颗粒状物质检测元件的制作方法

相关申请的相互参照本申请基于2014年12月23日提出申请的日本申请号2014－259592号，在此引用其记载内容。本发明涉及颗粒状物质检测元件。
背景技术：
：在内燃机的排气管设置有用于捕集排气中所含的颗粒状物质(particulatematter：pm)的排气净化装置。该排气净化装置具备颗粒状物质检测装置，该颗粒状物质检测装置具有对排气所含的颗粒状物质的量进行检测的颗粒状物质检测传感器，基于通过该颗粒状物质检测装置得到的信息，进行排气净化装置的故障检测。作为在排气净化装置中使用的颗粒状物质检测传感器的颗粒状物质检测元件，例如有专利文献1所示的颗粒状物质检测元件。专利文献1的颗粒状物质检测元件将极性互不相同的电极相邻配置而成，并向电极间施加电压从而形成静电场，来捕集带电的颗粒状物质。并且，通过对由颗粒状物质在电极间堆积而产生的电极间的电特性的变化进行测定，从而检测颗粒状物质的量。这里，若颗粒状物质的堆积量增加，则电极间的电特性难以变化，有时传感器灵敏度降低。因此，在规定的定时进行再生处理，以使颗粒状物质的捕集能力恢复。再生处理通过利用加热器加热等燃烧除去颗粒状物质来进行。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012－78130号公报技术实现要素：然而，即使使颗粒状物质燃烧，由于无机成分作为残渣残留，则反复颗粒状物质的堆积、再生处理的话，残渣渐渐堆积。于是，担心若电极被残渣埋没，则会造成传感器的检测灵敏度降低、或不能检测。本公开鉴于相关背景而做成，欲提供能够抑制由颗粒状物质的残渣引起的检测电极的埋没、并抑制检测灵敏度的降低的颗粒状物质检测元件。本公开的一方式涉及颗粒状物质检测元件，其特征在于，该颗粒状物质检测元件具有将多个检测电极以及多个绝缘部件层叠而成的层叠部，该多个检测电用于检测从内燃机排出的排气中所含的颗粒状物质的极，该多个绝缘部件由具有电绝缘性的材料构成，其中，在上述检测电极与上述绝缘部件的层叠方向上，相邻的上述检测电极具有相互不同的极性，上述颗粒状物质检测元件具有在与上述层叠方向正交的方向上使上述多个检测电极的至少一部分从上述绝缘部件露出并使上述颗粒状物质的一部分堆积的被堆积部，在该被堆积部中，具有一方的极性的上述检测电极在上述层叠方向上的宽度比具有另一方的极性的上述检测电极在上述层叠方向上的宽度大。附图说明图1为实施例1中的颗粒状物质检测元件的立体图。图2为实施例1中的颗粒状物质检测元件的被堆积部的放大图。图3为实施例1中的颗粒状物质检测元件的分解立体图。具体实施方式实施例(实施例1)使用图1～图3对上述颗粒状物质检测元件所涉及的实施例进行说明。如图1所示，上述颗粒状物质检测元件具有将多个检测电极2及多个绝缘部件3层叠而成的层叠部4，多个检测电极2用于对从内燃机排出的排气中所包含的颗粒状物质进行检测，多个绝缘部件3由具备电绝缘性的材料构成。在检测电极2与绝缘部件3的层叠方向x上，相邻的检测电极2具有互不相同的极性。颗粒状物质检测元件1具有在与层叠方向x正交的方向上使多个检测电极2的至少一部分从绝缘部件3露出并使颗粒状物质的一部分堆积的被堆积部5。如图2所示，在被堆积部5中，具有一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w1比具有另一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w2大。优选的是，在被堆积部5中，具有一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w1为具有另一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w2的1.5倍以上。本例的颗粒状物质检测元件1用于对从安装在汽车的内燃机通过排气管而排出的排气中所含的颗粒状物质进行检测。基于通过颗粒状物质检测元件1得到的信息，进行排气净化装置的故障检测。此外，本例中，对排气所含的主要的颗粒状物质为带正电的安装在排气系统的颗粒状物质检测元件1进行说明。即，本例的颗粒状物质检测元件1优选的是多个检测电极2之中，使负极22的宽度w1大于正极21的宽度w2，且负极22的宽度w1为正极21的宽度w2的1.5倍以上。如图3所示，绝缘部件3通过将氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等陶瓷材料形成为平板状而成。颗粒状物质检测元件1通过将绝缘部件3在其板厚方向上层叠8片而形成为棒状。在8片绝缘部件3中的7片上，在层叠方向x的一方的面中的绝缘部件3的长边方向(图中的方向y)的一端部形成有由导电性材料构成的检测电极2。在本实施方式中，在平板状的绝缘部件3的一对的主面的一方形成有检测电极2的膜。通过层叠形成有该检测电极2的绝缘部件3层叠，来形成将绝缘部件3与检测电极2交替地层叠而成的层叠部4。如图1所示，在层叠部4中，多个检测电极2的正极21与负极2交替地层叠。此外，在图3中，省略了层叠方向x上的检测电极2的厚度的图示。另外，不特别限定绝缘部件3以及检测电极2的层叠数。如图1所示，在层叠方向x上相邻的检测电极2彼此被相互隔开一定间隔地配置。如图3所示，在检测电极2中，在配置于层叠方向x的端部的正极21以及负极22，分别形成有从检测电极2向与层叠方向x正交的方向y延伸的引出电极部23。虽然未进行图示，但在本实施方式中，正极21彼此、负极22彼此电连接。因此，通过从外部对引出电极部23施加电压，从而对各正极21、各负极22施加电压。此外，电压的施加方法、电极的连接方法不限于此。如图1所示，颗粒状物质检测元件1在配置于与层叠方向x正交的方向z的侧面，使检测电极2的端部附近从绝缘部件3露出而形成有被堆积部5。该被堆积部5成为检测面。换句话说，被堆积部5包括颗粒状物质检测元件1的上述侧面中的、分离形成的检测电极2的露出面(以下，有时也称作检测电极2的检测面)以及这些检测电极2间的绝缘部件3的露出面(以下，有时也称作绝缘部件3的检测面)。在颗粒状物质检测元件1的被堆积部5中，若对检测电极2施加电压则在检测电极2的周围形成电场，颗粒状物质被向检测电极2吸引。在本例中，由于主要的颗粒状物质带正电，因此颗粒状物质被向检测电极2中的主负极22吸引。附着在检测电极2的颗粒状物质在检测电极2的表面即检测电极2的检测面移动，并在相邻的正极21与负极22之间即平板状的绝缘部件3的检测面堆积。于是，通过在被堆积部5堆积的颗粒状物质，在被堆积部5露出的正极21与负极22导通，正极21与负极22之间的电阻值降低。随着检测电极2间的电阻值的变化，作为流过检测电极2间的电信号的电流量发生变化。由此，从颗粒状物质检测元件1输出的电流值变化。换句话说，从颗粒状物质检测元件1输出的电流值根据被堆积部5中的颗粒状物质的堆积量而变化，具有与颗粒状物质的堆积量有关的信息。通过使用该电流值，能够检测被堆积部5中的颗粒状物质的堆积量。在本例中，在颗粒状物质检测元件1中检测出的电流被向具备分流电阻的控制单元输出。控制单元输出利用电流值与分流电阻的积计算出的电压。接下来，对本例的作用效果进行说明。在上述颗粒状物质检测元件1的被堆积部5中，具有一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w1大于具有另一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w2。因此，能够抑制颗粒状物质检测元件1的厚度的增加，且能够抑制检测电极2被颗粒状物质的残渣埋没。即，由于排气所含的颗粒状物质带正或负电，因此容易集中并堆积在正及负中的某一方的电极。因此，通过仅增大颗粒状物质容易集中的一侧的检测电极2的宽度，能够抑制层叠方向x上的颗粒状物质检测元件1的大型化，并且能够高效地防止检测电极2被颗粒状物质的残渣埋没。另外，通过将宽度w1设成宽度w2的1.5倍以上，能够进一步高效地防止检测电极2被颗粒状物质的残渣埋没。如以上所述，根据本例，可提供能够抑制颗粒状物质的残渣引起的检测电极的埋没、并抑制检测灵敏度降低的颗粒状物质检测元件。此外，在实施例1中，对于排气所含的主要的颗粒状物质带正电的情况，例示了被堆积部中的层叠方向的负极的宽度大于层叠方向的正极的宽度，但对于排气所含的主要的颗粒状物质带负电的情况，能够使被堆积部中的层叠方向的正极的宽度大于层叠方向的负极的宽度。(确认试验)在本试验中，确认了使颗粒状物质检测元件1的负极22的宽度w1相对于正极21的宽度w2的比w1/w2变化之时，对检测灵敏度产生的影响。在本试验中，使用基本构成与上述的实施例1所示的颗粒状物质检测元件1相同的检测元件，变更负极22的宽度w1相对于正极21的宽度w2的比w1/w2来进行检测灵敏度的比较。具体而言，使用了将比率w1/w2设为1.0、1.2、1.5、2.7、5.0的5种颗粒状物质检测元件。将正极21的宽度w2设为4μm，将沿层叠方向x相邻的检测电极2间的间隔设为20μm。另外，将对正极21与负极22之间施加的电压设为35v。此外，本例或与本例有关的附图中所使用的附图标记之中，与实施例1中使用的附图标记相同的附图标记，只要未特别说明，则表示与实施例1相同的构成要素等。在配设有颗粒状物质检测元件的排气管中，使颗粒状物质浓度为3mg/m3的排气以24m/s的流速流通。另外，颗粒状物质检测元件的附近的排气温度为220℃。在该条件下，进行了以12分钟为1周期反复颗粒状物质的捕集、再生处理的耐久试验。即，1周期中的最初的10分钟期间进行颗粒状物质的捕集，之后用2分钟进行再生处理。再生处理通过利用加热器加热燃烧除去颗粒状物质来进行。并且，上述耐久试验的规定周期后，确认了颗粒状物质检测元件中的检测灵敏度的变化。检测灵敏度通过颗粒状物质检测元件中的不灵敏质量来判断。不灵敏质量(日文：不感質量)指的是，在各周期期间，直至由于颗粒状物质的堆积而在颗粒状物质检测元件形成导通路径、颗粒状物质检测元件的电特性发生变化为止的期间，在排气管内流通的排气气体所含的颗粒状物质的量。对于上述5种颗粒状物质检测元件，在排气管内的颗粒状物质的流通量相当于车辆行驶10万km的周期(方便起见称作“10万km相当周期”。)、以及相当于车辆行驶30万km的周期(方便起见称作“30万km相当周期”。)中，分别测定了不灵敏质量、并测定了不灵敏质量比。测定结果在表1中示出。此外，不灵敏质量比指的是，在第规定次数的周期期间测定的不灵敏质量相对于在第一次周期期间测定的不灵敏质量的比。【表1】w1/w2相当于行驶10万km相当于行驶30万km1.02.4不能测定1.21.6不能测定1.51.03.22.71.01.05.01.01.0在表1中的“相当于行驶10万km”的栏中表示在相当于10万km的周期中测定的不灵敏质量比。另外，在表1中的“相当于行驶30万km”的栏中表示在相当于30万km的周期中测定的不灵敏质量比。如表1所示，相对于在比率w1/w2为1.0的情况(w1＝w2的情况)下、相当于10万km的周期中的不灵敏质量比为较大的2.4，在使负极22的宽度w1大于正极21的宽度w2的情况下，不灵敏质量比减少。另外，确认了只要比率w1/w2为1.5以上，即使在相当于10万km的周期中，颗粒状物质检测元件1的检测灵敏度也不降低。并且，确认了若设比率w1/w2为2.7以上，则即使在相当于30万km的周期中，颗粒状物质检测元件1的检测灵敏度也不降低。根据以上的结果可知，通过在被堆积部5中、使具有一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w1大于具有另一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w2，能够提高颗粒状物质检测元件的检测灵敏度的耐久性。另外，可知通过在被堆积部5中、使具有一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w1为具有另一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w2的1.5倍以上，能够得到检测灵敏度更难以降低的颗粒状物质检测元件1。并且，可知更优选的是在被堆积部5中，将具有一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w1设为具有另一方的极性的检测电极2在层叠方向x上的宽度w2的2.7倍以上。此外，关于比率w1/w2为1.0、1.2的颗粒状物质检测元件，从耐久试验开始后达到相当于30万km的周期之前，不能测定颗粒状物质。认为从耐久试验开始至达到相当于30万km的周期期间，检测电极被颗粒状物质的残渣埋没。附图标记说明1颗粒状物质检测元件2检测电极3绝缘部件4层叠部5被堆积部w1检测电极(负极)的宽度w2检测电极(正极)的宽度x层叠方向当前第1页12