(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルターによる粒子状物質の堆積量を電磁波を用いて検出する装置において、検出感度を向上させると共に、検出の信頼性、温度安定性を向上させる。【解決手段】粒子状物質の検出装置は、粒子状物質を含む気体Ａから粒子状物質を捕集するフィルター、上流側配管３に取り付けられた上流側検出部６、および下流側配管に取り付けられた下流側検出部７を備える。上流側検出部６は、上流側捕集部へと電磁波を送信する送信部、および上流側捕集部から放射された電磁波を受信する受信部を備える。下流側検出部７は、分岐流路内に設けられた下流側捕集部、この下流側捕集部へと電磁波を送信する送信部、およびこの下流側捕集部から放射された電磁波を受信する受信部を備える。上流側捕集部に捕集された粒子状物質量の検出値と下流側捕集部に捕集された粒子状物質量の検出値との差に基づいて、フィルターに捕集された粒子状物質の量を検出する。【選択図】図１
2010249128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状物質を含む気体から前記粒子状物質を捕集するフィルター、
このフィルターを収容する容器、
この容器の上流側に設けられ、前記気体を前記容器内へと流す上流側配管、
前記容器の下流側に設けられ、前記フィルターを通過した後の気体を流す下流側配管、
前記上流側配管に取り付けられた上流側検出部であって，前記上流側配管から前記気体を分岐させて流入させる分岐流路、この分岐流路内に設けられた上流側捕集部、この上流側捕集部へと電磁波を送信する送信部、およびこの上流側捕集部から放射された電磁波を受信する受信部を備える上流側検出部、および
前記下流側配管に取り付けられた下流側検出部であって，前記下流側配管から前記気体を分岐させて流入させる分岐流路、この分岐流路内に設けられた下流側捕集部、この下流側捕集部へと電磁波を送信する送信部、およびこの下流側捕集部から放射された電磁波を受信する受信部を備える下流側検出部
を備えており、
前記上流側捕集部に捕集された前記粒子状物質量の検出値と前記下流側捕集部に捕集された前記粒子状物質量の検出値との差に基づいて、前記フィルターに捕集された前記粒子状物質の量を検出することを特徴とする、粒子状物質の堆積量の検出装置。
【請求項２】
前記上流側検出部および前記下流側検出部において、前記電磁波として、３０ＧＨｚ以上、１０ＴＨｚ以下の周波数の電磁波を用いることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記上流側捕集部および前記下流側捕集部がメッシュからなることを特徴とする、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記容器が、前記フィルターを収容する収容部と、この収容部と前記上流側配管とを連結する上流側連結部と、前記収容部と前記下流側配管とを連結する下流側連結部とを備えており、前記上流側連結部の内径が、前記収容部から前記上流側配管へと向かって小さくなっていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の装置。
【請求項５】
前記下流側連結部の内径が、前記収容部から前記下流側配管へと向かって小さくなっていることを特徴とする、請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記電磁波の周波数が、周波数ｆｃ（＝ｃ／Ｄｉ）（Ｄｉは前記上流側配管および下流側配管の内径である。ｃは光速である）以上であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの請求項記載の装置。
【請求項７】
前記粒子状物質がディーゼルパーティキュレート  マターであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つの請求項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子状物質の堆積量検出装置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。
【背景技術】
【０００２】
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、開発競争が行われている。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
粒子状物質の堆積量が再生制御ポイントに達したと判定されたときに、排ガス温度を強制的に上昇させてフィルターの再生が行われる。このため、特許文献１（特開昭59-204747）には、排気ガス間路の対向する側壁に、マイクロ波送信アンテナとマイクロ波受信アンテナとを設置し、その間を流通する黒鉛濃度を測定する方法が記載されている。
【０００９】
また、非特許文献１(ＧＥ発表のAdvanced DPF soot sensor：International CTI Forum 2-4 Dec)には、ＤＰＦ缶体の入口と出口にそれぞれＲＦ送信アンテナと受信アンテナを設置し、DPFに堆積したスートを検知する方法が記載されている。
【００１０】
特許文献２（特開２００９−２２７６）では、ＤＰＦフィルターの外壁の中心部に送信アンテナと受信アンテナとを相対向するように取り付けている。そして、送信アンテナから数十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アンテナで受信し、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。
なお、特許文献３（特開２００７−７９４６６）にはＬＮ変調器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭59-204747
【特許文献２】特開２００９−２２７６
【特許文献３】特開２００７−７９４６６
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】ＧＥ発表のAdvanced DPF soot sensor：International CTI Forum 2-4 Dec
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、マイクロ波を用いてスートなどの粒子状物質の堆積量を検出しようとすると、スートの主成分であるカーボン粒子の吸収が大きくない。例えば、非特許文献１のGE社製スートセンサでは、平均値処理など演算処理をしてダイナミックレンジが１５ｄB程度となるが、さらに、実際には、DPFの材質や形状や排ガス管形状、粒径サイズ、粒成分という変動パラメータがあり、十分な感度が得られないという問題があった。
【００１４】
さらに、マイクロ波を用いると、ある程度スートが堆積してくると、吸収感度が悪くなり堆積量２−４ｇ／Ｌの範囲でしか使用することができないという問題もある。DPFのスート堆積量限界としては通常５ｇ/Ｌ以上はあるので、この場合には十分な堆積容量がありながら再生処理をするアルゴリズムしか成立できず、燃費向上という観点から不十分であった。
【００１５】
特許文献２（特開２００９−２２７６）では、ＤＰＦフィルターの容器外壁に送信アンテナと受信アンテナとを相対向するように設置し、ミリ波やテラ波を用いてフィルターを横断するように照射することで、フィルター横断面内にある粒子状物質を透過させてその量を測定する。
【００１６】
しかし、フィルターに対してマイクロ波などを照射し、フィルターに捕集された粒子状物質の量を検出する方法では、電磁波を照射する送信アンテナや受信する受信アンテナが排気管路内にある。このため、粒子状物質のアンテナへの付着や排気管路内の温度変化によって、検出感度が変化するおそれがある。
【００１７】
本発明の課題は、フィルターにより捕集した粒子状物質の堆積量を電磁波を用いて検出する装置において、検出感度を向上させると共に、検出の信頼性、温度安定性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る粒子状物質の検出装置は、
粒子状物質を含む気体から粒子状物質を捕集するフィルター、
このフィルターを収容する容器、
この容器の上流側に設けられ、気体を容器内へと流す上流側配管、
容器の下流側に設けられ、フィルターを通過した後の気体を流す下流側配管、
上流側配管に取り付けられた上流側検出部であって，上流側配管から気体を分岐させて流入させる分岐流路、この分岐流路内に設けられた上流側捕集部、この上流側捕集部へと電磁波を送信する送信部、およびこの上流側捕集部から放射された電磁波を受信する受信部を備える上流側検出部、および
下流側配管に取り付けられた下流側検出部であって，下流側配管から気体を分岐させて流入させる分岐流路、この分岐流路内に設けられた下流側捕集部、この下流側捕集部へと電磁波を送信する送信部、およびこの下流側捕集部から放射された電磁波を受信する受信部を備える下流側検出部
を備えており、
上流側捕集部に捕集された粒子状物質量の検出値と下流側捕集部に捕集された粒子状物質量の検出値との差に基づいて、フィルターに捕集された粒子状物質の堆積量を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本装置では、上流側配管および下流側配管にそれぞれバイパス管路を設け、そこに粒子状物質捕集部を設け、各捕集部に捕集された微粒子を、それぞれ電磁波を使用して検知する。そして、フィルターの上流側でのバイパス管路内の堆積量と、下流側でのバイパス管路内の堆積量とを比較することによって、フィルターにおける堆積量を換算できることを見いだした。
【００２０】
本発明では、各バイパス管路内の各捕集部に捕集された状態の粒子状物質を電磁波で検出している。気体中に浮遊する粒子状物質は電磁波による検出が難しく、感度が低いが、捕集後の粒子状物質の量は比較的高い感度で検出可能である。
【００２１】
その上、配管内に電磁波の送信部および受信部を設けていないので、配管内を流れる多量の粒子状物質のアンテナへの付着による感度低下を防止できると共に、配管内の温度変化による検出値の変動も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態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】本発明の実施形態に係る装置の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】各検出部を模式的に示す斜視図である。
【図４】他の例に係る各検出部を模式的に示す斜視図である。
【図５】各分岐流路における捕集部の単位捕集面積当りの粒子状物質の質量ｍ（ｇ／ｃｍ２）と受信強度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明では、ミリ波、テラ波、マイクロ波を使用できる。しかし、電磁波の周波数を高くすると、粒子状物質の検出感度が向上する。特に、また、微粒子材料（カーボンや有機性物質）の吸収や誘電体損失は、ミリ波やテラ波帯で大きくなるので、検出感度が一層高くなる。
【００２４】
更に好ましくは、３０ＧＨｚ以上、１０ＴＨｚ以下の周波数の電磁波を用いる。これらはスートに対して高い吸収係数を有するので、堆積量について０ｇ／Ｌ以上、9９ｇ／Ｌ以下まで線形性が高く、センサ感度を0.1ｇ／Ｌまで精度よく検知でき、ダイナミックレンジも例えば２〜４ｇ／Ｌの範囲内２５ｄBとれることがわかった。
【００２５】
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１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚ）
ＧａＡｓやＳｉＧｅなどのＭＭＩＣやガンダイオード。
（５０ＧＨｚ〜１ＴＨｚ）
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。
【００２６】
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、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。
（１００ＧＨｚ〜１０ＴＨｚ）
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、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。このフィルターは、本発明で用いる電磁波を透過するものでその透過率が小さいものほどよい。フィルターの形態としては、ハニカム構造体、多孔構造体を例示でき、ハニカム構造体が特に好ましい。また、フィルターの材質は、コージェライト、窒化ケイ素、アルミナ、炭化珪素などのセラミックスが好ましい。
【００３０】
本発明では、上流側配管に対して上流側検出部を取り付け、下流側配管に対して下流側検出部を取り付けることで、それぞれ流路を分岐させ、粒子状物質を含む気体を分岐および流入させる。各検出部内には送信部と受信部を設け、かつ配管から分岐した気体中の粒子状物質を捕集する捕集部を設ける。
【００３１】
送信部、受信部は、ループアンテナや棒状アンテナなどであってよく、アンテナの設置位置も対向位置に限らない。
【００３２】
各捕集部は、電磁波を受信部へと向かって伝搬させると共に、各分岐流路を流れる気体の流れを停止しないものである必要がある。このような機能を果たす限り、特に限定されないが、以下を例示できる。
（１）金属からなるメッシュ
（２）金属およびセラミックスからなる多孔質体
（３）絶縁体または半導体（好ましくはセラミックス）からなるメッシュ、またはその表面に金属膜をコートしたもの
（４）フィルター、あるいはフィルターの表面に金属膜をコートしたもの
メッシュ構造の形状を調整し、その表面に金属コートすることにより、使用する電磁波を効率的に透過できる。
【００３３】
このような金属としては、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、ステンレスが好ましい。また、セラミックスとしては、アルミナ、石英、ガラスが好ましい。
【００３４】
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、配管内径よりも大きい。したがって、使用する電磁波は、配管内径Ｄｉに対しカットオフ以下の電気長λｃを有する必要があり、電磁波の周波数は周波数ｆｃ以上にする必要がある。
ｆｃ＝ｃ／λｃ＝ｃ／Ｄｉ（ｃは光速である）
【００３５】
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。
【００３６】
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。  
【００３７】
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。
【００３８】
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】
【００３９】
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、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。
【００４０】
容器５の収容部５ｂ内にはフィルター１５が収容されている。フィルター１５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。
【００４１】
上流側配管３に上流側検出部６を取り付け、下流側配管４に下流側検出部７を取り付ける。各検出部６、７の形態は、図３、図４にそれぞれ例示する。
【００４２】
図３の例では、検出部６、７の各分岐流路３０Ａ、３０Ｂ内に捕集部１６が設けられている。捕集部１６の下側（配管側）に送信アンテナ２０が設置されており、その反対側に受信アンテナ２１が設置されている。送信アンテナ２０には送信素子２２が連結されており、受信アンテナ２１には受信素子２３が取り付けられている。
【００４３】
図４の例では、検出部６、７の分岐流路３０Ａ、３０Ｂ内に捕集部１６が設けられている。捕集部１６の下側（配管側）には、送信アンテナ２０および受信アンテナ２１が設置されている。送信アンテナ２０には送信素子２２が連結されており、受信アンテナ２１には受信素子２３が取り付けられている。
【００４４】
エンジン１からの排ガスは、排出管２を通過し、上流側配管３の流路３ａを矢印Ａのように通過し、容器５内に入り、フィルター１５を通過し、矢印Ｂのように下流側配管４の流路４ａ内を流れ、矢印Ｃのように排出される。フィルター１５内には粒子状物質が捕集され、堆積する。
【００４５】
フィルター通過前の気体の一部は、容器５の手前で分岐し、検出部６の分岐流路３０Ａ内に矢印Ｄのように流入し、捕集部１６を通過する。この結果、フィルター通過前の気体に含有される粒子状物質が捕集部１６によって捕集される。また、フィルター通過後の気体の一部は、容器５の下流で分岐し、検出部７の分岐流路３０Ｂ内に矢印Ｅのように流入し、捕集部１６を通過する。この結果、フィルター通過後の気体に含有される粒子状物質が捕集部１６によって捕集される。
【００４６】
本発明に従い、電磁波発振装置９から信号Ｆ、Ｇを各検出部の素子へと送信する。この信号を受け、各検出部内で、各送信アンテナ２０から捕集部１６へと向かって電磁波を矢印Ｍのように照射する。図３の例では、電磁波が捕集部１６を透過し、矢印Ｎのように、反対側にある受信アンテナ２１によって受信される。また、図４の例では、電磁波が捕集部１６によって反射され、受信アンテナ２１によって受信される。
【００４７】
各検出部６、７において、各受信信号を矢印Ｈ、Ｊのように制御部１０に送信し、制御部１０で処理した後、矢印Ｋのように、送信電磁波の情報と受信電磁波の情報とを演算装置２６に送信する。演算装置２６では、各検出部６、７について、送信電磁波の強度を、受信電磁波の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。
【００４８】
各捕集部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。
【００４９】
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、放射出力の入射出力に対する割合である。
【００５０】
具体的には、気体中の粒子状物質量の堆積量は以下のように求めることができる。
まず、捕集部１６で捕集された粒子状物質の量は、一般的に下記のように求めることができる。
【数１】
2010249128.tif 000003
Ｍ：  捕集された粒子状物質の質量濃度
ｍ：  捕集部の単位捕集面積当りの粒子状物質の質量
Ｖ：  気体の積算吸引量
Ｓ：  捕集部の全捕集面積
ｋ：  粒子状物質の単位質量当りの電磁波吸収断面積
Ｉｏ：  何もない状態での捕集部を通過する電磁波強度、
Ｉ：  粒子状物質を捕集した状態での捕集部を通過する電磁波強度
【００５１】
上流側検出部６について、この方法を適用することで、上流側検出部６に分岐した気体Ｄから捕集された粒子状物質の質量（Ｍｂ１）を検出できる。また、下流側検出部７について、この方法を適用することで、下流側検出部７に分岐した気体Ｅから捕集された粒子状物質の質量（Ｍｂ２）を検出できる。
【００５２】
上流側配管および下流側配管から各検出部６、７への気体の分岐量は、配管径、検出部の位置、バイパス角度などによって制御することができる。すなわち、各配管を流れる気体のうち、各分岐流路３０Ａ、３０Ｂ内に流れる気体の割合は補正係数として算出することができる。したがって、各検出部で検知される粒子状物質の堆積量がわかれば、配管全体に流れる粒子状物質量に換算できる。
【００５３】
具体的には、上流側検出部６で検出された粒子状物質の堆積量Ｍｂ１に、バイパス形状から決まる前記の補正係数を積算することによって、上流側配管に流れる気体中の粒子状物質量（Ｍ１）を求めることができる。同様に、下流側検出部７で検出された粒子状物質の堆積量Ｍｂ２に、バイパス形状から決まる前記の補正係数を積算することによって、下流側配管に流れる気体中の粒子状物質量（Ｍ２）を求めることができる。（Ｍ１−Ｍ２）の値がフィルター１５での堆積量となる。
【００５４】
得られた堆積量の演算結果（Ｍ１−Ｍ２）を矢印Ｌ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１５を洗浄したり、交換の信号を出すことができる。更に、Ｍ１とＭ２との差が小さくなって、しきい値を下回ると、フィルターが故障していることを意味しているので、これによってフィルターの故障を検知することができる。
【００５５】
本発明によれば、上流側配管３および下流側配管４にそれぞれバイパス管路３０Ａ、３０Ｂを設け、そこに粒子状物質捕集部１６を設け、各捕集部に捕集された微粒子を、それぞれ電磁波を使用して検知する。そして、フィルターの上流側でのバイパス管路内の堆積量と、下流側でのバイパス管路内の堆積量とを比較することによって、フィルターにおける堆積量を換算できる。その上、配管内に電磁波の送信部および受信部を設けていないので、配管内を流れる多量の粒子状物質のアンテナへの付着による感度低下を防止できると共に、配管内の温度変化による検出値の変動も防止できる。
【００５６】
実使用時には、捕集用フィルターを再生燃焼する際に、モニター用の各検出部内の捕集フィルターも再生することにより初期化でき、これによって連続モニターするようにできる。
【００５７】
図１〜３を参照しつつ説明した装置を作製し、実験を行った。ただし、電磁波の周波数を１００ＧＨｚとした。図３に示す各分岐流路３０Ａ、３０Ｂの配管直径を1インチとし、ガス流れ全体の１／１０（補正係数）が主配管３、４から分岐流路内に流れるように設定した。粒子状物質を捕集するためのフィルター１６として、１インチ直径、長さ５０ｍｍのウォールフロー構造のハニカムフィルターを分岐流路３０Ａ、３０Ｂに設置した。送受信アンテナはホーンアンテナとした。
【００５８】
得られた結果を図５に示す。本結果は、捕集部の単位捕集面積当りの粒子状物質の質量ｍ（ｇ／ｃｍ２）と受信強度との関係を示す。この結果から、堆積量に応じて線形に電磁波の受信強度が変化することが確認できた。また、この結果は、上流側検出部、下流側検出部で同様であった。従って、上流側検出部での受信強度から上流側検出部内に捕集された捕集物の量を算出でき、これによって上流側配管を流れるガス流中の粒子状物質量を算出できた。また、下流側検出部での受信強度から下流側検出部内に捕集された捕集物の量を算出でき、これによって下流側配管を流れるガス流中の粒子状物質量を算出できた。上流側配管内を流れるガス流中の粒子状物質量と下流側配管内を流れるガス流中の粒子状物質量との差から、フィルター１５（図２）における捕集量を算出できた。
【００５９】
一例では、上流側検出部において、スートが堆積していない何もない状態での捕集部を通過する電磁波強度Ｉ０（受信強度）に対して、受信強度が６．４７ｄB小さくなり、この結果、質量ｍが０．０２９ｇ／ｃｍ２となることがわかった。この結果、捕集された粒子状物質の全体質量Ｍｂ１は、０．１４７ｇと見積もることができた。この結果、補正係数から上流側配管に流れる気体中の粒子状物質量（Ｍ１）は１．４７ｇと見積もることができた。
【００６０】
同様にして、下流側検出部において、スートが堆積していない何もない状態での捕集部を通過する電磁波強度Ｉ０（受信強度）に対して、受信強度が変わらないと、質量ｍが０．００ｇ／ｃｍ２となる。この結果、下流側検出部で捕集された粒子状物質の全体質量Ｍｂ２はほぼ０と見積もることができた。この結果、補正係数から下流側配管に流れる気体中の粒子状物質量（Ｍ１）も０と見積もることができた。
この結果、フィルター１５における捕集量は１．４７ｇと見積もることができた。
【００６１】
このようにして得られたフィルター１５での捕集量の算出値を、フィルター１５の再生制御用信号として使用することができた。
【符号の説明】
【００６２】
１  エンジン            ３  上流側配管            ４  下流側配管            ５  容器            ５ａ  上流側連結部            ５ｂ  収容部            ５ｃ  下流側連結部            ６  上流側検出部            ７  下流側検出部            ９  電磁波発振装置            １０  制御部            １２、１３  配線            １６  捕集部            ２０  送信アンテナ            ２１  受信アンテナ            ２２  送信素子            ２３  受信素子            ２６  演算部            ３０Ａ  上流側検出部の分岐流路            ３０Ｂ  下流側検出部の分岐流路            Ａ、Ｂ、Ｃ  気体の流れ            Ｄ  上流側検出部６へと分岐する気体            Ｅ  下流側検出部７へと分岐する気体            Ｆ、Ｇ  電磁波発信信号            Ｍ、Ｎ  電磁波  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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