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JP6678084B2 - Particulate matter detection sensor and particulate matter detection device - Google Patents

Particulate matter detection sensor and particulate matter detection device Download PDF

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JP6678084B2
JP6678084B2 JP2016148917A JP2016148917A JP6678084B2 JP 6678084 B2 JP6678084 B2 JP 6678084B2 JP 2016148917 A JP2016148917 A JP 2016148917A JP 2016148917 A JP2016148917 A JP 2016148917A JP 6678084 B2 JP6678084 B2 JP 6678084B2
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弘宣 下川
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貴司 荒木
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Description

本発明は、被測定ガス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センサと、それを用いた粒子状物質検出装置に関する。   The present invention relates to a particulate matter detection sensor for detecting particulate matter contained in a gas to be measured, and a particulate matter detection device using the same.

内燃機関から排出される排ガス中の粒子状物質(すなわち、Particulate Matter;以下、適宜PMと称する)を検知する、電気抵抗式の粒子状物質検出センサが知られている。電気抵抗式の粒子状物質検出センサは、一般に、絶縁性基体の表面にPM検知部を設けたセンサ素子を備え、一対の検知電極間に導電性の粒子状物質が堆積することによる抵抗値変化を検出する。粒子状物質検出センサは、例えば、排ガス通路において、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFと称する)の下流側に配設されて、DPFの故障診断に用いられる。故障判定は、例えば、センサ素子の出力が、予め設定した閾値を超えたか否かで判定される。   2. Description of the Related Art There is known an electric resistance type particulate matter detection sensor that detects particulate matter (that is, Particulate Matter; hereinafter, appropriately referred to as PM) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine. An electric resistance type particulate matter detection sensor generally includes a sensor element provided with a PM detection unit on the surface of an insulating substrate, and a resistance value change caused by deposition of conductive particulate matter between a pair of detection electrodes. Is detected. The particulate matter detection sensor is disposed, for example, downstream of a diesel particulate filter (hereinafter, referred to as DPF) in an exhaust gas passage, and is used for failure diagnosis of the DPF. The failure determination is made based on, for example, whether the output of the sensor element has exceeded a preset threshold.

一方、近年の排ガス規制強化に伴い、PM排出をより速やかに検知することが求められている。その際、センサ素子の出力が温度依存性を有することから、センサ素子部に温度検出部を設けて、センサ素子温度に応じたて出力補正を行うことが検討されている。一例として特許文献1には、基板上に対向配置された一対の検出電極を有するセンサ素子を備え、一対の検出電極間を導通する導通通路に温度検出抵抗を設けて、コンデンサを直列に配置した粒子状物質検出センサが開示されている。センサ素子は、温度検出抵抗とコンデンサからなる直列回路に通電されない第1状態と、通電される第2状態とを切り替える。そして、一対の検出電極間に直流信号が印加される第1状態において、粒子状物質を検出し、交流信号が印加される第2状態において、センサ素子温度を検出する。   On the other hand, with the recent tightening of exhaust gas regulations, it is required to detect PM emissions more quickly. At this time, since the output of the sensor element has temperature dependency, it has been studied to provide a temperature detection unit in the sensor element unit and perform output correction in accordance with the sensor element temperature. As an example, Patent Literature 1 includes a sensor element having a pair of detection electrodes opposed to each other on a substrate, a temperature detection resistor provided in a conduction path that conducts between the pair of detection electrodes, and a capacitor arranged in series. A particulate matter detection sensor is disclosed. The sensor element switches between a first state in which power is not supplied to a series circuit including a temperature detection resistor and a capacitor, and a second state in which power is supplied to the series circuit. Then, in a first state in which a DC signal is applied between the pair of detection electrodes, the particulate matter is detected, and in a second state in which an AC signal is applied, the sensor element temperature is detected.

特開2011−247650号公報JP 2011-247650 A

特許文献1において、センサ素子は、一対の検出電極が形成される基板と、ヒータ電極が形成される基板との間に、温度検出抵抗が形成される基板を挟持して構成される。その場合、温度検出抵抗は、センサ素子内部に配置されて、基板を介してPM検知部と隣接し、センサ素子の平均温度を検出することになる。このような構成では、粒子状物質検出センサは、粒子状物質が堆積するPM検知部の表面温度を、直接計測することができないため、排ガスの温度変化に対する応答性、追従性が不十分となる。その結果、PM検知の精度向上に限界があり、より即応性の高い粒子状物質検出センサの開発が望まれている。   In Patent Document 1, the sensor element is configured such that a substrate on which a temperature detection resistor is formed is sandwiched between a substrate on which a pair of detection electrodes are formed and a substrate on which a heater electrode is formed. In that case, the temperature detection resistor is disposed inside the sensor element, is adjacent to the PM detection unit via the substrate, and detects the average temperature of the sensor element. In such a configuration, the particulate matter detection sensor cannot directly measure the surface temperature of the PM detection unit on which the particulate matter accumulates, so that the responsiveness and followability to the temperature change of the exhaust gas become insufficient. . As a result, there is a limit in improving the accuracy of PM detection, and development of a more responsive particulate matter detection sensor is desired.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、粒子状物質が堆積するセンサ素子の検知部の温度を素早く、かつ正確に検出可能であり、検知部による粒子状物質の検出精度を向上することができる粒子状物質検出センサと、それを用いた粒子状物質検出装置を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a background, and it is possible to quickly and accurately detect the temperature of a detection unit of a sensor element on which particulate matter is deposited, and improve the detection accuracy of the particulate matter by the detection unit. And a particulate matter detection device using the same.

本発明の一態様は、
被測定ガス通路(E1)に配置されるセンサ素子(1)を備える粒子状物質検出センサ(S)であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス(G)に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部(10)と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部(2)と、
異種金属からなる一対の金属線(31、32)と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部(31a、32a)と、上記一対の端部が接合された接点(33)を有する測温部(3)と、を備えており、
上記一対の金属線は、少なくとも上記センサ素子が上記被測定ガス(G)に晒される部分において、上記一対の端部を除く部分が、上記センサ素子の内部に埋設されている、粒子状物質検出センサにある。
本発明の他の態様は、
被測定ガス通路(E1)に配置されるセンサ素子(1)を備える粒子状物質検出センサ(S)であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス(G)に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部(10)と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部(2)と、
異種金属からなる一対の金属線(31、32)と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部(31a、32a)と、上記一対の端部が接合された接点(33)を有する測温部(3)と、を備えており、
上記センサ素子は、複数の絶縁性シート(12)の積層体からなる絶縁性基体(11)を有し、複数の上記絶縁性シートの積層面からなる上記絶縁性基体の表面に、上記被堆積部が形成されており、
互いに隣り合う2つの上記絶縁性シートの間に、上記一対の金属線を構成する金属膜(310、320)が埋設されると共に、上記被堆積部に露出する上記金属膜の端縁部が、上記一対の端部を構成する、粒子状物質検出センサにある。
本発明の他の態様は、
被測定ガス通路(E1)に配置されるセンサ素子(1)を備える粒子状物質検出センサ(S)であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス(G)に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部(10)と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部(2)と、
異種金属からなる一対の金属線(31、32)と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部(31a、32a)と、上記一対の端部が接合された接点(33)を有する測温部(3)と、を備えており、
上記センサ素子は、複数の絶縁性シート(12a、12b)の積層体からなる絶縁性基体(11)を有し、上記絶縁性基体(11)の表面となる上記絶縁性シート(12a)のシート面に、上記一対の金属線を構成する金属膜(310、320)が配置されると共に、上記シート面に設けた上記被堆積部に配置される、上記金属膜の一部が、上記一対の端部を構成する、粒子状物質検出センサにある。
本発明の他の態様は、
被測定ガス通路(E1)に配置されるセンサ素子(1)を備える粒子状物質検出センサ(S)であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス(G)に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部(10)と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部(2)と、
異種金属からなる一対の金属線(31、32)と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部(31a、32a)と、上記一対の端部が接合された接点(33)を有する測温部(3)と、を備えており
上記検知部は、上記被堆積部において、互いに離間して配置される一対の検知電極(21、22)を有しており、上記一対の金属線の一方(31)は、上記一対の検知電極の一方(22)の少なくとも一部と一体に構成されると共に、上記一対の検知電極の一方は、接地電極であり、上記一対の金属線の一方と、同一組成の金属材料からなる、粒子状物質検出センサにある。
One embodiment of the present invention provides
A particulate matter detection sensor (S) including a sensor element (1) arranged in a gas path to be measured (E1),
The sensor element is
A deposition portion (10) on which particulate matter contained in the gas to be measured (G) is deposited;
A detection unit (2) for detecting particulate matter deposited on the portion to be deposited;
A pair of metal wires (31, 32) made of dissimilar metals, a pair of ends (31a, 32a) of the pair of metal wires disposed on the portion to be deposited, and a contact point where the pair of ends are joined. (33) having a temperature measuring section (3) ,
As for the pair of metal wires, at least in a portion where the sensor element is exposed to the gas to be measured (G), a portion excluding the pair of ends is buried inside the sensor element. In the sensor.
Another aspect of the present invention provides
A particulate matter detection sensor (S) including a sensor element (1) arranged in a gas path to be measured (E1),
The sensor element is
A deposition portion (10) on which particulate matter contained in the gas to be measured (G) is deposited;
A detection unit (2) for detecting particulate matter deposited on the portion to be deposited;
A pair of metal wires (31, 32) made of dissimilar metals, a pair of ends (31a, 32a) of the pair of metal wires disposed on the portion to be deposited, and a contact point where the pair of ends are joined. (33) having a temperature measuring section (3),
The sensor element has an insulating substrate (11) formed of a laminate of a plurality of insulating sheets (12), and the sensor element is formed on a surface of the insulating substrate formed of a stacked surface of the plurality of insulating sheets. Part is formed,
Between the two insulating sheets adjacent to each other, the metal films (310, 320) constituting the pair of metal wires are buried, and the edge of the metal film exposed to the portion to be deposited is In the particulate matter detection sensor constituting the pair of ends.
Another aspect of the present invention provides
A particulate matter detection sensor (S) including a sensor element (1) arranged in a gas path to be measured (E1),
The sensor element is
A deposition portion (10) on which particulate matter contained in the gas to be measured (G) is deposited;
A detection unit (2) for detecting particulate matter deposited on the portion to be deposited;
A pair of metal wires (31, 32) made of dissimilar metals, a pair of ends (31a, 32a) of the pair of metal wires disposed on the portion to be deposited, and a contact point where the pair of ends are joined. (33) having a temperature measuring section (3),
The sensor element has an insulating base (11) formed of a laminate of a plurality of insulating sheets (12a, 12b), and a sheet of the insulating sheet (12a) serving as a surface of the insulating base (11). A metal film (310, 320) constituting the pair of metal wires is disposed on a surface, and a part of the metal film disposed on the deposition target portion provided on the sheet surface is a part of the pair of metal wires. In the particulate matter detection sensor constituting the end portion.
Another aspect of the present invention provides
A particulate matter detection sensor (S) including a sensor element (1) disposed in a gas path to be measured (E1),
The sensor element is
A deposition portion (10) on which particulate matter contained in the gas to be measured (G) is deposited;
A detection unit (2) for detecting particulate matter deposited on the portion to be deposited;
A pair of metal wires (31, 32) made of dissimilar metals, a pair of ends (31a, 32a) of the pair of metal wires arranged on the portion to be deposited, and a contact point where the pair of ends are joined. (33) having a temperature measuring section (3) ,
The detection section has a pair of detection electrodes (21, 22) arranged apart from each other in the portion to be deposited, and one (31) of the pair of metal wires is connected to the pair of detection electrodes. And one of the pair of detection electrodes is a ground electrode, and is formed of a metal material having the same composition as one of the pair of metal wires. In the substance detection sensor.

また、本発明の他の態様は、上記粒子状物質検出センサと、センサ制御部(5)とを有し、
上記センサ素子は、長手方向(X)の先端側に上記被堆積部を備えており、
上記一対の金属線は、上記接点と反対側の端部が、上記センサ素子の基端側に設けられた一対の測温用端子部(30)に接続されており、
上記センサ制御部は、上記一対の測温用端子部に接続されて、上記一対の測温用端子部間の起電力を検出する温度検出部(52)を備えている、粒子状物質検出装置にある。
Another embodiment of the present invention includes the particulate matter detection sensor described above, and a sensor control unit (5),
The sensor element includes the portion to be deposited on the tip side in the longitudinal direction (X),
Ends of the pair of metal wires opposite to the contact point are connected to a pair of temperature measurement terminals (30) provided on a base end side of the sensor element.
The particulate matter detection device, wherein the sensor control unit includes a temperature detection unit (52) connected to the pair of temperature measurement terminals and detecting an electromotive force between the pair of temperature measurement terminals. It is in.

上記粒子状物質検出センサは、測温部の一対の金属線が熱電対を構成して、被堆積部の温度を検出する。すなわち、一対の端部が接合された接点と、基準となる他端側との温度差によって異種金属間に生じる熱起電力を検出することで、被堆積部の温度、さらには、被堆積部の粒子状物質を検知する検知部の温度を、直接検出することができる。これにより、被堆積部の温度変化を応答性、追従性よく検出可能であり、例えば、測温部の検出結果に基づく温度補正によって、粒子状物質の検出精度を向上させることができる。   In the particulate matter detection sensor, the pair of metal wires of the temperature measuring unit constitute a thermocouple, and detects the temperature of the portion to be deposited. That is, by detecting a thermoelectromotive force generated between dissimilar metals due to a temperature difference between the contact point where the pair of ends is joined and the other end serving as a reference, the temperature of the portion to be deposited is further increased. The temperature of the detecting unit that detects the particulate matter can be directly detected. This makes it possible to detect a change in temperature of the portion to be deposited with good responsiveness and good followability. For example, the accuracy of detecting particulate matter can be improved by temperature correction based on the detection result of the temperature measurement unit.

このような粒子状物質検出センサは、被測定ガス通路の外部に設置されるセンサ制御部と共に、粒子状物質検出装置を構成することができる。粒子状物質検出センサは、例えば、被堆積部を備えるセンサ素子の先端側を、被測定ガス通路に配置し、基端側を被測定ガス通路の外部に配置して、センサ制御部により、検知部における粒子状物質の検知を制御する。このとき、センサ制御部の温度検出部は、基端側の一対の測温用端子部に生じる熱起電力から、被堆積部の温度を速やかに検出し、検出結果をセンサ制御に反映させることができる。   Such a particulate matter detection sensor can constitute a particulate matter detection device together with a sensor control unit provided outside the measured gas passage. The particulate matter detection sensor, for example, arranges the tip side of the sensor element including the portion to be deposited in the gas passage to be measured, and arranges the base end side outside the gas passage to be measured, and detects by the sensor control unit. Controls the detection of particulate matter in the section. At this time, the temperature detection unit of the sensor control unit detects the temperature of the portion to be deposited quickly from the thermoelectromotive force generated at the pair of temperature measurement terminals on the base end side, and reflects the detection result to the sensor control. Can be.

以上のごとく、上記態様によれば、センサ素子の検知部の温度を素早く、かつ正確に検出し、粒子状物質の検出精度を向上させた粒子状物質検出センサを実現できる。また、この粒子状物質検出センサを用いて、例えば、内燃機関の排気系における故障診断等を精度よく行うことができる粒子状物質検出装置を提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
As described above, according to the above aspect, it is possible to realize a particulate matter detection sensor that quickly and accurately detects the temperature of the detection unit of the sensor element and improves the particulate matter detection accuracy. Further, it is possible to provide a particulate matter detection device that can accurately perform, for example, a failure diagnosis in an exhaust system of an internal combustion engine using the particulate matter detection sensor.
Note that reference numerals in parentheses described in the claims and means for solving the problems indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described below, and limit the technical scope of the present invention. Not something.

実施形態1における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of a sensor element included in the particulate matter detection sensor according to the first embodiment. 実施形態1における、センサ素子の全体斜視図。FIG. 1 is an overall perspective view of a sensor element according to a first embodiment. 実施形態1における、センサ素子の分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view of the sensor element according to the first embodiment. 実施形態1における、粒子状物質検出センサを備える粒子状物質検出装置を設けた内燃機関の排気系の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an exhaust system of an internal combustion engine provided with a particulate matter detection device including a particulate matter detection sensor according to a first embodiment. 実施形態1における、粒子状物質検出装置の全体概略構成図。1 is an overall schematic configuration diagram of a particulate matter detection device according to a first embodiment. 実施形態1における、センサ制御部を備えるECUで実行される故障診断処理のフローチャート図。FIG. 4 is a flowchart of a failure diagnosis process executed by an ECU including a sensor control unit according to the first embodiment. 実施形態1における、排ガス温度の変化に対する測温部による検出温度の経時変化を、従来と比較して示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a change over time of a temperature detected by a temperature measurement unit with respect to a change in exhaust gas temperature in the first embodiment, as compared with a conventional example. 実施形態1における、排ガス温度の変化に対する検知部によるセンサ出力の経時変化を、温度補正を行った場合と温度補正を行わない場合とで比較して示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a change over time of a sensor output by a detection unit with respect to a change in exhaust gas temperature in Embodiment 1 in a case where temperature correction is performed and a case where temperature correction is not performed. 実施形態2における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。FIG. 10 is an enlarged view of a main part of a sensor element included in the particulate matter detection sensor according to the second embodiment. 実施形態2における、センサ素子の要部正面図。FIG. 10 is a front view of a main part of a sensor element according to the second embodiment. 実施形態2における、センサ素子の分解斜視図。FIG. 10 is an exploded perspective view of a sensor element according to the second embodiment. 実施形態3における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。FIG. 10 is an enlarged view of a main part of a sensor element constituting a particulate matter detection sensor according to a third embodiment. 実施形態3における、センサ素子の全体斜視図。FIG. 10 is an overall perspective view of a sensor element according to a third embodiment. 実施形態4における、センサ素子の分解斜視図。FIG. 13 is an exploded perspective view of a sensor element according to the fourth embodiment. 実施形態4における、粒子状物質検出センサのセンサ素子の構成を示す要部拡大図。The principal part enlarged view which shows the structure of the sensor element of the particulate matter detection sensor in Embodiment 4. 実施形態4における、センサ素子の構成を示す分解斜視図。FIG. 13 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a sensor element according to a fourth embodiment. 実施形態5における、粒子状物質検出センサのセンサ素子の構成を示す要部拡大図。The principal part enlarged view which shows the structure of the sensor element of the particulate matter detection sensor in Embodiment 5. 実施形態5における、センサ素子の構成を示す全体斜視図。FIG. 13 is an overall perspective view showing a configuration of a sensor element according to a fifth embodiment. 実施形態5における、センサ素子の構成を示す分解斜視図。FIG. 15 is an exploded perspective view illustrating a configuration of a sensor element according to a fifth embodiment. 実施形態5における、粒子状物質検出装置の構成を示す全体概略図。FIG. 13 is an overall schematic diagram illustrating a configuration of a particulate matter detection device according to a fifth embodiment. 実施形態6における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。FIG. 13 is an enlarged view of a main part of a sensor element constituting a particulate matter detection sensor according to a sixth embodiment. 実施形態6における、センサ素子の分解斜視図。FIG. 17 is an exploded perspective view of a sensor element according to the sixth embodiment. 実施形態7における、粒子状物質検出センサを構成するセンサ素子の要部拡大図。FIG. 17 is an enlarged view of a main part of a sensor element constituting a particulate matter detection sensor according to a seventh embodiment.

(実施形態1)
以下に、粒子状物質検出センサ及び粒子状物質検出装置の実施形態について、図面を参照して説明する。図4に内燃機関の排気系への適用例を示すように、粒子状物質検出センサSは、被測定ガス通路としての内燃機関Eの排ガス通路E1に取り付けられて、被測定ガスとしての排ガスGに含まれる粒子状物質を検出する。粒子状物質検出センサSは、先端側(すなわち、図の下側)が排ガス通路E1内に配置されて排ガスGに晒されるセンサ素子1を備えている。センサ素子1は、排ガス通路E1の外部に配置される基端側(すなわち、図の上側)に端子部20〜40を備え、端子部20〜40を介して排ガス通路E1外部のセンサ制御部5に接続されて、粒子状物質検出装置を構成する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of a particulate matter detection sensor and a particulate matter detection device will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 4, an example of application to an exhaust system of an internal combustion engine is shown. A particulate matter detection sensor S is attached to an exhaust gas passage E1 of an internal combustion engine E as a gas passage to be measured, and an exhaust gas G as a gas to be measured. Detect particulate matter contained in the water. The particulate matter detection sensor S includes a sensor element 1 whose front end side (that is, the lower side in the figure) is disposed in the exhaust gas passage E1 and is exposed to the exhaust gas G. The sensor element 1 includes terminals 20 to 40 on the base end side (that is, the upper side in the drawing) disposed outside the exhaust gas passage E1, and the sensor control unit 5 outside the exhaust gas passage E1 via the terminals 20 to 40. To form a particulate matter detection device.

図1〜図3に示すように、センサ素子1は、例えば、直方体形状の積層型センサとして構成されている。ここでは、図の左右方向が、センサ素子1の長手方向X、図の上下方向が、センサ素子1の積層方向Yとなっている。センサ素子1は、排ガスGに晒される表面に、排ガスGに含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部10と、被堆積部10に堆積した粒子状物質を検知する電気抵抗式の検知部2とを備えている。検知部2は、導電性を有する粒子状物質が堆積することによる電気的特性の変化を検出する。センサ素子1は、積層体からなる絶縁性基体11を備え、複数の絶縁性シート12の積層面からなる表面に、被堆積部10が設けられる。   As shown in FIGS. 1 to 3, the sensor element 1 is configured as, for example, a rectangular parallelepiped laminated sensor. Here, the left-right direction in the figure is the longitudinal direction X of the sensor element 1, and the up-down direction in the figure is the stacking direction Y of the sensor element 1. The sensor element 1 includes a portion to be deposited 10 on which particulate matter contained in the exhaust gas G is deposited on a surface exposed to the exhaust gas G, and an electric resistance type detection portion 2 for detecting the particulate matter deposited on the portion to be deposited 10. And The detection unit 2 detects a change in electrical characteristics due to deposition of conductive particulate matter. The sensor element 1 includes an insulating base 11 made of a laminated body, and a portion 10 to be deposited is provided on a surface formed by laminating a plurality of insulating sheets 12.

また、センサ素子1は、異種金属からなる一対の金属線31、32と、その一対の端部である先端部31a、32aが接合された接点33とを有する測温部3を備えている。先端部31a、32a及び接点33は、被堆積部10に配置されており、接点33と反対側の端部は、排ガス通路E1の外部に位置する。測温部3は、先端側の接点33と、基端側の反対側の端部との温度差によって発生する熱起電力から、接点33が配置される被堆積部10の温度を検出する。さらに、センサ素子1内には、ヒータ部4が埋設される。
これら各部の構造については、詳細を後述する。
In addition, the sensor element 1 includes a temperature measuring unit 3 having a pair of metal wires 31 and 32 made of dissimilar metals, and a contact 33 to which tips 31a and 32a, which are a pair of ends, are joined. The tips 31a, 32a and the contact 33 are arranged on the portion to be deposited 10, and the end opposite to the contact 33 is located outside the exhaust gas passage E1. The temperature measuring unit 3 detects the temperature of the portion 10 on which the contacts 33 are disposed, based on the thermoelectromotive force generated by the temperature difference between the contact 33 on the distal end side and the end on the opposite side from the base end side. Further, a heater section 4 is embedded in the sensor element 1.
Details of the structure of these components will be described later.

図4に模式的に示すように、排ガス通路E1には、内燃機関Eから排ガスGが排出される。内燃機関は、例えばディーゼルエンジンであり、排ガスGは、燃焼により生じた煤等の導電性を有する微小な粒子状物質を含む。排ガス通路E1の途中には、粒子状物質を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFと称する)6が配置されて、排ガス浄化装置を構成している。DPF6は、公知の構造のものを用いることができ、例えば、多孔質の隔壁に囲まれた多数の通路が平行配設されたセラミックフィルタからなる。粒子状物質検出センサSは、DPF6の下流に配置されて、DPF6を通過して下流に漏れ出る粒子状物質を検出する。粒子状物質検出センサSを含む粒子状物質検出装置は、排ガス浄化装置の故障診断に用いられる。   As schematically shown in FIG. 4, exhaust gas G is discharged from the internal combustion engine E to the exhaust gas passage E1. The internal combustion engine is, for example, a diesel engine, and the exhaust gas G contains minute particulate matter having conductivity such as soot generated by combustion. In the middle of the exhaust gas passage E1, a diesel particulate filter (hereinafter, referred to as DPF) 6 for trapping particulate matter is arranged to constitute an exhaust gas purification device. The DPF 6 having a known structure can be used. For example, the DPF 6 is formed of a ceramic filter in which a large number of passages surrounded by porous partition walls are arranged in parallel. The particulate matter detection sensor S is disposed downstream of the DPF 6, and detects particulate matter that passes through the DPF 6 and leaks downstream. The particulate matter detection device including the particulate matter detection sensor S is used for failure diagnosis of the exhaust gas purification device.

粒子状物質検出センサSは、センサ素子1の外周を保持するハウジングHが、排ガス通路E1壁に取り付けられる。センサ素子1は、ハウジングHより先端側の半部が、排ガス通路E1内に突出位置する。センサ素子1の先端側の半部は、ハウジングHに固定されるカバー体S1で覆われ、カバー体S1には、通常、複数のガス流通孔が設けられる。センサ素子1の長手方向X(例えば、ここでは、図の上下方向)と、排ガスGの流通方向(例えば、ここでは、図の左右方向)とは直交している。このとき、排ガスGは、カバー体S1に設けたガス流通孔から内部に取り込まれ、センサ素子1に到達する。   In the particulate matter detection sensor S, a housing H that holds the outer periphery of the sensor element 1 is attached to the wall of the exhaust gas passage E1. A half of the sensor element 1 on the distal end side from the housing H projects into the exhaust gas passage E1. The front half of the sensor element 1 is covered with a cover S1 fixed to the housing H. The cover S1 is usually provided with a plurality of gas flow holes. The longitudinal direction X of the sensor element 1 (for example, the vertical direction in the figure) is orthogonal to the flow direction of the exhaust gas G (for example, the horizontal direction in the figure). At this time, the exhaust gas G is taken into the inside from the gas circulation holes provided in the cover body S <b> 1 and reaches the sensor element 1.

排ガス通路E1の外部には、センサ制御部5を含む電子制御ユニット(以下、ECUと称する)7が配設されて、内燃機関Eの運転を制御している。センサ制御部5は、検知部2の一対の端子部20に接続される出力検出部51と、測温部3の一対の測温用端子部(以下、一対の端子部と略称する)30に接続される温度検出部52と、ヒータ部4の一対の端子部40に接続されるヒータ制御部53とを有している。測温部3は、金属線31、32と同材質の一対の端子部30及び一対の補償導線50を介して、温度検出部52に接続されている。   An electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) 7 including a sensor control unit 5 is provided outside the exhaust gas passage E1 to control the operation of the internal combustion engine E. The sensor control section 5 includes an output detection section 51 connected to the pair of terminal sections 20 of the detection section 2 and a pair of temperature measurement terminal sections (hereinafter abbreviated as a pair of terminal sections) 30 of the temperature measurement section 3. It has a temperature detecting section 52 connected thereto and a heater control section 53 connected to the pair of terminal sections 40 of the heater section 4. The temperature measuring section 3 is connected to a temperature detecting section 52 through a pair of terminal sections 30 and a pair of compensating lead wires 50 made of the same material as the metal wires 31 and 32.

図1、図2において、センサ素子1は、直方体形状の絶縁性基体11を有しており、その長手方向Xに延びる一側面(すなわち、図の手前側の側部表面)の先端部(すなわち、図の右端部)を、被堆積部10としている。センサ素子1は、例えば、排ガス通路E1内において、被堆積部10が排ガスGの流れの上流側を向くように取り付けられ、排ガスGの粒子状物質を捕集する。被堆積部10には、検知部2を構成する一対の検知電極21、22が配置されて、被堆積部10に堆積した粒子状物質を検知する。一対の検知電極21、22は、互いに極性が異なっており、各検知電極21、22は、それぞれ極性を同じくする複数の線状電極21a、22aを有している。被堆積部10の表面に露出する線状電極21a、22aは、所定の線幅と線長を有する同一の形状で、例えば、それぞれ3本の線状電極21a、22aが配置される。   1 and 2, the sensor element 1 has a rectangular parallelepiped-shaped insulative base 11, and has a tip (ie, a front side surface on one side) extending in the longitudinal direction X (ie, a front side surface in the drawing). , The right end of the figure) is the portion 10 to be deposited. The sensor element 1 is attached, for example, in the exhaust gas passage E1 so that the portion to be deposited 10 faces the upstream side of the flow of the exhaust gas G, and collects the particulate matter of the exhaust gas G. A pair of detection electrodes 21 and 22 constituting the detection unit 2 are arranged on the portion to be deposited 10 to detect particulate matter deposited on the portion to be deposited 10. The pair of detection electrodes 21 and 22 have polarities different from each other, and each of the detection electrodes 21 and 22 has a plurality of linear electrodes 21a and 22a having the same polarity. The linear electrodes 21a and 22a exposed on the surface of the portion to be deposited 10 have the same shape with a predetermined line width and line length. For example, three linear electrodes 21a and 22a are respectively arranged.

被堆積部10において、複数の線状電極21a、22aは、等間隔で交互に平行配設されており、隣り合う線状電極21aと線状電極22aによって、複数組の電極対が形成されている。線状電極21a、22aの大きさや配置、電極対の間隔は、検出する粒子状物質の大きさや要求特性等に応じて適宜設定され、電極対ごとに間隔を変更することもできる。複数の線状電極21a、22aは、それぞれ絶縁性基体11の内部で互いに接続されて検知電極21、22を構成し、絶縁性基体11の基端部(すなわち、図の左端部)に設けられる端子部20の第1端子20a、第2端子20bに接続される。ここでは、第1端子20a、第2端子20bは、被堆積部10が設けられる側部表面と積層方向Yに隣り合う表面(すなわち、図の上部表面)に設けられる。   In the portion to be deposited 10, the plurality of linear electrodes 21a and 22a are alternately arranged in parallel at equal intervals, and a plurality of pairs of electrodes are formed by the adjacent linear electrodes 21a and the linear electrodes 22a. I have. The size and arrangement of the linear electrodes 21a and 22a and the interval between the electrode pairs are appropriately set according to the size and required characteristics of the particulate matter to be detected, and the interval can be changed for each electrode pair. The plurality of linear electrodes 21a and 22a are connected to each other inside the insulating base 11 to form the detection electrodes 21 and 22, respectively, and are provided at the base end (that is, the left end in the drawing) of the insulating base 11. The terminal 20 is connected to the first terminal 20a and the second terminal 20b. Here, the first terminal 20a and the second terminal 20b are provided on a surface adjacent to the side surface on which the deposition target portion 10 is provided in the stacking direction Y (that is, the upper surface in the drawing).

センサ素子1には、検知部2に隣接して、測温部3を構成する金属線31、32の一対の先端部31a、32aと、その接点33が設けられる。測温部3の金属線31、32は、先端部31a、32a以外の部分がセンサ素子1の内部に埋設されている。一対の先端部31a、32aと接点33は、被堆積部10の表面において、例えば、検知電極21、22の上面側に並設される。具体的には、互いに異なる金属からなる金属線31の先端部31aと、金属線32の先端部32aとが、一直線上に配置されて、隣接する端縁部分先が接合され、線状電極21a、22aと同一形状の連続線を形成する。接点33は、この連続線の中点に位置している。金属線31、32の接点33と反対側の端部は、それぞれ絶縁性基体11の内部を基端側へ延び、絶縁性基体11の基端部の上面に設けられる端子部30の第1端子30a、第2端子30bに接続される。   The sensor element 1 is provided with a pair of tips 31 a and 32 a of metal wires 31 and 32 constituting the temperature measuring section 3 and a contact point 33 thereof, adjacent to the detecting section 2. The portions of the metal wires 31 and 32 of the temperature measuring unit 3 other than the tip portions 31a and 32a are embedded in the sensor element 1. The pair of tip portions 31a, 32a and the contact point 33 are arranged side by side on the upper surface side of the detection electrodes 21, 22 on the surface of the portion 10 to be deposited. Specifically, the tip 31a of the metal wire 31 made of a different metal and the tip 32a of the metal wire 32 are arranged in a straight line, and the adjacent edges are joined to form the linear electrode 21a. , 22a are formed. The contact point 33 is located at the midpoint of this continuous line. The ends of the metal wires 31 and 32 opposite to the contacts 33 extend to the base side inside the insulating base 11, respectively, and the first terminals of the terminal parts 30 provided on the upper surface of the base end of the insulating base 11. 30a and the second terminal 30b.

また、積層方向Yにおいて、検知部2を挟んで測温部3と反対側(すなわち、図の下面側)には、ヒータ部4が設けられる。ヒータ部4は、検知電極21、22に隣接する位置において、絶縁性基体11の内部に埋設されるヒータ電極41を有し、検知部2を所定の温度に加熱する。   In the stacking direction Y, a heater unit 4 is provided on a side opposite to the temperature measuring unit 3 across the detection unit 2 (that is, on a lower surface side in the drawing). The heater unit 4 has a heater electrode 41 buried inside the insulating base 11 at a position adjacent to the detection electrodes 21 and 22, and heats the detection unit 2 to a predetermined temperature.

図3に示すように、絶縁性基体11は、平板状の複数の絶縁性シート12の積層体からなる。絶縁性シート12は、例えば、アルミナ等の絶縁性セラミックス材料からなる。積層方向Yにおいて、最上層の絶縁性シート12の表面には、長手方向Xの基端縁部に沿って、検知部2の第1端子20a、第2端子20bと、測温部3の第1端子30a、第2端子30bが並設される。その下層の絶縁性シート12の表面には、測温部3の金属線31、32となる金属膜310、320が、所定の幅で所定の形状となるように配置される。これら端子部20、30と、金属膜310、320とは、例えば、公知のスクリーン印刷によって形成される。   As shown in FIG. 3, the insulating base 11 is formed of a laminate of a plurality of flat insulating sheets 12. The insulating sheet 12 is made of, for example, an insulating ceramic material such as alumina. In the stacking direction Y, the first terminal 20a and the second terminal 20b of the detecting unit 2 and the first terminal 20a of the temperature measuring unit 3 are arranged on the surface of the uppermost insulating sheet 12 along the base edge in the longitudinal direction X. The first terminal 30a and the second terminal 30b are provided side by side. On the surface of the lower insulating sheet 12, metal films 310 and 320 to be the metal wires 31 and 32 of the temperature measuring unit 3 are arranged so as to have a predetermined width and a predetermined shape. The terminal portions 20 and 30 and the metal films 310 and 320 are formed by, for example, known screen printing.

金属膜310、320は、最上層の絶縁性シート12とその下層の絶縁性シート12との間に埋設され、その一部が、一対の先端部31a、32aとなる。被堆積部10は、絶縁性シート12の積層面からなる絶縁性基体11の表面に形成される。具体的には、金属膜310、320は、絶縁性シート12の一側縁部に沿って配置される直線状の露出部311、321と、これに続く逆L字状の埋設部312、322からなる。露出部311、321は、被堆積部10に線状に露出する端縁部が、金属線31、32の一対の先端部31a、32aとなる。埋設部312、322は、露出部311、321の接点33と反対側から内方へ延び、逆L字状に屈曲して、長手方向Xの基端側へ延びている。   The metal films 310 and 320 are embedded between the uppermost insulating sheet 12 and the lower insulating sheet 12, and a part thereof forms a pair of tip portions 31 a and 32 a. The to-be-deposited part 10 is formed on the surface of the insulating base 11 formed of the laminated surface of the insulating sheet 12. Specifically, the metal films 310 and 320 include linear exposed portions 311 and 321 arranged along one side edge of the insulating sheet 12 and subsequent inverted L-shaped embedded portions 312 and 322, respectively. Consists of In the exposed portions 311 and 321, the edge portions linearly exposed to the deposition target portion 10 become a pair of tip portions 31 a and 32 a of the metal wires 31 and 32. The buried portions 312 and 322 extend inward from the opposite sides of the contact portions 33 of the exposed portions 311 and 321, bend in an inverted L shape, and extend to the base end side in the longitudinal direction X.

これにより、金属線31、32は、一対の先端部31a、32aを除く部分が、絶縁性基体11に埋設され、金属線31、32の接点33と反対側の端部は、絶縁性基体11の内部を経由して基端側へ至る。金属線31、32の一対の基端部は、その直上に位置する第1端子30a、第2端子30bと、絶縁性シート12に設けたスルーホールTH1、TH2を介して、それぞれ接続される。金属線31、32は、異種金属の組み合わせに応じて、一方が+脚、他方が−脚となる。ここでは、図5に示すように、例えば、金属線31+脚として、第1端子30aと接続し、金属線32を−脚として、第2端子30bと接続する。   As a result, the portions of the metal wires 31 and 32 except for the pair of tip portions 31a and 32a are embedded in the insulating base 11, and the ends of the metal wires 31 and 32 opposite to the contacts 33 are connected to the insulating base 11 Through the interior to the proximal end. The pair of base ends of the metal wires 31 and 32 are connected to the first terminal 30a and the second terminal 30b located directly above the metal wires 31 and 32 via through holes TH1 and TH2 provided in the insulating sheet 12, respectively. One of the metal wires 31 and 32 has a + leg, and the other has a-leg, according to the combination of dissimilar metals. Here, as shown in FIG. 5, for example, the metal wire 31 is connected to the first terminal 30a as a leg, and the metal wire 32 is connected to the second terminal 30b as a negative leg.

測温部3の下方には、検知部2の複数の線状電極21a、22aが形成される複数の絶縁性シート12が配置される。具体的には、線状電極21aとなる電極膜210が、所定の形状となるように表面に形成された絶縁性シート12と、線状電極22aとなる電極膜220が、所定の形状となるように表面に形成された絶縁性シート12とが、交互に積層されて、一対の検知電極21、22を形成する。電極膜210、220は、例えば、公知のスクリーン印刷によって形成される。電極膜210と電極膜220は、L字状又は逆L字状に形成されており、絶縁性シート12の先端側の側縁部に沿って配置される一辺が、線状に被堆積部10に露出して、線状電極21aと線状電極22aを形成している。電極膜210と電極膜220は、L字状又は逆L字状の他の一辺が、隣接する絶縁性シート12に設けられたスルーホールTH3又はスルーホールTH4を介して、互いに接続される。   Below the temperature measuring section 3, a plurality of insulating sheets 12 on which a plurality of linear electrodes 21a and 22a of the detecting section 2 are formed are arranged. Specifically, the insulating sheet 12 formed on the surface so that the electrode film 210 serving as the linear electrode 21a has a predetermined shape, and the electrode film 220 serving as the linear electrode 22a have a predetermined shape. The insulating sheets 12 formed on the surface as described above are alternately laminated to form a pair of detection electrodes 21 and 22. The electrode films 210 and 220 are formed by, for example, known screen printing. The electrode film 210 and the electrode film 220 are formed in an L-shape or an inverted L-shape, and one side disposed along the side edge on the front end side of the insulating sheet 12 has a linear shape. To form a linear electrode 21a and a linear electrode 22a. The other side of the L-shaped or inverted L-shaped electrode film 210 and the electrode film 220 are connected to each other via a through hole TH3 or a through hole TH4 provided in the adjacent insulating sheet 12.

検知部2において、最上層の電極膜210又は電極膜220が形成される絶縁性シート12には、電極膜210又は電極膜220から基端側へ延びるリード部21b、22bが形成される。リード部21b、22bは、隣接する絶縁性シート12に設けられたスルーホールTH5又はスルーホールTH6を介して、互いに接続され、最上層の端子部20の第1端子20a、第2端子20bにそれぞれ接続される。スルーホールTH1〜TH6には、導電材が充填される。   In the detecting section 2, the insulating sheet 12 on which the uppermost electrode film 210 or electrode film 220 is formed has lead portions 21b and 22b extending from the electrode film 210 or electrode film 220 to the base end side. The lead portions 21b and 22b are connected to each other via a through hole TH5 or a through hole TH6 provided in the adjacent insulating sheet 12, and respectively connected to the first terminal 20a and the second terminal 20b of the terminal portion 20 in the uppermost layer. Connected. The through holes TH1 to TH6 are filled with a conductive material.

検知部2の下方には、ヒータ部4のヒータ電極41が形成される絶縁性シート12が配置される。絶縁性シート12には、ヒータ電極41の両端部から、それぞれ基端側へ延びるリード部42、43が形成されている。リード部42、43は、絶縁性シート12の基端側において、その下面に設けられた端子部40の第1端子40a、第2端子40bに、スルーホールTH7又はスルーホールTH8を介して、それぞれ接続される。   An insulating sheet 12 on which the heater electrode 41 of the heater unit 4 is formed is disposed below the detection unit 2. Lead portions 42 and 43 extending from both end portions of the heater electrode 41 to the base end side are formed on the insulating sheet 12. The lead portions 42 and 43 are provided on the base end side of the insulating sheet 12 with the first terminal 40a and the second terminal 40b of the terminal portion 40 provided on the lower surface thereof through the through hole TH7 or the through hole TH8, respectively. Connected.

ここで、検知部2の一対の検知電極21、22を構成する線状電極21a、21bは、隣り合う電極対の間隔が狭いほど、検出感度が高くなる。積層型のセンサ素子1において、電極対の間隔は、絶縁性シート12の厚さによって調整することができ、例えば、2μm〜50μm、好ましくは、4μm〜20μmの範囲とするのがよい。積層型のセンサ素子1は、電極対の間隔を狭く設定することができるので、被堆積部10に配置される電極対の数を増加させ、出力感度を向上できる。   Here, the linear electrodes 21a and 21b constituting the pair of detection electrodes 21 and 22 of the detection unit 2 have higher detection sensitivity as the distance between adjacent electrode pairs is smaller. In the stacked sensor element 1, the distance between the electrode pairs can be adjusted by the thickness of the insulating sheet 12, and is, for example, in the range of 2 μm to 50 μm, preferably 4 μm to 20 μm. In the stacked sensor element 1, the interval between the electrode pairs can be set to be small, so that the number of electrode pairs arranged in the portion 10 to be deposited can be increased and the output sensitivity can be improved.

検知電極21、22は、排ガスGに晒される環境下での安定性と導電性を兼ね備える材料によって構成される。具体的には、検知電極21、22の材料として、Pt、Rh、Au等の貴金属材料が用いられ、例えば、PtにRhを添加したPt−Rh合金が、酸化雰囲気での安定性が良好であり、好適に使用される。Pt−Rh合金におけるRh含有率は、例えば、1質量%〜50質量%の範囲で選択される。線状電極21a、21bの線幅は、電極膜210、220の厚さによって調整することができ、例えば、1μm〜20μmの範囲で適宜選択される。   The detection electrodes 21 and 22 are made of a material having both stability and conductivity in an environment exposed to the exhaust gas G. Specifically, a noble metal material such as Pt, Rh, or Au is used as a material for the detection electrodes 21 and 22. For example, a Pt-Rh alloy obtained by adding Rh to Pt has good stability in an oxidizing atmosphere. Yes, it is preferably used. The Rh content in the Pt-Rh alloy is selected, for example, in a range of 1% by mass to 50% by mass. The line width of the linear electrodes 21a and 21b can be adjusted by the thickness of the electrode films 210 and 220, and is appropriately selected in a range of, for example, 1 μm to 20 μm.

また、測温部3は、検知部2の一対の検知電極21、22が配置される被堆積部10の温度を測定する。被堆積部10には、異なる2種の金属線31、32の先端部と、その接合部である接点33が配置されて、熱電対を構成している。金属線31、32は、開放端となる基端部が、一対の端子部30の第1端子30a、第2端子30bにそれぞれ接続されており、さらに、一対の補償導線50a、50bを介して、センサ制御部5の温度検出部52に接続されている。これにより、一対の金属線31、32が接続された回路が形成され、接点33が位置するセンサ素子1の先端側(すなわち、測温領域)と、センサ素子1の基端側(すなわち、基準温度領域)との温度差に応じた熱起電力が発生する。この熱起電力を、センサ制御部5にて検出することで、接点33の温度、すなわち、被堆積部10の温度を検出することができる。   The temperature measuring section 3 measures the temperature of the portion 10 on which the pair of detecting electrodes 21 and 22 of the detecting section 2 are arranged. The tip of two different types of metal wires 31 and 32 and a contact point 33 as a joining portion are arranged on the portion to be deposited 10 to form a thermocouple. The base ends of the metal wires 31 and 32 serving as open ends are connected to the first terminal 30a and the second terminal 30b of the pair of terminal portions 30, respectively, and further, via the pair of compensating wires 50a and 50b. , Is connected to the temperature detection unit 52 of the sensor control unit 5. As a result, a circuit in which the pair of metal wires 31 and 32 are connected is formed, and the distal end side of the sensor element 1 where the contact point 33 is located (that is, the temperature measurement region) and the base end side of the sensor element 1 (that is, the reference side) (A temperature range). By detecting the thermoelectromotive force in the sensor control unit 5, the temperature of the contact point 33, that is, the temperature of the portion 10 to be deposited can be detected.

このとき、+脚となる金属線31に接続される、第1端子30aと補償導線50aは、金属線31と同材質の金属材料からなる。同様に、−脚となる金属線32に接続される、第1端子30bと補償導線50bは、金属線32と同材質の金属材料からなる。金属線31、32の材料としては、例えば、Pt、Rh、Au等の貴金属を含む合金材料が用いられる。あるいは、貴金属又は貴金属合金に限らず、使用雰囲気や使用温度範囲における安定性に優れた金属合金材料であれば、いずれを使用してもよい。PM検知後の再生時には、センサ素子1が高温となるので、例えば、800℃以上、好ましくは、1000℃以上の高温において安定して使用できる合金材料を用いることが望ましい。   At this time, the first terminal 30a and the compensating lead 50a connected to the metal wire 31 serving as the + leg are made of the same metal material as the metal wire 31. Similarly, the first terminal 30b and the compensating lead 50b, which are connected to the metal wire 32 serving as the negative leg, are made of the same metal material as the metal wire 32. As a material of the metal wires 31 and 32, for example, an alloy material containing a noble metal such as Pt, Rh, or Au is used. Alternatively, the material is not limited to a noble metal or a noble metal alloy, and any metal alloy material having excellent stability in a use atmosphere and a use temperature range may be used. At the time of reproduction after PM detection, the temperature of the sensor element 1 becomes high. For example, it is desirable to use an alloy material that can be used stably at a high temperature of 800 ° C. or higher, preferably 1000 ° C. or higher.

具体的には、+脚となる金属線31としてPt−Rh合金を用い、−脚となる金属線32として、Ptを用いることができ、酸化雰囲気、高温における安定性に優れている。あるいは、金属線31、32として、Rh含有率の異なるPt−Rh合金を組み合わせることもできる。その場合には、例えば、+脚となる金属線31を、Rhを5質量%〜50質量%、望ましくは10質量%〜30質量%の範囲で含むPt−Rh合金とし、−脚となる金属線32を、Rhを6質量%以下の範囲で含むPt−Rh合金とするのがよい。   Specifically, a Pt-Rh alloy can be used as the metal wire 31 serving as the + leg, and Pt can be used as the metal wire 32 serving as the-leg, which is excellent in stability in an oxidizing atmosphere and at a high temperature. Alternatively, Pt-Rh alloys having different Rh contents can be combined as the metal wires 31 and 32. In this case, for example, the metal wire 31 serving as the + leg is a Pt-Rh alloy containing Rh in the range of 5% by mass to 50% by mass, preferably 10% by mass to 30% by mass, and the metal forming the − leg is used. The wire 32 is preferably a Pt-Rh alloy containing Rh in a range of 6% by mass or less.

+脚となる金属線31と−脚となる金属線32としては、例えば、以下の組み合わせを用いることもできる。
+脚:Pd−Pt−Au合金/−脚:Au−Pd合金
+脚:Mo−Ni合金/−脚:Ni
+脚:アルメル(Ni−Al合金)/−脚:クロメル(Ni−Cr合金)
+脚:ニクロシル(Ni−Cr−S合金)/−脚:ナイシル(Ni−Si合金)
As the metal wire 31 serving as the + leg and the metal wire 32 serving as the-leg, for example, the following combinations can be used.
+ Leg: Pd-Pt-Au alloy /-leg: Au-Pd alloy + leg: Mo-Ni alloy /-leg: Ni
+ Leg: Alumel (Ni-Al alloy) /-leg: Chromel (Ni-Cr alloy)
+ Leg: Nicrosil (Ni-Cr-S alloy) /-leg: Nissil (Ni-Si alloy)

測温部3において、金属線31、32の線幅は、電極膜310、320の厚さによって調整することができ、例えば、1μm〜20μmの範囲で適宜選択される。線幅が細いほど、接合部である接点33を小さくでき、接点33が小さいほど、熱電対の感度を向上できる。センサ素子1を積層型とすることで、比較的容易に線幅を細くすることが可能であり、好ましくは、1μm〜10μm、より好ましくは、1μm〜5μmとするのがよい。このように、接点33のサイズを制御することで、検出速度を向上できる。   In the temperature measurement unit 3, the line width of the metal wires 31 and 32 can be adjusted by the thickness of the electrode films 310 and 320, and is appropriately selected in a range of, for example, 1 μm to 20 μm. The smaller the line width, the smaller the size of the contact 33, which is the junction, and the smaller the size of the contact 33, the higher the sensitivity of the thermocouple. By making the sensor element 1 a stacked type, the line width can be relatively easily reduced, preferably 1 μm to 10 μm, more preferably 1 μm to 5 μm. Thus, by controlling the size of the contact 33, the detection speed can be improved.

上記構成のセンサ素子1は、絶縁性シート12となる複数のセラミックグリーンシートの表面に、測温部3を構成する金属膜310、320と端子部30、検知部2を構成する金属膜210、220とリード部21b、22bと端子部20、ヒータ部4を構成するヒータ電極41とリード部42、43と端子部40を、それぞれ所定形状に印刷形成し、図3に示す順に積層した後、焼成してなる。これにより、絶縁性シート12が一体となった絶縁性基体11となり、その先端側の側面に検知部2と測温部3が露出するセンサ素子1が形成される。   In the sensor element 1 having the above-described configuration, the metal films 310 and 320 forming the temperature measuring unit 3 and the terminal unit 30, the metal film 210 forming the detecting unit 2, 220, the lead portions 21b, 22b, the terminal portion 20, and the heater electrode 41, the lead portions 42, 43, and the terminal portion 40 constituting the heater portion 4 are formed by printing in a predetermined shape, respectively, and are laminated in the order shown in FIG. Fired. As a result, the insulating element 11 is formed by integrating the insulating sheet 12 with the insulating base 11 and exposing the detecting section 2 and the temperature measuring section 3 on the side surface on the distal end side.

(排ガス浄化装置の故障診断)
このような粒子状物質検出センサSは、DPF6を備える内燃機関Eの排ガス浄化装置に用いられを構成し(例えば、図4参照)、センサ素子1の出力に基づいて、上流側に配置されたDPF6の故障診断を行うことができる。内燃機関Eの運転状態は、図示しない各種センサからの出力に基づいて、ECU7によって制御されており、内燃機関Eから粒子状物質を含む排ガスGが排出されて、排ガス通路E1に設置されるDPF6を通過する。一般に、DPF6に何らかの異常が生じた場合には、粒子状物質の捕集性能が低下して、下流側に粒子状物質が漏れ出す。そこで、DPF6の下流に粒子状物質検出センサSを配置し、その出力をモニタすることで、DPF6の異常の有無を判断することができる。
(Failure diagnosis of exhaust gas purification equipment)
Such a particulate matter detection sensor S is used for an exhaust gas purification device of an internal combustion engine E having a DPF 6 (see, for example, FIG. 4), and is disposed on the upstream side based on the output of the sensor element 1. The failure diagnosis of the DPF 6 can be performed. The operating state of the internal combustion engine E is controlled by the ECU 7 based on outputs from various sensors (not shown). The exhaust gas G containing particulate matter is discharged from the internal combustion engine E, and the DPF 6 installed in the exhaust gas passage E1 is disposed. Pass through. In general, when some abnormality occurs in the DPF 6, the trapping performance of the particulate matter is reduced, and the particulate matter leaks to the downstream side. Therefore, the presence or absence of abnormality in the DPF 6 can be determined by arranging the particulate matter detection sensor S downstream of the DPF 6 and monitoring its output.

その際、DPF6から漏れ出す僅かな粒子状物質を、下流側の粒子状物質検出センサSを用いて速やかに検出することが望まれる。上述した積層型のセンサ素子1は、検知部2の一対の検知電極21、22の間隔を小さくすることで、より微小な粒子状物質の堆積を検出可能になる。ただし、煤を主体とする粒子状物質の導電性は、温度依存性を有することから、PM堆積量をより精度よく検出するには、検知部2の出力を温度補正する必要がある。そのために、ECU7はセンサ制御部5を備えており、粒子状物質検出センサSの測温部3の出力から検知部2の温度を正確に測定すると共に、検知部2の出力を温度補正する。   At this time, it is desired that the minute particulate matter leaking out of the DPF 6 be quickly detected using the particulate matter detection sensor S on the downstream side. The stacked sensor element 1 described above can detect the accumulation of finer particulate matter by reducing the distance between the pair of detection electrodes 21 and 22 of the detection unit 2. However, since the conductivity of the particulate matter mainly composed of soot has temperature dependency, it is necessary to correct the output of the detection unit 2 with temperature in order to detect the amount of deposited PM with higher accuracy. To this end, the ECU 7 includes a sensor control unit 5 that accurately measures the temperature of the detection unit 2 from the output of the temperature measurement unit 3 of the particulate matter detection sensor S and corrects the output of the detection unit 2 by temperature.

次に、センサ制御部5において実施されるDPF6の故障診断処理の詳細を説明する。図6に示すように、DPF6の故障診断処理を開始したら、ステップS100において、まず、粒子状物質検出センサSの再生制御を行う。この再生制御は、センサ制御部5のヒータ制御部53を用いて、センサ素子1に内蔵するヒータ部4に通電し、検知部2を加熱することにより実施される。この際、ヒータ部4への通電量は、被堆積部10の温度が粒子状物質の燃焼温度以上(例えば、800℃以上)となるようにし、例えば、所定時間維持した後、通電を停止して、センサ素子1を冷却する。これにより、検知部2によるPM堆積量の検出に先立って、被堆積部10に堆積した粒子状物質を燃焼除去し、センサ素子1を再生することができる。   Next, the details of the failure diagnosis processing of the DPF 6 performed by the sensor control unit 5 will be described. As shown in FIG. 6, when the failure diagnosis process of the DPF 6 is started, first, in step S100, the regeneration control of the particulate matter detection sensor S is performed. This regeneration control is performed by using the heater control unit 53 of the sensor control unit 5 to energize the heater unit 4 incorporated in the sensor element 1 and heat the detection unit 2. At this time, the amount of current supplied to the heater unit 4 is set so that the temperature of the portion 10 to be deposited is equal to or higher than the combustion temperature of the particulate matter (eg, 800 ° C. or higher). Then, the sensor element 1 is cooled. Thus, prior to the detection of the PM deposition amount by the detection unit 2, the particulate matter deposited on the deposition target portion 10 can be burned and removed, and the sensor element 1 can be regenerated.

次いで、ステップS101において、センサ制御部5の温度検出部52を用いて、測温部3による温度検出値Tを読み込み、排ガスGの温度Tを比較する。温度Tとしては、例えば、排ガス通路E1に設置される図示しない温度センサによる検出値を読み込み、T≦Tであれば、ステップS102に進む。T>Tであれば、T≦Tとなるまで、ステップS101を繰り返す。このステップは、センサ素子1の再生完了を確認するためのもので、再生直後は、熱泳動の効果で検知部2の検出精度が低下することによる。これは、加熱されて温度が高くなっている被堆積部10と周囲との間に温度勾配が発生し、より高温の検知部2へ粒子状物質が堆積しにくい状態となるためで、温度勾配が解消されるまで、検知部2の作動を保留する。 Next, in step S101, the temperature detection value T S by the temperature measurement unit 3 is read using the temperature detection unit 52 of the sensor control unit 5, and the temperature TG of the exhaust gas G is compared. As the temperature TG , for example, a value detected by a temperature sensor (not shown) provided in the exhaust gas passage E1 is read. If T STG , the process proceeds to step S102. If T S> T G, until T ST G, repeats step S101. This step is for confirming the completion of the regeneration of the sensor element 1. Immediately after the regeneration, the detection accuracy of the detector 2 is reduced due to the effect of thermophoresis. This is because a temperature gradient is generated between the portion to be deposited 10 that has been heated and the temperature is high and the surroundings, and it becomes difficult for particulate matter to be deposited on the higher-temperature detector 2. The operation of the detection unit 2 is suspended until the condition is solved.

ここで、センサ素子1の測温部3は、被堆積部10において、検知部2の一対の検知電極21、22と同一面内に隣接配置されるので、温度検出値Tは、被堆積部10の温度、すなわち、検知電極21、22の温度を正確に反映させたものとなる。図7に示されるように、排ガスGの温度Tを試験的に変化させたときの、温度検出値Tの変化は、従来センサによる温度検出値Tと比較して、応答性、追従性に優れている。従来センサによる温度検出は、例えば、センサ素子1に内蔵するヒータ部4のヒータ抵抗値変化等を利用したものとすることができる。この場合、予め知られるヒータ抵抗値の温度特性から、温度検出が可能であるが、検出される温度はセンサ素子1の平均温度となる。そのため、温度検出値Tは、排ガスGの温度Tの温度上昇に対して、遅れを有して、しかも緩やかに温度上昇し、最高温度も温度Tの最高温度に到達しない。 Here, the temperature measuring unit 3 of the sensor element 1, in the deposition unit 10, since it is disposed adjacent to the same plane and a pair of sensing electrodes 21 and 22 of the detection unit 2, the temperature detection value T S is the deposition This accurately reflects the temperature of the unit 10, that is, the temperature of the detection electrodes 21 and 22. As shown in Figure 7, when the temperature T G of the exhaust gas G experimentally varied, the change in the detected temperature value T S, as compared with the detected temperature value T C by the conventional sensor, responsive, follow Excellent in nature. The temperature detection by the conventional sensor can use, for example, a change in the heater resistance value of the heater unit 4 incorporated in the sensor element 1. In this case, the temperature can be detected from the temperature characteristic of the heater resistance value known in advance, but the detected temperature is the average temperature of the sensor element 1. Therefore, the temperature detection value T R, to the temperature rise of the temperature T G of the exhaust gas G, a delay, yet gentle rise in temperature, the maximum temperature is not reached highest temperature of the temperature T G.

これに対して、温度検出値Tは、排ガスGの温度Tの温度上昇に対して、ほぼ遅れなく、しかも速やかに温度上昇し、温度Tの最高温度とほぼ同等の温度に到達する。これにより、ステップS101における検出精度を高めることができ、排ガスGの温度T以下に冷却されたか否か、すなわち再生完了を速やかに判断できるので、次ステップ以降のPM検知に充てる時間を長くでき、故障診断の正確性を確保できる。また、ステップS100における再生制御時も、検知部2の温度を直接測温できるので、温度検出値Tをモニタすることで、不要な昇温がなされないようにすることができる。 In contrast, the temperature detection value T S, to the temperature rise of the temperature T G of the exhaust gas G, not substantially delayed, yet rapidly increasing temperature, reaches a maximum temperature approximately equal to the temperature of the temperature T G . As a result, the detection accuracy in step S101 can be improved, and whether or not the exhaust gas G has been cooled to the temperature TG or lower, that is, the completion of the regeneration can be promptly determined, so that the time allotted to the PM detection in the subsequent steps can be extended. Thus, the accuracy of the failure diagnosis can be secured. Also, during regeneration control in step S100 also, since the temperature of the detecting portion 2 Dekiru temperature measuring directly, by monitoring the detected temperature value T S, it is possible to ensure that unnecessary heating is not performed.

つまり、検知部2を過不足なく加熱して、効率よく所定温度に達するように、ヒータ部4を制御することが可能になり、再生時の消費電力を低減できる。表1に比較例として示すように、従来センサを用いた検知部2の再生では、検出温度(すなわち、素子平均温度)が、例えば、800℃となるように制御することになる。ところが、実際には、通電される検知部2の温度はより高くなり、例えば、920℃となる。これに対し、表1に実施例として示すように、本形態の構成では、検知部2の温度を直接検出でき、例えば、検出温度が805℃であるとき、素子平均温度は、695℃であった。このような制御により、消費電力は、例えば、比較例の1.5Whから、実施例では、1.0Whと大きく低減する。また、昇温、冷却に要する時間を短縮し、故障診断全体に要する時間を短縮することができる。   That is, it is possible to control the heater unit 4 so that the detection unit 2 can be heated without excess or shortage and efficiently reach the predetermined temperature, and power consumption during reproduction can be reduced. As shown in Table 1 as a comparative example, in the regeneration of the detection unit 2 using the conventional sensor, the detection temperature (that is, the element average temperature) is controlled to be, for example, 800 ° C. However, actually, the temperature of the detection unit 2 to be energized becomes higher, for example, 920 ° C. In contrast, as shown in Table 1 as an example, in the configuration of the present embodiment, the temperature of the detection unit 2 can be directly detected. For example, when the detected temperature is 805 ° C., the element average temperature is 695 ° C. Was. By such control, power consumption is significantly reduced from 1.5 Wh in the comparative example to 1.0 Wh in the example. Further, the time required for heating and cooling can be reduced, and the time required for the entire failure diagnosis can be reduced.

Figure 0006678084
Figure 0006678084

ステップS102では、センサ素子1の検知部2へ電圧を印加して、PM検知を開始する。このステップでは、検知部2の一対の検知電極21、22間に、所定の検知用電圧を印加し、静電場を形成して、排ガスG中の粒子状物質を堆積させる。次いで、ステップS103に進んで、センサ制御部5の出力検出部51により、PM堆積量を、検知部2のセンサ出力値Vとして読み込む。さらに、ステップS104に進んで、センサ制御部5の温度検出部52により、測温部3の温度検出値Tを読み込む。 In step S102, a voltage is applied to the detection unit 2 of the sensor element 1 to start PM detection. In this step, a predetermined detection voltage is applied between the pair of detection electrodes 21 and 22 of the detection unit 2, an electrostatic field is formed, and the particulate matter in the exhaust gas G is deposited. Next, proceeding to step S103, the output detection unit 51 of the sensor control unit 5 reads the PM accumulation amount as the sensor output value V of the detection unit 2. Further, the process proceeds to step S104, the temperature detection unit 52 of the sensor control unit 5 reads the detected temperature value T S of the temperature measuring unit 3.

続くステップS105では、読み込んだセンサ出力値Vを、読み込んだ温度出力値Tsに応じて補正する。センサ出力値Vは、捕集された粒子状物質の導電率が、温度によって変化することから、下記の式のように補正し、補正後のセンサ出力値V1とする。
V1=V×f(Ts)
式中、f(Ts)は温度補正関数であり、例えば、予め測定したセンサ出力値Vの温度特性に基づいて温度補正式を求め、温度補正テーブルとしてECU7に記憶しておくことができる。
In the following step S105, the read sensor output value V is corrected according to the read temperature output value Ts. The sensor output value V is corrected as shown by the following equation because the conductivity of the collected particulate matter changes with temperature, and is set as the corrected sensor output value V1.
V1 = V × f (Ts)
In the formula, f (Ts) is a temperature correction function. For example, a temperature correction formula can be obtained based on a temperature characteristic of the sensor output value V measured in advance, and can be stored in the ECU 7 as a temperature correction table.

次いで、ステップS106では、補正後のセンサ出力値V1が、予め設定した閾値Vに到達したか否か(すなわち、V1≧V)を判定する。このステップS106が否定判定された場合(すなわち、V1<V)は、センサ出力値V1が閾値VRに到達していない、すなわち、DPF6の異常は発生していないと判断することができる。この場合は、ステップS103へ戻り、以下のステップを繰り返す。 Then, in step S106, it determines the sensor output value V1 after correction, whether the threshold has been reached V R set in advance (i.e., V1 ≧ V R). If this step S106 is negative (i.e., V1 <V R), the sensor output value V1 does not reach the threshold VR, i.e., it can be determined that abnormality of DPF6 has not occurred. In this case, the process returns to step S103, and the following steps are repeated.

ステップS106が肯定判定された場合は、ステップS107へ進み、DPF6に何らかの異常が発生して、下流に閾値Vを超える粒子状物質が漏れ出したと判断する。この場合は、例えば、故障ランプを点灯して、速やかに乗員に知らせることができる。 If the step S106 is affirmative determination, the process proceeds to step S107, some abnormality occurs in DPF 6, it is determined that the particulate matter that exceeds the threshold value V R to downstream leaked. In this case, for example, a malfunction lamp can be turned on to promptly notify the occupant.

ここで、図8に示されるように、排ガスGの温度Tを試験的に変化させたとき、温度補正していないセンサ出力値Vは、排ガスGの昇降温に追従して大きく変動する。これに対し、ステップS105による補正後のセンサ出力値V1は、ごく僅かな温度変化は見られるのみでほぼ一定である。これにより、温度の影響を排除したセンサ出力値V1を安定して出力し、PM堆積量に基づく正確な故障診断を行うことができる。 Here, as shown in FIG. 8, when the temperature T G of the exhaust gas G experimentally varied, the sensor output value V which is not temperature compensation varies greatly following the heating and cooling of the exhaust gas G. On the other hand, the sensor output value V1 after the correction in step S105 is almost constant with only a slight temperature change. This makes it possible to stably output the sensor output value V1 excluding the influence of the temperature, and perform an accurate failure diagnosis based on the PM accumulation amount.

(実施形態2)
図9〜図11に実施形態2として示すように、粒子状物質検出センサSは、センサ素子1を、偏平形状の印刷型センサとして構成することもできる。上記実施形態1では、検知部2の一対の電極21、22を、積層構造の絶縁性基体11に埋設する構成としたが、本形態では、検知部2の一対の検知電極21、22を、被堆積部10となる絶縁性基体11の先端側の表面(すなわち、図の上面)に印刷形成する。被堆積部10には、検知部2に隣接して、測温部3を構成する金属線31、32の一対の先端部31a、32aと、一対の先端部31a、32aが接合された接点33が、印刷形成されている。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 9 to FIG. 11 as a second embodiment, in the particulate matter detection sensor S, the sensor element 1 can be configured as a flat-shaped print-type sensor. In the first embodiment, the pair of electrodes 21 and 22 of the detection unit 2 are configured to be embedded in the insulating base 11 having a multilayer structure. In the present embodiment, the pair of electrodes 21 and 22 of the detection unit 2 are Printing is performed on the front surface (that is, the upper surface of the drawing) of the insulating substrate 11 that is to be the portion 10 to be deposited. A contact 33 is formed on the portion to be deposited 10 where the pair of tips 31a and 32a of the metal wires 31 and 32 constituting the temperature measuring section 3 and the pair of tips 31a and 32a are joined adjacent to the detection section 2. Are formed by printing.

図9、図10において、検知電極21、22は櫛歯状で、それぞれ複数の線状電極21a、22aからなり、極性の異なる線状電極21a、22aが交互に平行配設されて複数の電極対を構成している。検知電極21、22の側方には、金属線31、32の一対の先端部31a、32aが平行配設されており、外側に位置する金属線31の先端部がL字状に屈曲して、金属線32の先端部に接合されている。図11において、検知電極21、22は、それぞれ基端側へ延びるリード部21b、22bを介して、端子部20の第1端子20a、第2端子20bに接続される。金属線31、32は、リード部21b、22bの側方を基端側へ延び、端子部30の第1端子30a、第2端子30bに接続される。   9 and 10, the detection electrodes 21 and 22 have a comb-like shape and include a plurality of linear electrodes 21a and 22a, respectively. The linear electrodes 21a and 22a having different polarities are alternately arranged in parallel to form a plurality of electrodes. Make up a pair. A pair of tips 31a and 32a of metal wires 31 and 32 are arranged in parallel on the sides of the detection electrodes 21 and 22, and the tips of the metal wires 31 located outside are bent in an L shape. , Are joined to the tip of the metal wire 32. In FIG. 11, the detection electrodes 21 and 22 are connected to the first terminal 20a and the second terminal 20b of the terminal unit 20 via lead portions 21b and 22b extending toward the base end, respectively. The metal wires 31 and 32 extend to the base end side of the lead portions 21b and 22b, and are connected to the first terminal 30a and the second terminal 30b of the terminal portion 30.

絶縁性基体11は、平板状の絶縁性シート12aとこれより厚い平板状の絶縁性シート12bを積層して構成される。検知部2の検知電極21、22となる電極膜210、220、リード部21b、22b、測温部3の金属線31、32となる金属膜310、320、端子部20、30は、平板状の絶縁性シート12aのシート面に、スクリーン印刷等によって、所定形状に形成される。設けられたスルーホールTH5又はスルーホールTH6を介して、互いに接続され、最上層の端子部20の第1端子20a、第2端子20bにそれぞれ接続される。   The insulating base 11 is formed by laminating a flat insulating sheet 12a and a thicker flat insulating sheet 12b. The electrode films 210 and 220 serving as the detection electrodes 21 and 22 of the detection unit 2, the lead portions 21 b and 22 b, the metal films 310 and 320 serving as the metal wires 31 and 32 of the temperature measurement unit 3, and the terminal portions 20 and 30 are flat. The insulating sheet 12a is formed in a predetermined shape on the sheet surface by screen printing or the like. They are connected to each other via the provided through-hole TH5 or TH6, and are connected to the first terminal 20a and the second terminal 20b of the terminal section 20 in the uppermost layer.

検知部2及び測温部3が印刷された絶縁性シート12aの上側には、これより長手方向Xの長さが短い絶縁性シート12aが、絶縁性シート12aの先端側のシート面が露出するように配置される。これにより、絶縁性基体11の先端側に露出する絶縁性シート12aのシート面が、被堆積部10を形成し、その表面に配置される金属膜310、320の一部が、金属線31、22の一対の先端部31a、32aを形成する。また、櫛歯状の電極膜210、220が、一対の検知電極21、22を形成する。それ以外の部分は、2枚の絶縁性シート12aの間に埋設される。   Above the insulating sheet 12a on which the detecting unit 2 and the temperature measuring unit 3 are printed, the insulating sheet 12a having a shorter length in the longitudinal direction X is exposed, and the sheet surface on the tip side of the insulating sheet 12a is exposed. Are arranged as follows. As a result, the sheet surface of the insulating sheet 12a exposed on the front end side of the insulating base 11 forms the portion 10 to be deposited, and a part of the metal films 310 and 320 disposed on the surface thereof 22, a pair of tip portions 31a and 32a are formed. In addition, the comb-shaped electrode films 210 and 220 form a pair of detection electrodes 21 and 22. Other portions are embedded between the two insulating sheets 12a.

検知部2と測温部3が配置される絶縁性シート12aの下側には、絶縁性シート12bを介して、ヒータ部4を構成する絶縁性シート12aが配置される。ヒータ部4は、絶縁性シート12aの先端側に配置されるヒータ電極41を有し、これに続くリード部42、43が、基端側の端子部40の第1端子40a、第2端子40bbに接続される。これらヒータ電極41、リード部42、43、端子部40は、スクリーン印刷等によって形成される。   Below the insulating sheet 12a on which the detecting unit 2 and the temperature measuring unit 3 are disposed, an insulating sheet 12a constituting the heater unit 4 is disposed via an insulating sheet 12b. The heater section 4 has a heater electrode 41 arranged on the distal end side of the insulating sheet 12a, and the subsequent lead sections 42 and 43 are connected to the first terminal 40a and the second terminal 40bb of the terminal section 40 on the proximal end side. Connected to. The heater electrode 41, the lead portions 42 and 43, and the terminal portion 40 are formed by screen printing or the like.

検知部2の一対の検知電極21、22と、測温部3の金属線31、32の構成材料は、上記実施形態1と同様とすることができる。好適には、検知部2の一対の検知電極21、22を、例えばRh−Pt合金等の貴金属材料にて構成し、測温部3の金属線31、32を、例えば、Rh−Pt合金とPtの組み合わせ、又はRh含有率の異なるRh−Pt合金等の貴金属材料にて構成することができる。   The constituent materials of the pair of detection electrodes 21 and 22 of the detection unit 2 and the metal wires 31 and 32 of the temperature measurement unit 3 can be the same as those in the first embodiment. Preferably, the pair of detection electrodes 21 and 22 of the detection unit 2 are formed of a noble metal material such as an Rh-Pt alloy, and the metal wires 31 and 32 of the temperature measurement unit 3 are formed of, for example, an Rh-Pt alloy. It can be composed of a combination of Pt or a noble metal material such as an Rh-Pt alloy having a different Rh content.

検知部2において、電極対となる線状電極21a、22aの間隔は、例えば、40μm〜200μm程度の範囲で適宜選択される。線状電極21a、22aの線幅、測温部3の金属線31、32の線幅は、スクリーン印刷等によって形成可能な範囲で設定され、例えば、1μm〜5mm、好ましくは、20μm〜200μm程度の範囲で適宜選択される。   In the detection unit 2, the interval between the linear electrodes 21a and 22a to be an electrode pair is appropriately selected in a range of, for example, about 40 μm to 200 μm. The line width of the linear electrodes 21a and 22a and the line width of the metal wires 31 and 32 of the temperature measuring unit 3 are set in a range that can be formed by screen printing or the like, and are, for example, about 1 μm to 5 mm, preferably about 20 μm to 200 μm. Is appropriately selected within the range.

本形態の構成によっても、被堆積部10に検知部2と測温部3が隣接配置されることによって、測温部3による温度検出値Tから、被堆積部10の温度を正確に把握することができ、また、検知部2のセンサ出力値Vの温度補正を精度よく行うことができる。従って、粒子状物質検出センサSを用いたDPF6の故障診断を、短時間で効率よく正確に実施することができる。 Also in the configuration of the present embodiment, the detection unit 2 and the temperature measurement unit 3 are arranged adjacent to the deposition unit 10, so that the temperature of the deposition unit 10 can be accurately grasped from the temperature detection value T S by the temperature measurement unit 3. The temperature of the sensor output value V of the detection unit 2 can be accurately corrected. Therefore, the failure diagnosis of the DPF 6 using the particulate matter detection sensor S can be performed efficiently and accurately in a short time.

なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。図中の符号についても、同様である。   Note that, among the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the above-described embodiments represent the same components and the like as those in the above-described embodiments unless otherwise specified. The same applies to the reference numerals in the figure.

(実施形態3)
図12〜図14に実施形態3として示すように、積層型のセンサ素子1を用いた粒子状物質検出センサSにおいて、測温部3の配置を変更することもできる。上記実施形態1では、測温部3を、検知部2の一対の電極21、22の上層に重ねるように構成したが、本形態では、検知電極21、22の一部と共通の層に、測温部3を構成する。ここでは、図12、図13に示すように、検知部2の積層方向Yの中央部において、検知電極21、22を構成する一組の線状電極21c、22cと、測温部3の金属線31、32を、長手方向Xに間隔をおいて並設している。
(Embodiment 3)
As shown in FIGS. 12 to 14 as a third embodiment, in the particulate matter detection sensor S using the stacked sensor element 1, the arrangement of the temperature measurement unit 3 can be changed. In the first embodiment, the temperature measurement unit 3 is configured to overlap the upper layer of the pair of electrodes 21 and 22 of the detection unit 2, but in the present embodiment, a layer common to a part of the detection electrodes 21 and 22 is provided. The temperature measuring unit 3 is configured. Here, as shown in FIGS. 12 and 13, a set of linear electrodes 21 c and 22 c constituting the detection electrodes 21 and 22 and a metal of the temperature measurement unit 3 are provided at the center of the detection unit 2 in the stacking direction Y. The lines 31 and 32 are juxtaposed at intervals in the longitudinal direction X.

具体的には、線状電極21c、22cの長手方向Xの長さを、その上下に位置する線状電極21a、22aよりも短くして、先端側に配置する。線状電極21c、22cの基端側には、それぞれ測温部3を構成する金属線31、32の一対の先端部31a、32aが、隣接して配置される。一対の先端部31a、32aの端縁部は、絶縁性基体1の側面に塗布形成された延設部34によって、接合されている。延設部34は、金属線31、32の一方、ここでは、金属線32と同一の金属材料からなり、延設部34の先端部と金属線31の先端部31aとが接続されて、接点33が形成されている。   Specifically, the lengths of the linear electrodes 21c and 22c in the longitudinal direction X are shorter than the linear electrodes 21a and 22a located above and below the linear electrodes 21c and 22c, and are disposed on the distal end side. A pair of distal ends 31a, 32a of metal wires 31, 32 constituting the temperature measuring unit 3 are respectively arranged adjacent to the base ends of the linear electrodes 21c, 22c. The edge portions of the pair of tip portions 31a and 32a are joined by an extended portion 34 formed on the side surface of the insulating substrate 1 by coating. The extension portion 34 is made of one of the metal wires 31 and 32, here, the same metal material as the metal wire 32. The tip of the extension portion 34 and the tip 31a of the metal wire 31 are connected to each other, 33 are formed.

図14に示すように、絶縁性基体1を構成する絶縁性シート12には、線状電極21c、22cが配置される中央部の一組の絶縁性シート12に、金属線31、32となる金属膜310、320が、略対称形状で印刷形成され、基端側において、スルーホールTH1、TH2を介して、端子部30の第1端子30a、第2端子30bに接続される。その他の検知部2、ヒータ部4の構成は、上記実施形態1と同様であり、説明を省略する。   As shown in FIG. 14, metal wires 31 and 32 are formed on a set of insulating sheets 12 at the center where the linear electrodes 21 c and 22 c are arranged. The metal films 310 and 320 are printed and formed in a substantially symmetrical shape, and are connected to the first terminal 30a and the second terminal 30b of the terminal unit 30 via the through holes TH1 and TH2 on the base end side. The other configurations of the detection unit 2 and the heater unit 4 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

本形態の粒子状物質検出センサSによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、上記構成によれば、測温部3を構成するための絶縁性シート12を別途設ける必要がないので、絶縁性シート12の積層数を低減することができる。これにより、絶縁性基体1の積層方向Yの厚さが薄くなり、センサ素子1をより小型にできる。   According to the particulate matter detection sensor S of the present embodiment, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Further, according to the above configuration, it is not necessary to separately provide the insulating sheet 12 for forming the temperature measuring unit 3, so that the number of stacked insulating sheets 12 can be reduced. Thereby, the thickness of the insulating base 1 in the stacking direction Y is reduced, and the sensor element 1 can be made smaller.

(実施形態4)
図15、図16に実施形態4として示すように、印刷型のセンサ素子1を用いた粒子状物質検出センサSにおいて、測温部3の配置を、実施形態3のように変更することもできる。上記実施形態2では、測温部3を、検知部2の一対の電極21、22の側方に平行に配設したが、本形態では、検知電極21、22よりも基端側に、測温部3の金属線31、32を配置する。具体的には、絶縁性基体1の表面において、検知電極21、22のリード部21b、22bの間に、測温部3が位置するように、金属線31、32の一対の先端部31a、32aを印刷形成する。このとき、例えば、金属線31の先端部31aを屈曲させて金属線32に接続し、接合部に接点33を形成する。その他の検知部2、ヒータ部4の構成は、上記実施形態2と同様であり、説明を省略する。
(Embodiment 4)
As shown in FIGS. 15 and 16 as a fourth embodiment, in the particulate matter detection sensor S using the print-type sensor element 1, the arrangement of the temperature measuring unit 3 can be changed as in the third embodiment. . In the second embodiment, the temperature measurement unit 3 is disposed in parallel to the side of the pair of electrodes 21 and 22 of the detection unit 2. However, in the present embodiment, the temperature measurement unit 3 is located closer to the base end than the detection electrodes 21 and 22. The metal wires 31 and 32 of the warm part 3 are arranged. Specifically, on the surface of the insulating substrate 1, a pair of tip portions 31 a of the metal wires 31 and 32 are positioned so that the temperature measurement unit 3 is located between the lead portions 21 b and 22 b of the detection electrodes 21 and 22. 32a is formed by printing. At this time, for example, the distal end portion 31a of the metal wire 31 is bent and connected to the metal wire 32, and the contact 33 is formed at the joint. The other configurations of the detection unit 2 and the heater unit 4 are the same as those of the second embodiment, and the description is omitted.

本形態の粒子状物質検出センサSによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。また、上記構成では、一対の検知電極21、22を構成する線状電極21a、22aの数を、実施形態2よりも増加させることができる。ここでは、例えば、絶縁性基体1の幅方向に、それぞれ4本の線状電極21a、22aを配置しており、検知部2の感度を向上させることができる。   According to the particulate matter detection sensor S of the present embodiment, the same effect as in the above embodiment can be obtained. Further, in the above configuration, the number of the linear electrodes 21a and 22a forming the pair of detection electrodes 21 and 22 can be increased as compared with the second embodiment. Here, for example, four linear electrodes 21a and 22a are arranged in the width direction of the insulating base 1, respectively, so that the sensitivity of the detection unit 2 can be improved.

(実施形態5)
図17〜図20に実施形態5として示すように、積層型のセンサ素子1を用いた粒子状物質検出センサSにおいて、測温部3を構成する金属線31、32の一対の先端部31a、32aの一方を、検知部2と共通に設けることもできる。上記実施形態1では、測温部3を、検知部2の一対の電極21、22の上部層となるように、独立に配置したが、本形態では、検知電極21、22を構成する線状電極21a、22aの1つが、測温部の金属線31の先端部31aを兼ねる構成とする。その他の検知部2、ヒータ部4の基本構成は、上記実施形態1と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
(Embodiment 5)
As shown as a fifth embodiment in FIGS. 17 to 20, in the particulate matter detection sensor S using the stacked sensor element 1, a pair of tip portions 31 a of the metal wires 31 and 32 constituting the temperature measuring unit 3 are provided. One of the detectors 32a may be provided in common with the detector 2. In the first embodiment, the temperature measurement unit 3 is independently disposed so as to be an upper layer of the pair of electrodes 21 and 22 of the detection unit 2. However, in the present embodiment, the linear shape of the detection electrodes 21 and 22 is formed. One of the electrodes 21a and 22a also serves as the tip 31a of the metal wire 31 of the temperature measuring section. The other basic configurations of the detection unit 2 and the heater unit 4 are the same as those in the first embodiment, and the following description will focus on the differences.

ここでは、上記実施形態1において(図1〜図3参照)、一対の検知電極21、22を構成する線状電極21a、22aのうち、例えば、接地側の検知電極22を構成する線状電極22aの1つを、測温部3の金属線31として利用する。そして、この線状電極22aの基端側に、測温部3の金属線32を平行配置する。具体的には、図17、図18に示すように、金属線31を兼ねる線状電極22aを、検知電極22を構成する3本の線状電極21aのうち、中央部に位置する線状電極22aとする。そして、この線状電極22aの基端側に、測温部3の金属線32を配置する。被堆積部10に露出する線状電極22aと金属線32は、長手方向Xに延びる連続線を形成し、その接合部に接点33が形成される。   Here, in the first embodiment (see FIGS. 1 to 3), of the linear electrodes 21 a and 22 a forming the pair of detection electrodes 21 and 22, for example, the linear electrode forming the ground-side detection electrode 22 is used. One of the wires 22 a is used as the metal wire 31 of the temperature measuring unit 3. Then, the metal wire 32 of the temperature measuring section 3 is arranged in parallel on the base end side of the linear electrode 22a. Specifically, as shown in FIGS. 17 and 18, the linear electrode 22 a also serving as the metal wire 31 is replaced with the linear electrode located at the center of the three linear electrodes 21 a constituting the detection electrode 22. 22a. Then, the metal wire 32 of the temperature measuring unit 3 is arranged on the base end side of the linear electrode 22a. The linear electrode 22a and the metal wire 32 exposed on the portion to be deposited 10 form a continuous line extending in the longitudinal direction X, and a contact point 33 is formed at the joint.

図19に示すように、絶縁性基体1を構成する絶縁性シート12には、積層方向の略中央部に配置される絶縁性シート12に、検知電極22の3本の線状電極22aのうち、金属線31を兼ねる線状電極22aとなる電極膜220が印刷形成され、その基端側に、金属線32となる金属膜320が印刷形成される。金属線31の先端部31aを兼ねる線状電極22aは、スルーホールTH3を介して他の線状電極22aに接続され、さらに、リード部22bとスルーホールTH6を介して、第2端子20bに接続される。金属線32を形成する金属膜320の他端は、基端側へ延出し、スルーホールTH2を介して測温部3の第2端子30bに接続される。上記図3において、金属線31、32となる金属膜310、320が印刷形成される絶縁性シート12は、配置されない。   As shown in FIG. 19, the insulating sheet 12 constituting the insulating base 1 includes the insulating sheet 12 disposed at a substantially central portion in the stacking direction and the three linear electrodes 22 a of the detection electrodes 22. The electrode film 220 serving as the linear electrode 22a also serving as the metal wire 31 is formed by printing, and the metal film 320 serving as the metal wire 32 is formed by printing on the base end side. The linear electrode 22a also serving as the distal end 31a of the metal wire 31 is connected to another linear electrode 22a via a through hole TH3, and further connected to a second terminal 20b via a lead 22b and a through hole TH6. Is done. The other end of the metal film 320 forming the metal wire 32 extends to the base end side, and is connected to the second terminal 30b of the temperature measuring unit 3 through the through hole TH2. In FIG. 3, the insulating sheet 12 on which the metal films 310 and 320 to be the metal wires 31 and 32 are formed by printing is not arranged.

このとき、線状電極22aが接続される検知部2の第2端子20bが、測温部3の第1端子30aを兼ねることになる。すなわち、図20に示すように、検知部2の一対の端子部20は、センサ制御部5の出力検出部51に接続されると共に、そのうちの第2端子20bが、補償導線50aを介して温度検出部52と接続される。温度検出部52には、金属線32に接続される第2端子30bが、補償導線50bを介して接続され、一対の端子部30を形成する。接地側の第2端子20bに接続される線状電極22aを、金属線31として利用することで、検知部2への印加電圧の影響を受けることなく、金属線31、32の接点33に生じる熱起電力を検出することができる。   At this time, the second terminal 20b of the detection unit 2 to which the linear electrode 22a is connected also serves as the first terminal 30a of the temperature measurement unit 3. That is, as shown in FIG. 20, the pair of terminals 20 of the detection unit 2 are connected to the output detection unit 51 of the sensor control unit 5, and the second terminal 20b of which is connected to the temperature through the compensating conductor 50a. Connected to the detection unit 52. A second terminal 30b connected to the metal wire 32 is connected to the temperature detecting section 52 via a compensating lead 50b to form a pair of terminal sections 30. By using the linear electrode 22 a connected to the ground-side second terminal 20 b as the metal wire 31, it is generated at the contact point 33 of the metal wires 31 and 32 without being affected by the voltage applied to the detection unit 2. Thermoelectromotive force can be detected.

測温部3を構成する金属線31、32からセンサ制御部5までの一連の配線部が、それぞれ同一金属材料からなることは、上記実施形態1と同様である。つまり、金属線31を兼ねる線状電極22aに接続される第2端子20bと補償導線50aとは、線状電極22aと同一金属材料、例えば、Pt−Rh合金からなる。また、金属線32とこれに接続される第2端子30b、補償導線50bとは、金属線31とは異種金属材料、例えば、Pt又は線状電極21aとRh含有率の異なるPt−Rh合金を用いて構成することが望ましい。   As in the first embodiment, a series of wiring sections from the metal wires 31 and 32 constituting the temperature measuring section 3 to the sensor control section 5 are made of the same metal material. That is, the second terminal 20b connected to the linear electrode 22a also serving as the metal wire 31 and the compensating lead 50a are made of the same metal material as the linear electrode 22a, for example, a Pt-Rh alloy. The metal wire 32, the second terminal 30b connected thereto, and the compensating lead wire 50b are made of a metal material different from the metal wire 31, for example, Pt or a Pt-Rh alloy having a different Rh content from the linear electrode 21a. It is desirable to use and configure.

本形態の粒子状物質検出センサSによれば、よりコンパクトな構造で、上記実施形態と同様の効果が得られる。上記構成では、測温部3の一対の金属線31、32の一対の先端部31a、32aの一方を、一対の検知電極21、22を構成する線状電極21a、22aの1つが兼ねており、一対の端子部30の一方を、一対の端子部20の一方が兼ねるので、構成がより簡易になる。すなわち、測温部3が検知部2と一体に構成されることで、絶縁性基体1を構成する絶縁性シート12の積層数が低減でき、さらに、端子部が共通化されることで配線構造が簡素化されるので、より小型化が可能になる。   According to the particulate matter detection sensor S of this embodiment, the same effect as that of the above embodiment can be obtained with a more compact structure. In the above configuration, one of the pair of tip portions 31a and 32a of the pair of metal wires 31 and 32 of the temperature measuring unit 3 is also used as one of the linear electrodes 21a and 22a forming the pair of detection electrodes 21 and 22. Since one of the pair of terminal portions 30 also functions as one of the pair of terminal portions 20, the configuration is further simplified. That is, since the temperature measuring section 3 is integrally formed with the detecting section 2, the number of laminated insulating sheets 12 constituting the insulating base 1 can be reduced, and furthermore, the terminal section can be shared to form a wiring structure. Is simplified, so that the size can be further reduced.

(実施形態6)
図21、図22に実施形態6として示すように、印刷型のセンサ素子1を用いた粒子状物質検出センサSにおいて、測温部3を構成する金属線31、32の一方を、検知部2と共通に設けることもできる。上記実施形態4では、測温部3となる一対の金属線31、32となる金属膜310、320を、検知部2の基端側に、独立に配置したが、本形態では、絶縁性基体1の被堆積部10に配置される一対の検知電極21、22の一方が、測温部の金属線31の先端部31aを兼ねる構成とする。その他の検知部2、ヒータ部4の基本構成は、上記実施形態4と同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
(Embodiment 6)
As shown in FIG. 21 and FIG. 22 as a sixth embodiment, in the particulate matter detection sensor S using the print-type sensor element 1, one of the metal wires 31 and 32 constituting the temperature measurement unit 3 is connected to the detection unit 2 Can also be provided in common. In the fourth embodiment, the metal films 310 and 320 that become the pair of metal wires 31 and 32 that become the temperature measuring unit 3 are independently disposed on the base end side of the detecting unit 2. One of the pair of detection electrodes 21 and 22 arranged on one deposition target portion 10 also serves as the tip 31a of the metal wire 31 of the temperature measurement unit. The other basic configurations of the detection unit 2 and the heater unit 4 are the same as those of the fourth embodiment, and the following description will focus on the differences.

ここでは、上記実施形態4において(図15、図16参照)、接地側となる検知電極22の一部を、測温部3の金属線31の先端部31aとして利用する。具体的には、図21に示されるように、平行配設された複数の線状電極22aと直線状の接続部22cからなる櫛歯状の検知電極22において、線状電極22aの基端側が接続される接続部22cを、金属線31の先端部31aとして用いる。そして、長手方向Xに延びる金属線32の先端部の32aを、これと直交する方向に延びる接続部22cの側端縁部の中間位置に、基端側から接続し、接続部22cとの接点33を形成する。   Here, in the fourth embodiment (see FIGS. 15 and 16), a part of the detection electrode 22 on the ground side is used as the tip 31a of the metal wire 31 of the temperature measuring unit 3. Specifically, as shown in FIG. 21, in the comb-shaped detection electrode 22 composed of a plurality of linear electrodes 22a arranged in parallel and a linear connecting portion 22c, the base end of the linear electrode 22a is The connection part 22 c to be connected is used as the tip part 31 a of the metal wire 31. Then, the distal end 32a of the metal wire 32 extending in the longitudinal direction X is connected from the proximal end to an intermediate position between the side edges of the connecting portion 22c extending in a direction orthogonal thereto, and the contact with the connecting portion 22c is established. 33 are formed.

図22に示されるように、金属線32の基端部は、絶縁性基体1の基端側に延出して、測温部3の第2端子30bに接続する。金属線31を兼ねる検知電極22の接続部22cは、リード部22bに接続され、リード部22bは検知部2の第2端子20bに接続される。この第2端子部20bは、測温部3の第1端子30aを兼ねている。検知電極21は、リード部22aを介して、検知部2の第1端子20aに接続される。   As shown in FIG. 22, the base end of the metal wire 32 extends to the base end side of the insulating base 1 and is connected to the second terminal 30b of the temperature measuring unit 3. The connection part 22c of the detection electrode 22 also serving as the metal wire 31 is connected to the lead part 22b, and the lead part 22b is connected to the second terminal 20b of the detection part 2. The second terminal section 20b also serves as the first terminal 30a of the temperature measuring section 3. The detection electrode 21 is connected to a first terminal 20a of the detection unit 2 via a lead 22a.

本形態においても、測温部3を構成する金属線31、32からセンサ制御部5までの一連の配線部が、それぞれ同一金属材料からなることは、上記実施形態5と同様である。そして、金属線31を検知電極22の一部が兼ねる構成とし、端子部20、30の一部を共通としたことにより、簡易な構造で同様の効果が得られる。   Also in this embodiment, a series of wiring sections from the metal wires 31 and 32 constituting the temperature measuring section 3 to the sensor control section 5 are made of the same metal material as in the above-described fifth embodiment. The metal wire 31 is also used as a part of the detection electrode 22 and the terminals 20 and 30 are partly shared. Thus, the same effect can be obtained with a simple structure.

(実施形態7)
図23に実施形態7として示すように、積層型のセンサ素子1を用いた粒子状物質検出センサSにおいて、測温部3を先端面に形成することもできる。上記各実施形態では、センサ素子1の被堆積部10を、絶縁性基体1の先端側の側面に設けたが、図示するように、先端面の全面を被堆積部10として、検知部2及び測温部3を隣接配置してもよい。具体的には、検知部2の一対の検知電極21、22となる線状電極21a、22aを、積層方向Yに交互に平行配設し、これら線状電極21a、22aの外側(すなわち、図の上側)に、同一形状の金属線31、32の一対の先端部31a、32aを平行配設する。一対の先端部31a、32aとは、積層後に、金属線31、32の一方と同一金属材料からなる延出部34を塗布形成することにより接続され、異種金属の接合部に接点33が形成される。
(Embodiment 7)
As shown in FIG. 23 as a seventh embodiment, in the particulate matter detection sensor S using the stacked sensor element 1, the temperature measuring section 3 can be formed on the tip end surface. In each of the above embodiments, the deposited portion 10 of the sensor element 1 is provided on the side surface on the distal end side of the insulating base 1. The temperature measuring unit 3 may be arranged adjacently. Specifically, the linear electrodes 21a and 22a to be the pair of detecting electrodes 21 and 22 of the detecting unit 2 are alternately arranged in parallel in the stacking direction Y, and outside the linear electrodes 21a and 22a (that is, FIG. ), A pair of tip portions 31a, 32a of metal wires 31, 32 having the same shape are arranged in parallel. After lamination, the pair of tip portions 31a and 32a are connected by applying and forming an extension portion 34 made of the same metal material as one of the metal wires 31 and 32, and a contact point 33 is formed at a joint portion of a dissimilar metal. You.

本形態によっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。このように、被堆積部10の配置は、センサ素子1の先端側であればよく、測温部3の金属線31、32の一対の先端部31a、32aとその接点33が、被堆積部10に配置されていることで、検知部2の温度検出を精度よく行うことができる。また、本形態では、測温部3を構成する金属線31、32を、検知部2と独立に配置しているが、金属線31、32の一対の先端部31a、32aの一方を、検知部2の検知電極21、22の少なくとも一部と共通に設けることもできる。   According to this embodiment, effects similar to those of the above embodiment can be obtained. Thus, the portion to be deposited 10 may be disposed on the tip side of the sensor element 1, and the pair of tips 31 a, 32 a of the metal wires 31, 32 of the temperature measuring section 3 and the contact point 33 are connected to the portion to be deposited. By arranging at 10, the temperature detection of the detection unit 2 can be performed with high accuracy. Further, in the present embodiment, the metal wires 31 and 32 constituting the temperature measuring unit 3 are arranged independently of the detecting unit 2, but one of the pair of tips 31 a and 32 a of the metal wires 31 and 32 is detected. It can be provided in common with at least a part of the detection electrodes 21 and 22 of the section 2.

本発明は上記各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において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、検知部2の検知電極21、22を構成する線状電極21a、22aの数を、3本又は4本としているが、線状電極21a、22aの数や形状、配置等は、適宜変更することができる。それに合わせて、センサ素子1を構成する絶縁性基体1の形状や絶縁性シート12の積層数、ヒータ部4の構成等を変更することができる。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.
For example, in the above embodiment, the number of the linear electrodes 21a and 22a constituting the detection electrodes 21 and 22 of the detection unit 2 is three or four, but the number, shape, and arrangement of the linear electrodes 21a and 22a are set. Can be changed as appropriate. In accordance with this, the shape of the insulating base 1 constituting the sensor element 1, the number of laminated insulating sheets 12, the configuration of the heater section 4, and the like can be changed.

このような粒子状物質検出センサSを用いて、上流に配置したDPF6の故障診断を迅速かつ高精度に実施することができる。特に、測温部3の検出温度に基づき、ヒータ部4を用いて、検知部2の温度を高精度に制御し、検出結果を温度補正できるので、微小な粒子状物質がごく僅かに排出された場合であっても、直ちに検知することが可能になる。   Using such a particulate matter detection sensor S, a failure diagnosis of the DPF 6 arranged upstream can be performed quickly and with high accuracy. In particular, based on the temperature detected by the temperature measuring unit 3, the temperature of the detecting unit 2 can be controlled with high accuracy using the heater unit 4 and the detection result can be corrected for temperature, so that very small particulate matter is very slightly discharged. Even if it happens, it can be detected immediately.

粒子状物質検出センサS及びこれを用いた排気浄化装置の構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を超えない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、粒子状物質検出センサSのセンサ素子10の組付構造や、センサ素子10を覆うカバー体S1の形状、その他各部の構成や材質等は、任意に設定することができる   The configuration of the particulate matter detection sensor S and the exhaust gas purification device using the same is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the assembling structure of the sensor element 10 of the particulate matter detection sensor S, the shape of the cover S1 covering the sensor element 10, the configuration and material of each part, and the like can be arbitrarily set.

また、上記実施形態においては、内燃機関Eをディーゼルエンジンとし、粒子状物質を捕集するDPF6を配置したが、内燃機関Eをガソリンエンジンとして、ガソリンパティキュレートフィルタを配置することもできる。また、内燃機関Eの燃焼排ガスに限らず、粒子状物質が含まれる被測定ガスであれば、いずれにも適用することができる。   In the above embodiment, the internal combustion engine E is a diesel engine, and the DPF 6 for collecting particulate matter is arranged. However, the internal combustion engine E may be a gasoline engine and a gasoline particulate filter may be arranged. In addition, the present invention is not limited to the combustion exhaust gas of the internal combustion engine E, and can be applied to any measurement gas containing particulate matter.

E1 排ガス通路
S 粒子状物質検出センサ
1 センサ素子
10 被堆積部
2 検知部
21、22 検知電極
3 測温部
31、32 金属線
33 接点
5 センサ制御部
E1 Exhaust gas passage S Particulate matter detection sensor 1 Sensor element 10 Deposited part 2 Detection part 21, 22 Detection electrode 3 Temperature measurement part 31, 32 Metal wire 33 Contact 5 Sensor control part

Claims (13)

被測定ガス通路(E1)に配置されるセンサ素子(1)を備える粒子状物質検出センサ(S)であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス(G)に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部(10)と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部(2)と、
異種金属からなる一対の金属線(31、32)と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部(31a、32a)と、上記一対の端部が接合された接点(33)を有する測温部(3)と、を備えており、
上記一対の金属線は、少なくとも上記センサ素子が上記被測定ガス(G)に晒される部分において、上記一対の端部を除く部分が、上記センサ素子の内部に埋設されている、粒子状物質検出センサ。
A particulate matter detection sensor (S) including a sensor element (1) arranged in a gas path to be measured (E1),
The sensor element is
A deposition portion (10) on which particulate matter contained in the gas to be measured (G) is deposited;
A detection unit (2) for detecting particulate matter deposited on the portion to be deposited;
A pair of metal wires (31, 32) made of dissimilar metals, a pair of ends (31a, 32a) of the pair of metal wires disposed on the portion to be deposited, and a contact point where the pair of ends are joined. (33) having a temperature measuring section (3) ,
As for the pair of metal wires, at least in a portion where the sensor element is exposed to the gas to be measured (G), a portion excluding the pair of ends is buried inside the sensor element. Sensor.
被測定ガス通路(E1)に配置されるセンサ素子(1)を備える粒子状物質検出センサ(S)であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス(G)に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部(10)と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部(2)と、
異種金属からなる一対の金属線(31、32)と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部(31a、32a)と、上記一対の端部が接合された接点(33)を有する測温部(3)と、を備えており、
上記センサ素子は、複数の絶縁性シート(12)の積層体からなる絶縁性基体(11)を有し、複数の上記絶縁性シートの積層面からなる上記絶縁性基体の表面に、上記被堆積部が形成されており、
互いに隣り合う2つの上記絶縁性シートの間に、上記一対の金属線を構成する金属膜(310、320)が埋設されると共に、上記被堆積部に露出する上記金属膜の端縁部が、上記一対の端部を構成する、粒子状物質検出センサ。
A particulate matter detection sensor (S) including a sensor element (1) arranged in a gas path to be measured (E1),
The sensor element is
A deposition portion (10) on which particulate matter contained in the gas to be measured (G) is deposited;
A detection unit (2) for detecting particulate matter deposited on the portion to be deposited;
A pair of metal wires (31, 32) made of dissimilar metals, a pair of ends (31a, 32a) of the pair of metal wires disposed on the portion to be deposited, and a contact point where the pair of ends are joined. (33) having a temperature measuring section (3),
The sensor element has an insulating substrate (11) formed of a laminate of a plurality of insulating sheets (12), and the sensor element is formed on a surface of the insulating substrate formed of a stacked surface of the plurality of insulating sheets. Part is formed,
Between the two insulating sheets adjacent to each other, the metal films (310, 320) constituting the pair of metal wires are buried, and the edge of the metal film exposed to the portion to be deposited is A particulate matter detection sensor constituting the pair of ends .
被測定ガス通路(E1)に配置されるセンサ素子(1)を備える粒子状物質検出センサ(S)であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス(G)に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部(10)と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部(2)と、
異種金属からなる一対の金属線(31、32)と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部(31a、32a)と、上記一対の端部が接合された接点(33)を有する測温部(3)と、を備えており、
上記センサ素子は、複数の絶縁性シート(12a、12b)の積層体からなる絶縁性基体(11)を有し、上記絶縁性基体(11)の表面となる上記絶縁性シート(12a)のシート面に、上記一対の金属線を構成する金属膜(310、320)が配置されると共に、上記シート面に設けた上記被堆積部に配置される、上記金属膜の一部が、上記一対の端部を構成する、粒子状物質検出センサ。
A particulate matter detection sensor (S) including a sensor element (1) arranged in a gas path to be measured (E1),
The sensor element is
A deposition portion (10) on which particulate matter contained in the gas to be measured (G) is deposited;
A detection unit (2) for detecting particulate matter deposited on the portion to be deposited;
A pair of metal wires (31, 32) made of dissimilar metals, a pair of ends (31a, 32a) of the pair of metal wires disposed on the portion to be deposited, and a contact point where the pair of ends are joined. (33) having a temperature measuring section (3),
The sensor element has an insulating base (11) composed of a laminate of a plurality of insulating sheets (12a, 12b), and the sheet of the insulating sheet (12a) serving as a surface of the insulating base (11). A metal film (310, 320) constituting the pair of metal wires is disposed on a surface, and a part of the metal film disposed on the deposition target portion provided on the sheet surface is a part of the pair of metal wires. A particulate matter detection sensor constituting an end .
被測定ガス通路(E1)に配置されるセンサ素子(1)を備える粒子状物質検出センサ(S)であって、
上記センサ素子は、
被測定ガス(G)に含まれる粒子状物質が堆積する被堆積部(10)と、
上記被堆積部に堆積した粒子状物質を検知する検知部(2)と、
異種金属からなる一対の金属線(31、32)と、上記被堆積部に配置される上記一対の金属線の一対の端部(31a、32a)と、上記一対の端部が接合された接点(33)を有する測温部(3)と、を備えており、
上記検知部は、上記被堆積部において、互いに離間して配置される一対の検知電極(21、22)を有しており、上記一対の金属線の一方(31)は、上記一対の検知電極の一方(22)の少なくとも一部と一体に構成されると共に、上記一対の検知電極の一方は、接地電極であり、上記一対の金属線の一方と、同一組成の金属材料からなる、粒子状物質検出センサ。
A particulate matter detection sensor (S) including a sensor element (1) arranged in a gas path to be measured (E1),
The sensor element is
A deposition portion (10) on which particulate matter contained in the gas to be measured (G) is deposited;
A detection unit (2) for detecting particulate matter deposited on the portion to be deposited;
A pair of metal wires (31, 32) made of dissimilar metals, a pair of ends (31a, 32a) of the pair of metal wires disposed on the portion to be deposited, and a contact point where the pair of ends are joined. (33) having a temperature measuring section (3),
The detection section has a pair of detection electrodes (21, 22) arranged apart from each other in the portion to be deposited, and one (31) of the pair of metal wires is connected to the pair of detection electrodes. And one of the pair of sensing electrodes is a ground electrode, and is formed of a metal material having the same composition as one of the pair of metal wires. Substance detection sensor.
上記検知部は、上記被堆積部において、互いに離間して配置される一対の検知電極(21、22)を有しており、上記一対の端部は、上記一対の検知電極に隣接して配置される、請求項1〜のいずれか1項に記載の粒子状物質検出センサ。 The detection unit has a pair of detection electrodes (21, 22) arranged apart from each other in the portion to be deposited, and the pair of ends is disposed adjacent to the pair of detection electrodes. The particulate matter detection sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection is performed. 上記一対の金属線は、少なくとも一方が、貴金属又は貴金属を含む合金からなる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の粒子状物質検出センサ。 The particulate matter detection sensor according to claim 1, wherein at least one of the pair of metal wires is made of a noble metal or an alloy containing a noble metal . 上記一対の金属線は、Pt又はRh含有率が10質量%未満のPt−Rh合金からなる金属線(32)と、Rh含有率が10質量%以上のPt−Rh合金からなる金属線(31)とを組み合わせてなる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の粒子状物質検出センサ。 The pair of metal wires include a metal wire (32) made of a Pt-Rh alloy having a Pt or Rh content of less than 10% by mass and a metal wire (31) made of a Pt-Rh alloy having a Rh content of 10% by mass or more. The particulate matter detection sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein 求項1〜7のいずれか1項に記載の粒子状物質検出センサと、センサ制御部(5)とを有し、
上記センサ素子は、長手方向(X)の先端側に上記被堆積部を備えており、
上記一対の金属線は、上記接点と反対側の端部が、上記センサ素子の基端側に設けられた一対の測温用端子部(30)に接続されており、
上記センサ制御部は、上記一対の測温用端子部に接続されて、上記一対の測温用端子部間の起電力を検出する温度検出部(52)を備えている、粒子状物質検出装置。
Includes a particulate matter detection sensor as claimed in any one of Motomeko 1-7, the sensor control unit (5),
The sensor element includes the portion to be deposited on the tip side in the longitudinal direction (X),
Ends of the pair of metal wires opposite to the contact point are connected to a pair of temperature measurement terminals (30) provided on a base end side of the sensor element.
The particulate matter detection device, wherein the sensor control unit includes a temperature detection unit (52) connected to the pair of temperature measurement terminals and detecting an electromotive force between the pair of temperature measurement terminals. .
上記一対の金属線は、上記接点から上記一対の測温用端子部のうちの第1端子(30a)に接続される金属線(31)と、上記接点から上記一対の測温用端子部のうちの第2端子(30b)に接続される金属線(32)とからなり、各金属線は、上記接点から各端子へ至るまで同一組成の金属材料で構成されている、請求項8に記載の粒子状物質検出装置。The pair of metal wires include a metal wire (31) connected from the contact to the first terminal (30a) of the pair of temperature measurement terminals, and a metal wire (31) connected from the contact to the pair of temperature measurement terminals. The metal wire (32) connected to the second terminal (30b) among them, wherein each metal wire is made of a metal material having the same composition from the contact to each terminal. Particulate matter detection device. 上記温度検出部(52)と、上記一対の測温用端子部との間は、一対の補償導線(50a、50b)によって接続されており、各補償導線は、これに接続される上記第1端子又は上記第2端子と同一組成の金属材料で構成されている、請求項9に記載の粒子状物質検出装置。 The temperature detector (52) and the pair of temperature measuring terminals are connected by a pair of compensating leads (50a, 50b), and each compensating lead is connected to the first compensating lead. The particulate matter detection device according to claim 9, wherein the particulate matter detection device is made of a metal material having the same composition as the terminal or the second terminal . 上記センサ制御部は、上記検知部の出力信号が読み込まれる出力検出部(51)を備え、上記出力信号を、上記温度検出部の検出結果に基づいて温度補正する、請求項8〜10のいずれか1項に記載の粒子状物質検出装置。 11. The sensor control unit according to claim 8, further comprising: an output detection unit configured to read an output signal of the detection unit, and correcting the output signal based on a detection result of the temperature detection unit. 2. The particulate matter detection device according to claim 1. 上記センサ素子は、ヒータ部(4)を内蔵しており、上記センサ制御部は、上記温度検出部の検出結果に基づいて、上記ヒータ部の作動を制御するヒータ制御部(53)を備える、請求項8〜11のいずれか1項に記載の粒子状物質検出装置。 The sensor element has a built-in heater unit (4), and the sensor control unit includes a heater control unit (53) that controls the operation of the heater unit based on a detection result of the temperature detection unit . The particulate matter detection device according to any one of claims 8 to 11 . 上記被測定ガス通路(E1)は内燃機関の排ガス通路であり、上記被測定ガスは、内燃機関の排ガスである、請求項〜12のいずれか1項に記載の粒子状物質検出装置。 The particulate matter detection device according to any one of claims 8 to 12, wherein the measured gas passage (E1) is an exhaust gas passage of an internal combustion engine, and the measured gas is exhaust gas of an internal combustion engine .
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