JP2018204451A

JP2018204451A - 微粒子検出器及び排気浄化装置

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Publication number: JP2018204451A
Application number: JP2017107516A
Authority: JP
Inventors: 本吉　勝貞; Katsusada Motoyoshi; 勝貞本吉
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-27
Also published as: US20180347422A1

Abstract

【課題】排気に含まれるＰＭ等の微粒子やＮＯｘ等の影響を受けることなく、できるだけ正確に、ＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を推定することのできる微粒子検出器を提供する。【解決手段】アンテナと、前記アンテナに電磁波を供給する電磁波発生部と、前記アンテナから放射された電磁波の反射波を検出する電磁波検出部と、前記電磁波検出部において検出された反射波の強度に基づき微粒子の堆積量を推定する制御部と、を有することを特徴とする微粒子検出器により上記課題を解決する。【選択図】図１

Description

本発明は、微粒子検出器及び排気浄化装置に関するものである。

現在、排気に含まれるＰＭ（Particulate matter）等の微粒子を捕集する装置として、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）が用いられた排気浄化装置が実用化されており、ディーゼルエンジン車等に搭載されている。このような排気浄化装置は、使用によりＤＰＦにＰＭ等の微粒子が堆積すると、ＤＰＦの機能が低下したり、エンジンの出力に影響を及ぼす場合が有ることから、ＤＰＦに一定量以上のＰＭ等の微粒子が堆積した場合には、ＤＰＦを再生することが求められる。ＤＰＦを再生する方法としては、例えば、ディーゼルエンジン車の燃料となる軽油等をＤＰＦに噴射し、ＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子を強制的に燃焼させる強制再生等が行われている。

このようなＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を知る方法としては、ＤＰＦの前後に圧力センサを設け、前後に設けられた圧力センサの圧力差を基準としてＰＭ等の微粒子の堆積量を推定する方法がある。しかしながら、実際に自動車が運転される状況では、エンジンの回転数や消費する燃料の量が絶えず変化するため、排気管内の圧力は一定でなく、ＤＰＦの前後における圧力差は安定しない。このため、圧力差から推定されたＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量は、正確ではなく誤差が多い。

また、上記以外のＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を知る方法としては、ＤＰＦにマイクロ波を照射して、ＤＰＦを透過するマイクロ波の強度からＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を推測する方法がある。

特開平７−１１９４４２号公報特開平６−２１２９４６号公報特開２００７−７７８７８号公報特開２０１１−１３７４４５号公報

しかしながら、マイクロ波を照射する方法では、ＤＰＦにマイクロ波を照射するためのアンテナや導波管を設ける必要があるが、このようなアンテナや導波管は、一般に、排気の気流の中に設置されている。このため、アンテナや導波管は、ＰＭ等の微粒子やＮＯｘ等が多く含まれる排気に晒されている。

従って、アンテナの場合では、アンテナにＰＭ等の微粒子等が付着し、アンテナに付着したＰＭ等の微粒子における誘電特性や導電特性の影響により、アンテナの特性が変化するため、ＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量の推定された値は正確ではない。同様に、導波管の場合でも、導波管内にＰＭ等の微粒子等が堆積し、導波管内に堆積したＰＭ等の微粒子の影響により、導波管における特性が変化するため、ＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量の推定された値は正確ではない。

更に、アンテナの場合では、アンテナは通常金属により形成されているため、排気中に含まれるＮＯｘと水によりアンテナが腐食し、アンテナの特性が変化したり、アンテナとして機能しなくなる場合がある。このような場合には、ＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を正確に知ることができなくなるのみならず、ＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量自体を知ることができなくなる場合がある。

このため、排気に含まれるＰＭ等の微粒子やＮＯｘ等の影響を受けることなく、できるだけ正確に、ＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を推定することのできる微粒子検出器が求められている。

本実施の形態の一観点によれば、アンテナと、前記アンテナに電磁波を供給する電磁波発生部と、前記アンテナから放射された電磁波の反射波を検出する電磁波検出部と、前記電磁波検出部において検出された反射波の強度に基づき微粒子の堆積量を推定する制御部と、を有することを特徴とする。

開示の微粒子検出器によれば、排気に含まれるＰＭ等の微粒子やＮＯｘ等の影響を受けることなく、できるだけ正確に、ＤＰＦに堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を推定することができる。

本実施の形態における排気浄化装置の説明図本実施の形態における排気浄化装置の要部拡大図排気浄化装置に用いられる半導体装置の構造図本実施の形態に用いられるアンテナの説明図図４のアンテナを用いた場合の特性図本実施の形態における排気浄化装置の変形例１に用いられるアンテナの説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例１の説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例１の特性図本実施の形態における排気浄化装置の変形例２に用いられるアンテナの説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例２の説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例２の特性図本実施の形態における排気浄化装置の変形例３に用いられるアンテナの説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例３の説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例３の特性図本実施の形態における排気浄化装置の変形例４に用いられるアンテナの説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例４の説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例４の特性図本実施の形態における排気浄化装置の変形例５に用いられるアンテナの説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例５の説明図本実施の形態における排気浄化装置の変形例５の特性図本実施の形態におけるＰＭ等の微粒子の堆積量の推定方法のフローチャート本実施の形態における排気浄化装置の微粒子捕集部の再生方法のフローチャート

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

（微粒子検出器及び排気浄化装置）
本実施の形態における微粒子検出器及び排気浄化装置について、図１及び図２に基づき説明する。尚、図１（ａ）は、本実施の形態における排気浄化装置の排気の流れる方向に沿った断面図であり、図１（ｂ）は、本実施の形態における排気浄化装置の構造を説明するための図であり、図１（ｃ）は、アンテナが設けられている部分の断面図である。また、図２は、図１（ｃ）の要部拡大図である。

本実施の形態における排気浄化装置は、微粒子捕集部１０、酸化触媒部１１、筐体２０、アンテナ３０、マイクロ波発生部５０、マイクロ波検出部６０、制御部７０等を有している。尚、本実施の形態における微粒子検出器は、アンテナ３０、マイクロ波発生部５０、マイクロ波検出部６０、制御部７０等により形成されている。また、本願においては、マイクロ波発生部５０を電磁波発生部と、マイクロ波検出部６０を電磁波検出部と記載し、これに合わせて、マイクロ波を電磁波と記載する場合がある。

微粒子捕集部１０は、ＤＰＦ等により形成されている。ＤＰＦは、例えば、隣り合う通気口が交互に閉じられたハニカム構造により形成されており、排気は入口の通気口とは異なる通気口より排出される。酸化触媒部１１は、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）等と呼ばれるものであり、酸化触媒部１１に入った排気に含まれるＮＯを酸化してＮＯ_２等にする。

筐体２０は、金属材料により形成されており、吸入部２１、筐体本体部２２、排出部２３等を有しており、微粒子捕集部１０及び酸化触媒部１１は、筐体本体部２２の内部に入れられている。本実施の形態における排気浄化装置においては、エンジン等からの排気ガス等の排気は、破線矢印Ａに示される方向より、筐体２０内に入る。具体的には、排気は、吸入部２１の吸入口２１ａから筐体２０内に入る。吸入部２１の吸入口２１ａより筐体２０内に入った排気は、筐体本体部２２内に設置されている酸化触媒部１１、微粒子捕集部１０を通ることにより浄化される。浄化された排気は、排出部２３における排出口２３ａより、破線矢印Ｂに示される方向に排出される。

微粒子捕集部１０の周囲には、アンテナ３０が設置されており、筐体２０の筐体本体部２２においては、アンテナ３０が設置されている部分は外周側に径が広がったアンテナ設置領域２４が形成されている。具体的には、図２に示されるように、筐体２０の筐体本体部２２と、微粒子捕集部１０及び酸化触媒部１１との間には、断熱等のためのグラスウール等の緩衝材４０が設けられており、アンテナ３０は、緩衝材４０の内部に設置されている。即ち、微粒子捕集部１０と筐体２０の筐体本体部２２のアンテナ設置領域２４との間には緩衝材４０が設けられており、アンテナ３０は、緩衝材４０の内部に設置されている。よって、アンテナ３０は、微粒子捕集部１０と筐体２０の筐体本体部２２のアンテナ設置領域２４との間に設置されている。アンテナ３０とアンテナ設置領域２４とが近すぎると、マイクロ波の放射が円滑に行われない場合があるため、アンテナ３０とアンテナ設置領域２４との間は、マイクロ波の波長をλとした場合、略λ／４程度離れるように形成されている。

また、マイクロ波発生部５０はマイクロ波を発生させるものであり、マイクロ波検出部６０はマイクロ波の強度を検出するものである。具体的には、アンテナ３０はマイクロ波発生部５０に接続されているが、アンテナ３０とマイクロ波発生部５０との間には、マイクロ波検出部６０が設けられている。尚、マイクロ波発生部５０は、発生させるマイクロ波の周波数を変化させることができるものであり、マイクロ波発生部５０には、半導体素子、具体的には、窒化物半導体を用いたＨＥＭＴ等が用いられている。

窒化物半導体を用いたＨＥＭＴは、図３に示されるように、ＳｉＣ等の基板２１０の上に、窒化物半導体層を積層することにより形成されている。即ち、基板２１０の上に、ＡｌＮにより形成された核形成層２１１、電子走行層２１２、電子供給層２１３が順に積層されている。電子走行層２１２は、ＧａＮにより形成されており、電子供給層２１３は、ＡｌＧａＮまたはＩｎＡｌＮにより形成されている。これにより、電子走行層２１２において、電子供給層２１３との界面近傍には２ＤＥＧ２１２ａが生成される。ゲート電極２３１、ソース電極２３２、ドレイン電極２３３は、電子供給層２１３の上に形成される。

本実施の形態においては、マイクロ波発生部５０において発生したマイクロ波は、マイクロ波検出部６０を介し、アンテナ３０より微粒子捕集部１０に向けて放射される。微粒子捕集部１０では、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子によりマイクロ波が吸収されるが、ＰＭ等の微粒子により吸収されなかったマイクロ波は、アンテナ３０に戻り、マイクロ波検出部６０において反射波として検出される。

本発明は、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量に対応して、マイクロ波検出部６０において検出される反射波の値が変化することを発明者が見出したことによりなされたものである。具体的には、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積すると誘電特性が変化するため、筐体２０の内部におけるインピーダンスが変化する。インピーダンスの変化は、マイクロ波の放射のしやすさの変化として観察され、マイクロ波を放射しやすい場合には、反射強度は弱くなり、放射しにくい場合には、反射強度は強くなる。従って、反射強度の変化に基づき、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量の変化を知ることができ、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量を推定することができる。

ここでは、本実施の形態における微粒子検出器及び排気浄化装置に用いられるアンテナ３０が、図４に示すような放射部３１を有するループ型アンテナである場合について説明する。このアンテナ３０は、マイクロ波を放射する放射部３１と、放射部３１とマイクロ波検出部６０等とを接続するための接続部３２とを有しており、放射部３１は直径が１ｍｍのステンレス等の金属材料により形成されている。

本実施の形態においては、マイクロ波発生部５０において、周波数が２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲のマイクロ波を発生させ、スイープしながらアンテナ３０に供給し、アンテナ３０の放射部３１より放射させる。マイクロ波検出部６０では、この反射波の反射強度を検出し、検出された反射強度の情報は制御部７０に送られ、制御部７０において、反射強度の値が積算される。本願においては、このように反射波の反射強度の値が積算された値を積算反射強度と記載する。

尚、微粒子捕集部１０にマイクロ波を照射した場合、マイクロ波検出部６０において検出される反射波には、ボトムとなる周波数のマイクロ波が存在し、ＰＭ等の微粒子の堆積に伴い、ボトムとなる周波数が変化する場合がある。従って、ある特定の周波数のマイクロ波のみを照射した場合、ＰＭ等の微粒子の堆積の増加に伴い、検出される反射波の強度が増加と減少を繰り返す場合がある。

本実施の形態においては、所定の範囲の周波数のマイクロ波をスイープして照射し、反射波を積算することにより、所定の範囲の周波数の反射波を平均化している。このように、反射波を平均化することにより、ＰＭ等の微粒子の堆積の増加に伴い反射波の強度が一方的に増加する関係や、ＰＭ等の微粒子の堆積の増加に伴い反射波の強度が一方的に減少する関係を得ることができる。本実施の形態は、このように得られた関係に基づき、ＰＭ等の微粒子の堆積量を推定するものである。

図５は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）、要再生量の１／２の場合（要再生量×（１／２））において、シミュレーションにより得られた積算反射強度を示す。尚、アンテナ３０より供給されるマイクロ波は、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲の周波数のマイクロ波をスイープさせたものであり、便宜上、縦軸は相対的な値である。

図５に示されるように、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約９５であり、要再生量の１／２の場合は約１１５であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約１２３である。従って、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積するに伴い積算反射強度が高くなる。よって、積算反射強度が要再生量に対応する値に達した場合には、微粒子捕集部１０には、再生が必要な程度、ＰＭ等の微粒子が堆積しているものと判断することができる。

本実施の形態においては、アンテナ３０は、微粒子捕集部１０の外側において、緩衝材４０の内部に設置されているため、ＰＭ等の微粒子がアンテナ３０に付着したり、堆積したりすることはなく、特性が変化することはない。このため、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量を正確に推定することができる。また、アンテナ３０は、微粒子捕集部１０の外側において、緩衝材４０の内部に設置されているため、排気に含まれるＮＯｘ等に触れにくく、アンテナ３０が腐食等ことを抑制することができる。このため、アンテナ３０の寿命を延ばすことができ、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量の推定を、長期間、高い信頼性で行うことができる。

以下に、アンテナの形状等を変えた微粒子検出器及び排気浄化装置について説明する。尚、アンテナより供給されるマイクロ波は、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲で周波数をスイープさせており、積算反射強度の値は、便宜上、相対的な値である。

（変形例１）
次に、図６に示すアンテナ３０ａを用いた場合について、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について説明する。図７（ａ）は、図６に示すアンテナ３０ａを用いた排気浄化装置の構造を説明するための図であり、図７（ｂ）は、アンテナ３０ａが設けられている部分の断面図である。図８は、図６に示すアンテナ３０ａを用いた排気浄化装置において、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について、シミュレーションにより得られた結果を示す。尚、便宜上、縦軸は相対的な値である。図６に示されるアンテナ３０ａは、放射部３１ａがリング状に形成されたリング型アンテナである。尚、リング状の放射部３１ａの直径は約１ｍｍである。

図８に示されるように、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約２．４であり、要再生量の１／２の場合は約２．６であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約３．３である。従って、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積するに伴い積算反射強度が高くなる。

（変形例２）
次に、図９に示すアンテナ３０ｂを用いた場合について、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について説明する。図１０（ａ）は、図９に示すアンテナ３０ｂを用いた排気浄化装置の構造を説明するための図であり、図１０（ｂ）は、アンテナ３０ｂが設けられている部分の断面図である。図１１は、図９に示すアンテナ３０ｂを用いた排気浄化装置において、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について、シミュレーションにより得られた結果を示す。尚、便宜上、縦軸は相対的な値である。図９に示されるアンテナ３０ｂは、放射部３１ｂが帯状（バンド状）に形成されたバンド型アンテナである。尚、帯状の放射部３１ｂの厚さは１ｍｍである。

図１１に示されるように、このアンテナ３０ｂでは、放射部３１ｂの幅を１０ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍと変えている。放射部３１ｂの幅が１０ｍｍでは、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約１４であり、要再生量の１／２の場合は約８であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約５．９である。放射部３１ｂの幅が２０ｍｍでは、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約６．８であり、要再生量の１／２の場合は約４．８であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約３．６である。放射部３１ｂの幅が４０ｍｍでは、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約３．８であり、要再生量の１／２の場合は約２．５であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約２である。

従って、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積するに伴い積算反射強度が減少する。

（変形例３）
次に、図１２に示すアンテナ３０ｃを用いた場合について、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について説明する。図１３（ａ）は、図１２に示すアンテナ３０ｃを用いた排気浄化装置の構造を説明するための図であり、図１３（ｂ）は、アンテナ３０ｃが設けられている部分の断面図である。図１４は、図１２に示すアンテナ３０ｃを用いた排気浄化装置において、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について、シミュレーションにより得られた結果を示す。尚、便宜上、縦軸は相対的な値である。図１２に示されるアンテナ３０ｃは、放射部３１ｃがらせん状に形成されたらせん型アンテナである。尚、放射部３１ｃの直径は１ｍｍである。

図１４に示されるように、このアンテナ３０ｃでは、らせん状の放射部３１ｃの巻数を４巻、８巻、１６巻と変えている。放射部３１ｃの巻数が４巻では、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約１１．６であり、要再生量の１／２の場合は約６．８であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約４．８である。放射部３１ｃの巻数が８巻では、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約１０であり、要再生量の１／２の場合は約５．８であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約４．８である。放射部３１ｃの巻数が１６巻では、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約１０．７であり、要再生量の１／２の場合は約７であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約５．５である。

（変形例４）
次に、図１５に示すアンテナ３０ｄを用いた場合について、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について説明する。図１６（ａ）は、図１５に示すアンテナ３０ｄを用いた排気浄化装置の構造を説明するための図であり、図１６（ｂ）は、アンテナ３０ｄが設けられている部分の断面図である。図１７は、図１５に示すアンテナ３０ｄを用いた排気浄化装置において、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について、シミュレーションにより得られた結果を示す。尚、便宜上、縦軸は相対的な値である。図１５に示されるアンテナ３０ｄは、放射部３１ｄが円筒状の筐体本体部２２の母線に沿って形成された母線方向に延びる母線方向型アンテナである。尚、放射部３１ｄの直径は１ｍｍであり、長さは４０ｍｍである。

図１７に示されるように、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約１１．５であり、要再生量の１／２の場合は約４であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約２．９である。従って、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積するに伴い積算反射強度が減少する。

（変形例５）
次に、図１８に示すアンテナ３０ｅを用いた場合について、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について説明する。図１９（ａ）は、図１８に示すアンテナ３０ｅを用いた排気浄化装置の構造を説明するための図であり、図１９（ｂ）は、アンテナ３０ｅが設けられている部分の断面図である。図２０は、図１８に示すアンテナ３０ｅを用いた排気浄化装置において、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の量と積算反射強度との関係について、シミュレーションにより得られた結果を示す。尚、便宜上、縦軸は相対的な値である。図１８に示されるアンテナ３０ｅは、放射部３１ｅが円筒状の筐体本体部２２の周に沿って形成された周方向に延びる周方向型アンテナである。また、放射部３１ｅの直径は１ｍｍであり、周方向に略全周形成されている。また、この構造のアンテナにおいては、放射部３１ｅの長さが短くても、例えば、図１８に示す場合の１／２であっても同様の傾向にある。

図２０に示されるように、積算反射強度は、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積していない場合（ＰＭなし）は約２１であり、要再生量の１／２の場合は約１４であり、再生が必要な程度堆積している場合（要再生量）の場合は、約１０である。従って、微粒子捕集部１０にＰＭ等の微粒子が堆積するに伴い積算反射強度が高くなる。

本実施の形態においては、周波数が２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの範囲のマイクロ波をスイープした場合について説明したが、この範囲に限定されるものではなく、周波数が１０ＭＨｚ以上、１００ＧＨｚ以下の範囲の電磁波であってもよい。尚、この範囲の周波数の電磁波では、便宜上、ＩＳＭ（Industry Science Medical）バンドと呼ばれる周波数帯域が好ましい。具体的には、４４．６６ＭＨｚ以上４０．７０ＭＨｚ以下、９０２ＭＨｚ以上９２８ＭＨｚ以下、２．４ＧＨｚ以上２．５ＧＨｚ以下、５．７２５ＧＨｚ以上５．８７５ＧＨｚ以下、２４ＧＨｚ以上２４．２５ＧＨｚ以下の範囲が好ましい。

（ＰＭ等の微粒子の堆積量の推定方法）
次に、本実施の形態における排気浄化装置における微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量の推定方法について、図２１に基づき説明する。この推定方法の制御等は制御部７０において行われる。

最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）に示すように、マイクロ波の照射を開始する。具体的には、マイクロ波発生部５０において、所定の範囲で周波数を変化させながらマイクロ波を発生させて、アンテナ３０等より微粒子捕集部１０に照射する。

次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）に示すように、マイクロ波検出部６０において反射波の反射強度を測定する。測定された反射波の反射強度の情報は制御部７０に送られる。

次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）に示すように、マイクロ波検出部６０において測定された所定の範囲の周波数の反射波の反射強度を積算し、積算反射強度を算出する。

次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）に示すように、算出された積算反射強度より、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を推定する。

次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）に示すように、ステップ１０８において推定された微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を制御部７０に接続されている不図示の表示部に表示する。

以上により、本実施の形態における排気浄化装置の微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量の推定方法は終了する。

（排気浄化装置の微粒子捕集部の再生方法）
次に、本実施の形態における排気浄化装置における微粒子捕集部１０の再生方法について、図２２に基づき説明する。この再生方法の制御等は制御部７０において行われる。

最初に、ステップ２０２（Ｓ２０２）に示すように、マイクロ波の照射を開始する。具体的には、マイクロ波発生部５０において、所定の範囲で周波数を変化させながらマイクロ波を発生させて、アンテナ３０等より微粒子捕集部１０に照射する。

次に、ステップ２０４（Ｓ２０４）に示すように、マイクロ波検出部６０において反射波の反射強度を測定する。測定された反射波の反射強度の情報は制御部７０に送られる。

次に、ステップ２０６（Ｓ２０６）に示すように、マイクロ波検出部６０において測定された所定の範囲の周波数の反射波の反射強度を積算し、積算反射強度を算出する。

次に、ステップ２０８（Ｓ２０８）に示すように、算出された積算反射強度より、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子の堆積量を推定する。

次に、ステップ２１０（Ｓ２１０）に示すように、ステップ２０８において推定された堆積量が所定の値以上であるか否かを判断する。具体的には、ステップ２０８において推定された堆積量が所定の値以上である場合には、ステップ２１０に移行し、ステップ２０８において推定された堆積量が所定の値未満である場合には、ステップ２０２に移行する。

次に、ステップ１１２（Ｓ２１２）に示すように、排気浄化装置における微粒子捕集部１０の再生を開始する。具体的には、軽油等を微粒子捕集部１０に噴射し、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子を強制的に燃焼させる強制再生等を行い、微粒子捕集部１０に堆積しているＰＭ等の微粒子を除去する。尚、微粒子捕集部１０の再生している間においても、ステップ２０２からステップ２０８の工程を行い得られた堆積量が、略０であるか否かを判断することにより、微粒子捕集部１０の再生の終了を検知し、微粒子捕集部１０の再生を終了させてもよい。

以上により、本実施の形態における排気浄化装置における微粒子捕集部１０の再生方法は終了する。

尚、本実施の形態における排気浄化装置の微粒子捕集部の再生方法は、ステップ２０８を行うことなく、ステップ２０６において算出された積算反射強度に基づき、微粒子捕集部１０の再生を行うか否かを判断してもよい。具体的には、図５に示される場合では、積算反射強度が１２３以上であるか否かを判断する。算出された積算反射強度が所定の値以上である場合には、ステップ２１２に移行して微粒子捕集部の強制再生を行い、算出された積算反射強度が所定の値未満である場合には、ステップ２０２に移行してもよい。尚、積算反射強度を基準に微粒子捕集部１０の再生を行うか否かを判断する場合には、図６に示す構造のアンテナでは、上記と同様に、積算反射強度が所定の値以上であるか否かにより判断することができる。しかしながら、図９、図１２、図１５、図１８に示す構造のアンテナでは、積算反射強度が所定の値以下であるか否かにより。微粒子捕集部１０の再生を行うか否かを判断する。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

上記の説明に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
アンテナと、
前記アンテナに電磁波を供給する電磁波発生部と、
前記アンテナから放射された電磁波の反射波を検出する電磁波検出部と、
前記電磁波検出部において検出された反射波の強度に基づき微粒子の堆積量を推定する制御部と、
を有することを特徴とする微粒子検出器。
（付記２）
前記電磁波発生部は、所定の周波数の範囲の電磁波を周波数を変えながら連続的に発生させ、前記アンテナより放射されるものであって、
前記制御部は、前記電磁波検出部において検出された前記反射波の強度を積算することにより積算反射強度を算出し、前記積算反射強度に基づきに堆積している微粒子の堆積量を推定することを特徴とする付記１に記載の微粒子検出器。
（付記３）
前記アンテナは、ループ型アンテナ、リング型アンテナ、帯型アンテナ、らせん型アンテナ、母線方向に延びるアンテナ、周方向に延びるアンテナのいずれかであることを特徴とする付記１または２に記載の微粒子検出器。
（付記４）
前記電磁波は、周波数が１０ＭＨｚ以上、１００ＧＨｚ以下であることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載の微粒子検出器。
（付記５）
排気に含まれる微粒子を捕集する微粒子捕集部と、
前記微粒子捕集部を覆う筐体と、
前記筐体と前記微粒子捕集部との間に設置されたアンテナと、
前記アンテナに電磁波を供給する電磁波発生部と、
前記アンテナから放射された電磁波の反射波を検出する電磁波検出部と、
を有することを特徴とする排気浄化装置。
（付記６）
前記電磁波検出部において検出された反射波の強度に基づき、前記微粒子捕集部に堆積している微粒子の堆積量を推定する制御部を有することを特徴とする付記５に記載の排気浄化装置。
（付記７）
前記電磁波発生部は、所定の周波数の範囲の電磁波を周波数を変えながら連続的に発生させ、前記アンテナより放射されるものであって、
前記制御部は、電磁波検出部は前記反射波の強度を積算することにより積算反射強度を算出し、前記積算反射強度に基づき前記微粒子捕集部に堆積している微粒子の堆積量を推定することを特徴とする付記６に記載の排気浄化装置。
（付記８）
前記制御部は、前記微粒子捕集部に堆積している微粒子の堆積量が所定の値以上である場合には、前記微粒子捕集部の再生を行う制御を行うことを特徴とする付記６または７に記載の排気浄化装置。
（付記９）
前記アンテナは、ループ型アンテナ、リング型アンテナ、帯型アンテナ、らせん型アンテナ、母線方向に延びるアンテナ、周方向に延びるアンテナのいずれかであることを特徴とする付記５から８のいずれかに記載の排気浄化装置。
（付記１０）
前記筐体と前記微粒子捕集部との間には緩衝材が設けられており、
前記アンテナは、前記緩衝材内に設置されていることを特徴とする付記５から９のいずれかに記載の排気浄化装置。
（付記１１）
前記電磁波は、周波数が１０ＭＨｚ以上、１００ＧＨｚ以下であることを特徴とする付記５から１０のいずれかに記載の排気浄化装置。

１０微粒子捕集部
１１酸化触媒部
２０筐体
２１吸入部
２１ａ吸入口
２２筐体本体部
２３排出部
２３ａ排出口
２４アンテナ設置領域
３０アンテナ
４０緩衝材
５０マイクロ波発生部
６０マイクロ波検出部
７０制御部

Claims

アンテナと、
前記アンテナに電磁波を供給する電磁波発生部と、
前記アンテナから放射された電磁波の反射波を検出する電磁波検出部と、
前記電磁波検出部において検出された反射波の強度に基づき微粒子の堆積量を推定する制御部と、
を有することを特徴とする微粒子検出器。
前記電磁波発生部は、所定の周波数の範囲の電磁波を周波数を変えながら連続的に発生させ、前記アンテナより放射されるものであって、
前記制御部は、前記電磁波検出部において検出された前記反射波の強度を積算することにより積算反射強度を算出し、前記積算反射強度に基づきに堆積している微粒子の堆積量を推定することを特徴とする請求項１に記載の微粒子検出器。
前記アンテナは、ループ型アンテナ、リング型アンテナ、帯型アンテナ、らせん型アンテナ、母線方向に延びるアンテナ、周方向に延びるアンテナのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の微粒子検出器。
前記電磁波は、周波数が１０ＭＨｚ以上、１００ＧＨｚ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の微粒子検出器。
排気に含まれる微粒子を捕集する微粒子捕集部と、
前記微粒子捕集部を覆う筐体と、
前記筐体と前記微粒子捕集部との間に設置されたアンテナと、
前記アンテナに電磁波を供給する電磁波発生部と、
前記アンテナから放射された電磁波の反射波を検出する電磁波検出部と、
を有することを特徴とする排気浄化装置。
前記電磁波検出部において検出された反射波の強度に基づき、前記微粒子捕集部に堆積している微粒子の堆積量を推定する制御部を有することを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。
前記電磁波発生部は、所定の周波数の範囲の電磁波を周波数を変えながら連続的に発生させ、前記アンテナより放射されるものであって、
前記制御部は、電磁波検出部は前記反射波の強度を積算することにより積算反射強度を算出し、前記積算反射強度に基づき前記微粒子捕集部に堆積している微粒子の堆積量を推定することを特徴とする請求項６に記載の排気浄化装置。
前記制御部は、前記微粒子捕集部に堆積している微粒子の堆積量が所定の値以上である場合には、前記微粒子捕集部の再生を行う制御を行う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。
前記アンテナは、ループ型アンテナ、リング型アンテナ、帯型アンテナ、らせん型アンテナ、母線方向に延びるアンテナ、周方向に延びるアンテナのいずれかであることを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の排気浄化装置。
前記筐体と前記微粒子捕集部との間には緩衝材が設けられており、
前記アンテナは、前記緩衝材内に設置されていることを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の排気浄化装置。
前記電磁波は、周波数が１０ＭＨｚ以上、１００ＧＨｚ以下であることを特徴とする請求項５から１０のいずれかに記載の排気浄化装置。