(57)【要約】【課題】マイクロ波送信器及びマイクロ波受信器が高温になることを抑制すること。【解決手段】筐体内に配置され、ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、空気を取り込むダクトと、前記筐体と前記ダクトに跨って取り付けられ、前記フィルタを挟んで配置され、マイクロ波を発振する発振器を含むマイクロ波送信器及びマイクロ波を検出する検出器を含むマイクロ波受信器と、前記ダクトから前記空気を吸引する吸引機と、前記フィルタを通過した前記ガスを前記吸引機に供給するガス供給管と、前記フィルタを通過した前記ガスを外部に排出するガス排出管と、前記フィルタを通過した前記ガスの前記ガス供給管への流入量及び前記ガス排出管から外部に排出される排出量を調整するバルブと、前記バルブの開度を制御する制御部と、を備え、前記吸引機は、前記ガス供給管から供給される前記ガスを利用して前記ダクトから前記空気を吸引する、微粒子捕集装置。【選択図】図１
2020112109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に配置され、ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、
空気を取り込むダクトと、
前記筐体と前記ダクトに跨って取り付けられ、前記フィルタを挟んで配置され、マイクロ波を発振する発振器を含むマイクロ波送信器及びマイクロ波を検出する検出器を含むマイクロ波受信器と、
前記ダクトから前記空気を吸引する吸引機と、
前記フィルタを通過した前記ガスを前記吸引機に供給するガス供給管と、
前記フィルタを通過した前記ガスを外部に排出するガス排出管と、
前記フィルタを通過した前記ガスの前記ガス供給管への流入量及び前記ガス排出管から外部に排出される排出量を調整するバルブと、
前記バルブの開度を制御する制御部と、を備え、
前記吸引機は、前記ガス供給管から供給される前記ガスを利用して前記ダクトから前記空気を吸引する、微粒子捕集装置。
【請求項２】
前記吸引機は、前記ガス供給管から供給される前記ガスを噴射するノズル部と、前記ノズル部からの前記ガスの噴射により負圧が生じる吸引室と、前記吸引室に形成された吸引口に接続する前記ダクトから吸引した前記空気と前記ガスを混合して排出するディフューザ部と、を含むエジェクタである、請求項１記載の微粒子捕集装置。
【請求項３】
前記吸引機は、前記ガス供給管から供給される前記ガスにより回転駆動するタービンと、一端に前記タービンが設けられた回転軸と、前記回転軸の他端に設けられ、前記タービンが回転駆動することによって吸引口に接続する前記ダクトから前記空気を吸引するコンプレッサーと、を含む過給機である、請求項１記載の微粒子捕集装置。
【請求項４】
前記発振器及び前記検出器は、前記ダクト内に配置されている、請求項１から３のいずれか一項記載の微粒子捕集装置。
【請求項５】
前記ガス供給管は、前記ガス排出管に接続され、
前記バルブは、前記ガス供給管と前記ガス排出管の接続部に設けられている、請求項１から４のいずれか一項記載の微粒子捕集装置。
【請求項６】
前記マイクロ波送信器は、前記発振器で発振するマイクロ波を前記フィルタに放射し、
前記マイクロ波受信器は、前記フィルタを透過した前記マイクロ波を受信し、
前記制御部は、前記フィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼させる強制再生時に前記ガスが前記ガス供給管に流れるように前記バルブの開度を制御し、前記マイクロ波受信器で検出された前記マイクロ波の強度に基づいて前記強制再生の終了を判断する、請求項１から５のいずれか一項記載の微粒子捕集装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記フィルタの前記強制再生時に前記ガスが前記ガス供給管に流れ且つ前記ガス排出管から外部に排出されないように前記バルブの開度を制御する、請求項６記載の微粒子捕集装置。
【請求項８】
前記筐体内に配置された温度センサを備え、
前記制御部は、前記フィルタの前記強制再生時に前記温度センサで検出される温度が所定温度範囲内になるように前記バルブの開度を調整する、請求項６記載の微粒子捕集装置。
【請求項９】
前記筐体内に配置された温度センサを備え、
前記制御部は、前記フィルタの前記強制再生時に前記温度センサで検出される温度が所定温度範囲内になるように前記筐体内に噴射する燃料の噴射量を調整する、請求項６または７記載の微粒子捕集装置。
【請求項１０】
前記所定温度範囲は、６００℃以上且つ７００℃以下である、請求項８または９記載の微粒子捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粒子捕集装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス浄化装置に供給される液状還元剤などを冷却するために、排気ガスが流れるエキゾースト管路に設けたエジェクタを用いて液状還元剤が流れるホースなどの周りに外気を取り込むことが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガス中に含まれる有害な粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）をフィルタで捕集することで、ガスを浄化することが行われている。フィルタはＰＭを捕集できる量に限界があるため、フィルタに捕集されたＰＭを強制的に燃焼させて除去することが行われている。また、フィルタに捕集されたＰＭ量を推定する方法として、フィルタにマイクロ波を照射し、フィルタを透過したマイクロ波の強度からフィルタに捕集されたＰＭ量を推定する方法が知られている。
【０００５】
フィルタに捕集されたＰＭを強制的に燃焼させる場合、フィルタが収容されている筐体内の温度が高温となり、筐体の表面温度及び筐体の周辺温度も高温になる。フィルタにマイクロ波を照射し、フィルタを透過したマイクロ波を検出するために、筐体にはマイクロ波送信器及びマイクロ波受信器が取り付けられる。筐体の表面温度及び周辺温度が高温になることから、マイクロ波送信器及びマイクロ波受信器も高温になり、マイクロ波を発振する発振器及びマイクロ波を検出する検出器に動作不良又は故障が発生することがある。この場合、ＰＭ量を良好に推定できなくなってしまう。
【０００６】
１つの側面では、マイクロ波送信器及びマイクロ波受信器が高温になることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様では、筐体内に配置され、ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、空気を取り込むダクトと、前記筐体と前記ダクトに跨って取り付けられ、前記フィルタを挟んで配置され、マイクロ波を発振する発振器を含むマイクロ波送信器及びマイクロ波を検出する検出器を含むマイクロ波受信器と、前記ダクトから前記空気を吸引する吸引機と、前記フィルタを通過した前記ガスを前記吸引機に供給するガス供給管と、前記フィルタを通過した前記ガスを外部に排出するガス排出管と、前記フィルタを通過した前記ガスの前記ガス供給管への流入量及び前記ガス排出管から外部に排出される排出量を調整するバルブと、前記バルブの開度を制御する制御部と、を備え、前記吸引機は、前記ガス供給管から供給される前記ガスを利用して前記ダクトから前記空気を吸引する、微粒子捕集装置である。
【発明の効果】
【０００８】
１つの側面として、マイクロ波送信器及びマイクロ波受信器が高温になることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例１に係る微粒子捕集装置を示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係る微粒子捕集装置の制御部の機能を説明するブロック図である。
【図３】図３は、ディーゼル微粒子捕集フィルタを透過するマイクロ波の強度とディーゼル微粒子捕集フィルタの粒子状物質の蓄積量との関係を説明する図である。
【図４】図４は、実施例１におけるディーゼル微粒子捕集フィルタの強制再生処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、比較例１に係る微粒子捕集装置を示す図である。
【図６】図６は、比較例２に係る微粒子捕集装置を示す図である。
【図７】図７は、ダクトの断面積とダクト内を流れる空気の風速との関係を説明する図である。
【図８】図８は、実施例２に係る微粒子捕集装置を示す図である。
【図９】図９は、実施例２におけるディーゼル微粒子捕集フィルタの強制再生処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施例３におけるディーゼル微粒子捕集フィルタの強制再生処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施例４に係る微粒子捕集装置を示す図である。
【図１２】図１２は、過給機について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、実施例１に係る微粒子捕集装置を示す図である。なお、図１では、図の明瞭化のために、一部の部材にハッチングを付している（図１以降の微粒子捕集装置においても同じ）。図１のように、実施例１の微粒子捕集装置１００は、筐体１０内にディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）１２とディーゼル微粒子捕集フィルタ（ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter）１４とが配置されている。微粒子捕集装置１００は、例えば自動車に取り付けられ、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスが筐体１０内に流れ込む。筐体１０は、例えばステンレス鋼などの金属で形成されている。
【００１２】
排気ガスは、筐体１０に接続されたガス導入管２０から筐体１０内に導入される。筐体１０内に導入された排気ガスは、ＤＯＣ１２、ＤＰＦ１４の順に通過する。筐体１０にはガス排出管２２が接続されていて、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスはガス排出管２２から微粒子捕集装置１００の外部に排出される。ガス導入管２０及びガス排出管２２は、例えばステンレス鋼などの金属で形成されている。
【００１３】
ＤＯＣ１２は、排気ガス中の未燃燃料及び一酸化炭素を酸化除去するとともに、排気ガス中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素を生成する機能を有する。ＤＰＦ１４は、排気ガス中に含まれるカーボン（煤）などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）１１を捕集し、排気ガス中から除去する。
【００１４】
ガス排出管２２には、ガス排出管２２を流れる排気ガスをエジェクタ３０に供給するガス供給管２４が接続されている。ガス供給管２４は、例えばステンレス鋼などの金属で形成されている。エジェクタ３０は、ノズル部３２と、吸引室３４と、ディフューザ部３６と、吸引室３４に形成された吸引口３８と、を備える。ガス供給管２４は、エジェクタ３０のノズル部３２に接続されている。エジェクタ３０の吸引口３８にはダクト５０が接続されている。ダクト５０は、熱伝導率の低い材料で形成され、例えばプラスチックで形成されている。ダクト５０には、後述するエジェクタ３０の動作によって、空気（例えば、微粒子捕集装置１００が自動車に取り付けられている場合では自動車周辺の外気）が取り込まれて流れる。
【００１５】
ガス供給管２４からエジェクタ３０のノズル部３２に排気ガスが流入すると、ノズル部３２からノズル部３２に所定距離をあけて対向するディフューザ部３６に向かって排気ガスが噴射される。ノズル部３２から排気ガスが噴射されることで吸引室３４に負圧が生じる。これにより、吸引口３８に接続するダクト５０から空気が吸引される。すなわち、ダクト５０内を空気が流れる。ノズル部３２から噴射された排気ガスと吸引口３８から吸引された空気とは混合されてディフューザ部３６から微粒子捕集装置１００の外部に排出される。
【００１６】
ガス供給管２４がガス排出管２２に接続する接続部、言い換えるとガス排出管２２とガス供給管２４の分岐部にはバルブ５２が設けられている。バルブ５２は、例えば開度の調整が可能な電動弁である。バルブ５２の開度は、コンピュータ６０に含まれる制御部６２からの指令により制御される。ここでは、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスの全てがガス供給管２４に流入し、ガス排出管２２から外部に排出されない場合を、バルブ５２が全開であるとする。反対に、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスの全てがガス排出管２２から外部に排出され、ガス供給管２４に流入しない場合を、バルブ５２が全閉であるとする。したがって、バルブ５２の開度が大きくなるほど、ガス供給管２４に流入する排気ガスの流量が多くなることとなる。
【００１７】
マイクロ波送信器７０とマイクロ波受信器８０が、筐体１０とダクト５０に跨って取り付けられている。マイクロ波送信器７０は、マイクロ波を発振する発振器７２と、マイクロ波を放射する送信アンテナ７４と、発振器７２と送信アンテナ７４を接続する伝送路７６と、を含む。発振器７２は、例えば半導体を用いたマイクロ波発振器である。伝送路７６は、例えば金属製の中空導波管である。マイクロ波受信器８０は、マイクロ波を検出する検出器８２と、マイクロ波を受信する受信アンテナ８４と、検出器８２と受信アンテナ８４を接続する伝送路８６と、を含む。検出器８２は、例えば半導体を用いたマイクロ波検出器である。伝送路８６は、例えば金属製の中空導波管である。マイクロ波の周波数は、例えば２．０ＧＨｚ以上、３．０ＧＨｚ以下である。
【００１８】
マイクロ波送信器７０とマイクロ波受信器８０は、ＤＰＦ１４を間に挟んで配置されている。マイクロ波送信器７０は、発振器７２で発振したマイクロ波を筐体１０内に位置する送信アンテナ７４からＤＰＦ１４に向かって放射する。マイクロ波受信器８０は、ＤＰＦ１４を透過したマイクロ波を筐体１０内に位置する受信アンテナ８４で受信し、検出器８２でマイクロ波の強度を検出する。
【００１９】
コントローラー９０が、ケーブル９２によってマイクロ波送信器７０及びマイクロ波受信器８０に電気的に接続されている。コントローラー９０は、制御部６２からの指令に基づき、発振器７２が発信するマイクロ波の強度及び周波数などを制御する。また、コントローラー９０は、検出器８２で検出されたマイクロ波の強度などを制御部６２に送信する。
【００２０】
コンピュータ６０は、制御部６２と記憶部６４を含む。制御部６２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを含むプロセッサである。記憶部６４は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）又はフラッシュメモリなどの不揮発性メモリである。制御部６２は、ＣＰＵがＲＯＭ又は不揮発性メモリなどに記憶されているプログラムを実行することで、微粒子捕集装置１００全体を制御する。
【００２１】
図２は、実施例１に係る微粒子捕集装置の制御部において、ＣＰＵなどのハードウエアとＲＯＭ又は不揮発性メモリなどに記憶されたソフトウエアとの協働によって実現される機能を説明するブロック図である。図２のように、制御部６２は、マイクロ波制御部６６と強制再生制御部６８として機能する。マイクロ波制御部６６は、コントローラー９０を用いて発振器７２が発振するマイクロ波の強度及び周波数を制御する。強制再生制御部６８は、コントローラー９０から送信される検出器８２で検出されたマイクロ波の強度に基づいて、バルブ５２の開度の制御を含むＤＰＦ１４の強制再生についての制御を行う。
【００２２】
ＤＰＦ１４は、排気ガス中に含まれるＰＭ１１を捕集するが、ＰＭ１１を捕集できる量に限界がある。このため、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭ１１を強制的に燃焼させて除去する強制再生を行う。強制再生制御部６８は、ＤＰＦ１４の強制再生を行う場合には、例えば噴射弁１６からＤＯＣ１２に燃料を噴射して酸化発熱させることでＤＰＦ１４の温度を強制的に昇温させ、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭ１１を強制的に燃焼させて除去する。
【００２３】
コントローラー９０は、発振器７２からのマイクロ波の発振に同期させて検出器８２でマイクロ波の強度を検出させる。マイクロ波制御部６６及び強制再生制御部６８は、専用に設計された回路でもよい。マイクロ波制御部６６及び強制再生制御部６８は、１つの回路でもよいし、異なる回路でもよい。
【００２４】
ここで、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭ１１の蓄積量の検出について説明する。図３は、ＤＰＦを透過するマイクロ波の強度とＤＰＦのＰＭ蓄積量との関係を説明する図である。図３の横軸は送信アンテナ７４からＤＰＦ１４に放射されるマイクロ波の周波数、縦軸はＤＰＦ１４に一定強度のマイクロ波が放射された場合でのＤＰＦ１４を透過したマイクロ波の強度である。ＰＭ１１は、マイクロ波を吸収する性質を有する。このため、図３のように、ＤＰＦ１４のＰＭ１１の蓄積量が多くなるほど、ＤＰＦ１４を透過するマイクロ波のピーク強度が低くなる。したがって、マイクロ波受信器８０の検出器８２で検出されたマイクロ波の強度からＤＰＦ１４のＰＭ１１の蓄積量を推定することができる。
【００２５】
したがって、強制再生制御部６８は、マイクロ波受信器８０の検出器８２で検出されたマイクロ波の強度が所定値以下である場合は、ＤＰＦ１４のＰＭ１１の蓄積量が多いと判断し、ＤＰＦ１４の強制再生を行う。なお、ＤＰＦ１４の強制再生は、例えば自動車が走行中のときには行われずに停車中のときに行われる。
【００２６】
図４は、実施例１におけるＤＰＦの強制再生処理の一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートは、上述したように、マイクロ波受信器８０の検出器８２で検出されたマイクロ波の強度が所定値以下となった場合に行われる。図４のように、制御部６２は、バルブ５２を全開にする（ステップＳ１０）。これにより、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスは、全てガス供給管２４に流入し、ガス排出管２２から外部に排出されなくなる。ガス供給管２４に流入した排気ガスはエジェクタ３０のノズル部３２に供給されるため、エジェクタ３０の吸引室３４に接続されたダクト５０から空気が吸引される。すなわち、ダクト５０に空気が取り込まれて、ダクト５０内を空気が流れるようになる。
【００２７】
次いで、制御部６２は、噴射弁１６からＤＯＣ１２に向かって燃料（例えば軽油）の噴射を開始する（ステップＳ１２）。これにより、ＤＯＣ１２に噴射された燃料が酸化発熱することでＤＰＦ１４の温度が上昇し、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭ１１の燃焼が始まり、ＰＭ１１の除去が始まる。なお、ステップＳ１０とＳ１２は反対の順序で行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【００２８】
次いで、制御部６２は、コントローラー９０を用いて、一定の強度で且つ周波数を掃引させたマイクロ波をマイクロ波送信器７０の発振器７２から発振させる（ステップＳ１４）。次いで、制御部６２は、マイクロ波受信器８０の検出器８２で検出されたマイクロ波の強度をコントローラー９０から取得する（ステップＳ１６）。これにより、図３のようなマイクロ波の周波数と強度の関係が求まる。次いで、制御部６２はステップＳ１６で取得したマイクロ波の強度からピーク強度を特定する（ステップＳ１８）。
【００２９】
次いで、制御部６２は、ステップＳ１８で特定したマイクロ波のピーク強度が所定値以上か否かを判断する（ステップＳ２０）。マイクロ波のピーク強度が所定値よりも小さい場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、ＤＰＦ１４のＰＭ１１の蓄積量が未だ多いと推定されるため、ステップＳ１４に戻る。
【００３０】
一方、マイクロ波のピーク強度が所定値以上である場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、ＤＰＦ１４のＰＭ１１が十分に除去されてＰＭ１１の蓄積量が少なくなったと推定されるため、噴射弁１６からの燃料の噴射を終了させる（ステップＳ２２）。次いで、制御部６２は、バルブ５２を全閉とする（ステップＳ２４）。バルブ５２を全閉とすることで、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスは、全てガス排出管２２から外部に排出され、ガス供給管２４には流入しなくなる。なお、ステップＳ２２とＳ２４は反対の順序で行ってもよいし、同時に行ってもよい。このように、ステップＳ２０の所定値とは、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭ１１が十分に除去されたか否かの閾値となるＰＭ１１の蓄積量に相当するマイクロ波の強度とすることができる。例えば、ステップＳ２０の所定値は、ＤＰＦ１４にＰＭ１１が全く捕集されていないときのマイクロ波の強度としてもよい。このように、ステップＳ２０の所定値は、図４のフローチャートを開始するか否かの判断で用いられるマイクロ波の強度の所定値とは異なる。
【００３１】
ここで、比較例に係る微粒子捕集装置について説明する。図５は、比較例１に係る微粒子捕集装置を示す図である。図５のように、比較例１の微粒子捕集装置５００は、実施例１の微粒子捕集装置１００と比べて、ガス供給管２４、エジェクタ３０、ダクト５０、及びバルブ５２が設けられていない。その他の構成は、実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。
【００３２】
比較例１の微粒子捕集装置５００では、マイクロ波送信器７０の発振器７２及びマイクロ波受信器８０の検出器８２の温度は、筐体１０の表面温度及び筐体１０の周辺温度に依存する。ＤＰＦ１４の強制再生時では、ＤＰＦ１４を強制的に昇温させてＰＭ１１を燃焼させるため、筐体１０の内部温度が高くなり、それに伴い、筐体１０の表面温度及び筐体１０の周辺温度も高くなる。例えば、筐体１０の内部温度は６００℃程度になり、筐体１０の表面温度は３００℃程度、筐体１０の周辺温度は１００℃程度になることがある。発振器７２及び検出器８２は、半導体素子などを含む電子部品であり、例えば８０℃を超えるような高温になると動作不良及び故障の原因となる。比較例１の微粒子捕集装置５００では、筐体１０の表面温度が３００℃程度、筐体１０の周辺温度が１００℃程度となる場合があることから、発振器７２及び検出器８２の温度が１００℃を超えることが生じて動作不良及び故障を起こすことがある。発振器７２及び／又は検出器８２が動作不良又は故障を起こした場合、ＤＰＦ１４を透過したマイクロ波の強度を良好に検出できず、ＤＰＦ１４の強制再生の終了の判断を良好に行えなくなる。
【００３３】
図６は、比較例２に係る微粒子捕集装置を示す図である。図６のように、比較例２の微粒子捕集装置６００は、実施例１の微粒子捕集装置１００と比べて、ガス供給管２４、エジェクタ３０、及びバルブ５２が設けられていない。ダクト５０の一端側にはファン５４が設けられている。ファン５４が回転することで、ダクト５０に空気が取り込まれて、ダクト５０内を空気が流れる。その他の構成は、実施例１の図１と同じであるため説明を省略する。
【００３４】
比較例２の微粒子捕集装置６００では、マイクロ波送信器７０及びマイクロ波受信器８０は、筐体１０とダクト５０に跨って取り付けられている。ファン５４によってダクト５０内を空気が流れることから、マイクロ波送信器７０及びマイクロ波受信器８０が冷却されて、発振器７２及び検出器８２が高温になることを抑制できる。しかしながら、ファン５４は、粉塵、腐食、又は振動などによってモータが故障し易く、発振器７２及び検出器８２が高温になることを高い信頼性で抑制することが難しい。
【００３５】
実施例１によれば、図１のように、エジェクタ３０と、エジェクタ３０に排気ガスを供給するガス供給管２４と、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスのガス供給管２４への流入量及びガス排出管２２から外部に排出される排出量を調整するバルブ５２と、を備える。エジェクタ３０は、ノズル部３２と吸引室３４とディフューザ部３６とを含む。ノズル部３２は、ガス供給管２４から供給される排気ガスを噴射する。吸引室３４は、ノズル部３２からの排気ガスの噴射により負圧が生じ、吸引口３８に接続するダクト５０から空気を吸引する。ディフューザ部３６は、ダクト５０から吸引された空気とノズル部３２から噴射された排気ガスを混合して排出する。すなわち、エジェクタ３０は、ガス供給管２４から供給される排気ガスを利用してダクト５０から空気を吸引する吸引機である。制御部６２がバルブ５２の開度を制御することで、ガス供給管２４からエジェクタ３０のノズル部３２に排気ガスが供給され、エジェクタ３０の吸引室３４内にダクト５０から空気が吸引されるようになる。よって、ファンを用いることなくダクト５０に空気を流すことができる。筐体１０とダクト５０に跨ってマイクロ波送信器７０及びマイクロ波受信器８０が取り付けられることで、マイクロ波送信器７０及びマイクロ波受信器８０が高温になることを高い信頼性で抑制することができる。よって、発振器７２及び検出器８２が高温となって動作不良及び故障を起こすことを抑制できる。
【００３６】
なお、バルブ５２が設けられていない場合では、エジェクタ３０は圧力損失が大きいため、筐体１０から排出される排気ガスは、ガス供給管２４には流入し難く、ほとんどがガス排出管２２から外部に排出される。このため、エジェクタ３０でダクト５０から空気を吸引することが難しくなる。
【００３７】
ここで、エジェクタ３０を用いたときにダクト５０を流れる空気の風速の例について説明する。例えば、排気量３０００ｃｃのディーゼルエンジンにおいて、ＤＰＦ１４の強制再生時のエンジンの回転数が６００ｒｐｍであるとすると、ＤＰＦ１４の強制再生時の排気ガスの流量は１８００Ｌ／ｍｉｎとなる。エジェクタ３０が、作動ガスの流量１２０Ｌ／ｍｉｎ、圧力０．２５ＭＰａの場合に吸引流量が４５０Ｌ／ｍｉｎとなる場合を想定すると、排気ガスによって十分な作動ガスの流量が得られる。ダクト５０の断面積が異なる場合、吸引流量が４５０Ｌ／ｍｉｎであるときにダクト５０を流れる空気の風速は変化する。
【００３８】
図７は、ダクトの断面積とダクト内を流れる空気の風速との関係を説明する図である。図７のように、エジェクタ３０の吸引流量が４５０Ｌ／ｍｉｎである場合、ダクト５０の断面積が０．０００５ｍ２のときでは空気の風速は１５ｍ／ｓ程度となる。ダクト５０の断面積が大きくなるに従い風速は低下していき、ダクト５０の断面積が０．００２５ｍ２のときでは３ｍ／ｓ程度の風速となり、その後は風速の低下量が小さくなる。ダクト５０内を流れる空気の風速が３ｍ／ｓの場合は、マイクロ波送信器７０及びマイクロ波受信器８０を冷却するのに十分な風速である。このように、エジェクタ３０を用いることで、マイクロ波送信器７０及びマイクロ波受信器８０を十分に冷却することができる。なお、図７では、ダクト５０の長さについては考慮していない。
【００３９】
図１のように、発振器７２及び検出器８２が高温になることを良好に抑制するために、発振器７２及び検出器８２はダクト５０内に配置されるようにしてもよい。
【００４０】
制御部６２は、図４のように、ＤＰＦ１４の強制再生時にバルブ５２を開いてガス供給管２４に排気ガスが流れるようにし、マイクロ波受信器８０で検出されたマイクロ波の強度に基づいて強制再生の終了を判断してもよい。ガス供給管２４に排気ガスを流入させてエジェクタ３０でダクト５０から空気を吸引させることで、ＤＰＦ１４の強制再生時でも、発振器７２及び検出器８２が高温になることを高い信頼性で抑制できる。よって、ＤＰＦ１４を透過したマイクロ波の強度を良好に検出でき、ＤＰＦ１４の強制再生の終了時期を適切に判断できる。また、ＤＰＦ１４の強制再生時に排気ガスがエジェクタ３０を流れることで、排気ガスの圧力損失が大きくなり、ＤＰＦ１４の温度が上昇し易くなる。ＤＰＦ１４の温度維持も行い易くなる。よって、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭ１１を適切な温度で燃焼させ易くなる。
【００４１】
なお、ＤＰＦ１４の強制再生を行っていない場合では、筐体１０内の温度が例えば６００℃のような高温にはならず、また例えば自動車が走行中のときにはダクト５０に走行風が入る。このため、発振器７２及び検出器８２は、動作不良及び故障を起こすような高温にはなり難い。したがって、ＤＰＦ１４を透過したマイクロ波の強度を良好に検出でき、ＤＰＦ１４の強制再生の開始時期を適切に判断できる。
【００４２】
制御部６２は、図４のように、ＤＰＦ１４のＰＭ１１の除去が終了したときにはバルブ５２を閉じてガス供給管２４に排気ガスが流れないようにしてもよい。これにより、通常運転時には排気ガスがエジェクタ３０に流入しなくなり、排気ガスの排出効率を向上させることができる。なお、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスの流量の半分以上がガス排出管２２から外部に排出されるようにバルブ５２が制御されてもよいし、３／４以上がガス排出管２２から外部に排出されるようにバルブ５２が制御されてもよい。これによっても、通常運転時の排気ガスの排出効率は向上する。
【００４３】
制御部６２は、図４のように、ＤＰＦ１４の強制再生時にバルブ５２を全開にして、ガス供給管２４に排気ガスが流れ且つガス排出管２２から外部に排気ガスが排出されないようにしてもよい。これにより、ＤＰＦ１４の強制再生時での排気ガスの圧力損失を大きくでき、ＤＰＦ１４の温度が上昇し易くなる。
【００４４】
図１のように、ガス供給管２４はガス排出管２２に接続され、バルブ５２はガス供給管２４とガス排出管２２の接続部に設けられていてもよい。これにより、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスが、ガス供給管２４に流入する量及びガス排出管２２から外部に排出される量の調整を容易に行えるようになる。
【実施例２】
【００４５】
図８は、実施例２に係る微粒子捕集装置を示す図である。図８のように、実施例２の微粒子捕集装置２００は、筐体１０内に温度センサ１８が設置されている。温度センサ１８は、例えばＤＰＦ１４の近傍に設置されている。制御部６２は、筐体１０内のＤＰＦ１４近傍の温度を検出する温度センサ１８から温度検出信号が送信される。制御部６２は、温度センサ１８から送信された温度検出信号に基づき、筐体１０内のＤＰＦ１４近傍の温度を取得する。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００４６】
図９は、実施例２におけるＤＰＦの強制再生処理の一例を示すフローチャートである。図９のフローチャートは、図４のフローチャートと同様に、マイクロ波受信器８０の検出器８２で検出されたマイクロ波の強度が所定値以下となった場合に行われる。図９のように、制御部６２は、バルブ５２を開く（ステップＳ５０）。このとき、前回の強制再生でのバルブ５２の開度が記憶部６４に記憶されている場合には、バルブ５２の開度を記憶部６４に記憶されている開度としてもよい。バルブ５２を開くことで、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスの少なくとも一部は、ガス供給管２４に流入して、エジェクタ３０のノズル部３２に供給されるようになる。このため、エジェクタ３０の吸引室３４にダクト５０から空気が吸引され、ダクト５０内を空気が流れるようになる。次いで、制御部６２は、噴射弁１６からＤＯＣ１２に向かって所定の一定量の燃料の噴射を開始する（ステップＳ５２）。なお、ステップＳ５０とＳ５２は反対の順序で行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【００４７】
次いで、制御部６２は、温度センサ１８から送信された温度検出信号に基づいて取得した温度が所定温度範囲内か否かを判断する（ステップＳ５４）。所定温度範囲とは、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭ１１を効率的に燃料させることができる温度範囲であり、例えば６００℃以上且つ７００℃以下の温度範囲である。
【００４８】
制御部６２は、ステップＳ５４で温度が所定温度範囲内にないと判断した場合（ステップＳ５４：Ｎｏ）、バルブ５２の開度を調整する又はバルブ５２の開度を変えずに待機する（ステップＳ５６）。例えば、温度センサ１８で検出された温度が所定温度範囲よりも高い場合は、バルブ５２の開度を小さくして、排気ガスがガス供給管２４に流入する量を減らし、ガス排出管２２から外部に排出される量を増やす。ガス供給管２４に流入する排気ガスはエジェクタ３０に供給されるために圧力損失が大きくなり、ＤＰＦ１４の温度が上昇し易くなる。したがって、バルブ５２の開度を小さくしてガス供給管２４に流入する排気ガスの量を減らすことで、ＤＰＦ１４の温度を低下させることができる。一方、温度センサ１８で検出された温度が所定温度範囲よりも低い場合は、バルブ５２の開度を大きくして、排気ガスがガス供給管２４に流入する量を増やして、ガス排出管２２から外部に排出される量を減らしてもよい。また、バルブ５２の開度を前回の強制再生時の開度に保持したまま温度センサ１８で検出される温度が所定温度範囲になるまで待機してもよい。
【００４９】
制御部６２は、ステップＳ５４で温度が所定温度範囲内にあると判断した場合（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５８に移行する。ステップＳ５８からＳ６８は、実施例１の図４のステップＳ１４からＳ２４と同じ処理であるため説明を省略する。
【００５０】
実施例２によれば、筐体１０内に温度センサ１８が配置されている。制御部６２は、ＤＰＦ１４の強制再生時に温度センサ１８で検出される温度が所定温度範囲内になるようにバルブ５２の開度を調整する。これにより、ＤＰＦ１４の強制再生を適切な温度で行うことができ、ＰＭ１１の燃焼による除去を効率的に行うことができる。例えば、強制再生時のＤＰＦ１４の温度が低い場合では、ＰＭ１１が燃焼し難いため、ＰＭ１１が除去され難くなる。反対に、強制再生時のＤＰＦ１４の温度が高い場合では、ＰＭ１１の異常燃焼が起こりフィルタを構成しているセラミック材料自体が溶融する及び／又は割れる事象が発生し、ＤＰＦ１４の機能が劣化又はＤＰＦ１４が破壊してしまうことがある。このようなことから、ＤＰＦ１４の強制再生時に温度センサ１８で検出される温度は、６００℃以上且つ６５０℃以下の場合でもよいし、６００℃以上且つ６３０℃以下の場合でもよいし、５９０℃以上且つ６１０℃以下の場合でもよい。
【実施例３】
【００５１】
実施例３に係る微粒子捕集装置は、実施例２と同じであるため図示及び説明を省略する。図１０は、実施例３におけるＤＰＦの強制再生処理の一例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、図４のフローチャートと同様に、マイクロ波受信器８０の検出器８２で検出されたマイクロ波の強度が所定値以下となった場合に行われる。図１０のように、制御部６２は、所定の開度でバルブ５２を開く（ステップＳ８０）。例えば、バルブ５２を全開にしてもよいし、前回の強制再生でのバルブ５２の開度が記憶部６４に記憶されている場合にはその開度としてもよい。これにより、ＤＰＦ１４を通過した排気ガスの少なくとも一部は、ガス供給管２４に流入して、エジェクタ３０のノズル部３２に供給されるようになる。このため、エジェクタ３０の吸引室３４にダクト５０から空気が吸引され、ダクト５０内を空気が流れるようになる。次いで、制御部６２は、噴射弁１６からＤＯＣ１２に向かって燃料の噴射を開始する（ステップＳ８２）。なお、ステップＳ８０とＳ８２は反対の順序で行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【００５２】
次いで、制御部６２は、温度センサ１８から送信された温度検出信号に基づいて取得した温度が所定温度範囲内か否かを判断する（ステップＳ８４）。所定温度範囲とは、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭ１１を効率的に燃料させることができる温度範囲であり、例えば６００℃以上且つ７００℃以下の温度範囲である。
【００５３】
制御部６２は、ステップＳ８４で温度が所定温度範囲内にないと判断した場合（ステップＳ８４：Ｎｏ）、噴射弁１６からの燃料の噴射量を調整する（ステップＳ８６）。例えば、温度センサ１８で検出された温度が所定温度範囲よりも高い場合は、噴射弁１６からの燃料噴射量を減少させて、筐体１０内の温度（ＤＰＦ１４の温度）を低下させる。一方、温度センサ１８で検出された温度が所定温度範囲よりも低い場合は、噴射弁１６からの燃料噴射量を増加させて、筐体１０内の温度（ＤＰＦ１４の温度）を上昇させる。
【００５４】
制御部６２は、ステップＳ８４で温度が所定温度範囲にあると判断した場合（ステップＳ８４：Ｙｅｓ）、ステップＳ８８に移行する。ステップＳ８８からＳ９８は、実施例１の図４のステップＳ１４からＳ２４と同じ処理であるため説明を省略する。
【００５５】
実施例３によれば、筐体１０内に温度センサ１８が配置されている。制御部６２は、ＤＰＦ１４の強制再生時に温度センサ１８で検出される温度が所定温度範囲内になるように筐体１０内に噴射する燃料の噴射量を調整する。これにより、ＤＰＦ１４の強制再生を適切な温度で行うことができ、ＰＭ１１の燃焼による除去を効率的に行うことができる。また、筐体１０内の温度を燃料の噴射量によって調整することで、筐体１０内の温度が高い場合には燃料の噴射量を減らすこととなり、燃費の悪化を抑制できる。
【実施例４】
【００５６】
図１１は、実施例４に係る微粒子捕集装置を示す図である。図１２は、過給機について説明する図である。図１１及び図１２のように、実施例４の微粒子捕集装置４００は、エジェクタ３０の代わりに過給機４０が設けられている。過給機４０は、タービン４２と、一端がタービン４２に接続された回転軸４６と、回転軸４６の他端に接続されたコンプレッサー４４と、を含む。タービン４２は、ガス供給管２４から供給される排気ガスによって回転駆動する。コンプレッサー４４は、タービン４２の回転が回転軸４６を介して伝達されて回転駆動する。コンプレッサー４４は、回転軸４６を介してタービン４２から伝達される回転動力によって吸引口４８に接続するダクト５０から空気を吸引する。すなわち、ダクト５０内を空気が流れるようになる。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。
【００５７】
実施例１から実施例３では、ガス供給管２４から供給される排気ガスを利用してダクト５０から空気を吸引する吸引機としてエジェクタ３０を用いた場合を例に示したが、この場合に限られる訳ではない。実施例４のように、吸引機として過給機４０を用いてもよい。過給機４０は、タービン４２がガス供給管２４から供給される排気ガスによって回転駆動し、コンプレッサー４４がタービン４２の回転駆動によって吸引口４８に接続するダクト５０から空気を吸引する。これにより、ダクト５０に空気が取り込まれて、ダクト５０内を空気が流れるようになる。よって、実施例１と同様に、ファンを用いることなくダクト５０に空気を流すことができ、マイクロ波送信器７０及びマイクロ波受信器８０が高温になることを高い信頼性で抑制することができる。よって、発振器７２及び検出器８２が高温となって動作不良及び故障を起こすことを抑制できる。
【００５８】
実施例１から実施例４では、微粒子捕集装置が自動車に取り付けられ、ディーゼルエンジンから排出された排気ガス中に含まれるＰＭ１１を捕集する場合を例に示したが、この場合に限られる訳ではない。エンジンからの排気ガス以外のガス中に含まれるＰＭ１１を捕集する場合でもよい。この場合、ガス中のＰＭ１１を捕集するフィルタは、ＤＰＦ以外のフィルタであってもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例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本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６０】
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）筐体内に配置され、ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するフィルタと、空気を取り込むダクトと、前記筐体と前記ダクトに跨って取り付けられ、前記フィルタを挟んで配置され、マイクロ波を発振する発振器を含むマイクロ波送信器及びマイクロ波を検出する検出器を含むマイクロ波受信器と、前記ダクトから前記空気を吸引する吸引機と、前記フィルタを通過した前記ガスを前記吸引機に供給するガス供給管と、前記フィルタを通過した前記ガスを外部に排出するガス排出管と、前記フィルタを通過した前記ガスの前記ガス供給管への流入量及び前記ガス排出管から外部に排出される排出量を調整するバルブと、前記バルブの開度を制御する制御部と、を備え、前記吸引機は、前記ガス供給管から供給される前記ガスを利用して前記ダクトから前記空気を吸引する、微粒子捕集装置。
（付記２）前記吸引機は、前記ガス供給管から供給される前記ガスを噴射するノズル部と、前記ノズル部からの前記ガスの噴射により負圧が生じる吸引室と、前記吸引室に形成された吸引口に接続する前記ダクトから吸引した前記空気と前記ガスを混合して排出するディフューザ部と、を含むエジェクタである、付記１記載の微粒子捕集装置。
（付記３）前記吸引機は、前記ガス供給管から供給される前記ガスにより回転駆動するタービンと、一端に前記タービンが設けられた回転軸と、前記回転軸の他端に設けられ、前記タービンが回転駆動することによって吸引口に接続する前記ダクトから前記空気を吸引するコンプレッサーと、を含む過給機である、付記１記載の微粒子捕集装置。
（付記４）前記発振器及び前記検出器は、前記ダクト内に配置されている、付記１から３のいずれか一項記載の微粒子捕集装置。
（付記５）前記ガス供給管は、前記ガス排出管に接続され、前記バルブは、前記ガス供給管と前記ガス排出管の接続部に設けられている、付記１から４のいずれか一項記載の微粒子捕集装置。
（付記６）前記マイクロ波送信器は、前記発振器で発振するマイクロ波を前記フィルタに放射し、前記マイクロ波受信器は、前記フィルタを透過した前記マイクロ波を受信し、前記制御部は、前記フィルタに捕集された前記粒子状物質を燃焼させる強制再生時に前記ガスが前記ガス供給管に流れるように前記バルブの開度を制御し、前記マイクロ波受信器で検出された前記マイクロ波の強度に基づいて前記強制再生の終了を判断する、付記１から５のいずれか一項記載の微粒子捕集装置。
（付記７）前記制御部は、前記フィルタの前記強制再生時に前記ガスが前記ガス供給管に流れ且つ前記ガス排出管から外部に排出されないように前記バルブの開度を制御する、付記６記載の微粒子捕集装置。
（付記８）前記筐体内に配置された温度センサを備え、前記制御部は、前記フィルタの前記強制再生時に前記温度センサで検出される温度が所定温度範囲内になるように前記バルブの開度を調整する、付記６記載の微粒子捕集装置。
（付記９）前記筐体内に配置された温度センサを備え、前記制御部は、前記フィルタの前記強制再生時に前記温度センサで検出される温度が所定温度範囲内になるように前記筐体内に噴射する燃料の噴射量を調整する、付記６または７記載の微粒子捕集装置。
（付記１０）前記所定温度範囲は、６００℃以上且つ７００℃以下である、付記８または９記載の微粒子捕集装置。
（付記１１）前記制御部は、前記フィルタの前記強制再生が終了したときには前記ガスが前記ガス供給管に流れないように前記バルブの開度を制御する、付記６から１０のいずれか一項記載の微粒子捕集装置。
（付記１２）前記フィルタは、ディーゼル微粒子捕集フィルタである、付記１から１１のいずれか一項記載の微粒子捕集装置。
【符号の説明】
【００６１】
１０  筐体
１１  粒子状物質
１２  ディーゼル酸化触媒
１４  ディーゼル微粒子捕集フィルタ
１６  噴射弁
１８  温度センサ
２０  ガス導入管
２２  ガス排出管
２４  ガス供給管
３０  エジェクタ
３２  ノズル部
３４  吸引室
３６  ディフューザ部
３８  吸引口
４０  過給機
４２  タービン
４４  コンプレッサー
４６  回転軸
４８  吸引口
５０  ダクト
５２  バルブ
５４  ファン
６０  コンピュータ
６２  制御部
６４  記憶部
６６  マイクロ波制御部
６８  強制再生制御部
７０  マイクロ波送信器
７２  発振器
７４  送信アンテナ
７６  伝送路
８０  マイクロ波受信器
８２  検出器
８４  受信アンテナ
８６  伝送路
９０  コントローラー
９２  ケーブル
１００、２００、４００、５００、６００  微粒子捕集フィルタ
【図１】
2020112109.tif 000003
【図２】
2020112109.tif 000004
【図３】
2020112109.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020112109.tif 000007
【図６】
2020112109.tif 000008
【図７】
2020112109.tif 000009
【図８】
2020112109.tif 000010
【図９】
2020112109.tif 000011
【図１０】
2020112109.tif 000012
【図１１】
2020112109.tif 000013
【図１２】
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