粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法
【課題】排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することが可能な粒子状物質検出装置を提供する。
【解決手段】電極部２１と、信号測定部２２と、算出部２３とを備え、信号測定部２２により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部２４と、測定信号記憶部２４に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、その変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する信号判定部２５と、測定信号の値の変化量が、バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する補正部２６と、を更に備えた粒子状物質検出装置１００。
【解決手段】電極部２１と、信号測定部２２と、算出部２３とを備え、信号測定部２２により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部２４と、測定信号記憶部２４に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、その変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する信号判定部２５と、測定信号の値の変化量が、バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する補正部２６と、を更に備えた粒子状物質検出装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法に関する。更に詳しくは、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することが可能な粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
煙道排ガスやディーゼルエンジン排ガスには煤等の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）が含まれており、大気汚染の原因になっていた。これらを除去するために、セラミック等で作製されたフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ：ＤＰＦ）が広く用いられている。セラミック製のＤＰＦは、長期間の使用が可能であるが、熱劣化等によりクラックや溶損等の欠陥が発生することがあり、微量ではあるが粒子状物質が漏れる可能性がある。このような欠陥が発生した場合には、その欠陥の発生を即座に検知し、フィルタの異常を認識することが、大気汚染防止の観点から極めて重要である。
【０００３】
このような欠陥の発生を検知する方法として、ＤＰＦの下流側に粒子状物質検出装置を設ける方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、コロナ放電によって粒子状物質を帯電させ、そのイオン電流を測定することにより、粒子状物質の量を測定するものである。このように、粒子状物質を帯電させてそのイオン電流を測定する方法では、粒子状物質に帯電するイオン電流が微弱であるため、その微弱なイオン電流を検出するために大掛かりな検出回路が必要になり、高価なものとなってしまう。また、排ガスが高流量である場合には、粒子状物質を効果的に帯電させることが困難であるため、粒子状物質の測定値が、実際に排ガスに含有されている粒子状物質の量より小さい値となり、その誤差が大きくなってしまう。
【０００５】
このようなことから、例えば、平板状の陰極、前記陰極と対向して設けられている平板状の陽極、前記陰極と陽極との間の空間に電界を生じさせるための電圧印加手段、並びに前記陰極及び前記陽極を加熱する加熱手段を備えており、前記陰極と前記陽極との間に電圧を印加したときの前記陰極と前記陽極との間の電流値の変化に基づいて前記スートを測定するスート測定装置等が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−１２３７６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１４５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献２に記載の粒子状物質検出装置は、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスの全流量が高流量の場合でも、その排ガス（即ち、排ガスに含まれる粒子状物質）の一部だけが検出面に付着するため、誤差の少ない測定値を得ることができるものであるが、例えば、一旦電極に付着した粒子状物質は、高流量の排ガスに常時曝されているため、測定中に電極から脱離してしまうことがある。そして、このような検出面に粒子状物質を付着させる方式のセンサーにおいては、電極からの粒子状物質の脱離が生じると、粒子状物質の質量の測定を正確に行うことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することが可能な粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記のような従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、電極に付着した粒子状物質は、その量が一定に達して、ある程度の質量をもった凝集粒子となった場合に、上記のような電極からの脱離を生じるため、測定される測定信号の信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が、連続する１０サンプルの測定間に確認された場合に、当該減少値を測定信号に加算して測定値の補正を行うことによって、上記課題が解決されることに想到し、本発明を完成させた。具体的には、本発明により、以下の粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法が提供される。
【００１０】
［１］ 内燃機関の排気系に設けられた電極部と、前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を前記電極部に吸着させ、前記電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部と、前記測定信号の値を基に前記排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する算出部と、備え、前記信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部と、前記測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する前記測定信号の値の変化量を求め、前記変化量と、前記測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する信号判定部と、前記変化量が、前記測定信号の前記バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を前記減少が確認された前記測定信号の値に加算して前記測定信号の値を補正する補正部と、を更に備え、前記補正部により補正された前記測定信号の値を基に、前記算出部により前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質検出装置。
【００１１】
［２］ 前記信号測定部により測定される前記電気的特性が、静電容量又は抵抗値である前記［１］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１２】
［３］ 前記電極部は、その少なくとも一部が誘電体によって被覆されたものである前記［１］又は［２］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１３】
［４］ 一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体を更に備えるとともに、前記電極部が、少なくとも一対の計測電極を有し、前記少なくとも一対の計測電極が、前記検出装置本体の前記貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設されている前記［１］又は［２］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１４】
［５］ 前記一対の計測電極の埋設位置よりも、前記検出装置本体の前記貫通孔を形成する壁の外側に埋設された少なくとも一対の集塵電極を更に備えた前記［４］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１５】
［６］ 内燃機関の排気系に電極部を配設し、前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を前記電極部に吸着させて、前記電極部の電気的特性を測定信号として継続的に検出する測定工程と、前記測定信号を基に前記排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質量算出工程と、を備え、前記信号測定部により測定された前記測定信号の値を、測定信号記憶部に記憶させる測定信号記憶工程と、前記測定信号記憶部に記憶させた１０サンプル以下の連続する前記測定信号の値の変化量を求め、前記変化量と、前記測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する判定工程と、前記変化量が、前記測定信号の前記バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を前記減少が確認された前記測定信号の値に加算して前記測定信号の値を補正する補正工程と、を更に備え、前記補正工程により補正された前記測定信号の値を基に前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質の検出方法。
【００１６】
［７］ 前記電気的特性として、前記電極部の静電容量又は抵抗値を測定する前記［６］に記載の粒子状物質の検出方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の粒子状物質検出装置は、信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部と、測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する信号判定部と、変化量が、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する補正部と、備えたものである。本発明の粒子状物質検出装置によれば、一旦電極に付着した粒子状物質が、この電極から脱離した場合に、脱離した粒子状物質に相当する測定信号の減少分を補正して、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することができる。また、本発明の粒子状物質の検出方法によれば、本発明の粒子状物質検出装置の補正部と同様の補正を行うことにより、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することができる。
【００１８】
即ち、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を電極部に吸着させ、この電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定し、その測定信号の値から粒子状物質の量を算出する粒子状物質検出装置及び粒子状物質の検出方法においては、継続的に測定される電気的特性の測定信号は、粒子状物質の電極への付着（吸着）とともに、常時増大する傾向にある。このため、連続する１０サンプル以下の測定間に計測される測定信号において、所定の大きさ、具体的には、信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が生じた場合には、一旦電極に付着した粒子状物質の脱離として、減少した値を測定信号の値に加算して補正を行うことで、より高精度の測定を行うことが可能となる。
【００１９】
特に、電極に付着した粒子状物質は、その量が一定に達して、ある程度の質量をもった凝集粒子となった場合に、上述したような電極からの脱離が生じ易く、測定信号の値の誤差（狂い）が大きくなってしまうということがあったが、上記したように補正を行うことにより、より正確な測定を実現することができる。例えば、測定信号は、信号ノイズとして信号のばらつきを有している。このため、測定される測定信号の全ての減少値を粒子状物質の脱落として補正を行った場合には、測定値が電極から粒子状物質が脱落した分を超えて過剰に上昇してしまうため、正確な測定が逆に困難になってしまう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を排気系に配設して粒子状物質の測定を行う状態を模式的に示す説明図である。
【図１Ｂ】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を排気系に配設して粒子状物質の測定を行う状態を模式的に示す説明図である。
【図１Ｃ】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を排気系に配設して粒子状物質の測定を行う状態を模式的に示す説明図である。
【図２Ａ】本発明の粒子状物質検出装置によって測定される電気的特性の、補正部によって補正される前の値を示すグラフである。
【図２Ｂ】本発明の粒子状物質検出装置によって測定される電気的特性の、補正部によって補正された後の値を示すグラフである。
【図３】本発明の粒子状物質検出装置によって粒子状物質の検出を行う工程の一例を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す粒子状物質検出装置の一方の側面を示す側面図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示す粒子状物質検出装置の他方の側面を示す側面図である。
【図４Ｄ】図４Ａに示す粒子状物質検出装置の背面図である。
【図５】図４ＢのＡ−Ａ’断面を示す模式図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。
【図８】図５のＤ−Ｄ’断面を示す模式図である。
【図９】図５のＥ−Ｅ’断面を示す模式図である。
【図１０】図５のＦ−Ｆ’断面を示す模式図である。
【図１１】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態の構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００２２】
〔１〕本発明の粒子状物質検出装置の特徴：
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を排気系に配設して粒子状物質の測定を行う状態を模式的に示す説明図である。なお、図１Ａは、測定前の状態（即ち、電極部に粒子状物質が付着する前の状態）を示し、図１Ｂは、電極部に粒子状物質が付着した測定状態を示し、図１Ｃは、電極部に付着した粒子状物質の一部が電極部から脱離する状態を示している。図１１は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態の構成を模式的に示す説明図である。
【００２３】
図１Ａ〜図１Ｃ、及び図１１に示すように、本実施形態の粒子状物質検査装置１００は、内燃機関の排気系に設けられた電極部２１と、排気系を通過する排ガス３２に含まれる粒子状物質３６を電極部２１に吸着させ、電極部２１の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部２２と、測定信号の値を基に排ガス３２に含まれる粒子状物質３６の量を算出する算出部２３と、を備えた粒子状物質検出装置１００である。図１Ａ〜図１Ｃにおいては、排気系中で使用される配管３１に、電極部２１が設けられた例を示す。また、図１１においては、電極部２１が、検出装置本体２７に配置され、電極部２１と信号測定部２２とが配線２８により電気的に接続された例を示す。
【００２４】
即ち、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、粒子状物質３６の量を算出するための電極部２１の電気的特性を、測定信号として継続的に信号測定部２２にて測定し、測定された測定信号の値を基に、算出部２３にて、排ガス３２に含まれる粒子状物質３６の量を算出することができる。例えば、測定された測定信号の電気的特性の変化から、排ガス３２に含まれる粒子状物質３６の量を推算することができる。
【００２５】
そして、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、測定信号記憶部２４と、信号判定部２５と、補正部２６と、を更に備えたものである。測定信号記憶部２４は、信号測定部２２により測定された測定信号の値を記憶するものである。信号判定部２５は、測定信号記憶部２４に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較するものである。また、補正部２６は、信号測定部２２において求められた変化量が、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値をその減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正するものである。本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、補正部２６により補正された測定信号の値を基に、上記算出部２３により粒子状物質の量を算出する。このため、例えば、図１Ｃに示すように、一旦電極部２１に付着した粒子状物質３６が、この電極部２１から脱離した場合に、脱離した粒子状物質３６ａに相当する測定信号の減少分を補正して、排ガス３２に含まれる粒子状物質３６の量を高精度に測定することができる。減少値をその減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する場合には、当該補正が、それ以降の測定信号の値（即ち、減少が確認された測定信号よりも後に測定された測定信号の値）にも反映されるように、上記加算値と同様の値を、それ以降の測定信号の値に加算する補正を行う。
【００２６】
即ち、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を電極部に吸着させ、この電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定し、その測定値から粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出装置及び粒子状物質の検出方法においては、継続的に測定される電気的特性の測定信号は、粒子状物質の電極への付着（吸着）とともに、常時増大する傾向にある。このため、連続する１０サンプル以下の測定間に計測される測定信号において、所定の大きさ、具体的には、信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が生じた場合には、一旦電極に付着した粒子状物質の脱離として、減少した値を測定値に加算して補正を行うことで、より高精度の測定を行うことが可能となる。
【００２７】
特に、電極に付着した粒子状物質は、その量が一定に達して、ある程度の質量をもった凝集粒子となった場合に、上述したような電極からの脱離が生じ易く、測定値の誤差（狂い）が大きくなってしまうということがあったが、上記したように補正を行うことにより、より正確な測定を実現することができる。例えば、測定信号は、信号ノイズとして信号のばらつきを有している。このため、測定される測定信号の全ての減少値を粒子状物質の脱落として補正を行った場合には、測定値が電極から粒子状物質が脱落した分を超えて過剰に上昇してしまうため、正確な測定が逆に困難になってしまう。
【００２８】
例えば、図２Ａは、排ガスに含まれる粒子状物質を電極部に吸着させ、この電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定した結果を示すグラフである。図２Ａにおいては、横軸を測定時間（秒）とし、縦軸を電気的特性の測定値としている。なお、電気的特性としては、静電容量を測定した場合の例を示している。
【００２９】
図２Ａに示すように、電極部の電気的特性を測定信号として測定した場合には、電極部に導電性を有する粒子状物質が電極部に付着することにより、測定される電気的特性が増加する。そして、図１Ｃに示すように、一旦電極部２１に付着した粒子状物質３６が、この電極部２１から脱離した場合には、図２Ａに示す、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのように、電気的特性の測定信号が減少する。但し、図２Ａに示すように、測定される測定信号は、信号ノイズを有しており、上記した粒子状物質の脱離による減少以外にも、信号ノイズによる測定値のばらつきが生じている。
【００３０】
このため、測定される測定信号における全ての減少分を、その測定値に加算する補正を行うと、信号ノイズによって減少した値まで補正値に含まれてしまい、その補正値が、粒子状物質の脱離量を超えて増加してしまう。
【００３１】
電極に付着した粒子状物質は、ある程度の質量をもった塊（凝集粒子）となった場合に、上述したような電極からの脱離が生じるため、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、測定される測定信号の信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が、連続する１０サンプル以下の測定間に確認された場合に、当該減少を粒子状物質の脱離と判断し、その減少値を測定値に加算する補正を補正部によって行う。これにより、より正確な測定が実現される。
【００３２】
即ち、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、図２Ｂに示すように、図２Ａに示す、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのような信号ノイズの２倍以上の大きさの減少を、信号判定部にて粒子状物質の脱離と判断する。そして、補正部が、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する。ここで、図２Ａは、本発明の粒子状物質検出装置によって測定される電気的特性の、補正部によって補正される前の値を示すグラフであり、図２Ｂは、本発明の粒子状物質検出装置によって測定される電気的特性の、補正部によって補正された後の値を示すグラフである。
【００３３】
ここで、本実施形態の粒子状物質検出装置によって粒子状物質の検出を行う方法を、図３を用いて更に説明する。図３は、本実施形態の粒子状物質検出装置によって粒子状物質の検出を行う工程の一例を示すフローチャートである。
【００３４】
図３に示すように、まず、粒子状物質の測定準備として、バックグラウンド信号ノイズの測定を行う。その後、このバックグラウンド信号ノイズの値を、測定信号記憶部等の記憶部に記憶する。次に、電極部の電気的特性（測定信号）の測定を開始し、測定した測定信号の値を、測定信号記憶部に記憶する。その後、測定された測定信号の値について、必要に応じて補正を行う。具体的には、信号判定部により、１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を算出し、この測定信号の値の変化量と、バックグラウンド信号ノイズの値とを比較する。ここで、測定信号の値の変化量が、バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の減少である場合には、補正部によって、当該減少値を、減少が確認された測定信号の値に加算する補正を行う。補正した測定信号の値については、測定信号記憶部に、補正後の測定値として記憶される。補正部による補正が終了した後、及び信号判定部にて、バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の減少の確認されなかった場合には、更に、別の１０サンプル以下の連続する測定信号の値について、判定及び補正を行う。
【００３５】
粒子状物質検出装置の電極部は、粒子状物質を付着させて、この粒子状物質の付着に伴う電気的特性の変化を測定するための検知部（センサー）として用いられる電極である。このような電極部の電極としては、例えば、装置の表面等に導体ペーストを塗布して形成した電極や、金属板などからなる電極等を挙げることができる。この電極部は、測定信号を測定するための信号測定部と電気的に接続されており、電極部における電気的特性を信号測定部によって検出（測定）することができるように構成されている。
【００３６】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置の電極部は、粒子状物質の測定を行うもの以外にも、例えば、排ガスに含まれる粒子状物質を装置に集塵するための電界を発生させるための電極を含んでいてもよい。即ち、本実施形態の粒子状物質検出装置は、排ガス中の粒子状物質を粒子状物質検出装置（特に、電極部）に付着させ、電極部を構成する電極（以下、この電極を「測定電極」ということがある）の電気的特性の変化を読み取ることにより、その電気的特性の変化から排ガス中の粒子状物質を検出するものであるため、例えば、粒子状物質検出装置周辺に電界を生じさせ、排ガス中を流れる粒子状物質を集塵するための電極（以下、このような電極を「集塵電極」ということがある）を更に備えていてもよい。
【００３７】
信号測定部は、電極部及びこの電極部の周辺に粒子状物質が付着することによる電極部の電気的特性の変化を読み取る計測部分である。排ガスに含まれる粒子状物質は、その大半が煤からなるものであるため、導電性を有しており、電極部等に粒子状物質が付着した場合には、測定される電気的特性（換言すれば、測定信号の値）に変化を与える。このため、内燃機関の排気系に設けられた電極部の電気的特性の変化を測定することによって、排ガス中に粒子状物質が含まれているか否かを検出することができる。
【００３８】
具体的な信号測定部としては、電極部の電気的特性の変化を測定信号として継続的に測定する検出回路を挙げることができる。例えば、測定する電極部の電気的特性が、静電容量である場合には、一方の電極に交流電圧を印加し、静電容量が変化した場合に、もう一方の電極に接続された変換器或いはチャージアンプによって静電容量に比例する電圧として検出する。
【００３９】
測定信号記憶部は、信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する記憶媒体である。信号判定部は、測定信号記憶部に記憶された測定信号の値を読み出し、読み出した測定信号の値と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズとの値と比較するものである。測定信号の「バックグラウンド信号ノイズ」は、電極部から信号測定部までの測定系に外乱がなく、電極部の電気的特性を安定した状態で測定される実効値とすることができる。
【００４０】
より具体的なバックグラウンド信号ノイズの測定方法としては、まず、粒子状物質検出装置を安定した状態に載置し、その状態にて、電極部の電気的特性の測定を行う。次に、得られた電気的特性の測定データから、その標準偏差を算出し、得られた標準偏差を、測定信号の「バックグラウンド信号ノイズ」とする。
【００４１】
また、信号測定部に用いられる検出回路の構成によっても異なるが、上記のバックグラウンド信号ノイズの測定において、電気的特性の測定点数（即ち、サンプル数）を大きくすると、得られるバックグラウンド信号ノイズの値（即ち、上記標準偏差）が大きくなることがある。本実施形態の粒子状物質検出装置においては、バックグラウンド信号ノイズと粒子状物質の脱離との違いを判断し、前記バックグラウンド信号ノイズを測定値の補正から除くことができればよい。このため、バックグラウンド信号ノイズの測定におけるサンプル数は、５０〜２００点であることが好ましい。例えば、実際の信号測定部における測定が、１０ｍ秒間隔の測定の場合には、バックグラウンド信号ノイズの測定に要する時間は、０．５〜２秒程度であることが好ましい。
【００４２】
なお、上記バックグラウンド信号ノイズの値は、粒子状物質検出装置を最初に使用する状態にて測定された測定信号の信号ノイズの値であってもよい。このような予め測定された測定信号の信号ノイズの値（バックグラウンド信号ノイズの値）は、測定信号記憶部等の記憶媒体に記憶させておくことができる。また、例えば、同一の構成の粒子状物質検出装置が大量に製造され、このような粒子状物質検出装置が、種々の自動車等に設置されて使用される場合には、これら同一の構成の粒子状物質検出装置において、統一したバックグラウンド信号ノイズの値を予め設定してもよい。このような統一したバックグラウンド信号ノイズの値についても、測定信号記憶部等の記憶媒体に記憶させておくことができる。即ち、特定の粒子状物質検出装置において、そのバックグラウンド信号ノイズの値が予め分かっている場合には、バックグラウンド信号ノイズの値を測定する工程は省略され、設定されたバックグラウンド信号ノイズの値を用いて、信号判定部による判定が行われてもよい。
【００４３】
本実施形態の粒子状物質検出装置においては、バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の大きさの減少を、粒子状物質の脱離と判断するものであるが、その理由としては以下の通りである。電極部の電気的特性の変化を信号測定部によって測定する場合に、電気的特性のサンプル数によって、バックグラウンド信号ノイズがあまり変化しない部分では、このバックグラウンド信号ノイズは、ホワイトノイズと称されるような略正規分布の特性を有するものとなる。そして、正規分布では、平均μと標準偏差σで表されるガウス分布（確率密度関数）において、平均μからのずれが±１σ以下の範囲に含まれる確率は６８．２６％であり、±２σ以下の範囲に含まれる確率は９５．４４％であり、±３σ以下の範囲に含まれる確率は９９．７４％である。このため、上記バックグラウンド信号ノイズとしての正規分布の２倍以上の大きさの信号は、有効な信号であると考えることができる。
【００４４】
なお、上記補正部は、１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量が、バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少を粒子状物質の脱離と判断し、その減少値を減少が確認された測定信号の値（以下、「測定値」ということがある）に加算する補正を行うものである。粒子状物質の電極部からの脱離は、極めて短時間で起こるため、信号測定部に用いられる検出回路の分解能が十分である場合には、上記した減少が、連続する５サンプル以下の測定間に確認された場合に補正を行うものであることが好ましく、連続する３サンプル以下の測定間に確認された場合に補正を行うものであることが更に好ましい。なお、１０サンプルの測定を超えると、例えば、電極部が設けられた排気系の温度変化が生じた場合に、その温度変化による測定値の変化が、バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の値となり、温度変化等による測定値の変化が補正値に含まれてしまうことがある。変化量を確認するサンプル数を連続する１０サンプル以下とすることにより、上記温度変化等による変化の影響を受け難く、粒子状物質の電極部からの脱離による減少分を選択的に検知することが可能となる。なお、連続する３サンプル未満、例えば、１サンプルの測定であると、そのサンプルの測定中に粒子状物質が離脱することも考えられ、正確性に劣ることがある。
【００４５】
なお、「連続する１０サンプルの測定間」とは、継続的に連続して行われる信号測定部の電気的特性の測定において、１つの測定値を得る測定時間を１サンプル時間とした場合に、１０回の測定を行う時間間隔のことをいう。即ち、「バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が、連続する１０サンプル以下の測定間に確認される」とは、最大で１０回までの連続した測定信号の測定において、その測定間に、バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が確認される場合のことを意味する。従って、１回の測定時間（即ち、１サンプルの測定時間）が、１０ｍ秒の場合には、連続する１０サンプルの測定時間は、１００ｍ秒となる。
【００４６】
信号測定部における電気的特性の１サンプルの測定時間は、１〜５０ｍ秒であることが好ましく、２〜２０ｍ秒であることが更に好ましく、５〜１５ｍ秒であることが特に好ましい。このような測定時間で電極部の電気的特性の測定を行うことによって、正確且つ分解能に優れた測定を行うことができる。測定時間の下限値は、検出回路の性能により異なるが、実質的な下限値が、上記した１ｍ秒である。また、測定時間が長すぎると、一旦粒子状物質の脱離により測定値が減少した後、別の粒子状物質が電極部に付着することによって、上記粒子状物質の脱離による減少分が相殺されてしまい、粒子状物質の脱離を良好に検知することができないことがある。
【００４７】
なお、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、１０サンプル以下の測定間における、測定値の減少を確認することによって補正を行うものであるが、より詳細な測定及び補正を行うためには、５サンプル以下の測定間において減少を確認することが好ましく、３サンプル以下の測定間において減少を確認することが更に好ましい。このように構成することによって、より正確な測定を行うことができる。
【００４８】
本実施形態の粒子状物質検出装置は、電極部、より好ましくは、粒子状物質検出装置に付着した粒子状物質を除去することが可能な粒子状物質除去手段を更に備えたものであることが好ましい。この粒子状物質除去手段の構成については特に制限はないが、例えば、電極部によって測定される電気的特性の変化を与える部位に熱を加え、付着した粒子状物質を燃焼除去可能な、ヒータ等を挙げることができる。なお、以下、このようにして電極部に付着した粒子状物質を、粒子状物質除去手段によって除去することを、粒子状物質検出装置の「再生」ということがある。本実施形態の粒子状物質検出装置は、上述した除去手段によって定期的な装置の再生を行いながら、粒子状物質の検出を行うことが好ましい。
【００４９】
本実施形態の粒子状物質検出装置においては、特に限定されることはないが、信号測定部によって測定される電気的特性が、静電容量又は抵抗値であることが好ましい。このように構成することによって、排ガスに含まれる粒子状物質の検出を良好に行うことができるとともに、補正部による上述した補正をより正確に行うことができる。
【００５０】
〔２〕本発明の粒子状物質検出装置の構成：
次に、本発明の粒子状物質検出装置のより具体的な構成について、図４Ａ〜図４Ｄ、及び図５〜図１０に示す粒子状物質検出装置を例に更に詳細に説明する。ここで、図４Ａは、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を模式的に示す正面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す粒子状物質検出装置の一方の側面を示す側面図であり、図４Ｃは、図４Ａに示す粒子状物質検出装置の他方の側面を示す側面図であり、図４Ｄは、図４Ａに示す粒子状物質検出装置の背面図である。また、図５は、図４ＢのＡ−Ａ’断面を示す模式図である。また、図６は、図５のＢ−Ｂ’断面を示す模式図であり、図７は、図５のＣ−Ｃ’断面を示す模式図であり、図８は、図５のＤ−Ｄ’断面を示す模式図であり、図９は、図５のＥ−Ｅ’断面を示す模式図であり、図１０は、図５のＦ−Ｆ’断面を示す模式図である。
【００５１】
図４Ａ〜図４Ｄ、及び図５〜図１０に示す粒子状物質検出装置１００ａは、一方の端部１ａに少なくとも一の貫通孔（空洞）２が形成された一方向に長い検出装置本体１と、貫通孔２を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極１５，１６と、貫通孔２を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、一対の計測電極１５，１６の埋設位置よりも貫通孔２を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極１１，１２と、を備え、排ガス中に含まれる粒子状物質を検出するための粒子状物質検出装置１００ａである。上記一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２によって、粒子状物質検出装置１００ａの電極部２１が構成され、この一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２は、配線１５ｂ，１６ｂ，１１ｂ，１２ｂを介して取出端子１５ａ，１６ａ，１１ａ，１２ａと接続されており、この取出端子１５ａ，１６ａ，１１ａ，１２ａと、信号測定部２２（図１１参照）とが電気的に接続されている。また、この粒子状物質検出装置１００ａは、除去手段２５として、加熱部１３を有している。また、一対の計測電極１５，１６は、一対をなすそれぞれが複数に分岐（例えば、図８に示すように、櫛歯状に分岐）をして、複数の対向部分を有している。
【００５２】
この粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内に流入する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、一対の集塵電極１１，１２に電圧を印加することにより荷電された、貫通孔２内に流入する流体に含有される粒子状物質を、貫通孔２の壁面に電気的に吸着させることが可能なものである。更に、貫通孔２を形成する壁の電気的特性の変化を、上記一対の計測電極１５，１６によって測定することにより、貫通孔２の壁面に吸着された粒子状物質の質量を検出することが可能である。これにより、本実施形態の粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内に排ガス等を通過させて、排ガス中に含有される粒子状物質を検出することができる。
【００５３】
この粒子状物質検出装置１００ａは、ＤＰＦ等の下流側を流れる排ガスに含有される全ての粒子状物質を直接測定するのではなく、貫通孔２内に流入した粒子状物質の量を測定し、この測定値に基づいて、排ガス全体の粒子状物質の量を推算することができる。これにより、微量の粒子状物質の測定を行うことが可能となる。
【００５４】
また、粒子状物質検出装置１００ａは、上述したように排ガスの全量を測定するものではないため、粒子状物質検出装置１００ａを小型化することができ、狭いスペースに設置することが可能となる。
【００５５】
また、ＤＰＦ等の下流側を流れる排ガスの全流量が高流量の場合でも、その排ガス（即ち、排ガスに含まれる粒子状物質）の一部だけを貫通孔２内に導入するため、貫通孔２内の粒子状物質を効果的に荷電することができ、誤差の少ない測定値を得ることができる。
【００５６】
また、検出装置本体１が一方向に長く形成され、その一方の端部１ａに、貫通孔２が形成されるとともに、一対の集塵電極１１，１２及び一対の計測電極１５，１６が配設（埋設）されるため、貫通孔２及び各電極（例えば、集塵電極１１や一対の計測電極１５，１６）を高温の排ガスが流通する排気系中で使用される配管内に挿入し、他方の端部１ｂ側を排気系中で使用される配管から外に出した状態にすることが可能となる。これにより、各電極の取出端子等の高温に曝さないことが望ましい部分を、排気系中で使用される配管の外に出した状態とすることが可能となり、精度が高く、且つ安定した測定を行うことができる。
【００５７】
なお、この粒子状物質検出装置に用いられる検出装置本体１には、上記貫通孔２が少なくとも一つ形成されている必要があり、二つ以上であってもよい。また、検出装置本体１が誘電体から形成されることにより、一対の集塵電極１１，１２や、各種の配線１１ｂ，１３ｂ，１５ｂ，１６ｂがそれぞれ誘電体で覆われた状態となっている。
【００５８】
また、上記一対の計測電極１５，１６は、少なくとも一対備えることが必要であり、二対以上であってもよい。なお、図５においては、一対の計測電極１５，１６が、貫通孔２を形成する一方の壁の内側面に配設された場合の例を示しているが、貫通孔２を形成する一方の壁の内部に埋設されていてもよい。
【００５９】
また、一対の計測電極の形状については特に制限はなく、粒子状物質を貫通孔の壁に吸着させた際に、その壁の電気的な特性の変化を測定することができるように配置された一対の電極であればよい。なお、図８に示すように、一対の計測電極１５，１６は、線状を呈し、貫通孔２の壁の内側面又はその内部に長く対向しているものであることが好ましく、更に、線状を呈する一対の計測電極１５，１６は、一対をなすそれぞれが複数に分岐（例えば、図８に示すように、櫛歯状に分岐）をして、複数の対向部分を有するものであることが好ましい（例えば、上記櫛歯状の部分を所定の間隔を空けて噛み合わせるように対向配置されたものであることが好ましい）。このように構成することによって、一対の計測電極１５，１６の対向配置された部分を長く（広く）とることができ、より正確な測定値を得ることができる。
【００６０】
なお、粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内を通過する粒子状物質が、ディーゼルエンジンより排出される煤であるときに、特にその効果を発揮させることができる。
【００６１】
〔２−１〕検出装置本体：
検出装置本体は、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長く構成された、粒子状物質検出装置の基体となる部位である。検出装置本体は誘電体から構成されており、この貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部には少なくとも一対の集塵電極が配置されており、この一対の集塵電極に電圧を印加することにより貫通孔内に電界を発生させることができる。
【００６２】
検出装置本体を構成する誘電体は、例えば、アルミナ、コージェライト、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、及びチタニアからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。中でも、アルミナを好適に用いることができる。このような誘電体からなる検出装置本体の内部に集塵電極を埋設することにより、誘電体に覆われた集塵電極を形成することが可能となる。そして、粒子状物質検出装置が、優れた耐熱性、耐絶縁破壊特性等を有するものとなる。ここで、「誘電体」とは、導電性よりも誘電性が優位である物質で、直流電圧に対して絶縁体として振舞う物質のことをいう。
【００６３】
なお、「検出装置本体の一方の端部」というときは、検出装置本体の一方の先端部分１ｃから、検出装置本体１の全長の５０％の長さに相当する位置までの範囲をいう。また、「検出装置本体の他方の端部」というときは、検出装置本体の他方の先端部分１ｄから、検出装置本体１の全長の５０％の長さに相当する位置までの範囲をいう。なお、検出装置本体の一方の端部は、好ましくは、検出装置本体の一方の先端部分１ｃから、検出装置本体１の全長の４０％の長さに相当する位置までの範囲であり、更に好ましくは、３０％の長さに相当する範囲である。また、検出装置本体の他方の端部は、好ましくは、検出装置本体の他方の先端部分１ｄから、検出装置本体１の全長の４０％の長さに相当する位置までの範囲であり、更に好ましくは、３０％の長さに相当する範囲である。検出装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置とは、検出装置本体１から、上記一方の端部１ａと他方の端部１ｂの範囲を除いた部分ということになる（図４Ａ〜図４Ｃ参照）。
【００６４】
図４Ａ〜図４Ｄに示す粒子状物質検出装置１００ａにおいて、検出装置本体１は、一方向に長く形成され、その長手方向の長さは、特に限定されないが、排気系中で使用される配管に挿入したときに排ガス中の粒子状物質を効率よくサンプリングできる長さであることが好ましい。
【００６５】
また、検出装置本体１の厚さ（「検出装置本体の長手方向」及び「ガスの流通方向」の両方に垂直な方向（厚さ方向）における長さ）は、特に限定されないが、例えば、０．５〜３ｍｍ程度が好ましい。ここで、「検出装置本体１の厚さ」というときは、上記厚さ方向において最も厚い部分の厚さをいう。また、検出装置本体１の、貫通孔２にガスが流通するときの流通方向における長さ（ガス流通方向の長さ）は、特に限定されないが、例えば、２〜２０ｍｍ程度が好ましい。そして、検出装置本体１の長手方向長さは、検出装置本体１の厚さの１０〜１００倍であることが好ましく、検出装置本体１のガス流通方向の長さの３〜１００倍であることが好ましい。
【００６６】
検出装置本体１の形状は、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、長手方向に直交する断面形状が長方形の板状であってもよいし、図示は省略するが、当該断面形状が円形、楕円形等の棒状であってもよい。また、一方向に長い形状であれば、その他の形状であってもよい。
【００６７】
粒子状物質検出装置１００ａにおいて、貫通孔２の形状、及び大きさは特に限定されず、排ガスを通過させ、粒子状物質の量を測定できるものであればよい。例えば、貫通孔２の、検出装置本体の長手方向における長さは、２〜２０ｍｍ程度が好ましく、貫通孔２の、集塵電極１１，１２で挟まれる部分の幅（検出装置本体の長手方向、及びガスの流通方向の両方に垂直な方向における長さ）は、３〜３０ｍｍ程度が好ましい。
【００６８】
貫通孔２の大きさを上記範囲とすることにより、粒子状物質を含む排ガスを貫通孔２内に十分に流通させることができ、更に、集塵電極１１，１２で発生する電界が貫通孔２内に粒子状物質を効果的に吸着させることが可能となる。
【００６９】
また、貫通孔２の形状としては、貫通孔２の、流体が流入する入口部分及び流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されていることが好ましい。貫通孔２の、流体が流入する入口部分及び流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されていることにより、より効率的に排気系中に使用される配管内を流通する排ガス等を粒子状物質検出装置の貫通孔内に流入（入口部分が拡開された場合）させることや、流出（出口部分が拡開された場合）させることが可能となる。
【００７０】
また、このような粒子状物質検出装置は、検出装置本体１が、複数のテープ状セラミック（セラミックシート）が積層されてなるものであることが好ましい。これにより、複数のテープ状セラミックを、それぞれの間に各電極、配線等を挟みながら積層して粒子状物質検出装置を作製することができるため、粒子状物質検出装置を効率的に製造することが可能となる。
【００７１】
〔２−２〕計測電極（電極部）：
計測電極は、貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に少なくとも一対配置されたものである。集塵電極によって貫通孔の壁面に粒子状物質を電気的に吸着させることにより、貫通孔を形成する壁の電気的特性が変化する。この電気的特性の変化を、計測電極に流れる測定信号（電気信号）として信号測定部により測定する。
【００７２】
計測電極の形状については、上述したように貫通孔を形成する壁の電気的な特性の変化を測定することが可能なものであれば特に制限はないが、図８に示すような櫛歯状に分岐した形状を好適例として挙げることができる。このように構成することによって、より正確な測定を行うことができる。
【００７３】
計測電極の厚さは特に限定されず、例えば、５〜３０μｍであることが好ましい。また、計測電極の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００７４】
この計測電極には、それぞれ検出装置本体の他方の端部に向かって延びる一対の計測電極配線が電気的に接続されている。それぞれの計測電極配線の幅は、特に限定されず、例えば、０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。また、計測電極配線の厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。また、計測電極配線の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００７５】
また、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、粒子状物質検出装置１００ａの一対の計測電極１５，１６は、検出装置本体１の他方の端部１ｂに、それぞれの電極の取出端子１５ａ，１６ａを有している。そして、この取出端子１５ａ，１６ａが、計測電極（電極部）の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部２２（図１１参照）に電気的に接続されている。
【００７６】
一対の計測電極１５，１６の取出端子１５ａ，１６ａを、検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設することにより、貫通孔２が配設される部分（即ち、一方の端部１ａ）と取出端子１５ａ，１６ａとの間隔を大きくとることができる。このため、貫通孔２等が配設される一方の端部１ａだけを高温の排ガスが流通する排気系中に使用される配管内に挿入し、取出端子１５ａ，１６ａが配設されている他方の端部１ｂ側を排気系中で使用される配管から外に出した状態にすることが可能となる。取出端子１５ａ，１６ａを高温にすると、粒子状物質の検出精度が低下し、安定した検出が行い難くなることがあったり、長期にわたって使用した場合に電気端子と外部に接続するためのハーネスとの接点不良が発生し測定不能になったりすることがある。このため、取出端子１５ａ，１６ａを排気系中で使用される配管の外に出し、高温に曝されない状態とすることにより、精度の高い、安定した粒子状物質の検出を行うことが可能となる。
【００７７】
検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設された取出端子１５ａ，１６ａは、図４Ｂに示すように、検出装置本体１の他方の端部１ｂの側面に、長手方向に延びるように配置されていることが好ましい。なお、図４Ｂにおいては、検出装置本体１の他方の端部１ｂは、幅が狭くなっているが、他方の端部１ｂの幅は、このように狭くなっていてもよいし、狭くなっていなくてもよい。取出端子１５ａ，１６ａの形状及び大きさは、特に限定されるものではない。例えば、幅０．１〜２．０ｍｍ、長さ０．５〜２０ｍｍの帯状であることが好ましい。取出端子１５ａ，１６ａの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を挙げることができる。
【００７８】
〔２−３〕集塵電極（電極部）：
集塵電極は、貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、上記一対の計測電極の埋設位置よりも貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、検出装置本体を構成する誘電体で覆われた電極である。このような集塵電極１１，１２間に所定の電圧を印加することにより、貫通孔２内に電界を発生させることができる。
【００７９】
集塵電極は、貫通孔を形成する壁の内部に埋設され、貫通孔２内に電界を発生させることができるものであれば、その形状については特に制限はない。本実施形態の粒子状物質検出装置においては、集塵電極の一方の電極が、図６に示すように、上記計測電極１５，１６が配置された壁と貫通孔２を隔てて反対側の壁の内部に配置された（図５参照）、高電圧が印加される高電圧集塵電極１１であり、また、集塵電極の他方の電極が、図９に示すように、上記計測電極１５，１６が配置された壁と同一側の壁の内部に配置された（図５参照）、接地された接地集塵電極１２である。それぞれの集塵電極の厚さは特に限定されず、例えば、５〜３０μｍであることが好ましい。また、集塵電極の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００８０】
集塵電極１１，１２の形状及び大きさは、特に限定されるものではなく、貫通孔２内に電界を発生させることが可能であればよい。例えば、形状としては、長方形、円形、長円形等を挙げることができる。また、集塵電極１１，１２の大きさは、例えば、貫通孔２の、側面から見たときの面積の７０％以上であることが好ましい。
【００８１】
例えば、図６においては、高電圧集塵電極１１が、貫通孔と略同じ大きさに形成された場合の例を示している。この高電圧集塵電極１１には、検出装置本体１の長手方向に延びる配線１１ｂが接続されており、配線１１ｂが、その先端（電極１１に接続されていない側の先端）部分で、図４Ｂに示す取出端子１１ａに層間接続（ビア接続）されている。配線１１ｂの幅は、特に限定されず、例えば、０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。また、配線１１ｂの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。また、配線１１ｂの材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００８２】
なお、一対の集塵電極の両方の取出端子を、検出装置本体の他方の端部に配設してもよいが、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、接地された集塵電極（接地集塵電極１２）の取出端子１２ａを検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設し、高電圧集塵電極１１の取出端子１１ａを、検出装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配設することが好ましい。これにより、接地集塵電極１２の取出端子１２ａと、高電圧集塵電極１１の取出端子１１ａとを、間隔を開けて配設することができる。このため、一対の集塵電極１１，１２間に電圧を印加するために、取出端子１１ａと取出端子１２ａとの間に電圧を印加したときに、検出装置本体１の表面に沿面放電が生じることを有効に防止することができる。
【００８３】
粒子状物質検出装置１００ａにおいては、取出端子１１ａと取出端子１２ａとの間の距離が、５〜１００ｍｍであることが好ましく、１０〜７０ｍｍであることが更に好ましい。５ｍｍより短いと沿面放電による短絡がし易くなることがある。一方、１００ｍｍより長いと、取出端子１１ａが排気系中で使用される配管の外に位置するように、粒子状物質検出装置１００ａの検出装置本体１を排気系中で使用される配管等に装着したときに、検出装置本体１の排気系中で使用される配管の外側に突き出る部分が長くなりすぎ、検出装置本体１を狭い空間に取り付けることが難しくなることがある。
【００８４】
また、検出装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配設した取出端子１１ａと、貫通孔２との間の距離は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることが更に好ましい。１０ｍｍより短いと、粒子状物質検出装置１００ａを、貫通孔２の部分が排気系中で使用される配管内に挿入されるように、上記配管に装着したときに、この配管内を流通する高温の排ガスの熱が取出端子１１ａに影響を及ぼし易くなることがある。
【００８５】
高電圧集塵電極１１の取出端子１１ａの形状及び大きさは、特に限定されるものではない。例えば、幅０．５〜３ｍｍ、長さ０．５〜３ｍｍの四角形等の多角形状であることが好ましいが、円形、楕円形、レーストラック形状、その他の形状等であってもよい。取出端子１１ａの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス、コバール等を挙げることができる。
【００８６】
高電圧集塵電極１１と貫通孔２との間の距離、及び接地集塵電極１２と貫通孔２との間の距離は、５０〜５００μｍであることが好ましく、１００〜３００μｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、効果的に貫通孔内に電界を生じさせることができる。各集塵電極１１，１２と、貫通孔２との間の距離は、各集塵電極１１，１２を覆う誘電体の、貫通孔２に面する部分の厚さということになる。
【００８７】
集塵電極により発生する電界の条件としては、ギャップ（一対の集塵電極相互間の距離）、ガス温度によって変わるが５０〜２００ｋＶ／ｃｍが好ましい。
【００８８】
粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内に流入する流体（即ち、排ガス）に含有される粒子状物質を、貫通孔２の壁面に電気的に吸着させ、粒子状物質を吸着させたことによる電気的特性の変化を読み取り、排ガス中に含まれる粒子状物質を検出するものである。排ガス中の粒子状物質が、貫通孔２内に流入する前から既に荷電されている場合には、貫通孔２内に発生させた電界によって粒子状物質を吸着させる。一方、粒子状物質が荷電されていない場合には、貫通孔２内に発生させた電界によって粒子状物質を荷電し、貫通孔２の壁面に荷電した粒子状物質を電気的に吸着させる。
【００８９】
〔２−４ａ〕信号測定部：
信号測定部は、電極部の電気的特性を測定信号（換言すれば、電気信号）として測定するためのものである。具体的には、例えば、測定する電気的特性が静電容量である場合には、アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ等を用いることができる。
【００９０】
図４Ａ〜図４Ｄに示す粒子状物質検出装置１００ａにおいては、計測電極１５，１６の取出端子１５ａ，１６ａと、信号測定部２２（図１１参照）とが電気的に接続されており、計測電極１５，１６の電気的特性を測定信号として測定することができるように構成されている。
【００９１】
〔２−４ｂ〕測定信号記憶部：
信号測定部により測定された測定信号の値は、測定信号記憶部に読み出し可能に記憶される。測定信号記憶部に記憶された測定信号の値は、信号判定部、補正部、及び算出部にて、粒子状物質の算出において用いられる。測定信号記憶部は、公知の記憶媒体を用いることができる。
【００９２】
〔２−４ｃ〕信号判定部：
信号判定部は、測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値を比較し、測定信号の値に補正が必要か否かを判定する判定機構である。具体的には、まず、信号判定部においては、測定信号記憶部に記憶された測定信号の値を読み出し、１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求める。そして、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する。バックグラウンド信号ノイズの値が測定信号記憶部に記憶されている場合には、このバックグラウンド信号ノイズの値を読み出す。信号判定部としては、上記測定信号の値の変化量の算出、及び変化量とバックグラウンド信号ノイズの値との比較を行うプログラム等の命令列（コマンドライン）を順次読み込んで実行する集積回路等を挙げることができる。なお、信号判定部にて求める「測定信号の値の変化量」とは、変化量を求めるサンプルにおける変位の最大値のことをいう。従って、１０サンプルにおける１０個の測定信号の値を比較した場合には、１０個の測定信号の値の変位の最大値が、変化量となる。
【００９３】
〔２−４ｄ〕補正部：
補正部は、信号判定部によって得られた結果に基づいて、測定信号記憶部に記憶された測定信号の値を必要に応じて補正するものである。従来の粒子状物質検出装置では、電極部に一旦付着した粒子状物質の脱離を見逃して、得られる測定値に大きな誤差を生じるものであったが、本実施形態の粒子状物質検出装置は、信号判定部及び補正部によって、粒子状物質の脱離した分の減少を測定信号の値に加算する補正を行うことができ、より正確な測定を行うことが可能となる。例えば、補正部としては、連続する１０サンプル以下の測定信号の値の変化量が、バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の大きさである場合には、その減少値を、減少が確認された測定信号の値に加算する演算処理を行う集積回路を用いることができる。
【００９４】
〔２−４ｅ〕算出部：
また、本実施形態の粒子状物質検出装置は、測定信号の値を基に排ガスに含まれる粒子状物質の量を算出する算出部を備えている。算出部においては、補正部によって補正された後の測定信号の値を基に、粒子状物質の量の算出が行われる。更に、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、排ガスに含まれる粒子状物質の量（即ち、算出部により算出された粒子状物質の量）と排ガスの通気量とから、排気系を通過した粒子状物質の総量を算出し、この粒子状物質の総量が所定の基準値を超えた場合に、粒子状物質検出装置の再生が実行されるように構成されたものであってもよい。このように構成することによって、電極部（即ち、測定電極）に過剰に粒子状物質が付着する前に、粒子状物質検出装置の再生を行うことが可能となり、継続的により正確な粒子状物質の検出を行うことが可能となる。
【００９５】
〔２−５〕加熱部（除去手段）：
図５及び図１０に示す粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２の壁面（検出装置本体１の側面に並行する壁面）に沿うようにして検出装置本体１の内部に配設（埋設）された加熱部１３を備えている。このような加熱部１３によって装置を加熱することにより、貫通孔２を形成する壁に吸着された粒子状物質を加熱酸化させることができる（即ち、装置を再生することができる）。また、粒子状物質の質量測定時等において、貫通孔２の内部空間を所望の温度に調節し、貫通孔２を形成する壁の電気的な特性の変化を安定的に測定するための温調を行うことができる。
【００９６】
加熱部１３は、例えば、加熱部を形成するための導体ペーストを用いて形成することができる。図１０に示すように、線状の金属材料からなるものであってもよい。また、幅広のフィルム状のものであってもよい。図１０においては、検出装置本体１の長手方向において、線状の金属材料が波状に配置された加熱部１３の例を示す。また、図１０においては、検出装置本体１の長手方向に延びる２つの波状部分が、検出装置本体１の一方の先端部分１ｃにて連結された場合の例を示す。このような形状にすることにより、貫通孔内部を均一に過熱し、電極部２１（測定電極１５，１６）に付着した粒子状物質を除去することができる。加熱部１３の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。加熱部１３は、貫通孔２の壁面に沿うようにして検出装置本体１の内部に埋設されていてもよい。また、図１０に示すように、貫通孔２が配置されている位置だけでなく、更に検出装置本体１の他方の端部１ｂ側に延びるように形成されていてもよい。これにより、貫通孔内部と貫通孔付近との温度差を小さくでき、急加熱しても素子（検出装置本体）の破損が起きにくいという利点がある。加熱部により、貫通孔の内部空間の温度を６５０℃まで上昇できることが好ましい。
【００９７】
また、図１０においては、二本の配線によって二つの加熱部１３が形成された場合の例を示しているが、加熱部は一つであってもよいし、三つ以上の複数であってもよい。また、図示は省略するが、貫通孔が形成される両側の壁に、それぞれ加熱部が配置されていてもよい。即ち、加熱部の配置及び数は、捕集した粒子状物質の酸化除去や、温度調節等の目的を達成するために必要な配置及び数とすることができる。
【００９８】
また、図１０に示す加熱部１３は、配線１３ｂに接続され、それぞれの配線１３ｂは、図４Ｄに示すように、各取出端子１３ａに層間接続されている。加熱部１３の取出端子１３ａも、計測電極１５，１６の取出端子１５ａ，１６ａの場合と同様に、検出装置本体１の一方の端部１ａ側が加熱されたときの熱の影響を回避するために、検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設されることが好ましい。図４Ｄにおいては、四つの取出端子１３ａが、検出装置本体１の他方の側面側に、四本が並ぶように配置されているが、取出端子１３ａの配置は、このような配置に限定されるものではない。
【００９９】
〔３〕粒子状物質の検出方法：
次に、本発明の粒子状物質の検出方法の一の実施形態について説明する。本実施形態の粒子状物質の検出方法は、これまでに説明した、本実施形態の粒子状物質検出装置によって行われる測定値の補正と同様の補正を行うことによって、粒子状物質の検出を行う粒子状物質の検出方法である。
【０１００】
即ち、本実施形態の粒子状物質の検出方法は、内燃機関の排気系に電極部を配設し、この排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を電極部に吸着させて、電極部の電気的特性を測定信号として継続的に検出する測定工程と、測定信号を基に、排ガスに含まれる粒子状物質の量を算出する粒子状物質量算出工程と、を備え、上記信号測定部により測定された測定信号の値を、測定信号記憶部に記憶させる測定信号記憶工程と、測定信号記憶部に記憶させた１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する判定工程と、上記変化量が、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する補正工程と、を更に備えた粒子状物質の検出方法である。本実施形態の粒子状物質の検出方法においては、上記補正工程により補正された測定信号の値を基に粒子状物質の量を算出する。
【０１０１】
このように構成することによって、一旦電極に付着した粒子状物質が、この電極から脱離した場合に、脱離した粒子状物質に相当する測定信号の減少分を補正して、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することができる。特に、電極に付着した粒子状物質は、その量が一定に達して、ある程度の質量をもった凝集粒子となった場合に、上述したような電極からの脱離が生じ易く、測定値の誤差（狂い）が大きくなってしまうということがあったが、上記したように補正を行うことにより、より正確な測定を実現することができる。例えば、測定信号は、信号ノイズとして信号のばらつきを有しており、測定される測定信号の全ての減少値を粒子状物質の脱落として補正を行った場合には、測定値が電極から粒子状物質が脱落した分を超えて過剰に上昇してしまうため、正確な測定が逆に困難になってしまう。
【０１０２】
本実施形態の粒子状物質の検出方法は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態として説明した図１Ａ〜図１Ｃ、及び図１１に示す粒子状物質検出装置１００を用いることによって実現することができる。
【０１０３】
更に、本実施形態の粒子状物質の検出方法においては、例えば、粒子状物質検出装置として、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体を更に備え、電極部が、貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極と、貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、一対の計測電極の埋設位置よりも貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極とを有するものを用いることが好ましい。このような粒子状物質検出装置としては、例えば、図４Ａ〜図４Ｄに示す粒子状物質検出装置１００ａを挙げることができる。
【０１０４】
測定する電極部の電気的特性としては、静電容量又は抵抗値であることが好ましい。電気的特性の測定を行う信号測定部の構成は、本発明の粒子状物質検出装置の実施形態にて説明した信号測定部と同様に構成されたものを好適に用いることができる。測定工程は、このような信号測定部を用いて行うことができる。
【０１０５】
また、測定信号記憶工程、判定工程、補正工程、及び粒子状物質量算出工程についても、本発明の粒子状物質検出装置の実施形態にて説明した、測定信号記憶部、信号判定部、補正部、及び算出部を用いて行うことができる。また、補正の条件、信号測定部の測定間隔等の各測定条件等についても、本発明の粒子状物質検出装置の実施形態にて説明した条件と同様の条件にて行うことが好ましい。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１０７】
（実施例１）
本発明の粒子状物質検出装置として、燃機関の排気系に設けられた電極部と、電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部と、信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部と、信号判定部と、特定の測定信号の値を補正する補正部と、測定信号の値を基に排ガスに含まれる粒子状物質の量を算出する算出部と、を備えた粒子状物質検出装置を作成した。粒子状物質検出装置は、図４Ａ〜図４Ｄ、及び図５〜図１０に示すように、一方の端部１ａに少なくとも一の貫通孔（空洞）２が形成された一方向に長い検出装置本体１と、貫通孔２を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極１５，１６と、貫通孔２を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、一対の計測電極１５，１６の埋設位置よりも貫通孔２を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極１１，１２と、を備え、排ガス中に含まれる粒子状物質を検出するための粒子状物質検出装置１００ａである。上記一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２によって、粒子状物質検出装置１００ａの電極部２１が構成され、この一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２は、配線１５ｂ，１６ｂ，１１ｂ，１２ｂを介して取出端子１５ａ，１６ａ，１１ａ，１２ａと接続されている。一対の計測電極１５，１６が、本発明の電極部を構成し、上記配線及び取出端子を経由して、図１Ａに示すように信号測定部２２に電気的に接続されている。
【０１０８】
（粒子状物質検出装置の作製）
まず、アルミナを誘電体原料として使用し、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエートを使用し、分散媒として有機溶剤（キシレン：ブタノール＝６：４（質量比））を使用し、これらをアルミナ製ポットに入れて混合し、グリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、アルミナ１００質量部に対して、バインダー７質量部、可塑剤３．５質量部、分散剤１．５質量部、有機溶剤１００質量部とした。
【０１０９】
次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、粘度４Ｐａ・ｓとなるように調製した。スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した。
【０１１０】
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をドクターブレード法を用いてシート状に成形加工した。このとき、グリーンシートを積層したときに貫通孔が形成されるように、切断部形成グリーンシートも作製した。グリーンシートの厚さは、計測電極が配置されるグリーンシートを５０μｍとし、それ以外のグリーンシートを２５０μｍとした。
【０１１１】
得られたグリーンシートの表面に、図５〜図１０に示されるような、各電極（計測電極、及び集塵電極）、加熱部（除去手段）、各配線、及び各取出端子を形成した。配設する各電極、接地電極、配線、及び取り付け端子を形成するための導体ペーストは、白金粉末に、溶剤として２−エチルヘキサノール、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエート、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、らいかい機及びトリロールミルを用いて十分に混錬して調製した（質量比で、白金：アルミナ：ガラスフリット：２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレエート＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）。
【０１１２】
また、加熱部を形成するための導体ペーストは、白金粉末に、溶剤として２−エチルヘキサノール、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエート、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、らいかい機及びトリロールミルを用いて十分に混錬して調製した（質量比で、白金：アルミナ：ガラスフリット：２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレエート＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）。
【０１１３】
上記各電極、接地電極、配線、及び取り付け端子を形成するために調製された導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷を用いて印刷して、所定の形状の電極、接地電極、配線、及び取り付け端子を形成した。具体的には、複数のグリーンシートのなかの二つのグリーンシートについて、それぞれの一方の面に集塵電極を配設し、高電圧集塵電極については他方の端部に向かって延びる配線を配設して、集塵電極配設グリーンシートを二つ形成した。
【０１１４】
更に、厚さ５０μｍのグリーンシートについて、貫通孔を形成する部位に、櫛歯状の一対の計測電極を形成した。櫛歯状の一対の計測電極は、櫛歯部分の線間ピッチが０．３５ｍｍ（櫛歯部分のクリアランスが０．１５ｍｍ、各櫛歯部分の幅が０．２０ｍｍ）となるように間隔を空けて噛み合うように対向配置した。
【０１１５】
更に、他の一つのグリーンシートについて、計測電極配設グリーンシートと重ねたときに計測電極と重なる位置に貫通孔となる切断部を形成して切断部形成グリーンシートを形成した。更に、別の他の一つのグリーンシートについて、切断部形成グリーンシートと重ねたときに貫通孔となる切断部と重なる位置に、加熱部を形成するために調製した導体ペーストを印刷して加熱部を形成し、加熱部から他方の端部に向かって延びる配線を配設して加熱部形成グリーンシートを形成した。
【０１１６】
そして、二つの集塵電極配設グリーンシートのそれぞれに、他の電極等が配設されていないグリーンシートを重ねて集塵電極及び配線をグリーンシートで覆った状態として、集塵電極埋設グリーンシートとするとともに、二つの集塵電極埋設グリーンシートで計測電極配設グリーンシート及び切断部形成グリーンシートを挟むように積層し、更に、加熱部形成グリーンシートを集塵電極埋設グリーンシートの外側に位置するように積層し、二つの集塵電極で切断部を挟み且つ二つの配線で計測電極を挟んだ状態のグリーンシート積層体を形成した。各配線と、各配線に対応する取出端子とは、導体ペーストの埋め込み方法により、層間接続（ビア接続）した。
【０１１７】
グリーンシートの積層は、グリーンシートを加熱可能な一軸プレス機を用いて加圧積層し、グリーンシート積層体からなる粒子状物質検出装置の未焼成体を得た。
【０１１８】
得られた、グリーンシート積層体（粒子状物質検出装置の未焼成体）を１２０℃で乾燥し、１５００℃で焼成して粒子状物質検出装置を作製した。粒子状物質検出装置の取出端子と、信号測定部としてのＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ）とを、配線を用いて電気的に接続した。この信号測定部によって、電極部の静電容量を、１０ｍ秒間隔で連続的に測定することができる。
【０１１９】
また、測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部としての記憶媒体を、信号測定部に接続した。また、集積回路からなる信号判定部、補正部、及び算出部を配設した。信号判定部を構成する集積回路は、測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する命令列を実行するものである。また、補正部を構成する集積回路は、上記変化量が、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する命令列を実行するものである。また、算出部を構成する集積回路は、補正された後の測定信号の値を基に排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する命令列を実行するものである。得られた実施例１の粒子状物質検出装置を用いて、燃焼排ガス中の粒子状物質の検出を行った。
【０１２０】
（バックグラウンド信号ノイズの測定）
上記信号判定部による判定の基準となる、測定信号のバックグラウンド信号ノイズを、室温無風の条件で測定した。測定されたバックグラウンド信号ノイズ（標準偏差）は、０．０５ｐＦであった。
【０１２１】
（測定信号の測定：粒子状物質の検出）
得られた実施例１の粒子状物質検出装置を、ディーゼルエンジンの排気系の配管の一部に設置して粒子状物質の測定を行った。ディーゼルエンジンとしては、排気量２０００ｃｃの直噴−ディーゼルエンジンを使用し、回転数１５００ｒｐｍ、トルク２４Ｎ・ｍ、ＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）開度５０％、排ガス温度２００℃、吸入空気１．３ｍ３（室温換算）／分の運転条件で排ガスを発生させた。スモークメータ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ Ｌａｂｓ社製、商品名：型式４１５８）による排ガス中の粒子状物質量は、２．０ｍｇ／ｍ３であった。信号測定部にて、電極部の電気的特性を測定信号として測定し、測定した測定信号の値を測定信号記憶部に記憶した。更に、測定信号記憶部に記憶した測定信号の値について信号判定部にて判定を行い、必要に応じて測定信号の値の補正を行った。更に、補正後の測定信号の値を基に算出部にて粒子状物質の量の算出を行った。このような測定を合計６回繰り返した。各６回の測定において、測定終了時点における補正後の測定信号の値（計測値）が１．７１〜１．８３ｐＦとなり、ばらつきが１０％以内と極めて再現性の高い測定を行うことができた。従って、６回の粒子状物質の検出において、粒子状物質の量（検出量）のばらつきは１０％以内であった。
【０１２２】
（比較例１）
信号判定部、及び補正部を構成する集積回路を配置せず、信号測定部により測定された測定信号の値から、粒子状物質の量の算出を行うように構成された以外は、実施例１と同様に構成された粒子状物質検出装置を製造した。この比較例１の粒子状物質検出装置を用いて、実施例１と同様の方法で粒子状物質の検出を６回行った。
【０１２３】
比較例１の粒子状物質検出装置を用いて、実施例１と同様の方法で電極部の測定信号の値を測定した。６回の測定値のうち、５回の測定終了時点における測定信号の値（計測値）は１．７２〜１．８９ｐＦであったのに対して、残りの１回の測定終了時点における測定信号の値（計測値）は１．５３ｐＦであった。この残りの１回の測定終了時点における測定信号の値は、その他の測定における測定信号の値と大きく異なるものであった。比較例１の粒子状物質検出装置は、実施例１の粒子状物質検出装置のような電極部から粒子状物質が脱離した場合の測定信号の値の変化を補正する補正部を備えていないものである。比較例１の粒子状物質検出装置においては、測定信号の測定中に、一旦電極部に付着した粒子状物質が電極部から脱落した場合に、得られる測定信号の値が小さくなる。このため、測定中に、粒子状物質が脱落した場合と、粒子状物質が脱落しない場合とで、測定信号の値に大きな差異を生じてしまう。粒子状物質が電極部から脱落した場合に測定された測定信号の値を基に算出された粒子状物質の量は、実際に排ガスに含まれる粒子状物質の量よりも小さくなる。比較例１の粒子状物質検出装置は、検出される粒子状物質の量に大きな誤差を生じるものであった。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の粒子状物質検出装置は、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質を検出する検出装置として用いることができる。また、本発明の粒子状物質の検出方法は、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質の量を高精度に測定する方法として用いることができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１：検出装置本体、１ａ：一方の端部、１ｂ：他方の端部、１ｃ：一方の先端部分、１ｄ：他方の先端部分、２：貫通孔、１１：集塵電極（高電圧集塵電極）、１２：集塵電極（接地集塵電極）、１１ａ，１２ａ，１３ａ：取出端子、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ：配線、１３：加熱部、１５，１６：計測電極、１５ａ，１６ａ：計測電極取出端子（取出端子）、１５ｂ，１６ｂ：計測電極配線（配線）、２１：電極部、２２：信号測定部、２３：算出部、２４：測定信号記憶部、２５：信号判定部、２６：補正部、２７：検出装置本体、２８：配線、３１：配管（排気系中で使用される配管）、３６：粒子状物質、１００，１００ａ：粒子状物質検出装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法に関する。更に詳しくは、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することが可能な粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
煙道排ガスやディーゼルエンジン排ガスには煤等の粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）が含まれており、大気汚染の原因になっていた。これらを除去するために、セラミック等で作製されたフィルタ（ディーゼルパティキュレートフィルタ：ＤＰＦ）が広く用いられている。セラミック製のＤＰＦは、長期間の使用が可能であるが、熱劣化等によりクラックや溶損等の欠陥が発生することがあり、微量ではあるが粒子状物質が漏れる可能性がある。このような欠陥が発生した場合には、その欠陥の発生を即座に検知し、フィルタの異常を認識することが、大気汚染防止の観点から極めて重要である。
【０００３】
このような欠陥の発生を検知する方法として、ＤＰＦの下流側に粒子状物質検出装置を設ける方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、コロナ放電によって粒子状物質を帯電させ、そのイオン電流を測定することにより、粒子状物質の量を測定するものである。このように、粒子状物質を帯電させてそのイオン電流を測定する方法では、粒子状物質に帯電するイオン電流が微弱であるため、その微弱なイオン電流を検出するために大掛かりな検出回路が必要になり、高価なものとなってしまう。また、排ガスが高流量である場合には、粒子状物質を効果的に帯電させることが困難であるため、粒子状物質の測定値が、実際に排ガスに含有されている粒子状物質の量より小さい値となり、その誤差が大きくなってしまう。
【０００５】
このようなことから、例えば、平板状の陰極、前記陰極と対向して設けられている平板状の陽極、前記陰極と陽極との間の空間に電界を生じさせるための電圧印加手段、並びに前記陰極及び前記陽極を加熱する加熱手段を備えており、前記陰極と前記陽極との間に電圧を印加したときの前記陰極と前記陽極との間の電流値の変化に基づいて前記スートを測定するスート測定装置等が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−１２３７６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１４５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献２に記載の粒子状物質検出装置は、ＤＰＦの下流側を流れる排ガスの全流量が高流量の場合でも、その排ガス（即ち、排ガスに含まれる粒子状物質）の一部だけが検出面に付着するため、誤差の少ない測定値を得ることができるものであるが、例えば、一旦電極に付着した粒子状物質は、高流量の排ガスに常時曝されているため、測定中に電極から脱離してしまうことがある。そして、このような検出面に粒子状物質を付着させる方式のセンサーにおいては、電極からの粒子状物質の脱離が生じると、粒子状物質の質量の測定を正確に行うことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することが可能な粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記のような従来技術の課題を解決するために鋭意検討した結果、電極に付着した粒子状物質は、その量が一定に達して、ある程度の質量をもった凝集粒子となった場合に、上記のような電極からの脱離を生じるため、測定される測定信号の信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が、連続する１０サンプルの測定間に確認された場合に、当該減少値を測定信号に加算して測定値の補正を行うことによって、上記課題が解決されることに想到し、本発明を完成させた。具体的には、本発明により、以下の粒子状物質検出装置、及び粒子状物質の検出方法が提供される。
【００１０】
［１］ 内燃機関の排気系に設けられた電極部と、前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を前記電極部に吸着させ、前記電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部と、前記測定信号の値を基に前記排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する算出部と、備え、前記信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部と、前記測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する前記測定信号の値の変化量を求め、前記変化量と、前記測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する信号判定部と、前記変化量が、前記測定信号の前記バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を前記減少が確認された前記測定信号の値に加算して前記測定信号の値を補正する補正部と、を更に備え、前記補正部により補正された前記測定信号の値を基に、前記算出部により前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質検出装置。
【００１１】
［２］ 前記信号測定部により測定される前記電気的特性が、静電容量又は抵抗値である前記［１］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１２】
［３］ 前記電極部は、その少なくとも一部が誘電体によって被覆されたものである前記［１］又は［２］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１３】
［４］ 一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体を更に備えるとともに、前記電極部が、少なくとも一対の計測電極を有し、前記少なくとも一対の計測電極が、前記検出装置本体の前記貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設されている前記［１］又は［２］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１４】
［５］ 前記一対の計測電極の埋設位置よりも、前記検出装置本体の前記貫通孔を形成する壁の外側に埋設された少なくとも一対の集塵電極を更に備えた前記［４］に記載の粒子状物質検出装置。
【００１５】
［６］ 内燃機関の排気系に電極部を配設し、前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を前記電極部に吸着させて、前記電極部の電気的特性を測定信号として継続的に検出する測定工程と、前記測定信号を基に前記排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質量算出工程と、を備え、前記信号測定部により測定された前記測定信号の値を、測定信号記憶部に記憶させる測定信号記憶工程と、前記測定信号記憶部に記憶させた１０サンプル以下の連続する前記測定信号の値の変化量を求め、前記変化量と、前記測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する判定工程と、前記変化量が、前記測定信号の前記バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を前記減少が確認された前記測定信号の値に加算して前記測定信号の値を補正する補正工程と、を更に備え、前記補正工程により補正された前記測定信号の値を基に前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質の検出方法。
【００１６】
［７］ 前記電気的特性として、前記電極部の静電容量又は抵抗値を測定する前記［６］に記載の粒子状物質の検出方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の粒子状物質検出装置は、信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部と、測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する信号判定部と、変化量が、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する補正部と、備えたものである。本発明の粒子状物質検出装置によれば、一旦電極に付着した粒子状物質が、この電極から脱離した場合に、脱離した粒子状物質に相当する測定信号の減少分を補正して、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することができる。また、本発明の粒子状物質の検出方法によれば、本発明の粒子状物質検出装置の補正部と同様の補正を行うことにより、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することができる。
【００１８】
即ち、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を電極部に吸着させ、この電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定し、その測定信号の値から粒子状物質の量を算出する粒子状物質検出装置及び粒子状物質の検出方法においては、継続的に測定される電気的特性の測定信号は、粒子状物質の電極への付着（吸着）とともに、常時増大する傾向にある。このため、連続する１０サンプル以下の測定間に計測される測定信号において、所定の大きさ、具体的には、信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が生じた場合には、一旦電極に付着した粒子状物質の脱離として、減少した値を測定信号の値に加算して補正を行うことで、より高精度の測定を行うことが可能となる。
【００１９】
特に、電極に付着した粒子状物質は、その量が一定に達して、ある程度の質量をもった凝集粒子となった場合に、上述したような電極からの脱離が生じ易く、測定信号の値の誤差（狂い）が大きくなってしまうということがあったが、上記したように補正を行うことにより、より正確な測定を実現することができる。例えば、測定信号は、信号ノイズとして信号のばらつきを有している。このため、測定される測定信号の全ての減少値を粒子状物質の脱落として補正を行った場合には、測定値が電極から粒子状物質が脱落した分を超えて過剰に上昇してしまうため、正確な測定が逆に困難になってしまう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を排気系に配設して粒子状物質の測定を行う状態を模式的に示す説明図である。
【図１Ｂ】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を排気系に配設して粒子状物質の測定を行う状態を模式的に示す説明図である。
【図１Ｃ】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を排気系に配設して粒子状物質の測定を行う状態を模式的に示す説明図である。
【図２Ａ】本発明の粒子状物質検出装置によって測定される電気的特性の、補正部によって補正される前の値を示すグラフである。
【図２Ｂ】本発明の粒子状物質検出装置によって測定される電気的特性の、補正部によって補正された後の値を示すグラフである。
【図３】本発明の粒子状物質検出装置によって粒子状物質の検出を行う工程の一例を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す粒子状物質検出装置の一方の側面を示す側面図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示す粒子状物質検出装置の他方の側面を示す側面図である。
【図４Ｄ】図４Ａに示す粒子状物質検出装置の背面図である。
【図５】図４ＢのＡ−Ａ’断面を示す模式図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ’断面を示す模式図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ’断面を示す模式図である。
【図８】図５のＤ−Ｄ’断面を示す模式図である。
【図９】図５のＥ−Ｅ’断面を示す模式図である。
【図１０】図５のＦ−Ｆ’断面を示す模式図である。
【図１１】本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態の構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００２２】
〔１〕本発明の粒子状物質検出装置の特徴：
図１Ａ〜図１Ｃは、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態を排気系に配設して粒子状物質の測定を行う状態を模式的に示す説明図である。なお、図１Ａは、測定前の状態（即ち、電極部に粒子状物質が付着する前の状態）を示し、図１Ｂは、電極部に粒子状物質が付着した測定状態を示し、図１Ｃは、電極部に付着した粒子状物質の一部が電極部から脱離する状態を示している。図１１は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態の構成を模式的に示す説明図である。
【００２３】
図１Ａ〜図１Ｃ、及び図１１に示すように、本実施形態の粒子状物質検査装置１００は、内燃機関の排気系に設けられた電極部２１と、排気系を通過する排ガス３２に含まれる粒子状物質３６を電極部２１に吸着させ、電極部２１の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部２２と、測定信号の値を基に排ガス３２に含まれる粒子状物質３６の量を算出する算出部２３と、を備えた粒子状物質検出装置１００である。図１Ａ〜図１Ｃにおいては、排気系中で使用される配管３１に、電極部２１が設けられた例を示す。また、図１１においては、電極部２１が、検出装置本体２７に配置され、電極部２１と信号測定部２２とが配線２８により電気的に接続された例を示す。
【００２４】
即ち、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、粒子状物質３６の量を算出するための電極部２１の電気的特性を、測定信号として継続的に信号測定部２２にて測定し、測定された測定信号の値を基に、算出部２３にて、排ガス３２に含まれる粒子状物質３６の量を算出することができる。例えば、測定された測定信号の電気的特性の変化から、排ガス３２に含まれる粒子状物質３６の量を推算することができる。
【００２５】
そして、本実施形態の粒子状物質検出装置１００は、測定信号記憶部２４と、信号判定部２５と、補正部２６と、を更に備えたものである。測定信号記憶部２４は、信号測定部２２により測定された測定信号の値を記憶するものである。信号判定部２５は、測定信号記憶部２４に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較するものである。また、補正部２６は、信号測定部２２において求められた変化量が、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値をその減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正するものである。本実施形態の粒子状物質検出装置１００においては、補正部２６により補正された測定信号の値を基に、上記算出部２３により粒子状物質の量を算出する。このため、例えば、図１Ｃに示すように、一旦電極部２１に付着した粒子状物質３６が、この電極部２１から脱離した場合に、脱離した粒子状物質３６ａに相当する測定信号の減少分を補正して、排ガス３２に含まれる粒子状物質３６の量を高精度に測定することができる。減少値をその減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する場合には、当該補正が、それ以降の測定信号の値（即ち、減少が確認された測定信号よりも後に測定された測定信号の値）にも反映されるように、上記加算値と同様の値を、それ以降の測定信号の値に加算する補正を行う。
【００２６】
即ち、排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を電極部に吸着させ、この電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定し、その測定値から粒子状物質の量を検出する粒子状物質検出装置及び粒子状物質の検出方法においては、継続的に測定される電気的特性の測定信号は、粒子状物質の電極への付着（吸着）とともに、常時増大する傾向にある。このため、連続する１０サンプル以下の測定間に計測される測定信号において、所定の大きさ、具体的には、信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が生じた場合には、一旦電極に付着した粒子状物質の脱離として、減少した値を測定値に加算して補正を行うことで、より高精度の測定を行うことが可能となる。
【００２７】
特に、電極に付着した粒子状物質は、その量が一定に達して、ある程度の質量をもった凝集粒子となった場合に、上述したような電極からの脱離が生じ易く、測定値の誤差（狂い）が大きくなってしまうということがあったが、上記したように補正を行うことにより、より正確な測定を実現することができる。例えば、測定信号は、信号ノイズとして信号のばらつきを有している。このため、測定される測定信号の全ての減少値を粒子状物質の脱落として補正を行った場合には、測定値が電極から粒子状物質が脱落した分を超えて過剰に上昇してしまうため、正確な測定が逆に困難になってしまう。
【００２８】
例えば、図２Ａは、排ガスに含まれる粒子状物質を電極部に吸着させ、この電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定した結果を示すグラフである。図２Ａにおいては、横軸を測定時間（秒）とし、縦軸を電気的特性の測定値としている。なお、電気的特性としては、静電容量を測定した場合の例を示している。
【００２９】
図２Ａに示すように、電極部の電気的特性を測定信号として測定した場合には、電極部に導電性を有する粒子状物質が電極部に付着することにより、測定される電気的特性が増加する。そして、図１Ｃに示すように、一旦電極部２１に付着した粒子状物質３６が、この電極部２１から脱離した場合には、図２Ａに示す、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのように、電気的特性の測定信号が減少する。但し、図２Ａに示すように、測定される測定信号は、信号ノイズを有しており、上記した粒子状物質の脱離による減少以外にも、信号ノイズによる測定値のばらつきが生じている。
【００３０】
このため、測定される測定信号における全ての減少分を、その測定値に加算する補正を行うと、信号ノイズによって減少した値まで補正値に含まれてしまい、その補正値が、粒子状物質の脱離量を超えて増加してしまう。
【００３１】
電極に付着した粒子状物質は、ある程度の質量をもった塊（凝集粒子）となった場合に、上述したような電極からの脱離が生じるため、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、測定される測定信号の信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が、連続する１０サンプル以下の測定間に確認された場合に、当該減少を粒子状物質の脱離と判断し、その減少値を測定値に加算する補正を補正部によって行う。これにより、より正確な測定が実現される。
【００３２】
即ち、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、図２Ｂに示すように、図２Ａに示す、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのような信号ノイズの２倍以上の大きさの減少を、信号判定部にて粒子状物質の脱離と判断する。そして、補正部が、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する。ここで、図２Ａは、本発明の粒子状物質検出装置によって測定される電気的特性の、補正部によって補正される前の値を示すグラフであり、図２Ｂは、本発明の粒子状物質検出装置によって測定される電気的特性の、補正部によって補正された後の値を示すグラフである。
【００３３】
ここで、本実施形態の粒子状物質検出装置によって粒子状物質の検出を行う方法を、図３を用いて更に説明する。図３は、本実施形態の粒子状物質検出装置によって粒子状物質の検出を行う工程の一例を示すフローチャートである。
【００３４】
図３に示すように、まず、粒子状物質の測定準備として、バックグラウンド信号ノイズの測定を行う。その後、このバックグラウンド信号ノイズの値を、測定信号記憶部等の記憶部に記憶する。次に、電極部の電気的特性（測定信号）の測定を開始し、測定した測定信号の値を、測定信号記憶部に記憶する。その後、測定された測定信号の値について、必要に応じて補正を行う。具体的には、信号判定部により、１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を算出し、この測定信号の値の変化量と、バックグラウンド信号ノイズの値とを比較する。ここで、測定信号の値の変化量が、バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の減少である場合には、補正部によって、当該減少値を、減少が確認された測定信号の値に加算する補正を行う。補正した測定信号の値については、測定信号記憶部に、補正後の測定値として記憶される。補正部による補正が終了した後、及び信号判定部にて、バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の減少の確認されなかった場合には、更に、別の１０サンプル以下の連続する測定信号の値について、判定及び補正を行う。
【００３５】
粒子状物質検出装置の電極部は、粒子状物質を付着させて、この粒子状物質の付着に伴う電気的特性の変化を測定するための検知部（センサー）として用いられる電極である。このような電極部の電極としては、例えば、装置の表面等に導体ペーストを塗布して形成した電極や、金属板などからなる電極等を挙げることができる。この電極部は、測定信号を測定するための信号測定部と電気的に接続されており、電極部における電気的特性を信号測定部によって検出（測定）することができるように構成されている。
【００３６】
また、本実施形態の粒子状物質検出装置の電極部は、粒子状物質の測定を行うもの以外にも、例えば、排ガスに含まれる粒子状物質を装置に集塵するための電界を発生させるための電極を含んでいてもよい。即ち、本実施形態の粒子状物質検出装置は、排ガス中の粒子状物質を粒子状物質検出装置（特に、電極部）に付着させ、電極部を構成する電極（以下、この電極を「測定電極」ということがある）の電気的特性の変化を読み取ることにより、その電気的特性の変化から排ガス中の粒子状物質を検出するものであるため、例えば、粒子状物質検出装置周辺に電界を生じさせ、排ガス中を流れる粒子状物質を集塵するための電極（以下、このような電極を「集塵電極」ということがある）を更に備えていてもよい。
【００３７】
信号測定部は、電極部及びこの電極部の周辺に粒子状物質が付着することによる電極部の電気的特性の変化を読み取る計測部分である。排ガスに含まれる粒子状物質は、その大半が煤からなるものであるため、導電性を有しており、電極部等に粒子状物質が付着した場合には、測定される電気的特性（換言すれば、測定信号の値）に変化を与える。このため、内燃機関の排気系に設けられた電極部の電気的特性の変化を測定することによって、排ガス中に粒子状物質が含まれているか否かを検出することができる。
【００３８】
具体的な信号測定部としては、電極部の電気的特性の変化を測定信号として継続的に測定する検出回路を挙げることができる。例えば、測定する電極部の電気的特性が、静電容量である場合には、一方の電極に交流電圧を印加し、静電容量が変化した場合に、もう一方の電極に接続された変換器或いはチャージアンプによって静電容量に比例する電圧として検出する。
【００３９】
測定信号記憶部は、信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する記憶媒体である。信号判定部は、測定信号記憶部に記憶された測定信号の値を読み出し、読み出した測定信号の値と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズとの値と比較するものである。測定信号の「バックグラウンド信号ノイズ」は、電極部から信号測定部までの測定系に外乱がなく、電極部の電気的特性を安定した状態で測定される実効値とすることができる。
【００４０】
より具体的なバックグラウンド信号ノイズの測定方法としては、まず、粒子状物質検出装置を安定した状態に載置し、その状態にて、電極部の電気的特性の測定を行う。次に、得られた電気的特性の測定データから、その標準偏差を算出し、得られた標準偏差を、測定信号の「バックグラウンド信号ノイズ」とする。
【００４１】
また、信号測定部に用いられる検出回路の構成によっても異なるが、上記のバックグラウンド信号ノイズの測定において、電気的特性の測定点数（即ち、サンプル数）を大きくすると、得られるバックグラウンド信号ノイズの値（即ち、上記標準偏差）が大きくなることがある。本実施形態の粒子状物質検出装置においては、バックグラウンド信号ノイズと粒子状物質の脱離との違いを判断し、前記バックグラウンド信号ノイズを測定値の補正から除くことができればよい。このため、バックグラウンド信号ノイズの測定におけるサンプル数は、５０〜２００点であることが好ましい。例えば、実際の信号測定部における測定が、１０ｍ秒間隔の測定の場合には、バックグラウンド信号ノイズの測定に要する時間は、０．５〜２秒程度であることが好ましい。
【００４２】
なお、上記バックグラウンド信号ノイズの値は、粒子状物質検出装置を最初に使用する状態にて測定された測定信号の信号ノイズの値であってもよい。このような予め測定された測定信号の信号ノイズの値（バックグラウンド信号ノイズの値）は、測定信号記憶部等の記憶媒体に記憶させておくことができる。また、例えば、同一の構成の粒子状物質検出装置が大量に製造され、このような粒子状物質検出装置が、種々の自動車等に設置されて使用される場合には、これら同一の構成の粒子状物質検出装置において、統一したバックグラウンド信号ノイズの値を予め設定してもよい。このような統一したバックグラウンド信号ノイズの値についても、測定信号記憶部等の記憶媒体に記憶させておくことができる。即ち、特定の粒子状物質検出装置において、そのバックグラウンド信号ノイズの値が予め分かっている場合には、バックグラウンド信号ノイズの値を測定する工程は省略され、設定されたバックグラウンド信号ノイズの値を用いて、信号判定部による判定が行われてもよい。
【００４３】
本実施形態の粒子状物質検出装置においては、バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の大きさの減少を、粒子状物質の脱離と判断するものであるが、その理由としては以下の通りである。電極部の電気的特性の変化を信号測定部によって測定する場合に、電気的特性のサンプル数によって、バックグラウンド信号ノイズがあまり変化しない部分では、このバックグラウンド信号ノイズは、ホワイトノイズと称されるような略正規分布の特性を有するものとなる。そして、正規分布では、平均μと標準偏差σで表されるガウス分布（確率密度関数）において、平均μからのずれが±１σ以下の範囲に含まれる確率は６８．２６％であり、±２σ以下の範囲に含まれる確率は９５．４４％であり、±３σ以下の範囲に含まれる確率は９９．７４％である。このため、上記バックグラウンド信号ノイズとしての正規分布の２倍以上の大きさの信号は、有効な信号であると考えることができる。
【００４４】
なお、上記補正部は、１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量が、バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少を粒子状物質の脱離と判断し、その減少値を減少が確認された測定信号の値（以下、「測定値」ということがある）に加算する補正を行うものである。粒子状物質の電極部からの脱離は、極めて短時間で起こるため、信号測定部に用いられる検出回路の分解能が十分である場合には、上記した減少が、連続する５サンプル以下の測定間に確認された場合に補正を行うものであることが好ましく、連続する３サンプル以下の測定間に確認された場合に補正を行うものであることが更に好ましい。なお、１０サンプルの測定を超えると、例えば、電極部が設けられた排気系の温度変化が生じた場合に、その温度変化による測定値の変化が、バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の値となり、温度変化等による測定値の変化が補正値に含まれてしまうことがある。変化量を確認するサンプル数を連続する１０サンプル以下とすることにより、上記温度変化等による変化の影響を受け難く、粒子状物質の電極部からの脱離による減少分を選択的に検知することが可能となる。なお、連続する３サンプル未満、例えば、１サンプルの測定であると、そのサンプルの測定中に粒子状物質が離脱することも考えられ、正確性に劣ることがある。
【００４５】
なお、「連続する１０サンプルの測定間」とは、継続的に連続して行われる信号測定部の電気的特性の測定において、１つの測定値を得る測定時間を１サンプル時間とした場合に、１０回の測定を行う時間間隔のことをいう。即ち、「バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が、連続する１０サンプル以下の測定間に確認される」とは、最大で１０回までの連続した測定信号の測定において、その測定間に、バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の大きさの減少が確認される場合のことを意味する。従って、１回の測定時間（即ち、１サンプルの測定時間）が、１０ｍ秒の場合には、連続する１０サンプルの測定時間は、１００ｍ秒となる。
【００４６】
信号測定部における電気的特性の１サンプルの測定時間は、１〜５０ｍ秒であることが好ましく、２〜２０ｍ秒であることが更に好ましく、５〜１５ｍ秒であることが特に好ましい。このような測定時間で電極部の電気的特性の測定を行うことによって、正確且つ分解能に優れた測定を行うことができる。測定時間の下限値は、検出回路の性能により異なるが、実質的な下限値が、上記した１ｍ秒である。また、測定時間が長すぎると、一旦粒子状物質の脱離により測定値が減少した後、別の粒子状物質が電極部に付着することによって、上記粒子状物質の脱離による減少分が相殺されてしまい、粒子状物質の脱離を良好に検知することができないことがある。
【００４７】
なお、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、１０サンプル以下の測定間における、測定値の減少を確認することによって補正を行うものであるが、より詳細な測定及び補正を行うためには、５サンプル以下の測定間において減少を確認することが好ましく、３サンプル以下の測定間において減少を確認することが更に好ましい。このように構成することによって、より正確な測定を行うことができる。
【００４８】
本実施形態の粒子状物質検出装置は、電極部、より好ましくは、粒子状物質検出装置に付着した粒子状物質を除去することが可能な粒子状物質除去手段を更に備えたものであることが好ましい。この粒子状物質除去手段の構成については特に制限はないが、例えば、電極部によって測定される電気的特性の変化を与える部位に熱を加え、付着した粒子状物質を燃焼除去可能な、ヒータ等を挙げることができる。なお、以下、このようにして電極部に付着した粒子状物質を、粒子状物質除去手段によって除去することを、粒子状物質検出装置の「再生」ということがある。本実施形態の粒子状物質検出装置は、上述した除去手段によって定期的な装置の再生を行いながら、粒子状物質の検出を行うことが好ましい。
【００４９】
本実施形態の粒子状物質検出装置においては、特に限定されることはないが、信号測定部によって測定される電気的特性が、静電容量又は抵抗値であることが好ましい。このように構成することによって、排ガスに含まれる粒子状物質の検出を良好に行うことができるとともに、補正部による上述した補正をより正確に行うことができる。
【００５０】
〔２〕本発明の粒子状物質検出装置の構成：
次に、本発明の粒子状物質検出装置のより具体的な構成について、図４Ａ〜図４Ｄ、及び図５〜図１０に示す粒子状物質検出装置を例に更に詳細に説明する。ここで、図４Ａは、本発明の粒子状物質検出装置の他の実施形態を模式的に示す正面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す粒子状物質検出装置の一方の側面を示す側面図であり、図４Ｃは、図４Ａに示す粒子状物質検出装置の他方の側面を示す側面図であり、図４Ｄは、図４Ａに示す粒子状物質検出装置の背面図である。また、図５は、図４ＢのＡ−Ａ’断面を示す模式図である。また、図６は、図５のＢ−Ｂ’断面を示す模式図であり、図７は、図５のＣ−Ｃ’断面を示す模式図であり、図８は、図５のＤ−Ｄ’断面を示す模式図であり、図９は、図５のＥ−Ｅ’断面を示す模式図であり、図１０は、図５のＦ−Ｆ’断面を示す模式図である。
【００５１】
図４Ａ〜図４Ｄ、及び図５〜図１０に示す粒子状物質検出装置１００ａは、一方の端部１ａに少なくとも一の貫通孔（空洞）２が形成された一方向に長い検出装置本体１と、貫通孔２を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極１５，１６と、貫通孔２を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、一対の計測電極１５，１６の埋設位置よりも貫通孔２を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極１１，１２と、を備え、排ガス中に含まれる粒子状物質を検出するための粒子状物質検出装置１００ａである。上記一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２によって、粒子状物質検出装置１００ａの電極部２１が構成され、この一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２は、配線１５ｂ，１６ｂ，１１ｂ，１２ｂを介して取出端子１５ａ，１６ａ，１１ａ，１２ａと接続されており、この取出端子１５ａ，１６ａ，１１ａ，１２ａと、信号測定部２２（図１１参照）とが電気的に接続されている。また、この粒子状物質検出装置１００ａは、除去手段２５として、加熱部１３を有している。また、一対の計測電極１５，１６は、一対をなすそれぞれが複数に分岐（例えば、図８に示すように、櫛歯状に分岐）をして、複数の対向部分を有している。
【００５２】
この粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内に流入する流体に含有される荷電された粒子状物質、又は、一対の集塵電極１１，１２に電圧を印加することにより荷電された、貫通孔２内に流入する流体に含有される粒子状物質を、貫通孔２の壁面に電気的に吸着させることが可能なものである。更に、貫通孔２を形成する壁の電気的特性の変化を、上記一対の計測電極１５，１６によって測定することにより、貫通孔２の壁面に吸着された粒子状物質の質量を検出することが可能である。これにより、本実施形態の粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内に排ガス等を通過させて、排ガス中に含有される粒子状物質を検出することができる。
【００５３】
この粒子状物質検出装置１００ａは、ＤＰＦ等の下流側を流れる排ガスに含有される全ての粒子状物質を直接測定するのではなく、貫通孔２内に流入した粒子状物質の量を測定し、この測定値に基づいて、排ガス全体の粒子状物質の量を推算することができる。これにより、微量の粒子状物質の測定を行うことが可能となる。
【００５４】
また、粒子状物質検出装置１００ａは、上述したように排ガスの全量を測定するものではないため、粒子状物質検出装置１００ａを小型化することができ、狭いスペースに設置することが可能となる。
【００５５】
また、ＤＰＦ等の下流側を流れる排ガスの全流量が高流量の場合でも、その排ガス（即ち、排ガスに含まれる粒子状物質）の一部だけを貫通孔２内に導入するため、貫通孔２内の粒子状物質を効果的に荷電することができ、誤差の少ない測定値を得ることができる。
【００５６】
また、検出装置本体１が一方向に長く形成され、その一方の端部１ａに、貫通孔２が形成されるとともに、一対の集塵電極１１，１２及び一対の計測電極１５，１６が配設（埋設）されるため、貫通孔２及び各電極（例えば、集塵電極１１や一対の計測電極１５，１６）を高温の排ガスが流通する排気系中で使用される配管内に挿入し、他方の端部１ｂ側を排気系中で使用される配管から外に出した状態にすることが可能となる。これにより、各電極の取出端子等の高温に曝さないことが望ましい部分を、排気系中で使用される配管の外に出した状態とすることが可能となり、精度が高く、且つ安定した測定を行うことができる。
【００５７】
なお、この粒子状物質検出装置に用いられる検出装置本体１には、上記貫通孔２が少なくとも一つ形成されている必要があり、二つ以上であってもよい。また、検出装置本体１が誘電体から形成されることにより、一対の集塵電極１１，１２や、各種の配線１１ｂ，１３ｂ，１５ｂ，１６ｂがそれぞれ誘電体で覆われた状態となっている。
【００５８】
また、上記一対の計測電極１５，１６は、少なくとも一対備えることが必要であり、二対以上であってもよい。なお、図５においては、一対の計測電極１５，１６が、貫通孔２を形成する一方の壁の内側面に配設された場合の例を示しているが、貫通孔２を形成する一方の壁の内部に埋設されていてもよい。
【００５９】
また、一対の計測電極の形状については特に制限はなく、粒子状物質を貫通孔の壁に吸着させた際に、その壁の電気的な特性の変化を測定することができるように配置された一対の電極であればよい。なお、図８に示すように、一対の計測電極１５，１６は、線状を呈し、貫通孔２の壁の内側面又はその内部に長く対向しているものであることが好ましく、更に、線状を呈する一対の計測電極１５，１６は、一対をなすそれぞれが複数に分岐（例えば、図８に示すように、櫛歯状に分岐）をして、複数の対向部分を有するものであることが好ましい（例えば、上記櫛歯状の部分を所定の間隔を空けて噛み合わせるように対向配置されたものであることが好ましい）。このように構成することによって、一対の計測電極１５，１６の対向配置された部分を長く（広く）とることができ、より正確な測定値を得ることができる。
【００６０】
なお、粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内を通過する粒子状物質が、ディーゼルエンジンより排出される煤であるときに、特にその効果を発揮させることができる。
【００６１】
〔２−１〕検出装置本体：
検出装置本体は、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長く構成された、粒子状物質検出装置の基体となる部位である。検出装置本体は誘電体から構成されており、この貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部には少なくとも一対の集塵電極が配置されており、この一対の集塵電極に電圧を印加することにより貫通孔内に電界を発生させることができる。
【００６２】
検出装置本体を構成する誘電体は、例えば、アルミナ、コージェライト、ムライト、ガラス、ジルコニア、マグネシア、及びチタニアからなる群より選択される少なくとも一種であることが好ましい。中でも、アルミナを好適に用いることができる。このような誘電体からなる検出装置本体の内部に集塵電極を埋設することにより、誘電体に覆われた集塵電極を形成することが可能となる。そして、粒子状物質検出装置が、優れた耐熱性、耐絶縁破壊特性等を有するものとなる。ここで、「誘電体」とは、導電性よりも誘電性が優位である物質で、直流電圧に対して絶縁体として振舞う物質のことをいう。
【００６３】
なお、「検出装置本体の一方の端部」というときは、検出装置本体の一方の先端部分１ｃから、検出装置本体１の全長の５０％の長さに相当する位置までの範囲をいう。また、「検出装置本体の他方の端部」というときは、検出装置本体の他方の先端部分１ｄから、検出装置本体１の全長の５０％の長さに相当する位置までの範囲をいう。なお、検出装置本体の一方の端部は、好ましくは、検出装置本体の一方の先端部分１ｃから、検出装置本体１の全長の４０％の長さに相当する位置までの範囲であり、更に好ましくは、３０％の長さに相当する範囲である。また、検出装置本体の他方の端部は、好ましくは、検出装置本体の他方の先端部分１ｄから、検出装置本体１の全長の４０％の長さに相当する位置までの範囲であり、更に好ましくは、３０％の長さに相当する範囲である。検出装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置とは、検出装置本体１から、上記一方の端部１ａと他方の端部１ｂの範囲を除いた部分ということになる（図４Ａ〜図４Ｃ参照）。
【００６４】
図４Ａ〜図４Ｄに示す粒子状物質検出装置１００ａにおいて、検出装置本体１は、一方向に長く形成され、その長手方向の長さは、特に限定されないが、排気系中で使用される配管に挿入したときに排ガス中の粒子状物質を効率よくサンプリングできる長さであることが好ましい。
【００６５】
また、検出装置本体１の厚さ（「検出装置本体の長手方向」及び「ガスの流通方向」の両方に垂直な方向（厚さ方向）における長さ）は、特に限定されないが、例えば、０．５〜３ｍｍ程度が好ましい。ここで、「検出装置本体１の厚さ」というときは、上記厚さ方向において最も厚い部分の厚さをいう。また、検出装置本体１の、貫通孔２にガスが流通するときの流通方向における長さ（ガス流通方向の長さ）は、特に限定されないが、例えば、２〜２０ｍｍ程度が好ましい。そして、検出装置本体１の長手方向長さは、検出装置本体１の厚さの１０〜１００倍であることが好ましく、検出装置本体１のガス流通方向の長さの３〜１００倍であることが好ましい。
【００６６】
検出装置本体１の形状は、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、長手方向に直交する断面形状が長方形の板状であってもよいし、図示は省略するが、当該断面形状が円形、楕円形等の棒状であってもよい。また、一方向に長い形状であれば、その他の形状であってもよい。
【００６７】
粒子状物質検出装置１００ａにおいて、貫通孔２の形状、及び大きさは特に限定されず、排ガスを通過させ、粒子状物質の量を測定できるものであればよい。例えば、貫通孔２の、検出装置本体の長手方向における長さは、２〜２０ｍｍ程度が好ましく、貫通孔２の、集塵電極１１，１２で挟まれる部分の幅（検出装置本体の長手方向、及びガスの流通方向の両方に垂直な方向における長さ）は、３〜３０ｍｍ程度が好ましい。
【００６８】
貫通孔２の大きさを上記範囲とすることにより、粒子状物質を含む排ガスを貫通孔２内に十分に流通させることができ、更に、集塵電極１１，１２で発生する電界が貫通孔２内に粒子状物質を効果的に吸着させることが可能となる。
【００６９】
また、貫通孔２の形状としては、貫通孔２の、流体が流入する入口部分及び流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されていることが好ましい。貫通孔２の、流体が流入する入口部分及び流体が流出する出口部分の少なくとも一つが、拡開されていることにより、より効率的に排気系中に使用される配管内を流通する排ガス等を粒子状物質検出装置の貫通孔内に流入（入口部分が拡開された場合）させることや、流出（出口部分が拡開された場合）させることが可能となる。
【００７０】
また、このような粒子状物質検出装置は、検出装置本体１が、複数のテープ状セラミック（セラミックシート）が積層されてなるものであることが好ましい。これにより、複数のテープ状セラミックを、それぞれの間に各電極、配線等を挟みながら積層して粒子状物質検出装置を作製することができるため、粒子状物質検出装置を効率的に製造することが可能となる。
【００７１】
〔２−２〕計測電極（電極部）：
計測電極は、貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に少なくとも一対配置されたものである。集塵電極によって貫通孔の壁面に粒子状物質を電気的に吸着させることにより、貫通孔を形成する壁の電気的特性が変化する。この電気的特性の変化を、計測電極に流れる測定信号（電気信号）として信号測定部により測定する。
【００７２】
計測電極の形状については、上述したように貫通孔を形成する壁の電気的な特性の変化を測定することが可能なものであれば特に制限はないが、図８に示すような櫛歯状に分岐した形状を好適例として挙げることができる。このように構成することによって、より正確な測定を行うことができる。
【００７３】
計測電極の厚さは特に限定されず、例えば、５〜３０μｍであることが好ましい。また、計測電極の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００７４】
この計測電極には、それぞれ検出装置本体の他方の端部に向かって延びる一対の計測電極配線が電気的に接続されている。それぞれの計測電極配線の幅は、特に限定されず、例えば、０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。また、計測電極配線の厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。また、計測電極配線の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００７５】
また、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、粒子状物質検出装置１００ａの一対の計測電極１５，１６は、検出装置本体１の他方の端部１ｂに、それぞれの電極の取出端子１５ａ，１６ａを有している。そして、この取出端子１５ａ，１６ａが、計測電極（電極部）の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部２２（図１１参照）に電気的に接続されている。
【００７６】
一対の計測電極１５，１６の取出端子１５ａ，１６ａを、検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設することにより、貫通孔２が配設される部分（即ち、一方の端部１ａ）と取出端子１５ａ，１６ａとの間隔を大きくとることができる。このため、貫通孔２等が配設される一方の端部１ａだけを高温の排ガスが流通する排気系中に使用される配管内に挿入し、取出端子１５ａ，１６ａが配設されている他方の端部１ｂ側を排気系中で使用される配管から外に出した状態にすることが可能となる。取出端子１５ａ，１６ａを高温にすると、粒子状物質の検出精度が低下し、安定した検出が行い難くなることがあったり、長期にわたって使用した場合に電気端子と外部に接続するためのハーネスとの接点不良が発生し測定不能になったりすることがある。このため、取出端子１５ａ，１６ａを排気系中で使用される配管の外に出し、高温に曝されない状態とすることにより、精度の高い、安定した粒子状物質の検出を行うことが可能となる。
【００７７】
検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設された取出端子１５ａ，１６ａは、図４Ｂに示すように、検出装置本体１の他方の端部１ｂの側面に、長手方向に延びるように配置されていることが好ましい。なお、図４Ｂにおいては、検出装置本体１の他方の端部１ｂは、幅が狭くなっているが、他方の端部１ｂの幅は、このように狭くなっていてもよいし、狭くなっていなくてもよい。取出端子１５ａ，１６ａの形状及び大きさは、特に限定されるものではない。例えば、幅０．１〜２．０ｍｍ、長さ０．５〜２０ｍｍの帯状であることが好ましい。取出端子１５ａ，１６ａの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を挙げることができる。
【００７８】
〔２−３〕集塵電極（電極部）：
集塵電極は、貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、上記一対の計測電極の埋設位置よりも貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、検出装置本体を構成する誘電体で覆われた電極である。このような集塵電極１１，１２間に所定の電圧を印加することにより、貫通孔２内に電界を発生させることができる。
【００７９】
集塵電極は、貫通孔を形成する壁の内部に埋設され、貫通孔２内に電界を発生させることができるものであれば、その形状については特に制限はない。本実施形態の粒子状物質検出装置においては、集塵電極の一方の電極が、図６に示すように、上記計測電極１５，１６が配置された壁と貫通孔２を隔てて反対側の壁の内部に配置された（図５参照）、高電圧が印加される高電圧集塵電極１１であり、また、集塵電極の他方の電極が、図９に示すように、上記計測電極１５，１６が配置された壁と同一側の壁の内部に配置された（図５参照）、接地された接地集塵電極１２である。それぞれの集塵電極の厚さは特に限定されず、例えば、５〜３０μｍであることが好ましい。また、集塵電極の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００８０】
集塵電極１１，１２の形状及び大きさは、特に限定されるものではなく、貫通孔２内に電界を発生させることが可能であればよい。例えば、形状としては、長方形、円形、長円形等を挙げることができる。また、集塵電極１１，１２の大きさは、例えば、貫通孔２の、側面から見たときの面積の７０％以上であることが好ましい。
【００８１】
例えば、図６においては、高電圧集塵電極１１が、貫通孔と略同じ大きさに形成された場合の例を示している。この高電圧集塵電極１１には、検出装置本体１の長手方向に延びる配線１１ｂが接続されており、配線１１ｂが、その先端（電極１１に接続されていない側の先端）部分で、図４Ｂに示す取出端子１１ａに層間接続（ビア接続）されている。配線１１ｂの幅は、特に限定されず、例えば、０．２〜１ｍｍ程度が好ましい。また、配線１１ｂの厚さは、特に限定されず、例えば、５〜３０μｍ程度が好ましい。また、配線１１ｂの材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。
【００８２】
なお、一対の集塵電極の両方の取出端子を、検出装置本体の他方の端部に配設してもよいが、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、接地された集塵電極（接地集塵電極１２）の取出端子１２ａを検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設し、高電圧集塵電極１１の取出端子１１ａを、検出装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配設することが好ましい。これにより、接地集塵電極１２の取出端子１２ａと、高電圧集塵電極１１の取出端子１１ａとを、間隔を開けて配設することができる。このため、一対の集塵電極１１，１２間に電圧を印加するために、取出端子１１ａと取出端子１２ａとの間に電圧を印加したときに、検出装置本体１の表面に沿面放電が生じることを有効に防止することができる。
【００８３】
粒子状物質検出装置１００ａにおいては、取出端子１１ａと取出端子１２ａとの間の距離が、５〜１００ｍｍであることが好ましく、１０〜７０ｍｍであることが更に好ましい。５ｍｍより短いと沿面放電による短絡がし易くなることがある。一方、１００ｍｍより長いと、取出端子１１ａが排気系中で使用される配管の外に位置するように、粒子状物質検出装置１００ａの検出装置本体１を排気系中で使用される配管等に装着したときに、検出装置本体１の排気系中で使用される配管の外側に突き出る部分が長くなりすぎ、検出装置本体１を狭い空間に取り付けることが難しくなることがある。
【００８４】
また、検出装置本体１の一方の端部１ａと他方の端部１ｂとの間の位置に配設した取出端子１１ａと、貫通孔２との間の距離は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることが更に好ましい。１０ｍｍより短いと、粒子状物質検出装置１００ａを、貫通孔２の部分が排気系中で使用される配管内に挿入されるように、上記配管に装着したときに、この配管内を流通する高温の排ガスの熱が取出端子１１ａに影響を及ぼし易くなることがある。
【００８５】
高電圧集塵電極１１の取出端子１１ａの形状及び大きさは、特に限定されるものではない。例えば、幅０．５〜３ｍｍ、長さ０．５〜３ｍｍの四角形等の多角形状であることが好ましいが、円形、楕円形、レーストラック形状、その他の形状等であってもよい。取出端子１１ａの材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス、コバール等を挙げることができる。
【００８６】
高電圧集塵電極１１と貫通孔２との間の距離、及び接地集塵電極１２と貫通孔２との間の距離は、５０〜５００μｍであることが好ましく、１００〜３００μｍであることが更に好ましい。このような範囲とすることにより、効果的に貫通孔内に電界を生じさせることができる。各集塵電極１１，１２と、貫通孔２との間の距離は、各集塵電極１１，１２を覆う誘電体の、貫通孔２に面する部分の厚さということになる。
【００８７】
集塵電極により発生する電界の条件としては、ギャップ（一対の集塵電極相互間の距離）、ガス温度によって変わるが５０〜２００ｋＶ／ｃｍが好ましい。
【００８８】
粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２内に流入する流体（即ち、排ガス）に含有される粒子状物質を、貫通孔２の壁面に電気的に吸着させ、粒子状物質を吸着させたことによる電気的特性の変化を読み取り、排ガス中に含まれる粒子状物質を検出するものである。排ガス中の粒子状物質が、貫通孔２内に流入する前から既に荷電されている場合には、貫通孔２内に発生させた電界によって粒子状物質を吸着させる。一方、粒子状物質が荷電されていない場合には、貫通孔２内に発生させた電界によって粒子状物質を荷電し、貫通孔２の壁面に荷電した粒子状物質を電気的に吸着させる。
【００８９】
〔２−４ａ〕信号測定部：
信号測定部は、電極部の電気的特性を測定信号（換言すれば、電気信号）として測定するためのものである。具体的には、例えば、測定する電気的特性が静電容量である場合には、アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ等を用いることができる。
【００９０】
図４Ａ〜図４Ｄに示す粒子状物質検出装置１００ａにおいては、計測電極１５，１６の取出端子１５ａ，１６ａと、信号測定部２２（図１１参照）とが電気的に接続されており、計測電極１５，１６の電気的特性を測定信号として測定することができるように構成されている。
【００９１】
〔２−４ｂ〕測定信号記憶部：
信号測定部により測定された測定信号の値は、測定信号記憶部に読み出し可能に記憶される。測定信号記憶部に記憶された測定信号の値は、信号判定部、補正部、及び算出部にて、粒子状物質の算出において用いられる。測定信号記憶部は、公知の記憶媒体を用いることができる。
【００９２】
〔２−４ｃ〕信号判定部：
信号判定部は、測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値を比較し、測定信号の値に補正が必要か否かを判定する判定機構である。具体的には、まず、信号判定部においては、測定信号記憶部に記憶された測定信号の値を読み出し、１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求める。そして、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する。バックグラウンド信号ノイズの値が測定信号記憶部に記憶されている場合には、このバックグラウンド信号ノイズの値を読み出す。信号判定部としては、上記測定信号の値の変化量の算出、及び変化量とバックグラウンド信号ノイズの値との比較を行うプログラム等の命令列（コマンドライン）を順次読み込んで実行する集積回路等を挙げることができる。なお、信号判定部にて求める「測定信号の値の変化量」とは、変化量を求めるサンプルにおける変位の最大値のことをいう。従って、１０サンプルにおける１０個の測定信号の値を比較した場合には、１０個の測定信号の値の変位の最大値が、変化量となる。
【００９３】
〔２−４ｄ〕補正部：
補正部は、信号判定部によって得られた結果に基づいて、測定信号記憶部に記憶された測定信号の値を必要に応じて補正するものである。従来の粒子状物質検出装置では、電極部に一旦付着した粒子状物質の脱離を見逃して、得られる測定値に大きな誤差を生じるものであったが、本実施形態の粒子状物質検出装置は、信号判定部及び補正部によって、粒子状物質の脱離した分の減少を測定信号の値に加算する補正を行うことができ、より正確な測定を行うことが可能となる。例えば、補正部としては、連続する１０サンプル以下の測定信号の値の変化量が、バックグラウンド信号ノイズの２倍以上の大きさである場合には、その減少値を、減少が確認された測定信号の値に加算する演算処理を行う集積回路を用いることができる。
【００９４】
〔２−４ｅ〕算出部：
また、本実施形態の粒子状物質検出装置は、測定信号の値を基に排ガスに含まれる粒子状物質の量を算出する算出部を備えている。算出部においては、補正部によって補正された後の測定信号の値を基に、粒子状物質の量の算出が行われる。更に、本実施形態の粒子状物質検出装置においては、排ガスに含まれる粒子状物質の量（即ち、算出部により算出された粒子状物質の量）と排ガスの通気量とから、排気系を通過した粒子状物質の総量を算出し、この粒子状物質の総量が所定の基準値を超えた場合に、粒子状物質検出装置の再生が実行されるように構成されたものであってもよい。このように構成することによって、電極部（即ち、測定電極）に過剰に粒子状物質が付着する前に、粒子状物質検出装置の再生を行うことが可能となり、継続的により正確な粒子状物質の検出を行うことが可能となる。
【００９５】
〔２−５〕加熱部（除去手段）：
図５及び図１０に示す粒子状物質検出装置１００ａは、貫通孔２の壁面（検出装置本体１の側面に並行する壁面）に沿うようにして検出装置本体１の内部に配設（埋設）された加熱部１３を備えている。このような加熱部１３によって装置を加熱することにより、貫通孔２を形成する壁に吸着された粒子状物質を加熱酸化させることができる（即ち、装置を再生することができる）。また、粒子状物質の質量測定時等において、貫通孔２の内部空間を所望の温度に調節し、貫通孔２を形成する壁の電気的な特性の変化を安定的に測定するための温調を行うことができる。
【００９６】
加熱部１３は、例えば、加熱部を形成するための導体ペーストを用いて形成することができる。図１０に示すように、線状の金属材料からなるものであってもよい。また、幅広のフィルム状のものであってもよい。図１０においては、検出装置本体１の長手方向において、線状の金属材料が波状に配置された加熱部１３の例を示す。また、図１０においては、検出装置本体１の長手方向に延びる２つの波状部分が、検出装置本体１の一方の先端部分１ｃにて連結された場合の例を示す。このような形状にすることにより、貫通孔内部を均一に過熱し、電極部２１（測定電極１５，１６）に付着した粒子状物質を除去することができる。加熱部１３の材質としては、白金（Ｐｔ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等を挙げることができる。加熱部１３は、貫通孔２の壁面に沿うようにして検出装置本体１の内部に埋設されていてもよい。また、図１０に示すように、貫通孔２が配置されている位置だけでなく、更に検出装置本体１の他方の端部１ｂ側に延びるように形成されていてもよい。これにより、貫通孔内部と貫通孔付近との温度差を小さくでき、急加熱しても素子（検出装置本体）の破損が起きにくいという利点がある。加熱部により、貫通孔の内部空間の温度を６５０℃まで上昇できることが好ましい。
【００９７】
また、図１０においては、二本の配線によって二つの加熱部１３が形成された場合の例を示しているが、加熱部は一つであってもよいし、三つ以上の複数であってもよい。また、図示は省略するが、貫通孔が形成される両側の壁に、それぞれ加熱部が配置されていてもよい。即ち、加熱部の配置及び数は、捕集した粒子状物質の酸化除去や、温度調節等の目的を達成するために必要な配置及び数とすることができる。
【００９８】
また、図１０に示す加熱部１３は、配線１３ｂに接続され、それぞれの配線１３ｂは、図４Ｄに示すように、各取出端子１３ａに層間接続されている。加熱部１３の取出端子１３ａも、計測電極１５，１６の取出端子１５ａ，１６ａの場合と同様に、検出装置本体１の一方の端部１ａ側が加熱されたときの熱の影響を回避するために、検出装置本体１の他方の端部１ｂに配設されることが好ましい。図４Ｄにおいては、四つの取出端子１３ａが、検出装置本体１の他方の側面側に、四本が並ぶように配置されているが、取出端子１３ａの配置は、このような配置に限定されるものではない。
【００９９】
〔３〕粒子状物質の検出方法：
次に、本発明の粒子状物質の検出方法の一の実施形態について説明する。本実施形態の粒子状物質の検出方法は、これまでに説明した、本実施形態の粒子状物質検出装置によって行われる測定値の補正と同様の補正を行うことによって、粒子状物質の検出を行う粒子状物質の検出方法である。
【０１００】
即ち、本実施形態の粒子状物質の検出方法は、内燃機関の排気系に電極部を配設し、この排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を電極部に吸着させて、電極部の電気的特性を測定信号として継続的に検出する測定工程と、測定信号を基に、排ガスに含まれる粒子状物質の量を算出する粒子状物質量算出工程と、を備え、上記信号測定部により測定された測定信号の値を、測定信号記憶部に記憶させる測定信号記憶工程と、測定信号記憶部に記憶させた１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する判定工程と、上記変化量が、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する補正工程と、を更に備えた粒子状物質の検出方法である。本実施形態の粒子状物質の検出方法においては、上記補正工程により補正された測定信号の値を基に粒子状物質の量を算出する。
【０１０１】
このように構成することによって、一旦電極に付着した粒子状物質が、この電極から脱離した場合に、脱離した粒子状物質に相当する測定信号の減少分を補正して、排ガスに含まれる粒子状物質の量を高精度に測定することができる。特に、電極に付着した粒子状物質は、その量が一定に達して、ある程度の質量をもった凝集粒子となった場合に、上述したような電極からの脱離が生じ易く、測定値の誤差（狂い）が大きくなってしまうということがあったが、上記したように補正を行うことにより、より正確な測定を実現することができる。例えば、測定信号は、信号ノイズとして信号のばらつきを有しており、測定される測定信号の全ての減少値を粒子状物質の脱落として補正を行った場合には、測定値が電極から粒子状物質が脱落した分を超えて過剰に上昇してしまうため、正確な測定が逆に困難になってしまう。
【０１０２】
本実施形態の粒子状物質の検出方法は、本発明の粒子状物質検出装置の一の実施形態として説明した図１Ａ〜図１Ｃ、及び図１１に示す粒子状物質検出装置１００を用いることによって実現することができる。
【０１０３】
更に、本実施形態の粒子状物質の検出方法においては、例えば、粒子状物質検出装置として、一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体を更に備え、電極部が、貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極と、貫通孔を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、一対の計測電極の埋設位置よりも貫通孔を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極とを有するものを用いることが好ましい。このような粒子状物質検出装置としては、例えば、図４Ａ〜図４Ｄに示す粒子状物質検出装置１００ａを挙げることができる。
【０１０４】
測定する電極部の電気的特性としては、静電容量又は抵抗値であることが好ましい。電気的特性の測定を行う信号測定部の構成は、本発明の粒子状物質検出装置の実施形態にて説明した信号測定部と同様に構成されたものを好適に用いることができる。測定工程は、このような信号測定部を用いて行うことができる。
【０１０５】
また、測定信号記憶工程、判定工程、補正工程、及び粒子状物質量算出工程についても、本発明の粒子状物質検出装置の実施形態にて説明した、測定信号記憶部、信号判定部、補正部、及び算出部を用いて行うことができる。また、補正の条件、信号測定部の測定間隔等の各測定条件等についても、本発明の粒子状物質検出装置の実施形態にて説明した条件と同様の条件にて行うことが好ましい。
【実施例】
【０１０６】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【０１０７】
（実施例１）
本発明の粒子状物質検出装置として、燃機関の排気系に設けられた電極部と、電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部と、信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部と、信号判定部と、特定の測定信号の値を補正する補正部と、測定信号の値を基に排ガスに含まれる粒子状物質の量を算出する算出部と、を備えた粒子状物質検出装置を作成した。粒子状物質検出装置は、図４Ａ〜図４Ｄ、及び図５〜図１０に示すように、一方の端部１ａに少なくとも一の貫通孔（空洞）２が形成された一方向に長い検出装置本体１と、貫通孔２を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設された少なくとも一対の計測電極１５，１６と、貫通孔２を形成する対向するそれぞれの壁の内部に、且つ、一対の計測電極１５，１６の埋設位置よりも貫通孔２を形成する壁の外側に埋設され、誘電体で覆われた少なくとも一対の集塵電極１１，１２と、を備え、排ガス中に含まれる粒子状物質を検出するための粒子状物質検出装置１００ａである。上記一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２によって、粒子状物質検出装置１００ａの電極部２１が構成され、この一対の計測電極１５，１６及び一対の集塵電極１１，１２は、配線１５ｂ，１６ｂ，１１ｂ，１２ｂを介して取出端子１５ａ，１６ａ，１１ａ，１２ａと接続されている。一対の計測電極１５，１６が、本発明の電極部を構成し、上記配線及び取出端子を経由して、図１Ａに示すように信号測定部２２に電気的に接続されている。
【０１０８】
（粒子状物質検出装置の作製）
まず、アルミナを誘電体原料として使用し、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエートを使用し、分散媒として有機溶剤（キシレン：ブタノール＝６：４（質量比））を使用し、これらをアルミナ製ポットに入れて混合し、グリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を作製した。各原料の使用量は、アルミナ１００質量部に対して、バインダー７質量部、可塑剤３．５質量部、分散剤１．５質量部、有機溶剤１００質量部とした。
【０１０９】
次に、得られたグリーンシート製作用のスラリー状の成形原料を、減圧下で撹拌して脱泡し、粘度４Ｐａ・ｓとなるように調製した。スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計で測定した。
【０１１０】
次に、上記方法により得られたスラリー状の成形原料をドクターブレード法を用いてシート状に成形加工した。このとき、グリーンシートを積層したときに貫通孔が形成されるように、切断部形成グリーンシートも作製した。グリーンシートの厚さは、計測電極が配置されるグリーンシートを５０μｍとし、それ以外のグリーンシートを２５０μｍとした。
【０１１１】
得られたグリーンシートの表面に、図５〜図１０に示されるような、各電極（計測電極、及び集塵電極）、加熱部（除去手段）、各配線、及び各取出端子を形成した。配設する各電極、接地電極、配線、及び取り付け端子を形成するための導体ペーストは、白金粉末に、溶剤として２−エチルヘキサノール、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエート、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、らいかい機及びトリロールミルを用いて十分に混錬して調製した（質量比で、白金：アルミナ：ガラスフリット：２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレエート＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）。
【０１１２】
また、加熱部を形成するための導体ペーストは、白金粉末に、溶剤として２−エチルヘキサノール、バインダーとしてポリビニルブチラール、可塑剤としてフタル酸ジ−２−エチルヘキシル、分散剤としてソルビタントリオレエート、グリーンシートの共生地としてアルミナ、焼結助剤としてガラスフリットを加え、らいかい機及びトリロールミルを用いて十分に混錬して調製した（質量比で、白金：アルミナ：ガラスフリット：２−エチルヘキサノール：ポリビニルブチラール：フタル酸ジ−２−エチルヘキシル：ソルビタントリオレエート＝８０：１５：５：５０：７：３．５：１）。
【０１１３】
上記各電極、接地電極、配線、及び取り付け端子を形成するために調製された導体ペーストを、グリーンシートの表面にスクリーン印刷を用いて印刷して、所定の形状の電極、接地電極、配線、及び取り付け端子を形成した。具体的には、複数のグリーンシートのなかの二つのグリーンシートについて、それぞれの一方の面に集塵電極を配設し、高電圧集塵電極については他方の端部に向かって延びる配線を配設して、集塵電極配設グリーンシートを二つ形成した。
【０１１４】
更に、厚さ５０μｍのグリーンシートについて、貫通孔を形成する部位に、櫛歯状の一対の計測電極を形成した。櫛歯状の一対の計測電極は、櫛歯部分の線間ピッチが０．３５ｍｍ（櫛歯部分のクリアランスが０．１５ｍｍ、各櫛歯部分の幅が０．２０ｍｍ）となるように間隔を空けて噛み合うように対向配置した。
【０１１５】
更に、他の一つのグリーンシートについて、計測電極配設グリーンシートと重ねたときに計測電極と重なる位置に貫通孔となる切断部を形成して切断部形成グリーンシートを形成した。更に、別の他の一つのグリーンシートについて、切断部形成グリーンシートと重ねたときに貫通孔となる切断部と重なる位置に、加熱部を形成するために調製した導体ペーストを印刷して加熱部を形成し、加熱部から他方の端部に向かって延びる配線を配設して加熱部形成グリーンシートを形成した。
【０１１６】
そして、二つの集塵電極配設グリーンシートのそれぞれに、他の電極等が配設されていないグリーンシートを重ねて集塵電極及び配線をグリーンシートで覆った状態として、集塵電極埋設グリーンシートとするとともに、二つの集塵電極埋設グリーンシートで計測電極配設グリーンシート及び切断部形成グリーンシートを挟むように積層し、更に、加熱部形成グリーンシートを集塵電極埋設グリーンシートの外側に位置するように積層し、二つの集塵電極で切断部を挟み且つ二つの配線で計測電極を挟んだ状態のグリーンシート積層体を形成した。各配線と、各配線に対応する取出端子とは、導体ペーストの埋め込み方法により、層間接続（ビア接続）した。
【０１１７】
グリーンシートの積層は、グリーンシートを加熱可能な一軸プレス機を用いて加圧積層し、グリーンシート積層体からなる粒子状物質検出装置の未焼成体を得た。
【０１１８】
得られた、グリーンシート積層体（粒子状物質検出装置の未焼成体）を１２０℃で乾燥し、１５００℃で焼成して粒子状物質検出装置を作製した。粒子状物質検出装置の取出端子と、信号測定部としてのＬＣＲメータ（アジレント・テクノロジー社製のＬＣＲメータ４２６３Ｂ）とを、配線を用いて電気的に接続した。この信号測定部によって、電極部の静電容量を、１０ｍ秒間隔で連続的に測定することができる。
【０１１９】
また、測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部としての記憶媒体を、信号測定部に接続した。また、集積回路からなる信号判定部、補正部、及び算出部を配設した。信号判定部を構成する集積回路は、測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する測定信号の値の変化量を求め、この変化量と、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する命令列を実行するものである。また、補正部を構成する集積回路は、上記変化量が、測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を減少が確認された測定信号の値に加算して測定信号の値を補正する命令列を実行するものである。また、算出部を構成する集積回路は、補正された後の測定信号の値を基に排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する命令列を実行するものである。得られた実施例１の粒子状物質検出装置を用いて、燃焼排ガス中の粒子状物質の検出を行った。
【０１２０】
（バックグラウンド信号ノイズの測定）
上記信号判定部による判定の基準となる、測定信号のバックグラウンド信号ノイズを、室温無風の条件で測定した。測定されたバックグラウンド信号ノイズ（標準偏差）は、０．０５ｐＦであった。
【０１２１】
（測定信号の測定：粒子状物質の検出）
得られた実施例１の粒子状物質検出装置を、ディーゼルエンジンの排気系の配管の一部に設置して粒子状物質の測定を行った。ディーゼルエンジンとしては、排気量２０００ｃｃの直噴−ディーゼルエンジンを使用し、回転数１５００ｒｐｍ、トルク２４Ｎ・ｍ、ＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）開度５０％、排ガス温度２００℃、吸入空気１．３ｍ３（室温換算）／分の運転条件で排ガスを発生させた。スモークメータ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ Ｌａｂｓ社製、商品名：型式４１５８）による排ガス中の粒子状物質量は、２．０ｍｇ／ｍ３であった。信号測定部にて、電極部の電気的特性を測定信号として測定し、測定した測定信号の値を測定信号記憶部に記憶した。更に、測定信号記憶部に記憶した測定信号の値について信号判定部にて判定を行い、必要に応じて測定信号の値の補正を行った。更に、補正後の測定信号の値を基に算出部にて粒子状物質の量の算出を行った。このような測定を合計６回繰り返した。各６回の測定において、測定終了時点における補正後の測定信号の値（計測値）が１．７１〜１．８３ｐＦとなり、ばらつきが１０％以内と極めて再現性の高い測定を行うことができた。従って、６回の粒子状物質の検出において、粒子状物質の量（検出量）のばらつきは１０％以内であった。
【０１２２】
（比較例１）
信号判定部、及び補正部を構成する集積回路を配置せず、信号測定部により測定された測定信号の値から、粒子状物質の量の算出を行うように構成された以外は、実施例１と同様に構成された粒子状物質検出装置を製造した。この比較例１の粒子状物質検出装置を用いて、実施例１と同様の方法で粒子状物質の検出を６回行った。
【０１２３】
比較例１の粒子状物質検出装置を用いて、実施例１と同様の方法で電極部の測定信号の値を測定した。６回の測定値のうち、５回の測定終了時点における測定信号の値（計測値）は１．７２〜１．８９ｐＦであったのに対して、残りの１回の測定終了時点における測定信号の値（計測値）は１．５３ｐＦであった。この残りの１回の測定終了時点における測定信号の値は、その他の測定における測定信号の値と大きく異なるものであった。比較例１の粒子状物質検出装置は、実施例１の粒子状物質検出装置のような電極部から粒子状物質が脱離した場合の測定信号の値の変化を補正する補正部を備えていないものである。比較例１の粒子状物質検出装置においては、測定信号の測定中に、一旦電極部に付着した粒子状物質が電極部から脱落した場合に、得られる測定信号の値が小さくなる。このため、測定中に、粒子状物質が脱落した場合と、粒子状物質が脱落しない場合とで、測定信号の値に大きな差異を生じてしまう。粒子状物質が電極部から脱落した場合に測定された測定信号の値を基に算出された粒子状物質の量は、実際に排ガスに含まれる粒子状物質の量よりも小さくなる。比較例１の粒子状物質検出装置は、検出される粒子状物質の量に大きな誤差を生じるものであった。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の粒子状物質検出装置は、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質を検出する検出装置として用いることができる。また、本発明の粒子状物質の検出方法は、内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質の量を高精度に測定する方法として用いることができる。
【符号の説明】
【０１２５】
１：検出装置本体、１ａ：一方の端部、１ｂ：他方の端部、１ｃ：一方の先端部分、１ｄ：他方の先端部分、２：貫通孔、１１：集塵電極（高電圧集塵電極）、１２：集塵電極（接地集塵電極）、１１ａ，１２ａ，１３ａ：取出端子、１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ：配線、１３：加熱部、１５，１６：計測電極、１５ａ，１６ａ：計測電極取出端子（取出端子）、１５ｂ，１６ｂ：計測電極配線（配線）、２１：電極部、２２：信号測定部、２３：算出部、２４：測定信号記憶部、２５：信号判定部、２６：補正部、２７：検出装置本体、２８：配線、３１：配管（排気系中で使用される配管）、３６：粒子状物質、１００，１００ａ：粒子状物質検出装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられた電極部と、
前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を前記電極部に吸着させ、前記電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部と、
前記測定信号の値を基に前記排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する算出部と、備え、
前記信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部と、
前記測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する前記測定信号の値の変化量を求め、前記変化量と、前記測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する信号判定部と、
前記変化量が、前記測定信号の前記バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を前記減少が確認された前記測定信号の値に加算して前記測定信号の値を補正する補正部と、を更に備え、
前記補正部により補正された前記測定信号の値を基に、前記算出部により前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質検出装置。
【請求項２】
前記信号測定部により測定される前記電気的特性が、静電容量又は抵抗値である請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項３】
前記電極部は、その少なくとも一部が誘電体によって被覆されたものである請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項４】
一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体を更に備えるとともに、
前記電極部が、少なくとも一対の計測電極を有し、前記少なくとも一対の計測電極が、前記検出装置本体の前記貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設されている請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項５】
前記一対の計測電極の埋設位置よりも、前記検出装置本体の前記貫通孔を形成する壁の外側に埋設された少なくとも一対の集塵電極を更に備えた請求項４に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項６】
内燃機関の排気系に電極部を配設し、前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を前記電極部に吸着させて、前記電極部の電気的特性を測定信号として継続的に検出する測定工程と、前記測定信号を基に前記排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質量算出工程と、を備え、
前記信号測定部により測定された前記測定信号の値を、測定信号記憶部に記憶させる測定信号記憶工程と、
前記測定信号記憶部に記憶させた１０サンプル以下の連続する前記測定信号の値の変化量を求め、前記変化量と、前記測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する判定工程と、
前記変化量が、前記測定信号の前記バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を前記減少が確認された前記測定信号の値に加算して前記測定信号の値を補正する補正工程と、を更に備え、
前記補正工程により補正された前記測定信号の値を基に前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質の検出方法。
【請求項７】
前記電気的特性として、前記電極部の静電容量又は抵抗値を測定する請求項６に記載の粒子状物質の検出方法。
【請求項１】
内燃機関の排気系に設けられた電極部と、
前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を前記電極部に吸着させ、前記電極部の電気的特性を測定信号として継続的に測定する信号測定部と、
前記測定信号の値を基に前記排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する算出部と、備え、
前記信号測定部により測定された測定信号の値を記憶する測定信号記憶部と、
前記測定信号記憶部に記憶された１０サンプル以下の連続する前記測定信号の値の変化量を求め、前記変化量と、前記測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する信号判定部と、
前記変化量が、前記測定信号の前記バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を前記減少が確認された前記測定信号の値に加算して前記測定信号の値を補正する補正部と、を更に備え、
前記補正部により補正された前記測定信号の値を基に、前記算出部により前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質検出装置。
【請求項２】
前記信号測定部により測定される前記電気的特性が、静電容量又は抵抗値である請求項１に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項３】
前記電極部は、その少なくとも一部が誘電体によって被覆されたものである請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項４】
一方の端部に少なくとも一の貫通孔が形成された一方向に長い検出装置本体を更に備えるとともに、
前記電極部が、少なくとも一対の計測電極を有し、前記少なくとも一対の計測電極が、前記検出装置本体の前記貫通孔を形成する一方の壁の内側面又は内部に配設されている請求項１又は２に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項５】
前記一対の計測電極の埋設位置よりも、前記検出装置本体の前記貫通孔を形成する壁の外側に埋設された少なくとも一対の集塵電極を更に備えた請求項４に記載の粒子状物質検出装置。
【請求項６】
内燃機関の排気系に電極部を配設し、前記排気系を通過する排ガスに含まれる粒子状物質を前記電極部に吸着させて、前記電極部の電気的特性を測定信号として継続的に検出する測定工程と、前記測定信号を基に前記排ガスに含まれる前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質量算出工程と、を備え、
前記信号測定部により測定された前記測定信号の値を、測定信号記憶部に記憶させる測定信号記憶工程と、
前記測定信号記憶部に記憶させた１０サンプル以下の連続する前記測定信号の値の変化量を求め、前記変化量と、前記測定信号のバックグラウンド信号ノイズの値とを比較する判定工程と、
前記変化量が、前記測定信号の前記バックグラウンド信号ノイズの値の２倍以上の大きさの減少である場合に、当該減少値を前記減少が確認された前記測定信号の値に加算して前記測定信号の値を補正する補正工程と、を更に備え、
前記補正工程により補正された前記測定信号の値を基に前記粒子状物質の量を算出する粒子状物質の検出方法。
【請求項７】
前記電気的特性として、前記電極部の静電容量又は抵抗値を測定する請求項６に記載の粒子状物質の検出方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−３７５０４（Ｐ２０１２−３７５０４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２４７９（Ｐ２０１１−１３２４７９）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]