WO2016189652A1 - 排気浄化装置及び車両 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an exhaust purification device and a vehicle.
  • An exhaust purification device having an exhaust pipe member that forms an exhaust passage through which exhaust gas from an internal combustion engine flows and an exhaust passage formed by the exhaust pipe member and that collects particulates contained in exhaust gas are known.
  • the high frequency irradiation unit irradiates the fine particle collection unit with high frequency.
  • the movable reflecting portion is provided on the upstream side and the downstream side of the particulate collection portion in the exhaust flow direction in the exhaust passage.
  • the movable reflecting part reflects the high frequency irradiated from the high frequency irradiation part to the fine particle collecting part, and at least one of the upstream side and the downstream side reflects the high frequency to the fine particle collecting part. It is movable with respect to the collecting part.
  • a filter regeneration device for an internal combustion engine having an exhaust pipe for exhausting exhaust gas of the internal combustion engine and a filter that is contained in the exhaust pipe and collects particulates contained in the exhaust gas (Patent Document 2). reference).
  • the filter regeneration means heats and burns the particulate.
  • the temperature detection means detects the temperature of the filter.
  • the control unit controls the operation time of the filter regeneration unit based on the signal from the temperature detection unit.
  • JP 2011-163341 A JP-A-5-202733
  • the temperature distribution in the fine particle collecting part becomes uneven, and it is difficult to uniformly remove the fine particles in the fine particle collecting part, and there is a problem that the fine particles in the low temperature region are not removed. .
  • a part of the particulate collection part may be melted or broken due to a local temperature rise.
  • An object of the present invention is to provide an exhaust purification device and a vehicle that can uniformly remove particulates in a filter by making the temperature distribution in the filter uniform.
  • the exhaust purification device applies an electric field to each of a plurality of regions of the exhaust pipe for exhausting exhaust gas of the internal combustion engine, a filter provided in the exhaust pipe for collecting particulates contained in the exhaust gas, and the filter. And a power source that applies at least two AC signals having different phases to each other to the plurality of electrodes.
  • the temperature distribution in the filter can be made uniform, and the fine particles in the filter can be uniformly removed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the filter and the power supply of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the exhaust pipe, the filter, and the plurality of electrodes in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the phases of AC signals applied to the 12 electrodes.
  • FIG. 7 is a diagram showing an electric field distribution when 24 electrodes are provided around the filter.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the filter and the power supply of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the phase shift circuit and the AC signal generator.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a temperature distribution in the filter when the filter is heated by irradiating a 400 W microwave for 3 minutes as in Patent Documents 1 and 2.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a temperature distribution in the filter according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an exhaust emission control device according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of an exhaust emission control device according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of a class E amplifier circuit.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of an exhaust emission control device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the exhaust emission control apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a vehicle 100 according to the first embodiment.
  • the vehicle 100 is a motorcycle, a motor tricycle, a motor vehicle, or the like, and includes an engine 101 and an exhaust purification device 105.
  • the exhaust purification device 105 includes an exhaust pipe 102, a filter 103, and a power source 104.
  • the engine 101 is an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine, and exhausts exhaust gas 111.
  • PM particulate matter
  • the engine 101 discharges exhaust gas 111 containing fine particles.
  • the exhaust pipe 102 takes in the exhaust gas 111 of the engine 101.
  • the filter 103 is provided in the exhaust pipe 102 and collects particulates contained in the exhaust gas 111.
  • the exhaust pipe 102 exhausts the exhaust gas 112 from which fine particles have been removed.
  • the filter 103 has a finite particle collection capacity. If the filter 103 continues to collect particulate matter, the filter 103 is clogged, the flow of exhaust gas in the exhaust pipe 102 becomes worse, and the output of the engine 101 is reduced or stopped.
  • the power supply 104 applies a high-frequency AC signal to a plurality of electrodes around the filter 103. Then, the electric field generated in the filter 103 changes at a high frequency, and the filter 103 generates heat. Thereby, the fine particles in the filter 103 can be removed by incineration (oxidative decomposition), and the filter 103 can be cleaned.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the filter 103 and the power source 104 in FIG.
  • the filter 103 is, for example, a diesel particulate filter (DPF: Diesel particulate filter), and collects particulates in the exhaust gas 111 of the engine 101.
  • the filter 103 is formed of porous ceramic and collects fine particles.
  • the filter 103 is provided with a plurality of temperature detectors 201 that detect the temperature of each region in the filter 103.
  • the temperature detector 201 is, for example, an optical fiber temperature sensor.
  • the plurality of electrodes 202 are provided around the filter 103, and an electric field can be applied to each of the plurality of regions of the filter 103.
  • the power source 104 includes a phase shift circuit 203, an AC signal generator 204, and a control circuit 205, and applies AC signals having different phases to the plurality of electrodes 202.
  • the AC signal generator 204 generates an AC signal of 200 MHz to 10 GHz and outputs the generated AC signal to the phase shift circuit 203.
  • the phase shift circuit 203 delays the AC signal with different delay times, generates a plurality of AC signals having mutually different phases, and applies the generated AC signals to the plurality of electrodes 202, respectively.
  • the control circuit 205 controls the AC signal generator 204 according to the temperatures detected by the plurality of temperature detectors 201.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the exhaust pipe 102, the filter 103, and the plurality of electrodes 202 in FIG.
  • the plurality of electrodes 202 are provided around the filter 103 and are applied with AC signals having different phases. As a result, different potentials are applied to the plurality of electrodes 202, and an electric field is generated in the filter 103. Since the AC signal has a high frequency of 200 MHz to 10 GHz, the electric field in the filter 103 changes at a high frequency, the filter 103 generates heat, and the fine particles in the filter 103 can be removed.
  • the exhaust pipe 102 is at a ground potential, for example. If the interval 301 between the plurality of electrodes 202 is wider than the interval 302 between each of the plurality of electrodes 202 and the exhaust pipe 102, an electric field is generated between the plurality of electrodes 202 and the exhaust pipe 102, and the electric field in the filter 103 is generated. Will become weaker. In order to generate a strong electric field in the filter 103, the interval 301 between the plurality of electrodes 202 needs to be narrower than the interval 302 between each of the plurality of electrodes 202 and the exhaust pipe 102.
  • FIG. 4 is a diagram showing the phases of AC signals applied to the twelve electrodes 202A to 202L, respectively.
  • the twelve electrodes 202A to 202L correspond to the plurality of electrodes 202 in FIG.
  • the 12 electrodes 202A to 202L are applied with AC signals having the same frequency and shifted in phase by 30 °.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 0 °) is applied to the electrode 202A.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 30 °) is applied to the electrode 202B.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 60 °) is applied to the electrode 202C.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 90 °) is applied to the electrode 202D.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 120 °) is applied to the electrode 202E.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 150 °) is applied to the electrode 202F.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 180 °) is applied to the electrode 202G.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 210 °) is applied to the electrode 202H.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 240 °) is applied to the electrode 202I.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 270 °) is applied to the electrode 202J.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 300 °) is applied to the electrode 202K.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 330 °) is applied to the electrode 202L.
  • a potential of Vo ⁇ sin 60 ° ⁇ Vo ⁇ 0.866 [V] is applied to the electrode 202C.
  • a potential of Vo ⁇ sin 120 ° ⁇ Vo ⁇ 0.866 [V] is applied to the electrode 202E.
  • a potential of Vo ⁇ sin 240 ° ⁇ Vo ⁇ ( ⁇ 0.8666) [V] is applied to the electrode 202I.
  • a potential of Vo ⁇ sin 300 ° ⁇ Vo ⁇ ( ⁇ 0.866) [V] is applied to the electrode 202K.
  • FIG. 7 is a diagram showing an electric field distribution when 24 electrodes 202A to 202X are provided around the filter 103.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 0 °) is applied to the electrodes 202A and 202M.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 30 °) is applied to the electrodes 202B and 202N.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 60 °) is applied to the electrodes 202C and 202O.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 90 °) is applied to the electrodes 202D and 202P.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 120 °) is applied to the electrodes 202E and 202Q.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 150 °) is applied to the electrodes 202F and 202R.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 180 °) is applied to the electrodes 202G and 202S.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 210 °) is applied to the electrodes 202H and 202T.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 240 °) is applied to the electrodes 202I and 202U.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 270 °) is applied to the electrodes 202J and 202V.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 300 °) is applied to the electrodes 202K and 202W.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 330 °) is applied to the electrodes 202L and 202X.
  • a potential of Vo ⁇ sin 60 ° ⁇ Vo ⁇ 0.866 [V] is applied to the electrodes 202C and 202O.
  • a potential of Vo ⁇ sin 120 ° ⁇ Vo ⁇ 0.866 [V] is applied to the electrodes 202E and 202Q.
  • a potential of Vo ⁇ sin 240 ° ⁇ Vo ⁇ ( ⁇ 0.8666) [V] is applied to the electrodes 202I and 202U.
  • a potential of Vo ⁇ sin 300 ° ⁇ Vo ⁇ ( ⁇ 0.866) [V] is applied to the electrodes 202K and 202W.
  • the filter 103 generates an electric field from the upper right to the lower right, an electric field from the upper right to the upper left, an electric field from the lower left to the upper left, and an electric field from the lower left to the lower right in FIG.
  • the electric field distribution in FIG. 7 rotates once in the left direction in two cycles of the AC signal.
  • the electric field generated in the filter 103 changes at a high frequency in this way, the inside of the filter 103 generates heat uniformly, and the fine particles in the filter 103 can be uniformly removed.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the phase shift circuit 203 and the AC signal generator 204.
  • the phase shift circuit 203 generates a plurality of AC signals having different phases from each other by delaying the AC signal generated by the AC signal generator 204. Specifically, the phase shift circuit 203 adjusts the delay time by changing the length of the path (waveguide) of the AC signal from the AC signal generator 204 to the plurality of electrodes 202, so that the phases are mutually different. A plurality of AC signals that differ by 30 ° are generated.
  • FIG. 9 is a diagram showing a temperature distribution in the filter when the filter is heated by irradiating a 400 W microwave for 3 minutes as in Patent Documents 1 and 2 above.
  • microwave irradiation it can be seen that the temperature distribution in the filter is not uniform. The fine particles in the high temperature region are removed, but the fine particles in the low temperature region are not removed.
  • the ultra-high temperature region of the filter may melt.
  • FIG. 10 is a diagram showing the temperature distribution in the filter 103 according to the present embodiment shown in FIGS.
  • the temperature distribution in the filter 103 is uniform.
  • the filter 103 generates heat uniformly, and the fine particles in the filter 103 can be uniformly removed.
  • this embodiment does not use a microwave, it is highly safe.
  • the filter 103 may be cleaned once a day (10 to 20 minutes) by the above method.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the exhaust purification device 105 according to the second embodiment.
  • a plurality of inductors 1101 are added to the first embodiment (FIG. 2).
  • Each of the plurality of inductors 1101 is connected between the plurality of electrodes 202 and a reference potential node (ground potential node).
  • a parasitic capacitance is formed between the plurality of electrodes 202.
  • the parasitic capacitance between the plurality of electrodes 202 and the plurality of inductors 1101 are oscillation circuits and oscillate.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the exhaust purification device 105 according to the third embodiment.
  • the AC signal generator 204 includes an oscillator 1201 and a class E amplifier circuit 1202.
  • the oscillator 1201 generates an AC signal.
  • the class E amplifier circuit 1202 is an amplifier circuit that performs power amplification by being driven by a switching circuit in synchronization with the oscillator 1201.
  • the class E amplifier circuit 1202 amplifies the AC signal generated by the oscillator 1201 and outputs the amplified AC signal to the phase shift circuit 203.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration example of the class E amplifier circuit 1202 of FIG.
  • the class E amplifier circuit 1202 includes a field effect transistor 1301, inductors 1302 and 1303, and a capacitor 1304.
  • the field effect transistor 1301 has a gate connected to the input node IN and a source connected to the reference potential node.
  • the inductor 1302 is connected between the drain of the field effect transistor 1301 and the power supply potential node.
  • the inductor 1303 is connected between the drain of the field effect transistor 1301 and the output node OUT.
  • the capacitor 1304 is connected between the output node OUT and the reference potential node.
  • the class E amplifier circuit 1202 drives the field effect transistor 1301 in time with the oscillator 1202, thereby amplifying the signal at the input node IN and outputting the amplified signal from the output node OUT.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of the exhaust emission control device 105 according to the fourth embodiment.
  • the oscillator 1201 and the class E amplifier circuit 1202 are the same as the oscillator 1201 and the class E amplifier circuit 1202 of FIGS.
  • the two electrodes 202A and 202B are provided around the filter 103.
  • the output node OUT of the class E amplifier circuit 1202 is connected to the electrode 202A.
  • the phase shift circuit 203 delays the signal at the output node OUT of the class E amplifier circuit 1202 and outputs the delayed signal to the electrode 202B.
  • An AC signal having a phase difference of 180 ° is applied to the electrodes 202A and 202B.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ⁇ t is applied to the electrode 202A.
  • An AC signal of Vo ⁇ sin ( ⁇ t + 180 °) is applied to the electrode 202B.
  • the power source 104 may apply at least two AC signals having the same frequency and different phases to each other to the plurality of electrodes 202A and 202B.
  • the filter 103 similarly to the first embodiment, since the electric field generated in the filter 103 changes at a high frequency, the filter 103 generates heat uniformly, and the fine particles in the filter 103 can be uniformly removed. .
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of the exhaust emission control device 105 according to the fifth embodiment.
  • the class E amplifier circuit 1202 has a variable DC power supply 1501.
  • Variable DC power supply 1501 outputs a DC voltage.
  • the inductor 1302 is connected between the variable DC power supply 1501 and the drain of the field effect transistor 1301.
  • the temperature detector 201 corresponds to the temperature detector 201 in FIG. 2 and detects the temperature of the filter 103.
  • the control circuit 205 corresponds to the control circuit 205 in FIG. The amplitude Vo is controlled.
  • the control circuit 205 controls the voltage of the variable DC power supply 1501 to 0 [V]. Further, when the temperature T of the filter 103 is less than 100 ° C., the control circuit 205 controls the voltage of the variable DC power supply 1501 to 50 [V]. The control circuit 205 controls the voltage of the variable DC power supply 1501 to (500 ⁇ T) / 8 [V] when the temperature T of the filter 103 is 100 ° C. or more and 500 ° C. or less.
  • the control circuit 205 can control the filter 103 to have an appropriate temperature in order to incinerate the fine particles. Thereby, it is possible to prevent the fine particles from remaining due to the filter 103 becoming too low in temperature. Further, it is possible to prevent the filter 103 from being burned out due to the filter 103 becoming too hot.
  • the temperature distribution in the filter can be made uniform, and the fine particles in the filter can be uniformly removed.

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Abstract

排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスを排出する排気管と、前記排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタ（１０３）と、前記フィルタの複数の領域にそれぞれ電界を印加するための複数の電極（２０２）と、相互に位相が異なる少なくとも２個の交流信号を前記複数の電極に印加する電源（１０４）とを有する。

Description

排気浄化装置及び車両
　本発明は、排気浄化装置及び車両に関する。
　内燃機関の排気が流れる排気通路を形成する排気管部材と、排気管部材が形成する排気通路に設けられ、排気に含まれる微粒子を捕集する微粒子捕集部とを有する排気浄化装置が知られている（特許文献１参照）。高周波照射部は、微粒子捕集部へ高周波を照射する。可動反射部は、排気通路における排気の流れ方向において、微粒子捕集部を挟んで上流側および下流側にそれぞれ設けられる。また、可動反射部は、高周波照射部から照射された高周波を微粒子捕集部側へ反射し、上流側または下流側の少なくともいずれか一方は微粒子捕集部へ高周波を反射する反射面が微粒子捕集部に対し移動可能である。
　また、内燃機関の排気ガスを排出する排気管と、排気管内に収納され排気ガス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタとを有する内燃機関用フィルタ再生装置が知られている（特許文献２参照）。フィルタ再生手段は、パティキュレートを加熱燃焼させる。温度検出手段は、フィルタの温度を検出する。制御部は、温度検出手段の信号に基づいてフィルタ再生手段の動作時間を制御する。
特開２０１１－１６３３４１号公報 特開平５－２０２７３３号公報
　微粒子捕集部へ高周波を照射すると、微粒子捕集部内の温度分布にムラが生じ、微粒子捕集部内の微粒子を均一に除去することが困難であり、低温の領域の微粒子が除去されない課題がある。また、局所的な温度上昇により微粒子捕集部の一部が溶損・破壊する場合がある。
　本発明の目的は、フィルタ内の温度分布を均一にすることにより、フィルタ内の微粒子を均一に除去することができる排気浄化装置及び車両を提供することである。
　排気浄化装置は、内燃機関の排気ガスを排出する排気管と、前記排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタの複数の領域にそれぞれ電界を印加するための複数の電極と、相互に位相が異なる少なくとも２個の交流信号を前記複数の電極に印加する電源とを有する。
　相互に位相が異なる少なくとも２個の交流信号を印加することにより、フィルタ内の温度分布を均一にすることができ、フィルタ内の微粒子を均一に除去することができる。
図１は、第１の実施形態による車両の構成例を示す図である。 図２は、図１のフィルタ及び電源の構成例を示す図である。 図３は、図２の排気管、フィルタ及び複数の電極の構成例を示す断面図である。 図４は、１２個の電極にそれぞれ印加される交流信号の位相を示す図である。 図５は、ωｔ＝０°の場合のフィルタ内の電界分布を示す図である。 図６は、ωｔ＝９０°の場合に１２個の電極にそれぞれ印加される交流信号の位相を示す図である。 図７は、２４個の電極をフィルタの周囲に設けた場合の電界分布を示す図である。 図８は、位相シフト回路及び交流信号発生器の構成例を示す図である。 図９は、特許文献１及び２のように４００Ｗのマイクロ波を３分間照射し、フィルタを加熱した場合のフィルタ内の温度分布を示す図である。 図１０は、第１の実施形態によるフィルタ内の温度分布を示す図である。 図１１は、第２の実施形態による排気浄化装置の構成例を示す図である。 図１２は、第３の実施形態による排気浄化装置の構成例を示す図である。 図１３は、Ｅ級増幅回路の構成例を示す回路図である。 図１４は、第４の実施形態による排気浄化装置の構成例を示す図である。 図１５は、第５の実施形態による排気浄化装置の構成例を示す図である。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態による車両１００の構成例を示す図である。車両１００は、自動二輪車、自動三輪車、自動四輪車等であり、エンジン１０１及び排気浄化装置１０５を有する。排気浄化装置１０５は、排気管１０２、フィルタ１０３及び電源１０４を有する。エンジン１０１は、ディーゼルエンジン又はガソリンエンジン等の内燃機関であり、排気ガス１１１を排出する。特に、ディーゼルエンジン１０１を有するディーゼル車両１００が排出する排気ガス内の微粒子（ＰＭ：particulate matter）の削減規制が強化されている。エンジン１０１は、微粒子を含む排気ガス１１１を排出する。排気管１０２は、エンジン１０１の排気ガス１１１を取り込む。フィルタ１０３は、排気管１０２内に設けられ、排気ガス１１１に含まれる微粒子を捕集する。排気管１０２は、微粒子を除去した排気ガス１１２を排出する。
　フィルタ１０３の微粒子捕集能力は有限である。フィルタ１０３が微粒子の捕集を続けると、フィルタ１０３の目詰まりが発生し、排気管１０２内の排気ガスの流れが悪くなり、エンジン１０１の出力低下又は停止に至る。電源１０４は、フィルタ１０３の周囲の複数の電極に高周波数の交流信号を印加する。すると、フィルタ１０３に発生する電界が高周波数で変化し、フィルタ１０３が発熱する。これにより、フィルタ１０３内の微粒子を焼却（酸化分解）により除去し、フィルタ１０３をクリーニングすることができる。
　図２は、図１のフィルタ１０３及び電源１０４の構成例を示す図である。フィルタ１０３は、例えば、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ：Diesel particulate filter）であり、エンジン１０１の排気ガス１１１内の微粒子を捕集する。フィルタ１０３は、多孔質のセラミックにより形成され、微粒子を捕集する。フィルタ１０３には、フィルタ１０３内の各領域の温度を検出する複数の温度検出器２０１が設けられる。温度検出器２０１は、例えば光ファイバ温度センサである。複数の電極２０２は、フィルタ１０３の周囲に設けられ、フィルタ１０３の複数の領域にそれぞれ電界を印加することができる。
　電源１０４は、位相シフト回路２０３、交流信号発生器２０４及び制御回路２０５を有し、相互に位相が異なる交流信号を複数の電極２０２に印加する。交流信号発生器２０４は、２００ＭＨｚ～１０ＧＨｚの交流信号を生成し、その生成した交流信号を位相シフト回路２０３に出力する。位相シフト回路２０３は、交流信号に対して異なる遅延時間で遅延し、相互に位相が異なる複数の交流信号を生成し、その生成した複数の交流信号を複数の電極２０２にそれぞれ印加する。制御回路２０５は、複数の温度検出器２０１により検出された温度に応じて、交流信号発生器２０４を制御する。
　図３は、図２の排気管１０２、フィルタ１０３及び複数の電極２０２の構成例を示す断面図である。複数の電極２０２は、フィルタ１０３の周囲に設けられ、相互に位相が異なる交流信号が印加される。その結果、複数の電極２０２には異なる電位が印加され、フィルタ１０３内に電界が生じる。その交流信号は、２００ＭＨｚ～１０ＧＨｚの高周波数であるため、フィルタ１０３内の電界は高周波数で変化し、フィルタ１０３が発熱し、フィルタ１０３内の微粒子を除去することができる。
　ここで、排気管１０２は、例えばグランド電位である。もし、複数の電極２０２の間隔３０１が複数の電極２０２の各々と排気管１０２との間隔３０２より広い場合、複数の電極２０２と排気管１０２との間に電界が発生し、フィルタ１０３内の電界が弱くなってしまう。フィルタ１０３内に強い電界を発生させるためには、複数の電極２０２の間隔３０１は、複数の電極２０２の各々と排気管１０２との間隔３０２より狭くする必要がある。
　図４は、１２個の電極２０２Ａ～２０２Ｌにそれぞれ印加される交流信号の位相を示す図である。１２個の電極２０２Ａ～２０２Ｌは、図２の複数の電極２０２に対応し、フィルタ１０３の周囲に設けられる。１２個の電極２０２Ａ～２０２Ｌには、それぞれ、相互に周波数が同じであり、３０°ずつ位相がずれた交流信号が印加される。電極２０２Ａには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｂには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋３０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｃには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋６０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｄには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋９０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｅには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｆには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋１５０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｇには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋１８０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｈには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋２１０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｉには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋２４０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｊには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋２７０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｋには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋３００°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｌには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋３３０°）の交流信号が印加される。
　図４はωｔ＝０°の場合の位相を示し、図５はωｔ＝０°の場合のフィルタ１０３内の電界分布を示す。以下、ωｔ＝０°の場合を説明する。電極２０２Ａには、Ｖｏ×ｓｉｎ０°＝Ｖｏ×０［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｂには、Ｖｏ×ｓｉｎ３０°＝Ｖｏ×０．５［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｃには、Ｖｏ×ｓｉｎ６０°≒Ｖｏ×０．８６６［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｄには、Ｖｏ×ｓｉｎ９０°＝Ｖｏ×１［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｅには、Ｖｏ×ｓｉｎ１２０°≒Ｖｏ×０．８６６［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｆには、Ｖｏ×ｓｉｎ１５０°＝Ｖｏ×０．５［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｇには、Ｖｏ×ｓｉｎ１８０°＝Ｖｏ×０［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｈには、Ｖｏ×ｓｉｎ２１０°＝Ｖｏ×（－０．５）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｉには、Ｖｏ×ｓｉｎ２４０°≒Ｖｏ×（－０．８６６６）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｊには、Ｖｏ×ｓｉｎ２７０°＝Ｖｏ×（－１）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｋには、Ｖｏ×ｓｉｎ３００°≒Ｖｏ×（－０．８６６）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｌには、Ｖｏ×ｓｉｎ３３０°＝Ｖｏ×（－０．５）［Ｖ］の電位が印加される。その結果、フィルタ１０３には、図５の上から下方向の電界が発生する。
　図６は、ωｔ＝９０°の場合に１２個の電極２０２Ａ～２０２Ｌにそれぞれ印加される交流信号の位相を示す図である。電極２０２Ａには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ９０°＝Ｖｏ×１［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｂには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋３０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ１２０°≒Ｖｏ×０．８６６［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｃには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋６０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ１５０°＝Ｖｏ×０．５［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｄには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋９０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ１８０°＝Ｖｏ×０［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｅには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋１２０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ２１０°＝Ｖｏ×（－０．５）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｆには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋１５０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ２４０°≒Ｖｏ×（－０．８６６）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｇには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋１８０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ２７０°＝Ｖｏ×（－１）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｈには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋２１０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ３００°≒Ｖｏ×（－０．８６６）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｉには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋２４０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ３３０°＝Ｖｏ×（－０．５）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｊには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋２７０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ０°＝Ｖｏ×０［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｋには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋３００°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ３０°＝Ｖｏ×０．５［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｌには、Ｖｏ×ｓｉｎ（９０°＋３３０°）＝Ｖｏ×ｓｉｎ６０°≒Ｖｏ×０．８６６［Ｖ］の電位が印加される。その場合、図５の電界分布を左方向に１／４回転した電界分布がフィルタ１０３に発生する。
　同様に、ωｔ＝１８０°の場合には、図５の電界分布を左方向に１／２回転した電界分布がフィルタ１０３に発生する。また、ωｔ＝２７０°の場合には、図５の電界分布を左方向に３／４回転した電界分布がフィルタ１０３に発生する。以上のように、時間経過と共に、交流信号の１周期で、図５の電界分布は左方向に１回転する。このようにフィルタ１０３に発生する電界が高周波数で変化することにより、フィルタ１０３内は均一に発熱し、フィルタ１０３内の微粒子を均一に除去することができる。
　図７は、２４個の電極２０２Ａ～２０２Ｘをフィルタ１０３の周囲に設けた場合の電界分布を示す図である。電極２０２Ａ及び２０２Ｍには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｂ及び２０２Ｎには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋３０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｃ及び２０２Ｏには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋６０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｄ及び２０２Ｐには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋９０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｅ及び２０２Ｑには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋１２０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｆ及び２０２Ｒには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋１５０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｇ及び２０２Ｓには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋１８０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｈ及び２０２Ｔには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋２１０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｉ及び２０２Ｕには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋２４０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｊ及び２０２Ｖには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋２７０°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｋ及び２０２Ｗには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋３００°）の交流信号が印加される。電極２０２Ｌ及び２０２Ｘには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋３３０°）の交流信号が印加される。
　図７は、ωｔ＝０°の場合のフィルタ１０３内の電界分布を示す。電極２０２Ａ及び２０２Ｍには、Ｖｏ×ｓｉｎ０°＝Ｖｏ×０［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｂ及び２０２Ｎには、Ｖｏ×ｓｉｎ３０°＝Ｖｏ×０．５［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｃ及び２０２Ｏには、Ｖｏ×ｓｉｎ６０°≒Ｖｏ×０．８６６［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｄ及び２０２Ｐには、Ｖｏ×ｓｉｎ９０°＝Ｖｏ×１［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｅ及び２０２Ｑには、Ｖｏ×ｓｉｎ１２０°≒Ｖｏ×０．８６６［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｆ及び２０２Ｒには、Ｖｏ×ｓｉｎ１５０°＝Ｖｏ×０．５［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｇ及び２０２Ｓには、Ｖｏ×ｓｉｎ１８０°＝Ｖｏ×０［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｈ及び２０２Ｔには、Ｖｏ×ｓｉｎ２１０°＝Ｖｏ×（－０．５）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｉ及び２０２Ｕには、Ｖｏ×ｓｉｎ２４０°≒Ｖｏ×（－０．８６６６）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｊ及び２０２Ｖには、Ｖｏ×ｓｉｎ２７０°＝Ｖｏ×（－１）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｋ及び２０２Ｗには、Ｖｏ×ｓｉｎ３００°≒Ｖｏ×（－０．８６６）［Ｖ］の電位が印加される。電極２０２Ｌ及び２０２Ｘには、Ｖｏ×ｓｉｎ３３０°＝Ｖｏ×（－０．５）［Ｖ］の電位が印加される。
　その結果、フィルタ１０３には、図７において、右上から右下方向の電界、右上から左上方向の電界、左下から左上方向の電界、及び左下から右下方向の電界が発生する。時間経過と共に、交流信号の２周期で、図７の電界分布は左方向に１回転する。このようにフィルタ１０３に発生する電界が高周波数で変化することにより、フィルタ１０３内は均一に発熱し、フィルタ１０３内の微粒子を均一に除去することができる。
　図８は、位相シフト回路２０３及び交流信号発生器２０４の構成例を示す図である。位相シフト回路２０３は、交流信号発生器２０４が生成した交流信号を遅延させることにより、相互に位相が異なる複数の交流信号を生成する。具体的には、位相シフト回路２０３は、交流信号発生器２０４から複数の電極２０２への交流信号のパス（導波管）の長さを変えることにより、遅延時間を調整し、相互に位相が３０°ずつ異なる複数の交流信号を生成する。
　図９は、上記の特許文献１及び２のように４００Ｗのマイクロ波を３分間照射し、フィルタを加熱した場合のフィルタ内の温度分布を示す図である。マイクロ波照射の場合、フィルタ内の温度分布が不均一になっていることが分かる。高温の領域の微粒子は除去されるが、低温の領域の微粒子は除去されない。また、フィルタの超高温の領域は、溶損する場合がある。
　図１０は、図４～図６の本実施形態によるフィルタ１０３内の温度分布を示す図である。本実施形態の場合、フィルタ１０３内の温度分布が均一になっていることが分かる。本実施形態によれば、フィルタ１０３内は均一に発熱し、フィルタ１０３内の微粒子を均一に除去することができる。また、本実施形態は、マイクロ波を使用しないので、安全性が高い。例えば、上記の方法により、１日に１回（１０分～２０分）、フィルタ１０３のクリーニングを行えばよい。
（第２の実施形態）
　図１１は、第２の実施形態による排気浄化装置１０５の構成例を示す図である。本実施形態（図１１）は、第１の実施形態（図２）に対して、複数のインダクタ１１０１を追加したものである。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。複数のインダクタ１１０１は、それぞれ、複数の電極２０２と基準電位ノード（グランド電位ノード）との間に接続される。また、複数の電極２０２間には、寄生容量が形成される。複数の電極２０２間の寄生容量及び複数のインダクタ１１０１は、発振回路であり、発振する。
（第３の実施形態）
　図１２は、第３の実施形態による排気浄化装置１０５の構成例を示す図である。以下、本実施形態（図１２）が第１の実施形態（図２）と異なる点を説明する。交流信号発生器２０４は、発振器１２０１及びＥ級増幅回路１２０２を有する。発振器１２０１は、交流信号を生成する。Ｅ級増幅回路１２０２は、発振器１２０１にタイミングを合わせてスイッチング回路で駆動することにより電力増幅を行う増幅回路である。Ｅ級増幅回路１２０２は、発振器１２０１が生成した交流信号を増幅し、その増幅した交流信号を位相シフト回路２０３に出力する。
　図１３は、図１２のＥ級増幅回路１２０２の構成例を示す回路図である。Ｅ級増幅回路１２０２は、電界効果トランジスタ１３０１、インダクタ１３０２，１３０３及び容量１３０４を有する。電界効果トランジスタ１３０１は、ゲートが入力ノードＩＮに接続され、ソースが基準電位ノードに接続される。インダクタ１３０２は、電界効果トランジスタ１３０１のドレイン及び電源電位ノード間に接続される。インダクタ１３０３は、電界効果トランジスタ１３０１のドレイン及び出力ノードＯＵＴ間に接続される。容量１３０４は、出力ノードＯＵＴ及び基準電位ノード間に接続される。Ｅ級増幅回路１２０２は、発振器１２０２にタイミングを合わせて電界効果トランジスタ１３０１を駆動することにより、入力ノードＩＮの信号を増幅し、その増幅した信号を出力ノードＯＵＴから出力する。
（第４の実施形態）
　図１４は、第４の実施形態による排気浄化装置１０５の構成例を示す図である。以下、本実施形態（図１４）が第３の実施形態（図１２及び図１３）と異なる点を説明する。発振器１２０１及びＥ級増幅回路１２０２は、図１２及び図１３の発振器１２０１及びＥ級増幅回路１２０２と同じである。２個の電極２０２Ａ及び２０２Ｂは、フィルタ１０３の周囲に設けられる。Ｅ級増幅回路１２０２の出力ノードＯＵＴは、電極２０２Ａに接続される。位相シフト回路２０３は、Ｅ級増幅回路１２０２の出力ノードＯＵＴの信号を遅延し、その遅延した信号を電極２０２Ｂに出力する。電極２０２Ａ及び２０２Ｂには、相互に位相が１８０°ずれた交流信号が印加される。電極２０２Ａには、Ｖｏ×ｓｉｎωｔの交流信号が印加される。電極２０２Ｂには、Ｖｏ×ｓｉｎ（ωｔ＋１８０°）の交流信号が印加される。電源１０４は、相互に周波数が同じでありかつ相互に位相が異なる少なくとも２個の交流信号を複数の電極２０２Ａ及び２０２Ｂに印加すればよい。
　本実施形態は、第１の実施形態と同様に、フィルタ１０３に発生する電界が高周波数で変化するので、フィルタ１０３内は均一に発熱し、フィルタ１０３内の微粒子を均一に除去することができる。
（第５の実施形態）
　図１５は、第５の実施形態による排気浄化装置１０５の構成例を示す図である。以下、本実施形態（図１５）が第４の実施形態（図１４）と異なる点を説明する。Ｅ級増幅回路１２０２は、可変直流電源１５０１を有する。可変直流電源１５０１は、直流電圧を出力する。インダクタ１３０２は、可変直流電源１５０１及び電界効果トランジスタ１３０１のドレイン間に接続される。温度検出器２０１は、図２の温度検出器２０１に対応し、フィルタ１０３の温度を検出する。制御回路２０５は、図２の制御回路２０５に対応し、温度検出器２０１により検出された温度に応じて、可変直流電源１５０１の電圧を制御することにより、電極２０２Ａ及び２０２Ｂに印加する交流信号の振幅Ｖｏを制御する。
　具体的には、制御回路２０５は、フィルタ１０３の温度Ｔが５００℃より高い場合には、可変直流電源１５０１の電圧を０［Ｖ］に制御する。また、制御回路２０５は、フィルタ１０３の温度Ｔが１００℃未満である場合には、可変直流電源１５０１の電圧を５０［Ｖ］に制御する。また、制御回路２０５は、フィルタ１０３の温度Ｔが１００℃以上かつ５００℃以下である場合には、可変直流電源１５０１の電圧を（５００－Ｔ）／８［Ｖ］に制御する。
　制御回路２０５は、微粒子を焼却するためにフィルタ１０３が適切な温度になるように制御することができる。これにより、フィルタ１０３が低温になり過ぎることによる微粒子の残存を防止することができる。また、フィルタ１０３が高温になり過ぎることによるフィルタ１０３の焼損を防止することができる。
　なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
　相互に位相が異なる少なくとも２個の交流信号を印加することにより、フィルタ内の温度分布を均一にすることができ、フィルタ内の微粒子を均一に除去することができる。

Claims (9)

  1. 　内燃機関の排気ガスを排出する排気管と、
    　前記排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタと、
    　前記フィルタの複数の領域にそれぞれ電界を印加するための複数の電極と、
    　相互に位相が異なる少なくとも２個の交流信号を前記複数の電極に印加する電源と
    を有することを特徴とする排気浄化装置。
  2. 　前記電源は、
    　交流信号を生成する交流信号発生器と、
    　前記交流信号を遅延させることにより、相互に位相が異なる少なくとも２個の交流信号を生成する位相シフト回路とを有することを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
  3. 　前記複数の電極の間隔は、前記複数の電極の各々と前記排気管との間隔より狭いことを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
  4. 　さらに、前記複数の電極にそれぞれ接続される複数のインダクタを有し、
    　前記複数の電極間の容量及び前記複数のインダクタは、発振回路であることを特徴とする請求項２記載の排気浄化装置。
  5. 　前記交流信号発生器は、
    　交流信号を生成する発振器と、
    　前記発振器が生成した交流信号を増幅するＥ級増幅回路とを有することを特徴とする請求項２記載の排気浄化装置。
  6. 　さらに、前記フィルタの温度を検出する温度検出器を有し、
    　前記電源は、前記温度検出器により検出された温度に応じて、前記交流信号の振幅を制御することを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
  7. 　前記電源は、相互に周波数が同じ少なくとも２個の交流信号を前記複数の電極に印加することを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
  8. 　前記電源は、２００ＭＨｚ～１０ＧＨｚの交流信号を前記複数の電極に印加することを特徴とする請求項１記載の排気浄化装置。
  9. 　排気浄化装置を有し、
    　前記排気浄化装置は、
    　内燃機関の排気ガスを排出する排気管と、
    　前記排気管内に設けられ、前記排気ガスに含まれる微粒子を捕集するフィルタと、
    　前記フィルタの複数の領域にそれぞれ電界を印加するための複数の電極と、
    　相互に位相が異なる少なくとも２個の交流信号を前記複数の電極に印加する電源と
    を有することを特徴とする車両。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018105188A (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 三菱重工業株式会社 エンジンの排気浄化装置
WO2023188424A1 (ja) * 2022-04-01 2023-10-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載用の温度制御装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114616921A (zh) * 2019-10-29 2022-06-10 康宁股份有限公司 对蜂窝体进行加热的系统和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5797010A (en) * 1980-12-08 1982-06-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Device for disposing of exhaust gas of internal combustion engine
JPH08193510A (ja) * 1995-01-18 1996-07-30 Isuzu Motors Ltd パティキュレート除去装置
JP2007262973A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Ngk Insulators Ltd 微粒子量検出システム
JP2010024910A (ja) * 2008-07-17 2010-02-04 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化装置
JP2010144630A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Ud Trucks Corp パティキュレート捕集装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2841999B2 (ja) 1992-01-27 1998-12-24 松下電器産業株式会社 内燃機関用フィルタ再生装置
DK2139302T3 (da) * 2007-03-28 2014-01-13 Mitsui Shipbuilding Eng Højspændings-Plasmagenereringsapparat
JP5533633B2 (ja) 2010-01-15 2014-06-25 株式会社デンソー 排気浄化装置
EP2588721B1 (en) * 2010-07-01 2016-10-19 Rypos, Inc. Integrated diesel particulate filter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5797010A (en) * 1980-12-08 1982-06-16 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Device for disposing of exhaust gas of internal combustion engine
JPH08193510A (ja) * 1995-01-18 1996-07-30 Isuzu Motors Ltd パティキュレート除去装置
JP2007262973A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Ngk Insulators Ltd 微粒子量検出システム
JP2010024910A (ja) * 2008-07-17 2010-02-04 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化装置
JP2010144630A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Ud Trucks Corp パティキュレート捕集装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018105188A (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 三菱重工業株式会社 エンジンの排気浄化装置
WO2023188424A1 (ja) * 2022-04-01 2023-10-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載用の温度制御装置

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