JP2016200063A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な排気浄化装置を提供すること。
【解決手段】実施形態に係る排気浄化装置は、マイクロ波を出力するマイクロ波送信器と、前記マイクロ波の入力ポート、前記マイクロ波の出力ポート、前記マイクロ波の吸収ポート、および前記マイクロ波の反射ポート、を有し、前記入力ポートにおいて前記マイクロ波送信器に接続された４分岐型導波管と、前記４分岐型導波管の前記出力ポートに、第１の導波管を介して接続された筒体と、前記筒体内に配置されたフィルタ本体と、を具備する。前記４分岐型導波管および前記第１の導波管は、前記マイクロ波の前記フィルタ本体への供給路を構成するとともに、排気ガスの前記フィルタ本体への供給路を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、排気浄化装置に関する。

例えばディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排気ガスには、炭素粒子を主成分とする微粒子物質（ＰＭ：パティキュレート・マター）が含まれる。ＰＭは環境汚染物質であるため、通常、内燃機関から排出される排気ガスは、ＰＭを捕捉するフィルタ本体としてトラップフィルターが適用された排気浄化装置を通して外気に排出される。排気浄化装置に用いられるトラップフィルターは、一般に、耐熱性に優れた多孔質のセラミックによって構成されており、このようなトラップフィルターは、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）と称されている。

ＤＰＦによるＰＭの捕集量が許容値を超えると、目詰まりが生じて、排気ガスの圧力が増大し、内燃機関の燃費が悪化する。また、ＤＰＦによるＰＭの捕集量が許容値を超えると、ＤＰＦが損傷し、ＰＭがＤＰＦに捕捉されずにすり抜ける可能性がある。従って、適切な時期に、ＤＰＦを交換する必要がある。または、適切な時期に、ＤＰＦに対して再生処理（ＰＭの捕集能力を回復させる処理）を施す必要がある。再生処理としては、一般的にはＤＰＦに対してエンジン駆動用以外の燃料を噴射し、これを燃焼することによってＰＭを加熱、燃焼させ、ＰＭを除去する、といった処理が知られている。しかし、車載用ＤＰＦに対して燃料の噴射による再生処理を実行する場合、燃料の噴射によって、実質的に燃費を悪化させる、という問題がある。

自動車以外の分野において、マイクロ波を照射して木材や化学物質等を加熱する技術（マイクロ波加熱技術）が知られおり、このマイクロ波加熱技術を、車載用ＤＰＦの再生処理に適用することが求められる。しかし、ＤＰＦの再生処理に必要なマイクロ波を出力することができるようにマイクロ波加熱技術を構成すると、その構成は極めて大きくなる。したがって、このような大きなマイクロ波加熱技術の構成および車載用ＤＰＦを含む排気浄化装置を、搭載スペースに限界がある自動車に適用することは困難である。

特許第５１６３６９５号公報

実施形態は、小型化が可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る排気浄化装置は、マイクロ波を出力するマイクロ波送信器と、前記マイクロ波の入力ポート、前記マイクロ波の出力ポート、前記マイクロ波の吸収ポート、および前記マイクロ波の反射ポート、を有し、前記入力ポートにおいて前記マイクロ波送信器に接続された４分岐型導波管と、前記４分岐型導波管の前記出力ポートに、第１の導波管を介して接続された筒体と、前記筒体内に配置されたフィルタ本体と、を具備する。前記４分岐型導波管および前記第１の導波管は、前記マイクロ波の前記フィルタ本体への供給路を構成するとともに、排気ガスの前記フィルタ本体への供給路を構成する。

第１の実施形態に係る排気浄化装置を含む排気浄化システムを示す概念図である。 上述の排気浄化システムに適用される第１の実施形態に係る排気浄化装置の具体的な構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る排気浄化装置の制御部による周波数の制御方法を示すフローチャート図である。 周波数の可変量を説明するための図である。 第２の実施形態に係る排気浄化装置の具体的な構成の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る排気浄化装置の制御部による周波数の制御方法を示すフローチャート図である。

以下に、本発明の実施形態に係る排気浄化装置について、図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る排気浄化装置を含む排気浄化システムを示す概念図である。図１に示す排気浄化システムにおいて、例えばディーゼルエンジンなどの内燃機関１から排出される排気ガス２は、排気浄化装置１０に導かれる。排気浄化装置１０は、排気ガス２に含まれる微粒子物質として例えば炭素粒子を主成分とする微粒子物質（ＰＭ：パティキュレート・マター）を、微粒子物質（ＰＭ）堆積処理部１１に配置されたフィルタ本体１２を用いて捕捉し、ＰＭが除去された排気ガス２を外気に排出する。

このような排気浄化システムに用いられる排気浄化装置１０において、マイクロ波送信器１３は、制御部１４によって調節された周波数のマイクロ波１５を出力して、ＰＭ堆積処理部１１に供給する。フィルタ本体１２に捕捉されたＰＭは、このマイクロ波１５によって加熱され、燃焼除去される。このようにして、フィルタ本体１２の再生処理は実行される。以下に、このようなシステムに適用される排気浄化装置１０について、図面を参照して詳細に説明する。

図２は、上述の排気浄化システムに適用される第１の実施形態に係る排気浄化装置の具体的な構成の一例を示す図である。図２に示すように、排気浄化装置１０は、排気ガス２が通過する筒体１６、および筒体１６の内部に配置されるフィルタ本体１２、を備えた微粒子物質（ＰＭ）堆積処理部１１を備える。

ＰＭ堆積処理部１１の筒体１６は、少なくとも一方の端部（流入端部）から流入される排気ガス２を他方の端部（排出端部）から排出することができる構造を有する。筒体１６は、例えば両端が開口端の円筒形状の金属によって構成される。筒体１６は、両端が開口端の角筒形状の金属によって構成されていてもよい。

筒体１６の内部には、排気ガス２に含まれる微粒子物質（ＰＭ：パティキュレート・マター）として、例えば炭素粒子を主成分とするＰＭを捕捉するフィルタ本体１２が配置されている。フィルタ本体１２は、隔壁によって区画される複数の排気通路を有する多孔質体によって構成されるトラップフィルターであり、例えばＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）である。なお、多孔質体としては、例えば多孔質のセラミックであるコーディエライトがあげられる。

このようなＰＭ堆積処理部１１の筒体１６の流入端部には、マイクロ波送信器１３から出力されるマイクロ波のフィルタ本体１２への供給路を構成するとともに、排気ガス２のフィルタ本体１２への供給路を構成する共用供給路１７が接続されている。共用供給路１７は、サーキュレータ１８、第１の導波管１９、および方向性結合器２０、によって構成されている。

サーキュレータ１８は、４つの入出力可能なポート（第１のポート〜第４のポート）を有する４分岐型導波管であり、所定のポートに入力されたマイクロ波を、実質的に他の特定ポートのみから出力することができる特性を有する。具体的には、以下の入出力特性を有する。すなわち、第１のポートに入力されたマイクロ波は実質的に第２のポートのみから出力され、第２のポートに入力されたマイクロ波は実質的に第３のポートのみから出力され、第３のポートに入力されたマイクロ波は実質的に第４のポートのみから出力され、第４のポートに入力されたマイクロ波は実質的に第１のポートのみから出力される。なお、このような入出力特性は、サーキュレータ１８を構成する導波管内部にフェライト材料を配置し、所定方向に磁界をかけることによって得ることができる。磁界がかけられたフェライト材料にマイクロ波が入射されると、ファラデー効果によってマイクロ波の進行方向が所定方向に曲げられるため、上記のような入出力特性を得ることができる。

このサーキュレータ１８の第１のポートであるマイクロ波の入力ポート１８ａには、導波管２１を介してマイクロ波送信器１３が接続されており、第２のポートであるマイクロ波の出力ポート１８ｂには、パワーメータ２２が接続された方向性結合器２０、および金属棒２３を内部に挿入可能な第１の導波管１９（いわゆるスタブチューナー）、をこの順に介してＰＭ堆積処理部１１の筒体１６が接続されている。また、第３のポートであるマイクロ波の吸収ポート１８ｃには終端器２４が接続されており、第４のポートであるマイクロ波の反射ポート１８ｄには、実質的な長さがλ／４である第２の導波管２５を介して排気ガス２の吸気口２６が接続されている。なお、筒体１６の排出端部には、排気ガス２の排気口２７が接続されている。そして、第２の導波管２５と吸気口２６との間、および筒体１６と排気口２７との間、にはそれぞれ、マイクロ波を反射する反射部として、例えば金網２８が設けられている。

このような排気浄化装置１０において、例えば内燃機関１から排気された排気ガス２は、吸気口２６から共用供給路１７（サーキュレータ１８、方向性結合器２０、および第１の導波管１９）を通過して筒体１６の内部のフィルタ本体１２に供給される。フィルタ本体１２に供給される排気ガス２がフィルタ本体１２を通過する際、フィルタ本体１２において排気ガス２に含まれるＰＭが捕捉される。したがって、ＰＭが除去された排気ガス２が、排気口２７から外気に排出される。

フィルタ本体１２に捕捉されたＰＭは、マイクロ波送信器１３から供給されるマイクロ波によって燃焼、除去され、このようにしてフィルタ本体１２の再生処理が実行される。この再生処理において、マイクロ波送信器１３が同軸導波管変換によって導波管２１にマイクロ波を出力すると、そのマイクロ波（進行波）は、サーキュレータ１８の入力ポート１８ａから共用供給路１７（サーキュレータ１８、方向性結合器２０、および第１の導波管１９）を通過して筒体１６の内部のフィルタ本体１２に供給される。

フィルタ本体１２に供給されたマイクロ波は、排気ガスの排気口２７に設けられた金網２８で反射され、反射されたマイクロ波（反射波）は、筒体１６、第１の導波管１９、および方向性結合器２０、を介して、サーキュレータ１８の出力ポート１８ｂからサーキュレータ１８の内部に再供給される。サーキュレータ１８に再供給されたマイクロ波は、吸収ポート１８ｃに設けられた終端器２４で吸収される。なお、吸収ポート１８ｃからわずかに漏れ出るマイクロ波は、サーキュレータ１８の反射ポート１８ｄで反射される。したがって、マイクロ波の外部への放射は抑制される。

このようにして、マイクロ波の進行波と反射波は、方向性結合器２０、第１の導波管１９、筒体１６、および排気口２７、によって構成される共振器の空間内に定在波を形成する。この定在波がフィルタ本体１２を加熱し、フィルタ本体１２の再生処理が実行される。

なお、マイクロ波の進行波は、第１の導波管１９に設けられた金属棒２３（スタブチューナー）によってインピーダンス整合をとってフィルタ本体１２に入射されるため、フィルタ本体１２の端面における反射が抑制され、効率的にマイクロ波をフィルタ本体１２の内部に進行させることができる。しかし、フィルタ本体１２の加熱とともに筒体１６の内部の実効誘電率が変化するため、フィルタ本体１２の加熱とともに、フィルタ本体１２の端面におけるマイクロ波の反射量が多くなる。これを抑制するために、本実施形態においては、方向性結合器２０にパワーメータ２２を接続している。また、第１の導波管１９に挿入される金属棒２３を駆動する駆動部２９を制御する制御部１４が、パワーメータ２２に接続されている。

例えば定期的にパワーメータ２２によってマイクロ波の反射波の強度を測定し、制御部１４は、反射波の強度が規定値より弱くなるように駆動部２９を制御して、金属棒２３の位置（第１の導波管１９の内部への挿入量）を調節する。このようにして、筒体１６の内部の実効誘電率が変化しても、その変化に追従してインピーダンス調整を行うことができるため、マイクロ波のフィルタ本体１２への効率的な供給を継続することができる。

また、フィルタ本体１２は上述のように共振器内に形成される定在波によって加熱される。しかし、定在波は、腹（強度が強い部分）と節（強度が弱い部分）と、を規則的に繰り返すため、フィルタ本体１２の内部において温度差が生じる。このような温度差の発生を抑制するために、本実施形態においては、制御部１４によって、マイクロ波送信器１３から出力されるマイクロ波の周波数を制御している。以下に、図３を参照して、周波数の制御方法の一例を説明する。

排気浄化装置１０の動作開始後、基本周波数ｆを選択し（Ｓ１０１）、制御部１４は、マイクロ波送信器１３から、選択された周波数ｆのマイクロ波が出力されるように、マイクロ波送信器１３を設定する（Ｓ１０２）。次に、マイクロ波送信器１３に出力指示を行って出力をＯＮにし（Ｓ１０３）、タイマ（図２には明示なし）をスタートさせる（Ｓ１０４）。これにより、マイクロ波送信器１３からフィルタ本体１２に、選択された周波数のマイクロ波が供給され、フィルタ本体１２が加熱される。

タイマがＴ１になるまでフィルタ本体１２の加熱を継続した後（Ｓ１０５）、マイクロ波送信器１３に出力ＯＦＦの指示を行うとともに、タイマをリセットする（Ｓ１０６）。この後、周波数を所定量だけ可変したか否かを判断する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７の判断の結果、周波数を所定量だけ可変していない場合、現状の周波数と異なる他の周波数を再選択する（Ｓ１０８）。以下、Ｓ１０７において、周波数を所定量だけ可変した、と判断されるまで、Ｓ１０２〜Ｓ１０８を繰り返す。Ｓ１０７において、周波数を所定量だけ可変した、と判断されると、終了通知を行って（Ｓ１０９）、終了処理を行う。

例えばこのようにして、制御部１４は、マイクロ波送信器１３から出力されるマイクロ波の周波数を可変する。なお、上記マイクロ波の周波数の制御方法において、周波数の「所定量」とは、例えば、図４に示すように、マイクロ波送信器１３からフィルタ本体１２にマイクロ波が供給された結果として筒体１６の内部に生じる定在波の腹の位置（定在波の最も強い位置＝最も加熱される位置）が、周波数が高い場合の節の位置（定在波が０となる位置）と重なるように移動するのに必要な周波数の可変量を意味する。したがって、上記マイクロ波の周波数の制御方法は、定在波の腹の位置を例えば図４のＬ１〜Ｌ３のように移動させる方法である。

以上のように、定在波の腹の位置を移動させるように、マイクロ波の周波数を制御する。したがって、フィルタ本体１２の内部において温度差が発生することを抑制することができる。また、マイクロ波送信器１３を制御することによって定在波の腹の位置を移動させるため、例えば可動反射部等のように、定在波の腹の位置を移動させるための特殊な機構を備える必要がない。したがって、排気浄化装置１０の大型化を抑制しつつ、フィルタ本体１２の内部において温度差が発生することを抑制することができる。

なお、制御部１４は、上記の金属棒２３の位置制御と、マイクロ波の周波数制御と、を同時に行うことができる。

以上に説明した第１の実施形態に係る排気浄化装置１０によれば、サーキュレータ１８、方向性結合器２０、および第１の導波管１９、によって共用供給路１７が構成されている。共用供給路１７は、マイクロ波送信器１３から出力されるマイクロ波のフィルタ本体１２への供給路になるとともに、排気ガス２のフィルタ本体１２への供給路にもなる。このように、マイクロ波の供給路と排気ガスの供給路とが共通になっているため、排気浄化装置１０を小型化することができる。

また、第１の実施形態に係る排気浄化装置１０によれば、小型化が可能であるため、低コスト化も実現することができる。

＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る排気浄化装置の具体的な構成の一例を示す図である。以下に、図５を参照して、第２の実施形態に係る排気浄化装置について説明する。説明においては、第１の実施形態に係る排気浄化装置１０と異なる部分について説明し、第１の実施形態に係る排気浄化装置１０と同様の部分については同一符号を付すとともに説明を適宜省略する。なお、この排気浄化装置４０を含む排気浄化システムは、図１に示すシステムと同様であるため、説明を省略する。

図５に示すように、第２の実施形態に係る排気浄化装置４０は、第１の実施形態に係る排気浄化装置１０と比較して、共用供給路４３が、マジックＴ型導波管４１、第３の導波管４２、および第１の導波管１９、によって構成されている点が異なる。

マジックＴ型導波管４１も、サーキュレータ１８と同様に、４つの入出力可能なポート（第１のポート〜第４のポート）を有し、サーキュレータ１８と同様の入出力特性を有する４分岐型導波管である。しかし、マジックＴ型導波管４１は、磁界を制御する強磁力の磁石を利用することなく、サーキュレータ１８と同様の入出力特性を得ることができる点で異なっている。

なお、このマジックＴ型導波管４１のうち、第１のポートである入力ポート４１ａ、第２のポートである出力ポート４１ｂ、および第３のポートである吸収ポート４１ｃ、はそれぞれ定格の矩形形状となっている。例えばマイクロ波送信器１３から出力されるマイクロ波の周波数が２．４ＧＨｚである場合、上記各ポート４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、内径寸法が１０９．２２ｍｍ×５４．６１ｍｍの矩形形状となっている。

しかし、第４のポートである反射ポート４１ｄは、その遮断周波数が、マイクロ波の上限周波数以下に相当する内径を有する円形となっている。例えばマイクロ波送信器１３から出力されるマイクロ波の周波数が２．４ＧＨｚである場合、反射ポート４１ｄは、その内径が直径９０ｍｍの円形となる形状となっている。反射ポート４１ｄをこのような形状にすることにより、λ／４の長さの第２の導波管２５等の反射構造体を別途設けることなく、マイクロ波を反射することができる。

このマジックＴ型導波管４１の入力ポート４１ａには、サーキュレータ１８と同様に、導波管２１を介してマイクロ波送信器１３が接続されているが、出力ポート４１ｂには、第３の導波管４２、および金属棒２３を内部に挿入可能な第１の導波管１９（いわゆるスタブチューナー）、をこの順に介してＰＭ堆積処理部１１の筒体１６が接続されている。

また、マジックＴ型導波管４１の吸収ポート４１ｃには、サーキュレータ１８と同様に、終端器２４が接続されているが、反射ポート４１ｄには、λ／４の長さの第２の導波管を介することなく、排気ガス２の吸気口２６が接続されている。

なお、筒体１６の排出端部と排気ガス２の排気口２７との間には、マイクロ波を反射する反射部として、例えば金網２８が設けられている。マジックＴ型導波管４１の反射ポート４１ｄと吸気口２６との間に、例えば金網等の反射部がさらに設けられてもよい。

このような排気浄化装置４０において、例えば内燃機関１から排気された排気ガス２は、吸気口２６から共用供給路４３（マジックＴ型導波管４１、第３の導波管４２、および第１の導波管１９）を通過して筒体１６の内部のフィルタ本体１２に供給される。フィルタ本体１２に供給される排気ガス２がフィルタ本体１２を通過する際、フィルタ本体１２において排気ガス２に含まれるＰＭが捕捉される。したがって、ＰＭが除去された排気ガス２が、排気口２７から外気に排出される。

フィルタ本体１２に捕捉されたＰＭは、マイクロ波送信器１３から供給されるマイクロ波によって燃焼、除去され、このようにしてフィルタ本体１２の再生処理が実行される。この再生処理において、マイクロ波送信器１３が同軸導波管変換によって導波管２１にマイクロ波を出力すると、そのマイクロ波（進行波）は、マジックＴ型導波管４１の入力ポート４１ａから共用供給路４３（マジックＴ型導波管４１、第３の導波管４２、および第１の導波管１９）を通過して筒体１６の内部のフィルタ本体１２に供給される。

フィルタ本体１２に供給されたマイクロ波は、筒体１６の排出端部に設けられた金網２８で反射され、反射されたマイクロ波（反射波）は、筒体１６、第１の導波管１９、および第３の導波管４２、を介して、マジックＴ型導波管４１の出力ポート４１ｂからマジックＴ型導波管４１の内部に再供給される。マジックＴ型導波管４１に再供給されたマイクロ波は、吸収ポート４１ｃに設けられた終端器２４で吸収される。なお、吸収ポート４１ｃからわずかに漏れ出るマイクロ波は、マジックＴ型導波管４１の反射ポート４１ｄで反射される。したがって、マイクロ波の外部への放射は抑制される。

このようにして、マイクロ波の進行波と反射波は、第３の導波管４２、第１の導波管１９、および筒体１６、によって構成される共振器の空間内に定在波を形成する。この定在波がフィルタ本体１２を加熱し、フィルタ本体１２の再生処理が実行される。

なお、マイクロ波の進行波は、第１の導波管１９に設けられた金属棒２３（スタブチューナー）によってインピーダンス整合をとってフィルタ本体１２に入射される。この点については、第１の実施形態と同様である。しかし、第２の実施形態に係る排気浄化装置４０においては、パワーメータ２２が設けられておらず、筒体１６の外側面に、フィルタ本体１２の温度を検出することができる温度センサ４４が備えられている。第１の導波管１９に挿入される金属棒２３を駆動する駆動部２９を制御する制御部４５は、温度センサ４４に接続されている。

例えば定期的に温度センサ４４によってフィルタ本体１２の温度を測定し、その測定結果が所定温度より低い場合、マイクロ波の一部がフィルタ本体１２の端面で反射されて、マイクロ波はフィルタ本体１２に効率的に供給されていない、と判断する。この場合、制御部４５は、駆動部２９を制御して、金属棒２３の位置（第１の導波管１９内への挿入量）を適宜調節する。このように、フィルタ本体１２の温度に基づいて筒体１６の内部のインピーダンス調整を行うことによっても、マイクロ波のフィルタ本体１２への効率的な供給を継続することができる。

また、本実施形態においては、温度センサ４４によって検出されるフィルタ本体１２の温度に基づいて、制御部４５は、マイクロ波送信器１３から出力されるマイクロ波の周波数を制御する。以下に、図６を参照して、周波数の制御方法の一例を説明する。

排気浄化装置４０の動作開始後、基本周波数ｆの選択（Ｓ２０１）からタイマのスタート（Ｓ２０４）まで（Ｓ２０１〜Ｓ２０４）は、図３のＳ１０１〜Ｓ１０４と同様に動作する。

温度センサ４４（図５）を用いてフィルタ本体１２の温度を測定し（フィルタ本体１２の周囲温度、若しくはＰＭの温度、を測定する場合も含む）、制御部４５は、測定によって得られた温度データを受け取る。そして、制御部４５は、測定された温度データを用いて、フィルタ本体１２の温度Ｈが起動制限時間内に規定温度Ｈ_ＬＯ（例えば、Ｈ_ＬＯは、ＰＭの燃焼開始温度）に達したか否かを判断し（Ｓ２０５およびＳ２０６）、フィルタ本体１２の温度Ｈが起動制限時間内に規定温度Ｈ_ＬＯに達しない場合（Ｓ２０６においてＹｅｓ）、システム異常と判断してシステム異常処理を行う。すなわち、出力ＯＦＦをマイクロ波送信器１３に指示し（Ｓ２０７）、アラームを通知する（Ｓ２０８）。

フィルタ本体１２の温度Ｈが規定温度Ｈ_ＬＯを超えて正常に上昇していれば（Ｓ２０５においてＹｅｓ）、規定時間Ｔ１まで加熱を継続するが、フィルタ本体１２の温度Ｈが過度に上昇し、温度暴走が起こるなどの理由により危険制限温度Ｈ_{Ｌｉｍｉｔ}を超えた場合（Ｓ２０９においてＹｅｓ）は、直ちにシステム異常処理を行う（Ｓ２０７およびＳ２０８）。

正常にタイマＴ１まで継続できた場合（フィルタ本体１２の温度Ｈが、規定温度Ｈ_ＬＯ＜Ｈ＜危険制限温度Ｈ_{Ｌｉｍｉｔ}である場合）（Ｓ２１０においてＹｅｓ）は、マイクロ波送信器１３からの出力をＯＦＦにするとともにタイマをリセットする（Ｓ２１１）。この後、周波数を所定量だけ可変したか否かを判断する（Ｓ２１２）。Ｓ２１２の判断の結果、周波数を所定量だけ可変していない場合、現状の周波数と異なる他の周波数を再選択する（Ｓ２１３）。以下、Ｓ２１２において、周波数を所定量だけ可変した、と判断されるまで、Ｓ２０２〜Ｓ２１３を繰り返す。Ｓ２１２において、周波数を所定量だけ可変した、と判断されると、終了通知を行って（Ｓ２１４）、終了処理を行う。

このようにして、制御部４５は、温度センサ４４において得られた温度データに基づいて制御される。

以上のように、定在波の腹の位置を移動させるように、マイクロ波の周波数を制御する。したがって、フィルタ本体１２の内部において温度差が発生することを抑制することができる。また、マイクロ波送信器１３を制御することによって定在波の腹の位置を移動させるため、例えば可動反射部等のように、定在波の腹の位置を移動させるための特殊な機構を備える必要がない。したがって、排気浄化装置４０の大型化を抑制しつつ、フィルタ本体１２の内部において温度差が発生することを抑制することができる。

なお、制御部４５は、上記の金属棒２３の位置制御と、マイクロ波の周波数制御と、を同時に行うことができる。

以上に説明した第２の実施形態に係る排気浄化装置４０においても、マジックＴ型導波管４１、第３の導波管４２、および第１の導波管１９、によって共用供給路４３が構成されている。共用供給路４３は、マイクロ波送信器１３から出力されるマイクロ波のフィルタ本体１２への供給路になるとともに、排気ガス２のフィルタ本体１２への供給路にもなる。このように、マイクロ波の供給路と排気ガス２の供給路とが共通になっているため、排気浄化装置４０を小型化することができる。

また、第２の実施形態に係る排気浄化装置４０においても、小型化が可能であるため、低コスト化も実現することができる。

さらに、第２の実施形態に係る排気浄化装置４０によれば、大電力化が困難であり、かつ磁界の制御が必要なサーキュレータ１８の代わりに、大電力化が容易であり、かつ磁界の制御が不要なマジックＴ型導波管４１が用いられている。したがって、第１の実施形態に係る排気浄化装置１０と比較して、使用されるマイクロ波の強度を強くすることができるとともに、さらなる低コスト化も実現することができる。

また、第２の実施形態に係る排気浄化装置４０によれば、金属棒２３の位置制御およびマイクロ波の周波数制御を、パワーメータ２２を用いずに温度センサ４４によって得られる温度データに基づいて行っている。したがって、共用供給路４３には、パワーメータ２２を接続するために必要な方向性結合器２０を適用する必要がない。この結果、マイクロ波をより効率よくフィルタ本体１２に供給することができるとともに、さらなる低コスト化も実現することができる。

以上に、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・内燃機関
２・・・排気ガス
１０、４０・・・排気浄化装置
１１・・・微粒子物質（ＰＭ）堆積処理部
１２・・・フィルタ本体
１３・・・マイクロ波送信器
１４、４５・・・制御部
１５・・・マイクロ波
１６・・・筒体
１７、４３・・・共用供給路
１８・・・サーキュレータ
１８ａ・・・入力ポート
１８ｂ・・・出力ポート
１８ｃ・・・吸収ポート
１８ｄ・・・反射ポート
１９・・・第１の導波管
２０・・・方向性結合器
２１・・・導波管
２２・・・パワーメータ
２３・・・金属棒
２４・・・終端器
２５・・・第２の導波管
２６・・・吸気口
２７・・・排気口
２８・・・金網
２９・・・駆動部
４１・・・マジックＴ型導波管
４１ａ・・・入力ポート
４１ｂ・・・出力ポート
４１ｃ・・・吸収ポート
４１ｄ・・・反射ポート
４２・・・第３の導波管
４４・・・温度センサ

Claims (8)

1. マイクロ波を出力するマイクロ波送信器と、
   前記マイクロ波の入力ポート、前記マイクロ波の出力ポート、前記マイクロ波の吸収ポート、および前記マイクロ波の反射ポート、を有し、前記入力ポートにおいて前記マイクロ波送信器に接続された４分岐型導波管と、
   前記４分岐型導波管の前記出力ポートに、第１の導波管を介して接続された筒体と、
   前記筒体内に配置されたフィルタ本体と、
   を具備し、
   前記４分岐型導波管および前記第１の導波管は、前記マイクロ波の前記フィルタ本体への供給路を構成するとともに、排気ガスの前記フィルタ本体への供給路を構成することを特徴とする排気浄化装置。
2. 前記４分岐型導波管は、サーキュレータであることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記マイクロ波の波長をλとしたとき、
   前記４分岐型導波管の前記反射ポートには、実質的にλ／４の長さの第２の導波管が接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。
4. 前記４分岐型導波管の前記反射ポートには、前記排気ガスを通過させ、かつ前記マイクロ波を反射する金網を介して、前記第２の導波管が接続されていることを特徴とする請求項３に記載の排気浄化装置。
5. 前記４分岐型導波管の前記出力ポートと前記第１の導波管との間に設けられた方向性結合器と、
   前記方向性結合器に接続され、前記フィルタ本体において反射された前記マイクロ波の強度を検出するパワーメータと、
   前記パワーメータによって検出される前記マイクロ波の強度に応じて前記第１の導波管への挿入量が制御される金属棒と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の排気浄化装置。
6. 前記４分岐型導波管は、マジックＴ型導波管であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
7. 前記マジックＴ型導波管の前記入力ポート、前記出力ポート、および前記吸収ポート、はそれぞれ矩形であり、前記マジックＴ型導波管の前記反射ポートは、その遮断周波数が、前記マイクロ波の上限周波数以下に相当する内径を有する円形であることを特徴とする請求項６に記載の排気浄化装置。
8. 前記フィルタ本体の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサによって検出される前記フィルタ本体の温度に応じて前記第１の導波管への挿入量が制御される金属棒と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項６または７に記載の排気浄化装置。

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