径方向周囲を取り囲んでこれらを電磁遮蔽してなり、
上記リード線は、
上記第２電極に導通する電源配線と、
上記内側包囲部と導通すると共に、上記電源配線とは絶縁しつつ、この電源配線の径方向周囲を包囲する内側包囲配線と、
上記外側包囲部と導通すると共に、上記内側包囲配線とは絶縁しつつ、この内側包囲配線の径方向周囲を包囲して上記内側包囲配線を電磁遮蔽する外側包囲配線と、を有する
二重包囲ケーブルであり、
上記駆動処理回路は、
上記第１フローティング電位とされ、上記内側包囲配線に導通し、上記内側包囲配線を通じて、上記イオン源の上記第１電極に給電する第１出力端と、
上記第２フローティング電位とされ、上記電源配線に導通し、上記電源配線を通じて、上記イオン源の上記第２電極に給電する第２出力端と、を含み、
上記第２出力端を通じて予め定めた定電流を出力する
イオン源電源回路と、
上記第１出力端に導通する信号入力端と、
上記接地電位に導通する接地入力端と、を含み、
上記第１出力端と上記接地電位との間を流れる信号電流を検知する
信号電流検知回路と、を有し、
上記イオン源電源回路は、上記第１出力端に導通する電源回路包囲部材に包囲されてなり、
上記イオン源電源回路及びこれを囲む上記電源回路包囲部材と上記信号電流検知回路とは、いずれも上記接地電位に導通する外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる
微粒子検知システム。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子検知システムであって、
前記イオン源電源回路は、
絶縁トランスを介して、自身の駆動電力を外部から得る構成とされてなり、
上記絶縁トランスは、
前記外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる
微粒子検知システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の微粒子検知システムであって、
前記検知部は、
前記微粒子帯電部内に配置され、前記捕集極による上記浮遊イオンの捕集を補助する補助電極であって、
前記第１フローティング電位及び前記第２フローティングと異なり、かつ、前記浮遊イオンに斥力を及ぼす第３フローティング電位とされ、
前記第２電極及び前記第１電極とは電気的に絶縁され、
上記微粒子帯電部及び上記イオン源よりも上記リード線側で、前記内側包囲部に自身の径方向周囲を包囲されてなる
補助電極を有し、
前記二重包囲ケーブルは、
前記内部包囲配線内に、上記補助電極に導通する補助配線を有し、
前記駆動処理回路は、
上記第３フローティング電位とされ、上記補助配線に導通し、上記補助配線を通じて、上記補助電極に導通する補助第２出力端と、
上記第１フローティング電位とされ、上記イオン源電源回路上記第１出力端に導通する補助第１出力端と、を含む
補助電極電源回路を有し、
上記補助電極電源回路は、
前記イオン源電源回路と共に前記電源回路包囲部材に包囲されてなる
微粒子検知システム。
【請求項４】
請求項３に記載の微粒子検知システムであって、
前記補助電極電源回路は、
補助電極絶縁トランスを介して、自身の駆動電力を外部から得る構成とされてなり、
上記補助電極絶縁トランスは、
前記外側回路包囲部材に包囲されて電磁遮蔽されてなる
微粒子検知システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の微粒子検知システムであって、
前記検知部は、
気体を、前記微粒子帯電部の前記混合領域に噴射する気体噴射源を有し、
上記微粒子帯電部は、
上記気体の噴射によって、上記微粒子帯電部外部の前記排気ガスを前記取入口から上記混合領域に導き入れて、前記取入排気ガスと前記イオンとを混合し、
上記気体とともに、前記排出口から前記取入排気ガスを排出する形態に構成されてなる
微粒子検知システム。
【請求項６】
請求項５に記載の微粒子検知システムであって、
前記イオン源は、
前記気体噴射源を兼ねるイオン気体噴射源であり、
前記イオンを、前記気体とともに前記混合領域に噴射する構成とされてなる
微粒子検知システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の微粒子検知システムであって、
前記二重包囲ケーブルは、
前記気体噴射源に連通し、前記気体噴射源に向けて前記気体を圧送する気体流通路が形成されてなる
微粒子検知システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の微粒子検知システムであって、
前記第２フローティング電位は、前記第１フローティング電位に対して正電位とされ、
前記イオン源のうち、
前記第２電極は、針状の針状先端部を有してなり、
前記第１電極は、上記第２電極の上記針状先端部の先端側に、この第２電極と離間して対向する対向面を有してなり、
上記イオン源は、
前記気中放電として、上記第１電極と上記第２電極との間で、上記第２電極の上記針状先端部の周りに、正針コロナが生じるコロナ放電を生じさせてなる
微粒子検知システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２２０４２３（Ｐ２０１２−２２０４２３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８５４９（Ｐ２０１１−８８５４９）
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１２日（２０１１．４．１２）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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