JP4798813B1

JP4798813B1 - 粒子状物質の検出方法

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Publication number: JP4798813B1
Application number: JP2011527105A
Authority: JP
Inventors: 順悟近藤; 雄一岩田; 哲也江尻
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2010-03-24
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2031-03-16
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Abstract

各捕集孔１１ｄが格子をなしているセラミックハニカムフィルター１１を使用して、このフィルター１１に捕集された粒子状物質を検出する。フィルターに対して捕集孔１１ｄの長手方向Ｐに対して垂直な平面内において電磁波Ｄを送信し、フィルターを透過した後の電磁波Ｅを受信し、電磁波の受信強度に基づいて、フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出する。電磁波の周波数が０．２９４ｃ／ａ以上、ｃ／ａ以下であり（ａは捕集孔の格子間隔であり、ｃは光速である）、粒子状物質を捕集していないフィルターに電磁波を照射し、電磁波の受信強度が大きくなるように格子に対する電磁波の傾斜角度θを変化させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、粒子状物質の検出方法に関するものであり、ディーゼルエンジン等の内燃機関の排気系に配置されたフィルターのＰＭ堆積量の検出などに用いることができる。

ディーゼルエンジン等の内燃機関の有害成分は、ＰＭ（パーティキュレートマター：炭素微粒子からなるスート、高分子量炭化水素微粒子、サルフェート等の硫黄系微粒子など）として排出される。最近、環境省が、粒径２．５μｍ以下の微小粒子状物質について環境基準を定めることを検討しており、粒子状物質の規制が厳格となるため、対応が迫られており、ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置やＰＭモニター装置などの開発競争が行われている。

ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置としては、セラミック製の目封じタイプのハニカム体（ディーゼルPMフィルタ： DPF）が普及している。
DPFは、セラミックハニカム構造体のセルの開口部の両端を交互に目封じしたものである。すなわち、排ガス下流側で目詰めされた流入側セルと、排ガス上流側で目詰めされた流出側セルとを設け、流入側セルと流出側セルを区画するセル隔壁の細孔で排ガスを濾過し、粒子状物質を捕集する。

しかし、DPFは、粒子状物質が堆積すると、排ガスの圧力損失が上昇するために内燃機関の出力の低下や燃料消費量を抑えるために、堆積した粒子状物質を除去して再生する必要がある。そこで、排ガス中に燃料などの還元剤を添加し、DPF の上流側に配置された酸化触媒で燃焼させることで排ガスを昇温し、その高温の排ガスを
DPFへ供給する方法などによって、堆積したPMを燃焼させ
DPFを強制再生することが行われている。

ただし、フィルター内の粒子状物質の堆積量が、あるフィルター使用限界値を超えて捕集されている状態においてこの再生制御を行うと、PMの燃焼によってフィルターの局所的な温度や全体の温度が上昇しすぎて、フイルターのクラックや溶損が発生する。これを防止するために、フィルターの圧力損失、吸入空気量、排ガス温度、燃料噴射量、EGR開度、エンジン回転数等を測定してECUにて演算処理を行い、フィルター内の粒子状物質の堆積量の予測を行っている。

一方、通常のディーゼルエンジン等の内燃機関では、このフィルター使用限界値に安全率を加味したものを再生制御ポイントとしており、通常、
（再生制御ポイント（ｇ/L）＝フィルター使用限界値（g/L）×安全係数）
ただし、安全係数は、（０＜安全係数＜1）なので
（再生制御ポイント（ｇ/L）<フィルター使用限界値（g/L））
になるように再生制御ポイントを設定している。

この安全係数は、各自動車メーカーで設定がまちまちで、フィルター内の粒子状物質の堆積量の予測技術の完成度やメーカーの安全に関する指針で決定されている。そしてこの安全係数が１に近いほどフィルターの再生頻度が減り、燃費の悪化が減ることになる。そのため、精度よくフィルター内の粒子状物質の堆積量を予測することが求められている。

特許文献１（特開２００９−２２７６）では、ＤＰＦフィルターの外壁の中心部に送信手段と受信手段とを相対向するように取り付けている。そして、送信手段から数十ＧＨｚ〜数十ＴＨｚの電磁波を送信し、フィルターに通し、反対側に取り付けられた受信手段で受信し、電磁波の受信強度に基づいてフィルターへの粒子状物質の堆積量を算出する。電磁波は、フィルターの側面外壁から、フィルターの捕集孔に対して垂直な方向へと向かって照射される。

特許文献２（特開２００９−２５００６２）でも、電磁波は、フィルターの側面外壁から、フィルターの捕集孔に対して垂直な方向へと向かって照射される。

特許文献３（特開２００９−５７９４８）では、電磁波を、フィルターの側面外壁から、フィルターの捕集孔に対して垂直な方向へと向かって照射している。更に、フィルターの側壁の複数箇所に電磁波を照射し、同じく複数箇所でフィルターから出てくる電磁波を検出することによって、フィルター内での堆積量分布を計測する。

特許文献４（ＷＯ２００８／０９３７２９Ａ１）では、導体からなるメッシュに対して電磁波を照射するのに際して、電磁波の光軸をメッシュ面に対して少し傾斜させることによって、電磁波の受信強度が向上することを開示している。
なお、特許文献５（特開２００７−７９４６６）には、薄板構造の電磁波発生素子が開示されている。

特開２００９−２２７６特開２００９−２５００６２特開２００９−５７９４８ＷＯ２００８／０９３７２９Ａ１特開２００７−７９４６６

特開２００９−２２７６、特開２００９−２５００６２、特開２００９−５７９４８記載の方法では、ＤＰＦフィルター、つまりセラミックハニカムフィルターの容器側壁上に送信手段と受信手段とを相対向するように設置し、数十ＧＨｚ〜数十ＴＨｚの周波数の電磁波をフィルターの側壁へと向かって、フィルターを横断するように照射している。これによって、電磁波が、フィルター横断面内にある粒子状物質を透過し、減衰する。実施例では６００ＧＨｚの電磁波をフィルターを横断するように照射してスート堆積量を推定している。

しかし、本発明者がこの方法を更に実験してみると、これまで未知であった新たな現象を発見した。すなわち、電磁波の波長λを高くして測定効率を上げることを試みているわけであるが、電磁波の波長λがセラミックハニカムフィルターの格子間隔ａに近くなると、入射角度によって、ハニカムフィルターを透過できる電磁波が大きく変動することが判明した。たとえセラミックハニカムフィルターの捕集孔に粒子状物質が捕集されていないブランクの状態であっても、ハニカムフィルターを横断して透過する電磁波の量が著しく変動したのである。このような知見は、セラミックハニカムフィルターを用いた粒子状物質の検出方法においては、未だ知られていない。

本発明の課題は、こうした発見に基づき、粒子状物質を捕集していない状態のセラミックハニカムフィルターにおける電磁波の透過率を向上させることで、捕集時の検出感度を向上させることである。

本発明は、粒子状物質を含む気体から粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、捕集孔が格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
フィルターに対して捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、フィルターを透過した後の電磁波を受信し、電磁波の受信強度に基づいて、フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出するのに際して、電磁波の周波数が0.294ｃ／ａ以上、ｃ／ａ以下であり（ａは捕集孔の格子間隔であり、ｃは光速である）、粒子状物質を捕集していないフィルターに電磁波を照射し、電磁波の受信強度が大きくなるように格子に対する電磁波の傾斜角度を変化させることを特徴とする。

また、本発明は、粒子状物質を含む気体から粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、各捕集孔が相対向する第一の隔壁と第二の隔壁および相対向する第三の隔壁および第四の隔壁によって区画されることによって正方格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
フィルターに対して捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、フィルターを透過した後の電磁波を受信し、電磁波の受信強度に基づいて、フィルターに捕集された粒子状物質を検出するのに際して、
ａ／λ≧0.294；
ａ／λ≦0.294＋4.9×10^-3×θ；および
ａ／λ≦0.735−4.9×10^-3×θ
（ａは捕集孔の格子間隔であり、λは電磁波の波長であり、θは第一の隔壁および第二の隔壁に対して垂直な軸に対する電磁波の傾斜角度である）の関係を満足することを特徴とする。
特に好ましくは，θは３０°以上であり、また６０°以下である。

また、本発明は、前記検出方法において、
0.441＋4.9×10^-3×θ≦ａ／λ≦0.735−4.9×10^-3×θ；および
０≦θ
の関係を満足することを特徴とする。
特に好ましくは，θは３０°以下である。

また、本発明は、前記検出方法において、
0.882−4.9×10^-3×θ≦ａ／λ≦0.294＋4.9×10^-3×θ；および
θ≦９０°
の関係を満足することを特徴とする。
特に好ましくは，θは６０°以上である。

また、本発明は、前記検出方法において、
0.782−4.9×10^-3×θ≦ａ／λ≦0.882−4.9×10^-3×θ；および
１０°≦θ≦３０°
の関係を満足することを特徴とする。

また、本発明は、前記検出方法において、
0.343＋4.9×10^-3×θ≦ａ／λ≦0.441＋4.9×10^-3×θ；および
６０°≦θ≦８０°
の関係を満足することを特徴とする。

また、本発明は、前記検出方法において、
0.784≦ａ／λ≦0.98；および
３５°≦θ≦５５°
の関係を満足することを特徴とする。

本発明によれば、粒子状物質を捕集していない状態のセラミックハニカムフィルターに対してフィルター側壁側から電磁波を照射し、このとき電磁波の格子に対する傾斜角度を変更しながら、電磁波の透過率が高くなる測定点ないし測定範囲を選択することができる。ここでフィルターと電磁波との位置関係を固定し、粒状物質の捕集量の測定を行うことによって、検出感度を高くすることができる。

更に、本発明者は、様々な入射角度θで電磁波をセラミックハニカムフィルターに照射し、受信強度を測定した。この結果、電磁波周波数の高い領域では、透過可能な角度が周波数範囲内で異なり、最適範囲が存在することがわかった。
この場合、格子間隔ａを一定にして壁厚ｒを変化させても、入射角度の最適範囲に変化はなかった。

実際には、図６に示すように、請求項３〜８の領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ内で、
セラミックハニカムフィルターを透過する電磁波の損失が著しく低減された。

また、この特性は、フィルターの壁厚ｒには依存せず、格子間隔ａ、周波数ｆで規格化できることが分かった。

図１は、本発明に係る粒子状物質の堆積量の検出装置を模式的に示すブロック図である。図２は、本発明で使用できるフィルターおよび容器の周辺を拡大して示す断面図である。図３は、本発明で使用できるフィルターおよび容器の周辺を拡大して示す断面図である。図４（ａ）は、フィルター１１を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は、フィルター１１を模式的に示す上面図である。図５は、格子と電磁波との位置関係を示す模式図である。図６は、電磁波の入射角度と規格化周波数との関係を示すグラフである。図７は、実施例１における電磁波の入射角度と周波数との関係を示すグラフである。図８は、実施例１（図７）において、電磁波周波数を９０ＧＨｚとしたときの入射角度と透過損失の関係を示すグラフである。図９は、実施例１（図７）において、電磁波周波数を１２０ＧＨｚとしたときの入射角度と透過損失の関係を示すグラフである。図１０は、実施例２における電磁波の入射角度と周波数との関係を示すグラフである。図１１は、実施例３における電磁波の入射角度と周波数との関係を示すグラフである。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に詳細に説明する。
図１に排ガス浄化装置を模式的に示す。ディーゼルエンジン１の排気マニホールドの排出管２が上流側配管３を介して容器５に連結されている。容器５の下流側に下流側配管４が設けられている。図２に示すように、容器５は、セラミックハニカムフィルターを収容する内径一定の収容部５ｂ、上流側連結部５ａおよび下流側連結部５ｃを備えている。

容器５の収容部５ｂ内には、酸化触媒１０、フィルター１１が収容されている。フィルター１１は、多数の細孔が規則的に形成された多孔質セラミックスのハニカム構造体である。この細孔の一部は排ガス下流側で目詰めされ、流入側セルを形成しており，残りは、排ガス上流側で目詰めされ、流出側セルを形成している。流入側セルと流出側セルとは交互に隣接するように形成されており、これによってハニカム形状のウォールフロー構造をなしている。

容器１の側面側には複数の送信手段が設けられており、ライン６を介して、制御部８の送信制御部８ａと連結されている。複数の送信手段は、上流から下流に向かって配列されている。また、容器１の側面側には複数の受信手段が設けられており、ライン７を介して、制御部８の受信制御部８ｂと連結されている。複数の受信手段は、上流から下流に向かって配列されている。各送信手段は、対応する各受信手段と、フィルターを挟んで対向する位置に設けられている。

エンジン１からの排ガスは、上流側配管３を矢印Ａのように通過し、容器５内に入り、まず酸化触媒１０を通過する。次いで、排ガスは、フィルター１１を通過して下流側配管４の流路内を流れ、矢印Ｂのように排出される。フィルター１１内には粒子状物質が捕集され、堆積する。

ここで、各孔における粒子状物質の堆積量にはバラツキの出る傾向がある。例えば、フィルター周縁部分の捕集堆積量が多くなり、中央部分の堆積量が少なくなっている。
このため、制御装置８の送信制御部８ａからの信号Ｄによって、各送信手段からそれぞれ電磁波を送信する。ここで、隣接する送信手段から送信される各電磁波は互いに干渉しにくいように、それぞれコリメートする。好適な実施形態においては、各電磁波の周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を互いに異ならせる。また、図２に示すように、各電磁波を時分割によって送信することが好ましい。

この場合、各送信手段には特定の周波数のみを透過するバンドパスフィルターを有しており、各送信手段からはそれぞれ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のみを送信することができる。各送信手段から送信された各電磁波は、フィルター１１を横断し、フィルター材質および粒子状物質による吸収減衰を受け、対応する各受信手段で受信される。

各受信手段からの各受信信号ｆ１、ｆ２、ｆ３を、配線７を介して制御部８の受信制御部８ｂに送り、処理する。そして、矢印Ｇのように、各送信電磁波の情報と各受信電磁波の情報とを演算装置９に送信する。演算装置９では、送信電磁波の情報、例えば強度を、受信電磁波の情報，例えば強度と比較すると共に、電磁波強度と堆積量との関係を示す検量線の情報を参照し、堆積量を演算する。

得られた堆積量の演算結果を矢印Ｈのように出力することで利用可能とする。例えば、堆積量がしきい値を超えた時点でフィルター１１を再生燃焼したり、交換の信号を出すことができる。

ここで、粒子状物質の分布から、電磁波ｆ１は粒子状物質による減衰量が相対的に少なくなり、電磁波ｆ３は粒子状物質による減衰量が相対的に多くなる。従って、各電磁波ｆ１、ｆ２、ｆ３の受信情報を演算することによって、フィルター１１の各領域における各堆積量を知ることができる。本例では、フィルター１１の上流側領域、中流側領域、下流側領域における各堆積量を知ることができる。

好適な実施形態においては、主導波管と、この主導波管に接続された複数の送信側導波管とを備えており、各送信側導波管に各送信手段が設けられており、主導波管に互いに周波数の異なる複数種の電磁波を時分割で伝搬させる。各送信側導波管においては、複数の電磁波の中から選択して導波させ、送信手段から送信する。この形態によれば、複雑なシステムを必要とすることなく、導波管を利用してフィルターの堆積量の空間分布を測定できる。

各送信側導波管において電磁波の周波数を選択するには、例えば導波管の半径を調製することによってカットオフ周波数を選択し、このカットオフ周波数から外れた周波数の電磁波をカットし、それ以外の周波数を導波させればよい。

図３においては、粒子状物質１２の堆積量の空間分布を測定できる。容器５の側面側には複数の導波管２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃが設けられており、各導波管が主導波管６Ａに連結されている。各導波管２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは、フィルターの上流から下流に向かって配列されている。また、容器５の側面側には複数の導波管２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが設けられており、各導波管が主導波管７Ａに連結されている。各導波管２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃは、フィルターの上流から下流に向かって配列されている。各導波管２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは、受信側の各導波管２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃと、フィルターを挟んで対向する位置に設けられている。

セラミックハニカムフィルターの格子と電磁波との位置関係を図４、図５に示す。
フィルター１１の各捕集孔１１ｄが、相対向する第一の隔壁１１ｅと第二の隔壁１１ｇおよび相対向する第三の隔壁１１ｆおよび第四の隔壁１１ｈによって区画されている。これによって、捕集孔１１ｄが正方格子をなしている。各捕集孔１１ｄは、フィルター１１の一方の端面１１ｂと他方の端面１１ｃとの間に延びている。

セラミックハニカムフィルター１１の各捕集孔１１ｄの長手方向をＰとする。ここで、長手方向Ｐに対して垂直な平面内（図４（ｂ）および図５の平面内）において、電磁波Ｘを送信し、フィルター１１を透過した後の電磁波Ｅを受信し、電磁波の受信強度に基づいて、フィルターに捕集された粒子状物質を検出する。ここで、電磁波の周波数が0.294ｃ／ａ以上、ｃ／ａ以下であり（ａは捕集孔の格子間隔であり、ｃは光速である）の高周波数で、粒子状物質を捕集していないフィルター１１に電磁波Ｘを照射し、電磁波Ｅの受信強度が大きくなるように、第一の隔壁１１ｅおよび第二の隔壁１１ｇに対して垂直な軸Ｑに対する電磁波Ｘの傾斜角度θを変化させる。

ここで，捕集孔の
格子間隔ａは、限定はされないが、分布計測を行うという観点では、0.5ｍｍ以上、5ｍｍ以下が好ましい。
aが0.5mmより小さいときは、電磁波の周波数が600GHｚより大きくなるため、セラミックフィルタによる吸収が大きくなり、分布計測ができない。
また、ａが5ｍｍより大きくなると、電磁波の周波数が17ＧＨｚよりも小さくなり空間分解能が悪くなること、さらに電磁波ビーム径が拡がり隣合う電磁波受信器が干渉するため、分布計測ができない。

使用周波数範囲は、ａによって異なり、例えば、ａ＝5ｍｍの場合には、周波数は17.64ＧＨｚ以上、60GＨｚ以下の範囲である。この範囲内で使用する場合には、透過率の入射角度が発生し、透過可能な角度がこの周波数範囲内で異なり、最適範囲が存在することがわかった。
この場合、格子間隔一定で壁厚ｒを変化させても、入射角度依存性、および上記最適範囲に変化はなかった。
周波数が17.64GHzより小さくなると、入射角度による依存性が少なくなる。
周波数が60GHzより大きくなると、入射角度によるばらつきが大きくなり、温度など環境変化によって透過電磁波出力が不安定になる。

同様に、ａ＝0.5ｍｍの場合には、周波数は176.4ＧＨｚ以上、600GＨｚ以下の範囲となる。この場合も、入射角度依存性、および上記最適範囲はａ＝5mmと同じである。

更に、フィルター材質の気孔率を変化させても、セラミック部の実効屈折率は変化するが、図６の特性は変化しないことを確認した。

送信素子は限定されないが、以下のものが好ましい。
（周波数３０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚ）
ＧａＡｓやＳｉＧｅなどのＭＭＩＣやガンダイオード。

（３０ＧＨｚ〜１０ＴＨｚ）
ＬＮ変調器により高次の光側帯波を発生させ所望の次数の側帯波を取り出し、フォトミキサによりそのビート信号を取り出すことにより上記電磁波を発生する光逓倍方式。この場合、ＬＮ変調器はマッハツェンダー型光変調器や位相変調器、またはこれらの集積型変調器が使用可能である。ＬＮ変調器は、特に限定はないが、特許文献５（特開２００７−７９４６６）記載の薄板構造を用いることにより半波長電圧を低減でき、低駆動電圧で電磁波を発生できる。
さらに、ドメイン反転構造（QPM：Quasi-Phase-Matching）を形成したＰＰＬＮ（Periodically Poled Lithium Niobate）素子やＰＰＬＴ（Periodically
Poled Lithium Tantalate）素子、または、角度位相整合やチェレンコフ放射を利用した光導波路（スラブ構造を含む）素子が使用できる。

受信素子は限定されないが、ＧａＡｓ、ＩｎＡｓ、ＧａＮなどのショットキーダイオード、ボロメータ、焦電効果を利用した素子を例示できる。

粒子状物質とは、気体中に浮遊する性質を持つ物質であればよく、粒径は限定されないが、典型的には１０ｎｍ〜１０μｍである。粒子状物質を構成する物質は特に制限はなく、カーボンを主とするＰＭ（パティキュレートマター）、ハイドロカーボン（HC）、フェライト粉などの磁性体粉末、硫酸塩、硝酸塩を例示できる。

好適な実施形態においては、複数の送信手段から送信される各電磁波の周波数を互いに異ならせる。これによって、各領域に照射された電磁波の担う情報を周波数ごとに分離して処理することができるので、電磁波の干渉によって堆積量の計測値が狂うことを防止できる。

この実施形態においては、電磁波の干渉による測定誤差を防止するという観点からは、各電磁波の周波数の差は、３０ＧＨｚ以上とすることが好ましく、８０ＧＨｚ以上とすることが更に好ましい。

また、好適な実施形態においては、複数の送信手段から各電磁波を時分割で切り換えて発信する。これは、同じ時間帯に複数の送信手段から同時に電磁波が発信されないようにすることを意味する。これによって、各電磁波の干渉による測定誤差を防止できる。

セラミックハニカムフィルターは、粒子状物質を含む気体が流通する容器中に配置されるものである。フィルターの材質はの比誘電率は、１．５以上、１０以下が好ましい。また、コージェライト、チタン酸アルミニウム、窒化ケイ素、アルミナ、炭化珪素、酸化チタンなどが好ましい。また、これらの混合材であってもよい。
電磁波周波数ｆは、７０ＧＨｚ〜２００ＧＨｚとすることが好ましく、８０ＧＨｚ〜１７０ＧＨｚとすることが一層好ましい。

配管の内径は限定されないが、通常は１０〜３００ｍｍであることが多い。また、容器の内径（最大値）は、２０ｍｍ以上であることが好ましく、１０００ｍｍ以下であることが好ましい。
容器は、フィルターを収容する収容部、上流側連結部、下流側連結部を備えていることが好ましい。この場合には、収容部の内径が配管の内径よりも大きい。また、上流側連結部の内径は、収容部から上流側配管へと向かって小さくなっていることが好ましい。また、下流側連結部の内径は、収容部から下流側配管へと向かって小さくなっていることが好ましい。

本発明では、受信手段で受信した電磁波の強度を検出し、この強度に基づいて、フィルターに捕集された粒子状物質の堆積量を演算する。この具体的方法は限定されないが、好ましくは、予め決められた強度と堆積量との関係式に対して、電磁波受信手段で検出された電磁波強度を代入し、粒子状物質の堆積量を演算する。

フィルターそれ自体が電磁波をある程度吸収することから、ブランクとして、粒子状物質が捕集されていない状態で受信強度を測定しておく。そして、粒子状物質が捕集された状態における受信強度との差および電磁波吸収係数から、粒子状物質の堆積量を算出する。
なお、電磁波吸収係数は、電磁波透過率の対数で表され、透過率は、受信強度の送信強度に対する割合である。

本発明では、排ガス浄化装置に、フィルターの上流側で排ガス中に還元剤を供給する還元剤供給手段をさらに備えることが好ましい。このとき、排ガス中に還元剤を直接的に供給してよく、気筒内に還元剤をポスト噴射することで排ガス中に還元剤を間接的に供給することもできる。フィルターの温度が還元剤の発火温度より高くなっていれば、還元剤がフィルター内で燃焼し、燃焼熱によってフィルターが例えば 600℃以上の高温となることで、フィルターを再生することができる。還元剤供給手段としては、ポンプ、インジェクタなどがある。フィルターの上流側に酸化触媒を配置したり、フィルターに触媒層を形成することもできる。

還元剤供給手段を用いた場合には、フィルターに捕集された粒子状物質の堆積量の検出値に基づいて還元剤供給手段の駆動を制御する、制御手段を設けることが望ましい。これにより最適なタイミングで還元剤供給手段を駆動できるので、燃費が向上する。

（実施例１）
図１、３、４、５を参照しつつ説明した方法に従い、粒子状物質を捕集していないセラミックハニカムフィルターの電磁波透過率を測定した。

具体的には、ＤＰＦフィルター１１を用いた。フィルター１１の外径は
φ１４４ｍｍであり、長さは１５２ｍｍである。
フィルターの材質はコージェライトであり、
比誘電率は１．７である。壁厚ｒは３４０μｍであり、各捕集孔の寸法は縦横ともに
1130μｍであり、格子間隔ａは1470μｍである。テラヘルツ時間領域分光分析装置：THz-TDS （Time-Domain Spectrometry）を用い、傾斜角度θを種々変更し、受信強度を測定した。

電磁波周波数と傾斜角度との関係を図７に示す。フィルターからの透過電磁波の受信強度は、図７においてＡ〜Ｆの領域内においてのみ、測定可能であった。Ａ、Ｂ、Ｃでは損失が１０ｄＢ以下であり、Ｄ、Ｅ、Ｆでは２０ｄＢ以下であった。他の領域では受信されなかった。
ここで、図８、図９は、それぞれ、本測定で受信されたＴＨｚ−ＴＤＳスペクトルを周波数解析して得られた、周波数90GHz、120GHzにおける各透過特性を示すグラフである。
図８は、図７において90GHzのときの入射角度θ依存性に対応する。本周波数では領域Ａが測定可能領域となるが、角度θが３０°から６０°の領域で透過損失が10dB以下となり、入射された電磁波が効率よく伝搬できることを確認できた。

図９は、図７において120GHzのときの入射角度θ依存性に対応する。本周波数では領域B、Cが測定可能領域となるが、角度θが０°から３０°、および６０°から９０°の領域で透過損失が10dB以下となり、入射された電磁波が効率よく伝搬できることを確認できた。

なお、ここでは図示しないが、９０、１２０ＧＨｚ以外の周波数についても、本測定で受信された図７のＴＨｚ−ＴＤＳスペクトルを周波数解析することで、図８、図９と同様の透過損失と入射角度との関係を示すグラフが得られている。

（実施例２）
実施例１と同様にして、電磁波周波数ｆと傾斜角度θを図１０に示すように変更し、フィルターからの電磁波の受信強度を測定した。ただし、壁厚ｒを
340μｍとし、格子間隔ａを5000μｍとした。
電磁波周波数と傾斜角度との関係を図１０に示す。フィルターからの透過電磁波の受信強度は、図１０においてＡ〜Ｆの領域内においてのみ、測定可能であった。Ａ、Ｂ、Ｃでは損失が１０ｄＢ以下であり、Ｄ、Ｅ、Ｆでは２０ｄＢ以下であった。他の領域では受信されなかった。

なお、本測定で受信された図１０のＴＨｚ−ＴＤＳスペクトルを周波数解析することで、図８、図９と同様の透過損失と入射角度との関係を示すグラフが得られたことは言うまでもない。

（実施例３）
実施例１と同様にして、電磁波周波数ｆと傾斜角度θを図１１に示すように変更し、フィルターからの電磁波の受信強度を測定した。ただし、壁厚ｒを30μｍとし、格子間隔ａを500μｍとした。

電磁波周波数と傾斜角度との関係を図１１に示す。フィルターからの透過電磁波の受信強度は、図１１においてＡ〜Ｆの領域内においてのみ、測定可能であった。Ａ、Ｂ、Ｃでは損失が１０ｄＢ以下であり、Ｄ、Ｅ、Ｆでは２０ｄＢ以下であった。他の領域では受信されなかった。

なお、本測定で受信された図１１のＴＨｚ−ＴＤＳスペクトルを周波数解析することで、図８、図９と同様の透過損失と入射角度との関係を示すグラフが得られたことは言うまでもない。

本発明の特定の実施形態を説明してきたけれども、本発明はこれら特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の範囲から離れることなく、種々の変更や改変を行いながら実施できる。

（符号の説明）
１ディーゼルエンジン、２排出管、３上流側配管
４下流側配管、５容器、８制御装置
１１セラミックハニカムフィルター、１１ｂ、１１ｃ端面
１１ｄ各捕集孔、１１ｅ第一の隔壁
１１ｆ第三の隔壁、１１ｇ第二の隔壁、１１ｈ第四の隔壁１２粒子状物質、ａ捕集孔の格子間隔
Ａ、Ｂ排ガス、Ｅ、Ｘ電磁波、
Ｐ捕集孔１１ｄの長手方向

Claims

粒子状物質を含む気体から前記粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、前記捕集孔が格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このセラミックハニカムフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
前記セラミックハニカムフィルターに対して前記捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、前記セラミックハニカムフィルターを透過した後の前記電磁波を受信し、前記電磁波の受信強度に基づいて、前記フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出するのに際して、前記電磁波の周波数が0.294ｃ／ａ以上、ｃ／ａ以下であり（ａは前記捕集孔の格子間隔であり、ｃは光速である）、前記粒子状物質を捕集していない前記セラミックハニカムフィルターに前記電磁波を照射し、前記電磁波の受信強度が大きくなるように前記格子に対する前記電磁波の傾斜角度を変化させることを特徴とする、粒子状物質の検出方法。
前記格子間隔ａが0.5ｍｍ以上、5ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
粒子状物質を含む気体から前記粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、前記各捕集孔が相対向する第一の隔壁と第二の隔壁および相対向する第三の隔壁および第四の隔壁によって区画されることによって正方格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このセラミックハニカムフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
前記セラミックハニカムフィルターに対して前記捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、前記セラミックハニカムフィルターを透過した後の前記電磁波を受信し、前記電磁波の受信強度に基づいて、前記フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出するのに際して、
ａ／λ≧0.294；
ａ／λ≦0.294＋4.9×10^-3×θ；および
ａ／λ≦0.735−4.9×10^-3×θ
（ａは前記捕集孔の格子間隔であり、λは前記電磁波の波長であり、θは前記第一の隔壁および第二の隔壁に対して垂直な軸に対する前記電磁波の傾斜角度である）の関係を満足することを特徴とする、粒子状物質の検出方法。
粒子状物質を含む気体から前記粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、前記各捕集孔が相対向する第一の隔壁と第二の隔壁および相対向する第三の隔壁および第四の隔壁によって区画されることによって正方格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このセラミックハニカムフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
前記セラミックハニカムフィルターに対して前記捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、前記セラミックハニカムフィルターを透過した後の前記電磁波を受信し、前記電磁波の受信強度に基づいて、前記フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出するのに際して、
0.441＋4.9×10^-3×θ≦ａ／λ≦0.735−4.9×10^-3×θ；および
０≦θ
（ａは前記捕集孔の格子間隔であり、λは前記電磁波の波長であり、θは前記第一の隔壁および第二の隔壁に対して垂直な軸に対する前記電磁波の傾斜角度である）の関係を満足することを特徴とする、粒子状物質の検出方法。
粒子状物質を含む気体から前記粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、前記各捕集孔が相対向する第一の隔壁と第二の隔壁および相対向する第三の隔壁および第四の隔壁によって区画されることによって正方格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このセラミックハニカムフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
前記セラミックハニカムフィルターに対して前記捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、前記セラミックハニカムフィルターを透過した後の前記電磁波を受信し、前記電磁波の受信強度に基づいて、前記フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出するのに際して、
0.882−4.9×10^-3×θ≦ａ／λ≦0.294＋4.9×10^-3×θ；および
θ≦９０°
（ａは前記捕集孔の格子間隔であり、λは前記電磁波の波長であり、θは前記第一の隔壁および第二の隔壁に対して垂直な軸に対する前記電磁波の傾斜角度である）の関係を満足することを特徴とする、粒子状物質の検出方法。
粒子状物質を含む気体から前記粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、前記各捕集孔が相対向する第一の隔壁と第二の隔壁および相対向する第三の隔壁および第四の隔壁によって区画されることによって正方格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このセラミックハニカムフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
前記セラミックハニカムフィルターに対して前記捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、前記セラミックハニカムフィルターを透過した後の前記電磁波を受信し、前記電磁波の受信強度に基づいて、前記フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出するのに際して、
0.782−4.9×10^-3×θ≦ａ／λ≦0.882−4.9×10^-3×θ；および
１０°≦θ≦３０°
（ａは前記捕集孔の格子間隔であり、λは前記電磁波の波長であり、θは前記第一の隔壁および第二の隔壁に対して垂直な軸に対する前記電磁波の傾斜角度である）の関係を満足することを特徴とする、粒子状物質の検出方法。
粒子状物質を含む気体から前記粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、前記各捕集孔が相対向する第一の隔壁と第二の隔壁および相対向する第三の隔壁および第四の隔壁によって区画されることによって正方格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このセラミックハニカムフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
前記セラミックハニカムフィルターに対して前記捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、前記セラミックハニカムフィルターを透過した後の前記電磁波を受信し、前記電磁波の受信強度に基づいて、前記フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出するのに際して、
0.343＋4.9×10^-3×θ≦ａ／λ≦0.441＋4.9×10^-3×θ；および
６０°≦θ≦８０°
（ａは前記捕集孔の格子間隔であり、λは前記電磁波の波長であり、θは前記第一の隔壁および第二の隔壁に対して垂直な軸に対する前記電磁波の傾斜角度である）の関係を満足することを特徴とする、粒子状物質の検出方法。
粒子状物質を含む気体から前記粒子状物質を捕集する捕集孔を有するセラミックハニカムフィルターであって、前記各捕集孔が相対向する第一の隔壁と第二の隔壁および相対向する第三の隔壁および第四の隔壁によって区画されることによって正方格子をなしているセラミックハニカムフィルターを使用して、このセラミックハニカムフィルターに捕集された粒子状物質を検出する方法であって、
前記セラミックハニカムフィルターに対して前記捕集孔の長手方向に対して垂直な平面内において電磁波を送信し、前記セラミックハニカムフィルターを透過した後の前記電磁波を受信し、前記電磁波の受信強度に基づいて、前記フィルターに捕集された前記粒子状物質を検出するのに際して、
0.784≦ａ／λ≦0.98；および
３５°≦θ≦５５°
（ａは前記捕集孔の格子間隔であり、λは前記電磁波の波長であり、θは前記第一の隔壁および第二の隔壁に対して垂直な軸に対する前記電磁波の傾斜角度である）の関係を満足することを特徴とする、粒子状物質の検出方法。
前記セラミックハニカムフィルターの材質の比誘電率が１．５以上、１０以下であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つの請求項に記載の方法。
前記セラミックハニカムフィルターの材質が
コージェライト、チタン酸アルミニウムまたは炭化珪素であることを特徴とする、請求項９記載の方法。