以下、本発明の実施の最良の形態につい� ��説明するが、本発明は以下の実施の形態に� ��定されるものではなく、本発明の趣旨を逸� ��しない範囲で、当業者の通常の知識に基づ� ��て、以下の実施の形態に対し適宜変更、改� ��等が加えられたものも本発明の範囲に入る� ��とが理解されるべきである。

 図1は本発明の一実施形態に係る微粒子セ ンサの模式的斜視図である。微粒子センサ1� �基体2と、基体2の一平面に形成された電極核 3と、基体2において、電極核3が形成されてい る平面と対向した平面に形成されている電極 4とから成る。ガス流れ10は電極核4が形成さ� �ている側の平面から電極5が形成されている� ��の平面へと流れる。この際、ガス流れ中に� ��有される導電性の微粒子が電極核4が形成さ れている側の平面へ付着して、電極核4と導� �することにより電極として働く。

 図2は本発明の第二の実施形態に係る微粒 子センサの模式的平面図であり、図3は図2の� ��粒子センサの模式的底面図である。図2に示 すように、基体2の一方の平面の中央部に長� �方向に沿って電極核3が形成されている。ま� ��、図3に示すように、他の平面には、その全 面に電極4が形成されている。ここで、図2お� ��び図3に示すように、微粒子センサ1の基体2� ��一対の平面を貫通する貫通孔5を有している 。このように形成することにより、ガスが微 粒子センサ1を避けて通り、微粒子センサ1に� ��ス中に含まれる微粒子が付着しないことを� ��避することができる。

 貫通孔5の形状、大きさおよび間隔は、ガ ス流れが微粒子センサ1を避けて通過しない� �うに当業者が適宜選択し得るものである。

 図4は本発明の第三の実施形態に係る微粒 子センサの模式的平面図である。この実施形 態においては、電極核4は電気的に隔離され� �隔離電極核6を備えている。電極核4と隔離電 極核6との間に導電性の微粒子が付着するこ� �により電極核4と電極核6とが導通するように なる。この際、電極核4と導電性微粒子とで� �成される電極の面積は電極核6が導通するこ� ��により急激に広がり、インピーダンスが急� ��に変化するようになるので、検出感度を向� ��させるために役立つ。この実施形態におい� ��は、貫通孔を市松状に目封止し、その目封� ��上に隔離電極核6を形成している。

 隔離電極核6は、全ての目封止上に形成す る必要はない。図5は本発明の第四の実施形� �に係る微粒子センサの模式的平面図である� �この実施形態においては、電極核近傍の目� �止7上には隔離電極核が形成されていない。� ��のように形成しても、第三の実施形態と同� ��の効果が期待できる。

 図6は本発明の第五の実施形態に係る微粒 子センサの模式的平面図である。この実施形 態においては、基体2に貫通孔5が穿孔される� ��とにより形成された基体2の格子点上に隔離 電極核6を形成している。図7は本発明の微粒� ��センサに微粒子が付着した様子を示す図で� ��る。図7に示すように、微粒子は貫通孔5の� �部に多く付着する。したがって、図6に示す� ��うに、基体2の格子点上に隔離電極核6を形� �しておけば、微粒子の付着した貫通孔5の縁� ��同士を容易に導通させることができ、電極� ��と付着した微粒子とで形成される電極の面� ��を有効に拡大させることができ、感度を向� ��させることができる。

 図8~12に示す本発明の実施形態においては 、微粒子センサ1はヒーター8を備えている。� ��れらの実施形態においては、ヒーター8は電 気を導通することにより発熱する部材で形成 される。これらの実施形態においては、ヒー ター8を発熱させることにより、微粒子セン� �1に付着した微粒子を焼き飛ばして、微粒子� ��ンサを再生することが可能である。本発明� ��おいては、微粒子が付着したことによる基� ��表面の導電性部分の面積の変化から付着微� ��子量を決定するが、基体への微粒子の付着� ��進むと、付着した微粒子量と面積変化との� ��定の関係が崩れてくるようになる。そこで� ��微粒子の付着が進み過ぎる前に付着した微� ��子を除去しておくことが、高精度の微粒子� ��測定に有効である。

 ヒーター8はまた、インピーダンスの測定 条件を一定とするために使用しても良い。物 質のインピーダンスは温度に依存して変化す る。そこで、ヒーター8を使用して、インピ� �ダンス測定時の温度を一定となるように制� �すれば、高精度の微粒子量測定が可能とな� �。この際の温度は、水蒸気の影響を避ける� �めに100℃以上、好ましくは200℃以上の所定� �温度に制御するのが好ましい。なお、所定� �度に制御後、インピーダンスの測定前には� �リーク電流を防ぐために、ヒーターへの通� �を切るのが好ましい。

 図8は本発明の第六の実施形態に係る微粒 子センサの模式的側図である。この実施形態 においては、微粒子センサ1は、薄板状にあ� �かじめ形成しておいた電極核3、基体2、電極 4、基体2、ヒーター8および基体2をこの順に� �層して形成されている。このように積層し� �後で、任意に貫通孔を穿孔しても良い。な� �、電極核3および電極4は、基体2に塗布する� �とにより形成しても良い。このようにして� �成された微粒子センサ1は、図8に示すように 、図8中、上方からガス流れ10が接触するよう に配設される。

 図9は本発明の第七の実施形態に係る微粒 子センサの模式的側面図である。この実施形 態は、電極4とヒーター8の積層順を入れ替え� ��最下層の基体2層を省略した以外、上記第六 の実施形態と同様である。このように構成し ても所期の効果を期待できる。

 図10は本発明の第八の実施形態に係る微� �子センサの模式的側面図である。この実施� �態においては、薄板状の基体2の上面に電極� ��3および底面に電極4が積層または塗布によ� �形成され、基体2の側面にヒーター8が形成さ れている。ここで、基体2は、ハニカム構造� �から切り出された、上面および底面を流通� �の端面とする構造であってもよい。このよ� �に構成しても所期の効果を期待できる。

 図11は本発明の第九の実施形態に係る微� �子センサの模式的側面図である。この実施� �態においては、薄板状の基体2の上面に電極� ��3および底面にヒーター8が積層または塗布� �より形成され、基体2の側面に電極4が形成さ れている。ここで、基体2は、ハニカム構造� �から切り出された、上面および底面を流通� �の端面とする構造であってもよい。このよ� �に構成しても所期の効果を期待できる。

 図12は本発明の第十の実施形態に係る微� �子センサの模式的側面図である。この実施� �態においては、薄板状の基体2の上面に電極� ��3および底面に電極4兼ヒーターが積層また� �塗布により形成されている。ここで、電極4� ��、導電することにより発熱する部材で形成� ��れており、ヒーターとしても働くものであ� ��。なお、基体2は、ハニカム構造体から切り 出された、上面および底面を流通孔の端面と する構造であってもよい。このように構成し ても所期の効果を期待できる。

[基体]
 本発明において、基体は絶縁性の基材から� ��る。基体の材質は特に限定されないが、炭� ��珪素、コージェライト、アルミナタイタネ� ��ト、サイアロン、ムライト、窒化珪素、リ� ��酸ジルコニウム、ジルコニア、チタニア、� ��ルミナもしくはシリカまたはこれらの組み� ��わせからなるセラミックス、または焼結金� ��を主成分とする材料から構成されているも� ��が好適である。但し、炭化珪素では導電性� ��基材があるため注意が必要である。また、� ��ン酸ジルコニウム、ジルコニアは高温で酸� ��イオンを伝導しイオン電流が流れる為、高� ��下で使用する場合には望ましくない。

 本発明において、基体は少なくとも一対� ��対向する面を有する。その他、基体の形状� ��特に制限はないが、リボン形状のものを好� ��に採用することができる。なお、対向する� ��間距離は、熱衝撃性や振動などの機械衝撃� ��などを考慮して当業者が適宜選択し得るも� ��であるが、形状等の車載要件やインピーダ� ��ス変化を感度の点から、基体の前記一対の� ��向する面間の厚さは、0.1mm~10mmが好ましい。

 本発明において、基体の電極核が形成さ� ��ている平面の中心線平均粗さは0.2μm~200μmで ある。平面粗さが0.2μmよりも小さいと、ガス 流れ中の微粒子が基体表面上にうまく付着し ない傾向にある。

 前記基体に導電性物質が付着することに� ��り、前記電極核と前記電極とが導通するよ� ��に形成してもよい。具体的には、前記基体� ��前記一対の対向する面の双方に隣接する少� ��くとも1つの側面を、前記電極核が形成され ている面と前記側面とのなす角が鈍角であり 、前記側面と前記電極が形成されている面と のなす角が鋭角となるように形成して、前記 電極核が形成されている側の面と前記側面と に導電性物質が付着することにより、前記電 極核と前記電極とが導通するように形成して も良い。また、ここで少なくとも1つの側面� �は、基体の外形を形成する側面と、基体が� �通孔を有する場合には流通孔の内側面の双� �を示すものとする。また、前記電極を少な� �とも1つの側面にまで延長するかまたは側面� ��形成することによっても達成することがで� ��る。

[電極核]
 本発明における電極核とは、導電性物質が� ��着することにより電極として働く部材をい� ��。理想的には、電極核自身は面積をもたず� ��電極核のみでは電極としては機能しないも� ��を採用すれば、基体への極微量の導電性微� ��子の付着も検出することができるようにな� ��好ましい。しかしながら、現実的には、電� ��核は導電性の面積を持った部材であっても� ��まわない。前記電極核が、前記電極核と平� ��な前記電極の面積の50%以下の面積を有する� ��が好ましい。

 図13は、電極核間距離Lと電極核-電極間距 離dとの関係を示す図である。基体の一対の� �向する面のうち一方の平面全体において付� �した導電性物質を効率的に検出するために� �、電極核が平面全体にわたって張り巡らさ� �ているのが好ましい。しかしながら、上記� �通り現実的には電極核は面積を有し、電極� �のみでも電極として働き、また、電極間に� �流電流をかけた場合の電界は空間的な広が� �を持つので、隣り合う電極核同士があまり� �接していると、みかけ上、隙間の無い一体� �電極として働くようになって、前記平面へ� �導電性物質の付着を有効に検出することが� �きない。そこで、前記平面における電極核� �距離Lを電極核-電極間距離dに対してL>dと� �う関係が成立するように設定するのが好ま� �い。

 本発明において、電極核の材質は特に限� ��はされないが、導電性ペーストの焼結体、� ��電性セラミックス、または金属の内の何れ� ��から構成されているものが好適である。

 本発明において、電極核の形成方法は特に� ��定されないが、銀ペースト等の導電性ペー� ��トを基体に塗布し、これを加熱して焼き付� ��る方法を用いると、形成が容易で、電極が� ��体に強固に接合されるので好ましい。なお� ��基体と電極核とは、両者の熱膨張係数の差� ��20×10 ^-6 /℃以下となるように各々の材質を選択する� �とが好ましい。例えば、本発明の微粒子セ� �サをエンジン直下に使用するような場合に� �、使用時に高温環境下に晒されるため、基� �と電極核との熱膨張係数の差が大きすぎる� �、両者の熱膨張差により基体が破損したり� �極核が剥離したりする恐れがあるが、両者� �熱膨張係数の差が20×10 ^-6 /℃以下であれば、そのような不具合が生じ� �可能性が低くなる。

[電極]
 本発明において、電極は、基体における電� ��核が形成されていない側の平面または、基� ��内部または側面に形成されるのが好ましい� ��

 本発明において、電極の材質は特に限定� ��されないが、導電性ペーストの焼結体、導� ��性セラミックス、または金属の内の何れか� ��ら構成されているものが好適である。

 本発明において、電極の形成方法は特に� ��定されないが、銀ペースト等の導電性ペー� ��トを基体に塗布し、これを加熱して焼き付� ��る方法を用いると、形成が容易で、電極が� ��体に強固に接合されるので好ましい。

 なお、基体と電極とは、両者の熱膨張係数� ��差が20×10 ^-6 /℃以下となるように各々の材質を選択する� �とが好ましい。例えば、本発明の微粒子セ� �サをエンジン直下に使用するような場合に� �、使用時に高温環境下に晒されるため、基� �と電極との熱膨張係数の差が大きすぎると� �両者の熱膨張差により基体が破損したり電� �が剥離したりする恐れがあるが、両者の熱� �張係数の差が20×10 ^-6 /℃以下であれば、そのような不具合が生じ� �可能性が低くなる。

[微粒子量測定]
 本発明においては、基体の電極核および電� ��を利用することによって、基体に付着した� ��粒子の量を決定する。具体的には、排ガス� ��の微粒子は導電性であり、インピーダンス� ��電極面積に反比例することから、基体の一� ��面に付着した微粒子を電極として利用して� ��インピーダンスを測定することにより、付� ��微粒子量を決定する。すなわち、本発明の� ��ンサにおいては、基体に設けられた電極核- 電極間の交流インピーダンスを測定すること によって、基体の一平面に微粒子が付着した ことによる、前記平面における導電性部位面 積の変化を測定することができる。前記平面 における導電性部位面積は、基体に付着した 導電性微粒子の絶対量に対応して変化するた め、交流インピーダンス等の電気的特性の測 定データから基体の微粒子付着量を一義的に 決定することができる。具体的には、付着し た微粒子の質量と交流インピーダンス等の電 気的特性との関係を実測値に基づいて予めグ ラフ化等しておくことにより、交流インピー ダンス等の電気的特性を測定して、その測定 時点での微粒子の付着量を決定する。

 本発明においては、このように交流イン� ��ーダンスの測定値から、微粒子の付着量を� ��定することが可能であるが、更に精度良く� ��粒子の付着量を決定するため、インピーダ� ��ス測定回路内にコイル(インダクタンス)を� �続することが好ましい。このようにコイル� �接続することにより、静電容量を持つフィ� �タとコイルを含む回路の交流インピーダン� �は、共振条件Lω=1/Cω(L:インダクタンス、C:静 電容量、ω:2πf(f:周波数))で急激に0に近づく� �め、微粒子の付着量変化に対する交流イン� �ーダンスの変化がシャープになり、より精� �良く微粒子付着量を決定することができる� �

 接続するコイルのインダクタンスの値は� ��狙いの微粒子付着量において共振条件を満� ��するように設定しておけば良い。すなわち� ��可変インダクタンスを用いるなどして、微� ��子付着量が、所定の値に達したときに、交� ��インピーダンスが急激に0に近づくようにイ ンダクタンスの値を予め制御しておく。なお 、本発明においては、このようなインダクタ ンスの他、キャパシタンス、直流抵抗などを インピーダンス測定回路内に直列または並列 に接続して、共振条件を調整することも可能 である。

 本発明のハニカム構造体において、交流� ��ンピーダンスを測定する際の交流電流の周� ��数は、100Hz~10MHzであることが好ましい。100Hz 未満では、ハニカム構造体のインピーダンス 値が極めて高くなるため、インピーダンス計 測では極めて微小な電流を扱うことが必要と なる。そのため、ノイズの影響を受けやすく なり微粒子の測定精度が低下する。一方、10M Hzを超えると、ハニカム構造体からの信号取� ��出し線等を含む測定系全体に含まれるイン� ��クタンスの影響が無視できなくなり、ハニ� ��ム構造体、配線に規制する容量との共振を� ��発する為、信号検出が難しくなり測定精度� ��低下する。また、低周波数の方が微小な量� ��対する感度が良いことから、交流インピー� ��ンスを測定する際の交流電流の周波数は、� ��ましくは、1kHz~100kHzである。