(57)【要約】【課題】構成の簡易な目詰まり判定装置を提供する。【解決手段】目詰まり判定装置は、排気ガスの流路になる筐体の内部に配設されるフィルタの第１端側及び第２端側にそれぞれ配置される第１アンテナ及び第２アンテナと、第１アンテナに接続される出力端子を有し、周波数が異なる複数の信号を合成したマルチトーン信号を出力端子から出力し、複数の信号のうちの少なくとも１つの位相又は周波数を変化させることにより、第１アンテナからフィルタに放射されるマルチトーン信号の包絡線の位置をフィルタ内で流路の方向に移動するマルチトーン信号生成部と、第２アンテナに接続され、第２アンテナで受信されるマルチトーン信号の強度を検出する検波器と、第１アンテナから出力されるマルチトーン信号の強度と、検波器によって検出されるマルチトーン信号の強度とに基づき、フィルタの目詰まりの度合を判定する判定部とを含む。【選択図】図２
2019120245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスの流路になる筐体の内部に配設されるフィルタの第１端側及び第２端側のうちのいずれか一方に配置される第１アンテナと、
前記フィルタの前記第１端側及び前記第２端側のうちのいずれか他方に配置される第２アンテナと、
前記第１アンテナに接続される出力端子を有し、周波数が異なる複数の信号を合成したマルチトーン信号を前記出力端子から出力するマルチトーン信号生成部であって、前記複数の信号のうちの少なくとも１つの位相又は周波数を変化させることにより、前記第１アンテナから前記フィルタに放射されるマルチトーン信号の包絡線の位置を前記フィルタ内で前記流路の方向に移動するマルチトーン信号生成部と、
前記第２アンテナに接続され、前記第２アンテナで受信されるマルチトーン信号の強度を検出する検出部と、
前記第１アンテナから出力されるマルチトーン信号の強度と、前記検出部によって検出されるマルチトーン信号の強度とに基づき、前記フィルタの目詰まりの度合を判定する判定部と
を含む、目詰まり判定装置。
【請求項２】
前記マルチトーン信号生成部は、前記包絡線のピークの位置を前記流路の方向に移動し、
前記判定部は、前記マルチトーン信号生成部によって前記包絡線のピークの位置が前記流路の方向に移動される際に、前記第１アンテナから出力される前記マルチトーン信号の強度と、前記検出部によって検出されるマルチトーン信号の強度とに基づき、前記包絡線のピークが位置する部分における前記フィルタの目詰まりの度合を判定する、請求項１記載の目詰まり判定装置。
【請求項３】
前記複数の信号の周波数は、前記マルチトーン信号の前記包絡線の１つのピークが前記フィルタの流路方向における前記第１端と前記第２端との間に収まる周波数である、請求項１又は２記載の目詰まり判定装置。
【請求項４】
前記マルチトーン信号生成部は、
前記複数の信号のうちの第１信号を発振する第１発振器と、
前記複数の信号のうちの第２信号を発振する第２発振器と、
前記第１発振器から発振される第１信号と、前記第２発振器から発振される第２信号とを混合し、前記出力端子に前記マルチトーン信号を出力する混合器と、
前記第１発振器又は前記第２発振器と、前記混合器との間に設けられ、前記第１信号又は前記第２信号の位相をシフトする位相シフト部と
を有する、請求項１乃至３記載の目詰まり判定装置。
【請求項５】
前記マルチトーン信号生成部は、
前記複数の信号のうちの第２信号を発振する第２発振器と、
前記第２発振器によって発振される前記第２信号の位相をシフトする位相シフト部と、
前記位相シフト部によって位相がシフトされた第２信号が入力され、前記複数の信号のうちの第１信号と、前記位相がシフトされた第２信号とを合成し、前記出力端子に前記マルチトーン信号を出力する注入型の第１発振器と
を有する、請求項１乃至３記載の目詰まり判定装置。
【請求項６】
前記マルチトーン信号生成部は、
前記複数の信号のうちの第１信号を発振する第１発振器と、
前記複数の信号のうちの第２信号の周波数を可変制御し、前記第２信号を発振する第２発振器と、
前記第１発振器から発振される第１信号と、前記第２発振器から発振される第２信号とを混合し、前記出力端子に前記マルチトーン信号を出力する混合器と
を有する、請求項１乃至３記載の目詰まり判定装置。
【請求項７】
前記第１発振器及び前記第２発振器は、
共振器と、
前記共振器の出力側に接続される負性抵抗素子と
を有する発振器である、請求項４乃至６記載の目詰まり判定装置。
【請求項８】
前記第１端側は、前記流路方向における前記フィルタの上流側であり、前記第２端側は、前記流路方向における前記フィルタの下流側であり、
前記第１アンテナは、前記フィルタの前記第２端側である下流側に配置される、請求項１乃至７記載の目詰まり判定装置。
【請求項９】
前記判定部によって前記フィルタの目詰まりの度合が所定度合以上であると判定された場合に、前記マルチトーン信号の強度を増大させて、前記フィルタに詰まっている異物を除去する除去処理部をさらに含む、請求項１乃至８記載の目詰まり判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目詰まり判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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、フィルタを収容する容器、３０ＧＨｚ以上、１０ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波を送信し、フィルタの複数の相異なる領域に対して電磁波を照射する複数の送信手段、およびフィルタの複数の領域を透過した後の電磁波をそれぞれ受信する複数の受信手段を使用する粒子状物質の堆積量検出装置がある。複数の受信手段で受信された電磁波の強度に基づいて、フィルタに捕集された粒子状物質の量の空間分布を検出する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３７４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の粒子状物質の堆積量検出装置は、フィルタの複数の相異なる領域に対して複数の送信手段と複数の受信手段とを用いているため、構成が複雑である。
【０００５】
そこで、構成の簡易な目詰まり判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施の形態の目詰まり判定装置は、排気ガスの流路になる筐体の内部に配設されるフィルタの第１端側及び第２端側のうちのいずれか一方に配置される第１アンテナと、前記フィルタの前記第１端側及び前記第２端側のうちのいずれか他方に配置される第２アンテナと、前記第１アンテナに接続される出力端子を有し、周波数が異なる複数の信号を合成したマルチトーン信号を前記出力端子から出力するマルチトーン信号生成部であって、前記複数の信号のうちの少なくとも１つの位相又は周波数を変化させることにより、前記第１アンテナから前記フィルタに放射されるマルチトーン信号の包絡線の位置を前記フィルタ内で前記流路の方向に移動するマルチトーン信号生成部と、前記第２アンテナに接続され、前記第２アンテナで受信されるマルチトーン信号の強度を検出する検波器と、前記第１アンテナから出力されるマルチトーン信号の強度と、前記検波器によって検出されるマルチトーン信号の強度とに基づき、前記フィルタの目詰まりの度合を判定する判定部とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
構成の簡易な目詰まり判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】フィルタ装置１０を示す図である。
【図２】実施の形態１の目詰まり判定装置１００、フィルタ装置１０、及びＥＣＵ２０を示す図である。
【図３】タイミング制御部１３１の構成を示す図である。
【図４】タイミング制御部１３１の制御部１３１Ｃが実行する処理を示すフローチャートである。
【図５】データ収集部１３３によって内部メモリ１３３Ａに格納される電圧データと収集タイミングを表すデータとを示す図である。
【図６】発振器１１１の構成を示す図である。
【図７】負性抵抗素子１４２の回路構成を示す図である。
【図８】検波器１２１の構成を示す図である。
【図９】フィルタ装置１０に生じる電界分布を示す図である。
【図１０】目詰まり判定装置１００から出力される２トーン信号と、２トーン信号の包絡線とを示す図である。
【図１１】実施の形態２の目詰まり判定装置２００、フィルタ装置１０、及びＥＣＵ２０を示す図である。
【図１２】発振器２１１の構成を示す図である。
【図１３】実施の形態３の目詰まり判定装置３００、フィルタ装置１０、及びＥＣＵ２０を示す図である。
【図１４】発振器３１２の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の目詰まり判定装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、フィルタ装置１０を示す図である。図１（Ａ）には、フィルタ装置１０の内部構成を透過的に斜視図で示し、図１（Ｂ）にはフィルタ装置１０の断面構成を示す。
【００１１】
フィルタ装置１０は、筐体１１、フィルタ１２、及び酸化触媒１３を含む。また、フィルタ装置１０には、アンテナ１０１、１０２が設けられる。フィルタ装置１０は、一例として、ディーゼルエンジンを搭載する車両等に搭載され、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化する装置であり、ディーゼルエンジンの排気ガスを排出する排気管に直列に挿入される。
【００１２】
筐体１１は、ディーゼルエンジンの排気ガスを排出する排気管の一部であり、筒状の金属筐体である。筐体１１は、導入口１１Ａと排出口１１Ｂとを有し、排気ガスは、ディーゼルエンジンから排気され、導入口１１Ａから筐体１１の内部に流入し、排出口１１Ｂから排出される。筐体１１の内部には、フィルタ１２、酸化触媒１３、及びアンテナ１０１、１０２が配置される。
【００１３】
フィルタ１２は、筐体１１内に配置されるＤＰＦ(Diesel  particulate  filter)であり、円柱状で多孔質のセラミック製の部材である。フィルタ１２は、例えば、コージェライト製のセラミックで形成される。コージェライトは、マイクロ波を殆ど吸収しない性質を有する。
【００１４】
フィルタ１２は、端部１２Ａ及び端部１２Ｂを有する。端部１２Ａは排気側（下流側）に位置し、端部１２Ｂは流入側（上流側）に位置する。フィルタ１２は、端部１２Ｂ側から流入する排気ガスに含まれる粒子状物質を捉える。なお、端部１２Ａは、第１端の一例であり、端部１２Ｂは、第２端の一例である。
【００１５】
酸化触媒１３は、筐体１１内でフィルタ１１よりも上流側に配置されるＤＯＣ(Diesel  Oxidation  Catalyst)であり、ディーゼルエンジンから排気される排気ガスに含まれる炭化水素を酸化し、排気温度を上昇させる装置である。
【００１６】
アンテナ１０１、１０２は、筐体１１内において、それぞれ、フィルタ１２の下流側、上流側に配置される。アンテナ１０１は、第１アンテナの一例であり、アンテナ１０２は、第２アンテナの一例である。
【００１７】
アンテナ１０１は、筐体１１の内部に２トーン信号を放射し、アンテナ１０２は、筐体１１の内部で２トーン信号を受信する。
【００１８】
図２は、実施の形態１の目詰まり判定装置１００、フィルタ装置１０、及びＥＣＵ(Electronic  Control  Unit:電子制御装置)２０を示す図である。目詰まり判定装置１００は、フィルタ装置１０及びＥＣＵ２０を搭載する車両等に搭載されている。
【００１９】
目詰まり判定装置１００は、アンテナ１０１、１０２、信号生成部１１０、検出装置１２０、及び制御装置１３０を含む。
【００２０】
信号生成部１１０は、出力端子１１０Ａ、発振器１１１、１１２、位相シフタ１１３、減衰器１１４、１１５、ミキサ１１６、及びＢＰＦ(Band  Pass  Filter)１１７を有する。信号生成部１１０は、制御装置１３０から処理開始指令が入力されると、周波数が異なる２つの信号を合成した２トーン信号を生成し、出力端子１１０Ａから出力する。処理開始指令は、制御装置１３０が目詰まり判定装置１００の所定の構成要素に、フィルタ１２の目詰まりの計測処理を開始させるための指令である。
【００２１】
信号生成部１１０は、マルチトーン信号生成部の一例である。実施の形態１では、マルチトーン信号の一例として、２トーン信号を用いる形態について説明する。マルチトーン信号とは、周波数が異なる２以上の信号を合成して得る複数トーンの信号である。
【００２２】
出力端子１１０Ａは、信号生成部１１０の内部ではＢＰＦ１１７の出力端子に接続され、信号生成部１１０の外部ではアンテナ１０１に接続される。
【００２３】
発振器１１１は、２．４５ＧＨｚ帯の周波数ｆ１のマイクロ波信号を発振する。２．４５ＧＨｚ帯の周波数とは、ＩＳＭ(Industrial，Scientific，and  Medical  radio  bands)で規定される２．４５ＧＨｚ前後の所定の周波数帯であり、周波数ｆ１は、２．４５ＧＨｚ帯に含まれる周波数の１つである。
【００２４】
発振器１１１が発振するマイクロ波信号は、２トーン信号を生成するために用いられる周波数が異なる２つの信号のうちの１つである。発振器１１１の出力端子１１１Ａは、減衰器１１４の入力端子１１４Ａに接続される。発振器１１１は、第１発振器の一例であり、周波数ｆ１は、第１周波数の一例である。発振器１１１の詳細な構成については、図６及び図７を用いて後述する。
【００２５】
発振器１１２は、２．４５ＧＨｚ帯の周波数ｆ２のマイクロ波信号を発振する。周波数ｆ２は、２．４５ＧＨｚ帯に含まれる周波数の１つであり、周波数ｆ１とは異なる。発振器１１２が発振するマイクロ波信号は、２トーン信号を生成するために用いられる周波数が異なる２つの信号のうちの１つである。周波数ｆ２は、周波数ｆ１よりも周波数Δｆだけ高い。
【００２６】
発振器１１２の出力端子１１２Ａは、位相シフタ１１３の入力端子１１３Ａに接続される。
発振器１１２は、第２発振器の一例であり、周波数ｆ２は、第２周波数の一例である。発振器１１２の詳細な構成については、図６及び図７を用いて後述する。
【００２７】
位相シフタ１１３は、入力端子１１３Ａ及び出力端子１１３Ｂを有する。入力端子１１３Ａは、発振器１１２の出力端子１１２Ａに接続され、出力端子１１３Ｂは、減衰器１１５の入力端子１１５Ａに接続される。
【００２８】
位相シフタ１１３は、例えば、フェーズシフタ（移相器）によって実現され、位相シフト部の一例である。位相シフタ１１３は、発振器１１２から出力されるマイクロ波信号の位相をシフト(移相)させて減衰器１１５に出力する。
【００２９】
位相シフタ１１３が周波数ｆ２のマイクロ波信号に与える位相シフト量は、制御装置１３０によって設定される。
【００３０】
減衰器１１４は、入力端子１１４Ａ及び出力端子１１４Ｂを有する。入力端子１１４Ａは、発振器１１１の出力端子１１１Ａに接続され、出力端子１１４Ｂは、ミキサ１１６の入力端子１１６Ａに接続される。
【００３１】
減衰器１１４は、発振器１１１が発振するマイクロ波信号の信号レベルを所定の適切なレベルに減衰するとともに、発振器１１１とミキサ１１６との間の特性インピーダンスを５０Ωに終端するために設けられている。減衰器１１４は、例えば、アッテネータである。
【００３２】
減衰器１１５は、入力端子１１５Ａ及び出力端子１１５Ｂを有する。入力端子１１５Ａは、位相シフタ１１３の出力端子１１３Ｂに接続され、出力端子１１５Ｂは、ミキサ１１６の入力端子１１６Ｂに接続される。
【００３３】
減衰器１１５は、発振器１１２が発振し、位相シフタ１１３で位相がシフトされたマイクロ波信号の信号レベルを所定の適切なレベルに減衰するとともに、位相シフタ１１３とミキサ１１６との間の特性インピーダンスを５０Ωに終端するために設けられている。減衰器１１５は、例えば、アッテネータである。
【００３４】
ミキサ１１６は、入力端子１１６Ａ及び１１６Ｂと、出力端子１１６Ｃとを有する。入力端子１１６Ａ及び１１６Ｂは、それぞれ、減衰器１１４及び１１５の出力端子１１４Ｂ及び１１５Ｂに接続されている。出力端子１１６Ｃは、ＢＰＦ１１７の入力端子１１７Ａに接続されている。
【００３５】
ミキサ１１６は、減衰器１１４を介して入力される周波数ｆ１のマイクロ波信号と、減衰器１１５を介して入力される周波数ｆ２のマイクロ波信号とを混合し、混合した信号をＢＰＦ１１７に出力する。ミキサ１１６で混合された信号には、２．４５ＧＨｚ帯の２トーン信号が含まれる。
【００３６】
ＢＰＦ１１７は、入力端子１１７Ａ及び出力端子１１７Ｂを有する。入力端子１１７Ａは、ミキサ１１６の出力端子１１６Ｃに接続され、出力端子１１７Ｂはアンテナ１０１に接続される。
【００３７】
ＢＰＦ１１７は、ミキサ１１６から入力される信号からスプリアスを除去し、２トーン信号を通過させる通過帯域を有する。ＢＰＦ１１７の通過帯域は、２．４５ＧＨｚ帯の所定の帯域である。この所定の帯域には、周波数ｆ１のマイクロ波信号と、周波数ｆ２のマイクロ波信号とを混合して生成される２．４５ＧＨｚ帯の２トーン信号の帯域が含まれる。
【００３８】
以上のような信号生成部１１０は、２つの信号のうちの一方の位相を変化させることにより、アンテナ１０１からフィルタ１２に放射される２トーン信号の包絡線のピークの位置をフィルタ１２内で軸方向（端部１２Ａと端部１２Ｂとを結ぶ方向）に移動させる。フィルタ１２の軸方向は、フィルタ１２内で排気ガスが流れる方向（流路方向）である。
【００３９】
実施の形態１では、信号生成部１１０は、包絡線のピークの位置をフィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまで断続的に移動させる。このように包絡線のピークの位置を移動させるのは、次のような理由によるものである。
【００４０】
包絡線のピークが位置する部分は、２トーン信号の強度が最も高いため、フィルタ１２に目詰まりが発生しているかどうかを判定する際には、判定対象になる箇所に包絡線のピークを位置させた状態で、アンテナ１０２で受信される２トーン信号の信号レベルを検出することとしている。
【００４１】
フィルタ１２は、軸方向の長さが約１００ｍｍあるため、軸方向において複数の部分に分けて目詰まりの発生を判定する。このため、例えば、軸方向において１０ｍｍ間隔で判定対象になる箇所を設定する。
【００４２】
また、フィルタ１２の軸方向に複数のピークが存在すると、判定対象になる箇所以外の箇所にもピークが存在することになり、判定が難しくなる。このため、フィルタ１２の軸方向において、端部１２Ａと端部１２Ｂとの間に、１つのピークが存在するように包絡線の周波数等を調整している。
【００４３】
検出装置１２０は、検波器１２１及び電圧計１２２を有する。検出装置１２０は、制御装置１３０から処理開始指令が入力されると、アンテナ１０２によって受信される２トーン信号の信号レベルを検出する。検出装置１２０は、検出部の一例である。
【００４４】
検波器１２１は、入力端子１２１Ａ、出力端子１２１Ｂを有する。入力端子１２１Ａは、アンテナ１０２に接続されており、出力端子１２１Ｂは、電圧計１２２の入力端子１２２Ａに接続されている。
【００４５】
検波器１２１は、アンテナ１０２によって受信される２トーン信号の包絡線を検出する。検波器１２１によって検出される２トーン信号の包絡線を表すデータは、電圧計１２２に入力される。
【００４６】
電圧計１２２は、検波器１２１によって検出される２トーン信号の包絡線を表すデータから、包絡線の信号レベル(電圧値)を計測する。電圧計１２２によって計測される電圧値を表す電圧データは、制御装置１３０のデータ収集部１３３に入力される。
【００４７】
制御装置１３０は、タイミング制御部１３１、シフト量設定部１３２、データ収集部１３３、判定部１３４、及び処理部１３５を有する。制御装置１３０は、ＥＣＵ２０から判定開始指令が入力されると、フィルタ１２の目詰まりの度合を判定する処理を開始する。ＥＣＵ２０は、フィルタ装置１０を搭載する車両等に搭載され、フィルタ装置１０の再生処理を統括するＥＣＵである。また、判定開始指令は、ＥＣＵ２０が目詰まり判定装置１００にフィルタ１２の目詰まりの計測処理を開始させる指令である。
【００４８】
タイミング制御部１３１は、ＥＣＵ２０から判定開始指令が入力されると、信号生成部１１０、検出装置１２０、シフト量設定部１３２、及びデータ収集部１３３に、処理を開始させるために、処理開始指令を送信する。また、タイミング制御部１３１は、処理開始指令を送信してから所定時間が経過する度に、シフト量設定部１３２に位相シフト指令を出力させる出力指令を送信するとともに、データ収集部１３３に電圧データを収集させる収集指令を送信する。
【００４９】
シフト量設定部１３２は、タイミング制御部１３１から処理開始指令を受信したとき、及び、出力指令を受信したときに、位相シフト指令を位相シフタ１１３に出力する。位相シフト指令は、位相シフタ１１３にマイクロ波信号の位相をシフトさせる指令である。
【００５０】
シフト量設定部１３２は、処理開始指令を受信すると、２トーン信号の包絡線のピークがフィルタ１２の端部１２Ａに位置する位相にシフトさせる位相シフト指令を位相シフタ１１３に出力する。
【００５１】
また、シフト量設定部１３２は、出力指令を受信すると、所定の計測期間のうちに、２トーン信号の包絡線のピークの位置がフィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまで一定の間隔で断続的に移動するように位相をシフトさせる位相シフト指令を位相シフタ１１３に出力する。
【００５２】
データ収集部１３３は、タイミング制御部１３１から処理開始指令を受信したとき、及び、収集指令を受信したときに、電圧計１２２によって計測される電圧値を表す電圧データを収集する。データ収集部１３３は、処理開始指令及び収集指令に従って、所定の計測期間のうちに、一定の時間間隔で複数回にわたって電圧データを収集する。
【００５３】
データ収集部１３３が電圧データを収集する所定の計測期間は、シフト量設定部１３２が位相シフト指令を位相シフタ１１３に出力する所定の計測期間と等しく、始期及び終期も等しい。
【００５４】
データ収集部１３３は、内部メモリ１３３Ａを有し、収集した電圧データを収集したタイミングを表すデータと関連付けて内部メモリ１３３Ａに時系列的に格納する。
【００５５】
判定部１３４は、データ収集部１３３の内部メモリ１３３Ａに時系列的に格納される電圧データを読み出し、各電圧データが表す電圧値を所定の閾値と比較し、フィルタ１２に目詰まりが生じているかどうかを判定する。各電圧データは、所定の計測期間のうちに、一定のタイミングで複数回にわたって収集されているため、最初から何番目に収集された電圧データであるかを特定することにより、フィルタ１２の端部１２Ａと端部１２Ｂとの間において電圧データが収集された位置を特定することができる。
【００５６】
処理部１３５は、判定部１３４による目詰まりの判定処理が終了し、目詰まりが生じていることと、目詰まりの位置とが特定された場合に、フィルタ１２の再生処理を行う。具体的には、処理部１３５は、特定された位置に２トーン信号のピークが位置するように位相シフタ１１３による位相シフト量を調整した状態で、発振器１１１及び１１２の出力を増大させて、目詰まりの原因になっている粒子状物質を分解する。
【００５７】
図３は、タイミング制御部１３１の構成を示す図である。タイミング制御部１３１は、クロックタイマ１３１Ａ、カウンタ１３１Ｂ、及び制御部１３１Ｃを有する。
【００５８】
クロックタイマ１３１Ａは、カウンタ１３１Ｂがカウントする所定周波数のクロックを出力する。クロックタイマ１３１Ａとしては、例えば、クロック発振器を用いることができる。
【００５９】
カウンタ１３１Ｂは、クロックタイマ１３１Ａが出力するクロックをカウントするカウンタである。カウンタ１３１Ｂは、例えば、ＥＣＵ２０からタイミング制御部１３１の制御部１３１Ｃに判定開始指令が入力され、制御部１３１Ｃが処理開始指令を出力すると、処理開始指令が出力された時点からの経過時間をカウントする。
【００６０】
制御部１３１Ｃは、ＥＣＵ２０から判定開始指令が入力されると、信号生成部１１０、検出装置１２０、シフト量設定部１３２、及びデータ収集部１３３に処理開始指令を出力するとともに、カウンタ１３１Ｂに経過時間のカウントを開始させる。
【００６１】
また、制御部１３１Ｃは、カウンタ１３１Ｂがカウントする経過時間を参照し、カウンタ１３１Ｂが所定時間をカウントし終える度に、シフト量設定部１３２に位相シフト指令を出力させるとともに、データ収集部１３３に電圧データを収集させる。これにより、データ収集部１３３の内部メモリ１３３Ａに、所定の計測期間にわたって収集された電圧データと、電圧データを収集したタイミングを表すデータとが関連付けられて時系列的に格納される。
【００６２】
所定の計測期間は、フィルタ１２の目詰まりの計測処理を行う期間である。所定時間は、所定の計測期間のうちに、一定の時間間隔で複数回にわたって電圧データを収集する際の時間間隔を表す。
【００６３】
例えば、所定の計測期間は１０分であり、所定時間（時間間隔）は１分である。これは、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの１１箇所で計測処理を行う場合の例示的な時間である。
【００６４】
なお、判定部１３４は、データ収集部１３３の内部メモリ１３３Ａに電圧データと収集したタイミングを表すデータとが格納された後に、判定処理を行う。
【００６５】
図４は、タイミング制御部１３１の制御部１３１Ｃが実行する処理を示すフローチャートである。
【００６６】
制御部１３１Ｃは、ＥＣＵ２０から判定開始指令が入力されると処理を開始する（スタート）。
【００６７】
制御部１３１Ｃは、信号生成部１１０、検出装置１２０、シフト量設定部１３２、及びデータ収集部１３３に処理開始指令を出力するとともに、カウンタ１３１Ｂに経過時間のカウントを開始させる（ステップＳ１）。処理開始指令が出力されることにより、信号生成部１１０は、２トーン信号を出力し、検出装置１２０は、２トーン信号の信号レベルを検出し、シフト量設定部１３２は、位相シフト指令を出力し、データ収集部１３３は、電圧データを収集する。
【００６８】
制御部１３１Ｃは、カウンタ１３１Ｂがカウントする経過時間を参照し、所定時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ２）。所定時間が経過したかどうかを判定する処理は、ステップＳ２の判定処理を初めて行う場合には、カウントの開始から所定時間が経過したかどうかを判定する処理であり、ステップＳ２の判定処理を２回目以降に行う場合には、前回のステップＳ２の判定処理を行った時点から所定時間が経過したかどうかを判定する処理である。
【００６９】
制御部１３１Ｃは、所定時間が経過した（Ｓ２：ＹＥＳ）と判定すると、シフト量設定部１３２に位相シフト指令を出力させるとともに、データ収集部１３３に電圧データを収集させる（ステップＳ３）。
【００７０】
制御部１３１Ｃは、所定時間が経過した回数が１０回に達したかどうかを判定する（ステップＳ４）。所定時間が１０回経過すると、所定の計測期間の終期に達しているため、一連の処理を終えるタイミングだからである。
【００７１】
制御部１３１Ｃは、所定時間が経過した回数が１０回に達した（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、一連の処理を終える（エンド）。
【００７２】
なお、制御部１３１Ｃは、ステップＳ２において、カウンタ１３１Ｂが所定時間が経過していない（Ｓ２：ＮＯ）と判定すると、ステップＳ２の処理を繰り返し実行する。ステップＳ２は、所定時間が経過するまで繰り返し実行される処理である。
【００７３】
また、制御部１３１Ｃは、ステップＳ４において、所定時間が経過した回数が１０回に達していない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ２にリターンする。再び所定時間をカウントするためである。このため、ステップＳ２の処理は、所定時間が１０回経過するまで繰り返し実行される。
【００７４】
図５は、データ収集部１３３によって内部メモリ１３３Ａに格納される電圧データと収集タイミングを表すデータとを示す図である。
【００７５】
収集タイミングは、電圧データの収集が開始されてから何番目に収集されたかを表す。実施の形態１では、一例として、所定の計測期間は１０分であり、所定時間（時間間隔）は１分であるため、電圧データは１１回収集される。従って、収集タイミングは、１１回あることになる。
【００７６】
データ収集部１３３は、１１回の収集タイミングにおいて収集した電圧データＶ１〜Ｖ１１を収集タイミングを表すデータと関連付けて、図５に示すように内部メモリ１３３Ａに時系列的に格納する。
【００７７】
なお、電圧データの収集を開始した地点は、フィルタ１２の端部１２Ａであり、収集を終了する地点は、フィルタ１２の端部１２Ｂである。
【００７８】
図６は、発振器１１１の構成を示す図である。発振器１１１と発振器１１２は、互いに等しい構成を有するため、ここでは発振器１１１について説明する。発振器１１１は、共振器１４１、負性抵抗素子１４２、及び整合器１４３を有する。
【００７９】
共振器１４１は、周波数ｆ１のマイクロ波信号の共振を生じさせるマイクロ波共振器であり、例えば、円筒型の空洞共振器を用いることができる。共振器１４１は、Ｑ値が非常に高いものであることが好ましい。共振器１４１は、出力端子１４１Ａから周波数ｆ１で共振するマイクロ波信号を負性抵抗素子１４２に出力する。
【００８０】
負性抵抗素子１４２は、入力端子１４２Ａ及び出力端子１４２Ｂを有する。負性抵抗素子１４２は、入力端子１４２Ａに入力される電圧に対して、見かけ上の抵抗値が負（マイナス）になる素子であり、ＮＩＣ（Negative  Impedance  Converter：負性インピーダンス変換回路）によって実現される。負性抵抗素子１４２は、共振器１４１において周波数ｆ１で共振するマイクロ波信号を発振させる。負性抵抗素子１４２の具体的な構成については、図７を用いて後述する。
【００８１】
整合器１４３は、入力端子１４３Ａ及び出力端子１４３Ｂを有する。入力端子１４３Ａは、負性抵抗素子１４２の出力端子１４２Ｂに接続され、出力端子１４３Ｂは、発振器１１１の出力端子１１１Ａとして減衰器１１４の入力端子１１４Ａに接続される。
【００８２】
整合器１４３は、発振器１１１の出力端子１１１Ａの特性インピーダンスを５０Ωに終端し、発振器１１１が２．４５ＧＨｚ帯の周波数ｆ１のマイクロ波信号を発振できるようにインピーダンス整合を取る回路である。整合器１４３は、周波数ｆ１で発振するマイクロ波信号を出力する。
【００８３】
なお、ここでは、発振器１１１の構成について説明したが、発振器１１２も同様に共振器１４１、負性抵抗素子１４２、及び整合器１４３を有する。発振器１１２では、共振器１４１が周波数ｆ２で共振するマイクロ波信号を負性抵抗素子１４２に出力し、整合器１４３から周波数ｆ２で発振するマイクロ波信号が出力される。
【００８４】
図７は、負性抵抗素子１４２の回路構成を示す図である。負性抵抗素子１４２は、ＮＩＣ（負性インピーダンス変換回路）によって実現される回路である。図７では、発振器１１１に含まれる負性抵抗素子１４２について説明する。
【００８５】
負性抵抗素子１４２は、入力端子１５１、トランジスタ１５２、抵抗１５２Ｇ、１５２Ｄ、１５２Ｓ、コンデンサ１５３、コイル１５４、コイル１５５、コンデンサ１５６、直流電源１５７、及び出力端子１５８を有する。
【００８６】
負性抵抗素子１４２は、見かけ上の抵抗が負(マイナス)になる回路であり、反射抵抗が１よりも大きい回路である。負性抵抗素子１４２は、共振器１４１において周波数ｆ１で共振するマイクロ波信号を発振させるために設けられている。
【００８７】
入力端子１５１は、負性抵抗素子１４２の入力端子１４２Ａ（図６参照）として共振器１４１に接続され、周波数ｆ１のマイクロ波信号が入力される。入力端子１５１は、負性抵抗素子１４２の内部では、抵抗１５２Ｇを介してトランジスタ１５２のゲート端子に接続される。
【００８８】
トランジスタ１５２は、ゲート端子、ドレイン端子、及びソース端子を有するＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴ(Metal-Oxide-Semiconductor  Field-Effect  Transistor)である。ゲート端子は、抵抗１５２Ｇを介して入力端子１５１に接続され、ドレイン端子は、抵抗１５２Ｄを介してコイル１５５に接続され、ソース端子は、抵抗１５２Ｓを介してコンデンサ１５３及びコイル１５４に接続される。トランジスタ１５２は、マイクロ波信号を発振させる発振回路を構築する。
【００８９】
抵抗１５２Ｇ、１５２Ｄ、１５２Ｓは、それぞれ、トランジスタ１５２のゲート端子、ドレイン端子、及びソース端子に接続されており、トランジスタ１５２のゲート抵抗、ドレイン抵抗、ソース抵抗を抵抗器として表したものである。
【００９０】
コンデンサ１５３は、コイル１５４に対して並列に接続されており、一端が抵抗１５２Ｓを介してトランジスタ１５２のソース端子に接続され、他端は接地されている。コンデンサ１５３は、トランジスタ１５２の増幅作用において、入力端子１５１への入力に対する出力端子１５８からの出力に、周波数ｆ１における正帰還がかかる静電容量を有する。
【００９１】
コイル１５４は、コンデンサ１５３に対して並列に接続されており、一端が抵抗１５２Ｓを介してトランジスタ１５２のソース端子に接続され、他端は接地されている。コイル１５４は、トランジスタ１５２のソース端子から出力される直流電流成分の経路として設けられている。
【００９２】
コイル１５４のインダクタンスは、コンデンサ１５３の静電容量との関係において、周波数ｆ１における共振がコンデンサ１５３とコイル１５４とに生じないように、十分に大きなインダクタンスに設定される。
【００９３】
コイル１５５は、一端が抵抗１５２Ｄを介してトランジスタ１５２のドレインに接続され、他端がコンデンサ１５６の一方の電極と、直流電源１５７の正極性（＋）端子とに接続されている。コイル１５５は、直流電源１５７とトランジスタ１５２との間で、マイクロ波信号を遮断するために設けられている。
【００９４】
コンデンサ１５６は、コイル１５５の他端と接地電位点との間に接続されている。コンデンサ１５６は、トランジスタ１５２を流れるマイクロ波信号のうち、コイル１５５で遮断しきれない成分を除去するために設けられている。
【００９５】
直流電源１５７は、コイル１５５の他端と接地電位点との間に接続されている。直流電源１５７は、トランジスタ１５２のドレイン端子に所望の直流バイアスを印加するために設けられている。
【００９６】
出力端子１５８は、抵抗１５２Ｄとコイル１５５との間から分岐するように接続されている。出力端子１５８は、負性抵抗素子１４２の出力端子１４２Ｂ（図６参照）として整合器１４３に接続され、２．４５ＧＨｚ帯の周波数ｆ１のマイクロ波信号を発振する。
【００９７】
図８は、検波器１２１の構成を示す図である。検波器１２１は、入力端子１２１Ａ、出力端子１２１Ｂ、整合器１２１Ｃ、ダイオード１２１Ｄ、コンデンサ１２１Ｅ、ＬＰＦ１２１Ｆ、及び抵抗器１２１Ｇを有する。これらのうち、入力端子１２１Ａと出力端子１２１Ｂは、アンテナ１０２と電圧計１２２（図２参照）に接続されている。
【００９８】
入力端子１２１Ａは、整合器１２１Ｃの入力端子に接続されている。整合器１２１Ｃは、アンテナ１０２と、ダイオード１２１Ｄ以降とのインピーダンス整合を取るために設けられている。
【００９９】
ダイオード１２１Ｄは、アノードが整合器１２１Ｃに接続され、カソードがコンデンサ１２１Ｅ及びＬＰＦ１２１Ｆに接続される。ダイオード１２１Ｄは、アンテナ１０２によって受信され、整合器１２１Ｃを介して入力される２トーン信号の包絡線を表す電圧の正成分のみを通過し、半波整流して出力する。
【０１００】
コンデンサ１２１Ｅは、ダイオード１２１Ｄのカソードと、ＬＰＦ１２１Ｆとの接続点と、接地電位点との間に直列に接続されている、平滑コンデンサである。
【０１０１】
ＬＰＦ１２１Ｆは、ダイオード１２１Ｄによって半波整流され、コンデンサ１２１Ｅによって平滑化された電圧のうち、所定の遮断周波数以下の成分を通過させて出力する。遮断周波数は、包絡線の周波数よりも少し高い程度であればよいため、一例として、マイクロ波信号が２．４５ＧＨｚである場合に、１０ｋＨｚに設定すればよい。
【０１０２】
抵抗器１２１Ｇは、ＬＰＦ１２１Ｆの出力端子と出力端子１２１Ｂとの接続点と、接地電位点との間に直列に挿入される。抵抗器１２１Ｇは、ＬＰＦ１２１Ｆの出力側に設けられる抵抗器である。
【０１０３】
このような検波器１２１は、アンテナ１０２によって受信される２トーン信号の包絡線を検出し、包絡線を表す時間的に変化する電圧値を出力する。出力端子１２１Ｂから出力される包絡線を表す電圧値は、電圧計１２２によって検出される。
【０１０４】
図９は、フィルタ装置１０に生じる電界分布を示す図である。図９（Ａ）には、目詰まり判定装置１００がアンテナ１０１から２トーン信号を放射した場合の電界分布（包絡線の電界レベル）を示し、図９（Ｂ）には、比較用に、アンテナ１０１から２．４５ＧＨｚのマイクロ波信号を放射した場合の電界分布を示す。図９（Ｂ）の電界分布は、２トーン信号ではなく、アンテナ１０１から２．４５ＧＨｚのマイクロ波信号を放射することによって得られるものである。また、図９（Ａ）、（Ｂ）には、フィルタ装置１０及びフィルタ１２を簡略化して輪郭を示す。図９（Ｂ）には、電界分布を濃淡で表す。フィルタ１２の輪郭の中において、色が薄いほど電界が強いことを表し、色が濃い（黒い）ほど電界が弱いことを表す。図９（Ａ）、（Ｂ）に示す電界分布は、電磁界シミュレーションによって得られたものである。
【０１０５】
図９（Ａ）には、位相シフタ１１３が周波数ｆ２のマイクロ波信号に与える位相シフト量を３段階に変化させた場合に得られる３つの２トーン信号の波形を示す。
【０１０６】
実線で示す２トーン信号は、包絡線のピークがフィルタ１２の端部１２Ａに位置している。破線で示す２トーン信号は、実線で示す２トーン信号に比べて、包絡線のピークの位置が端部１２Ｂ側に移動しており、一点鎖線で示す２トーン信号の包絡線のピークは、さらに端部１２Ｂ側に移動している。
【０１０７】
このように、位相シフタ１１３が周波数ｆ２のマイクロ波信号に与える位相シフト量を３段階に変化させることにより、２トーン信号の包絡線の１つのピークの位置をフィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまで移動させることができる。
【０１０８】
従って、所定の時間間隔でアンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値を電圧計で検出し、電圧データをデータ収集部１３３で収集し、判定部１３４で所定の閾値と比較すれば、フィルタ１２の端部１２Ａと端部１２Ｂとの間における目詰まりの度合を把握することができる。
【０１０９】
アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値が低いほど、フィルタ１２が目詰まりしており、目詰まりの度合が高いことになる。判定部１３４が判定に用いる所定の閾値は、アンテナ１０１からフィルタ装置１０に放射する２トーン信号の電圧値の所定割合（例えば、６０％）に設定すればよい。
【０１１０】
このようにすれば、アンテナ１０１からフィルタ装置１０に放射する２トーン信号の電圧値に対して、アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値が所定割合（例えば、６０％）以下になったときに、判定部１３４がフィルタ１２の目詰まりが生じたことを判定することができる。
【０１１１】
また、図９（Ｂ）に示す比較用の電界分布は、２トーン信号ではなく、アンテナ１０１から２．４５ＧＨｚのマイクロ波信号をフィルタ装置１０の内部に放射することによって得られるものである。
【０１１２】
２．４５ＧＨｚの共振がフィルタ１２内で生じても、色が薄い部分に存在する共振の腹が複数あり、腹の位置をフィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまで適切に移動させることは困難であるため、フィルタ１２の端部１２Ａと端部１２Ｂとの間における目詰まりの度合を把握することは困難である。
【０１１３】
図１０は、目詰まり判定装置１００から出力される２トーン信号と、２トーン信号の包絡線とを示す図である。
【０１１４】
図１０（Ａ）に示すように、２トーン信号は、約２．４５ＧＨｚの周波数で振動しながら、約１０ｋＨｚ以下の包絡線に従って振幅が変化する。このような２トーン信号の包絡線を検波器１２１で検波すれば、図１０（Ｂ）に示すような包絡線の波形が得られる。
【０１１５】
以上、実施の形態１によれば、フィルタ装置１０の内部にアンテナ１０１から２トーン信号を放射し、２トーン信号の包絡線のピークの位置をフィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまで移動させながら、アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値を検出する。
【０１１６】
特に、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの間に包絡線の１つのピークが位置するように、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの長さに合わせて２トーン信号の周波数を設定すれば、アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値に基づいて、目詰まりの発生の有無と、発生している位置とを容易に検出することができる。
【０１１７】
従って、構成の簡易な目詰まり判定装置１００を提供することができる。
【０１１８】
また、フィルタ１２の内部における目詰まりの位置を特定することができるため、特定した位置に２トーン信号のピークが位置するように位相シフタ１１３による位相シフト量を調整した状態で、処理部１３５が発振器１１１及び１１２の出力を増大させることによって、目詰まりの原因になっている粒子状物質を分解することができる。これにより、目詰まり判定装置１００は、フィルタ装置１０の再生処理も行うことができる。このような目詰まり判定装置１００を再生処理装置として捉えることもできる。
【０１１９】
なお、以上では、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの間に包絡線の１つのピークが位置するように、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの長さに合わせて２トーン信号の周波数を設定する形態について説明した。
【０１２０】
しかしながら、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの間に包絡線の複数のピークが位置するようにしてもよい。包絡線の複数のピークの位置関係を把握しておけば、アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値に基づいて、複数のピークのうちの少なくともいずれか１つの位置における目詰まりの発生の有無を検出することができる。また、目詰まりが発生している位置は、複数のピークの位置のうちの少なくともいずれか１つであることになる。このような形で目詰まりが発生している位置を特定することができる。
【０１２１】
また、以上では、２トーン信号の包絡線のピークの位置をフィルタ１２内で軸方向に移動させて、１１箇所で目詰まりの発生を判定する形態について説明した。しかしながら、２トーン信号の包絡線のピークの位置をフィルタ１２内で軸方向に移動しながら、検出装置１２０で得られる受信信号の信号レベルに基づいて、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまで連続的に目詰まりの発生を判定するようにしてもよい。
【０１２２】
また、以上では、アンテナ１０１、１０２が、筐体１１内において、それぞれ、フィルタ１２の下流側、上流側に配置される形態について説明した。アンテナ１０１、１０２は、筐体１１内において、それぞれ、フィルタ１２の上流側、下流側に配置されてもよい。
【０１２３】
また、以上では、位相シフタ１１３で発振器１１２から出力される周波数ｆ２のマイクロ波信号の位相をシフトする形態について説明したが、位相シフタ１１３で発振器１１１から出力される周波数ｆ１のマイクロ波信号の位相をシフトすることによって、２トーン信号を合成するようにしてもよい。
【０１２４】
＜実施の形態２＞
図１１は、実施の形態２の目詰まり判定装置２００、フィルタ装置１０、及びＥＣＵ２０を示す図である。目詰まり判定装置２００は、フィルタ装置１０及びＥＣＵ２０を搭載する車両等に搭載されている。
【０１２５】
目詰まり判定装置２００は、アンテナ１０１、１０２、信号生成部２１０、検出装置１２０、及び制御装置１３０を含む。目詰まり判定装置２００は、実施の形態１の目詰まり判定装置１００の信号生成部１１０を信号生成部２１０に置き換えた構成を有する。このため、以下では相違点を中心に説明する。また、実施の形態１の目詰まり判定装置１００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２６】
信号生成部２１０は、出力端子１１０Ａ、発振器２１１、１１２、位相シフタ１１３、減衰器２１４、１１５、及びＢＰＦ１１７を有する。信号生成部２１０は、実施の形態１の信号生成部１１０からミキサ１１６を取り除き、発振器２１１と１１２を直列に接続した構成を有する。
【０１２７】
減衰器１１５の出力側には、発振器２１１、減衰器２１４、及びＢＰＦ１１７が直列に接続されている。
【０１２８】
発振器２１１は、入力端子２１１Ａ及び出力端子２１１Ｂを有する。発振器２１１は、注入型の発振器であり、減衰器１１５と減衰器２１４との間に設けられている。発振器２１１は、注入型の第１発振器の一例である。入力端子２１１Ａは、減衰器１１５の出力端子１１５Ｂに接続されており、出力端子２１１Ｂは、減衰器２１４の入力端子２１４Ａに接続されている。
【０１２９】
発振器２１１は、発振器１１２から入力される２．４５ＧＨｚ帯の周波数ｆ２のマイクロ波信号と、内部で自ら発振する２．４５ＧＨｚ帯の周波数ｆ１のマイクロ波信号とを合成した２トーン信号を出力する。なお、発振器２１１の詳細な構成については、図１２を用いて後述する。
【０１３０】
減衰器２１４は、入力端子２１４Ａ及び出力端子２１４Ｂを有する。入力端子２１４Ａは、発振器２１１の出力端子２１１Ｂに接続され、出力端子２１４Ｂは、ＢＰＦ１１７の入力端子１１７Ａに接続される。
【０１３１】
減衰器２１４は、発振器２１１が発振するマイクロ波信号（２トーン信号）の信号レベルを所定の適切なレベルに減衰するとともに、発振器２１１とＢＰＦ１１７との間の特性インピーダンスを５０Ωに終端するために設けられている。減衰器２１４は、例えば、アッテネータである。
【０１３２】
ＢＰＦ１１７の入力端子１１７Ａは、減衰器２１４の出力端子２１４Ｂに接続され、出力端子１１７Ｂはアンテナ１０１に接続される。ＢＰＦ１１７は、減衰器２１４から入力される信号からスプリアスを除去し、２トーン信号を通過させる通過帯域を有する。
【０１３３】
以上のような信号生成部２１０は、２つの信号のうちの一方の位相を変化させることにより、アンテナ１０１からフィルタ１２に放射される２トーン信号の包絡線のピークの位置をフィルタ１２内で軸方向に移動する。包絡線のピークの位置の移動のさせ方は、実施の形態１と同様である。
【０１３４】
図１２は、発振器２１１の構成を示す図である。発振器２１１は、共振器１４１、負性抵抗素子２４２、整合器２４３、及び結合器２４４を有する。発振器２１１の構成要素については、実施の形態１の発振器１１１と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１３５】
結合器２４４は、入力端子２４４Ａ及び出力端子２４４Ｂを有する。入力端子２４４Ａは、発振器２１１の入力端子２１１Ａ（図１１参照）として減衰器１１５の出力端子１１５Ｂに接続され、出力端子２４４Ｂは、負性抵抗素子２４２の入力端子２４２Ａに接続される。結合器２４４は、共振器１４１と並列に負性抵抗素子２４２の入力端子２４２Ａに接続される。
【０１３６】
結合器２４４は、コンデンサで実現され、減衰器１１５を介して入力される周波数ｆ２のマイクロ波信号を負性抵抗素子２４２に入力する。
【０１３７】
負性抵抗素子２４２は、入力端子２４２Ａ及び出力端子２４２Ｂを有する。負性抵抗素子２４２は、入力端子２４２Ａに入力される電圧に対して、見かけ上の抵抗値が負（マイナス）になる素子であり、ＮＩＣによって実現される。負性抵抗素子２４２は、共振器１４１において周波数ｆ１で共振するマイクロ波信号を発振させる。
【０１３８】
負性抵抗素子２４２には、結合器２４４を介して周波数ｆ２で発振するマイクロ波信号が入力されるとともに、共振器１４１から周波数ｆ１で共振するマイクロ波信号が入力される。すなわち、負性抵抗素子２４２は、周波数ｆ１のマイクロ波信号を発振させるとともに、周波数ｆ１で発振するマイクロ波信号と、周波数ｆ２で発振するマイクロ波信号とを合成して、２トーン信号を整合器２４３に出力する。
【０１３９】
整合器２４３は、入力端子２４３Ａ及び出力端子２４３Ｂを有する。入力端子２４３Ａは、負性抵抗素子２４２の出力端子２４２Ｂに接続され、出力端子２４３Ｂは、発振器２１１の出力端子２１１Ｂとして減衰器１１４の入力端子１１４Ａに接続される。
【０１４０】
整合器２４３は、発振器２１１の出力端子２１１Ｂの特性インピーダンスを５０Ωに終端に終端し、発振器２１１が２トーン信号を出力できるようにインピーダンス整合を取る回路である。整合器２４３は、２．４５ＧＨｚ帯の２トーン信号を出力する。
【０１４１】
以上、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、フィルタ装置１０の内部にアンテナ１０１から２トーン信号を放射し、２トーン信号の包絡線のピークの位置をフィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまで移動させながら、アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値を検出する。
【０１４２】
特に、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの間に包絡線の１つのピークが位置するように、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの長さに合わせて２トーン信号の周波数を設定すれば、アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値に基づいて、目詰まりの発生の有無と、発生している位置とを容易に検出することができる。
【０１４３】
従って、構成の簡易な目詰まり判定装置２００を提供することができる。
【０１４４】
また、処理部１３５が発振器２１１及び１１２の出力を増大させることによって、目詰まりの原因になっている粒子状物質を分解することができ、フィルタ装置１０の再生処理も行うことができる。このような目詰まり判定装置２００を再生処理装置として捉えることもできる。
【０１４５】
＜実施の形態３＞
図１３は、実施の形態３の目詰まり判定装置３００、フィルタ装置１０、及びＥＣＵ２０を示す図である。目詰まり判定装置３００は、フィルタ装置１０及びＥＣＵ２０を搭載する車両等に搭載されている。
【０１４６】
目詰まり判定装置３００は、アンテナ１０１、１０２、信号生成部３１０、検出装置１２０、及び制御装置３３０を含む。目詰まり判定装置３００は、実施の形態１の目詰まり判定装置１００の信号生成部１１０と制御装置１３０を信号生成部３１０と制御装置３３０に置き換えた構成を有する。このため、以下では相違点を中心に説明する。また、実施の形態１の目詰まり判定装置１００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１４７】
信号生成部３１０は、出力端子１１０Ａ、発振器１１１、３１２、可変直流電源３１３、減衰器１１４、１１５、ミキサ１１６、及びＢＰＦ１１７を有する。信号生成部３１０は、実施の形態１の信号生成部１１０から位相シフタ１１３を取り除き、可変直流電源３１３を加えるとともに、発振器１１２を発振器３１２に取り替えた構成を有する。
【０１４８】
減衰器１１５の入力側には、発振器３１２と可変直流電源３１３が直列に接続されている。
【０１４９】
発振器３１２は、入力端子３１２Ａ及び出力端子３１２Ｂを有し、可変直流電源３１３と減衰器１１５との間に設けられている。入力端子３１２Ａは、可変直流電源３１３の正極性（＋）端子に接続され、出力端子３１２Ｂは、減衰器１１５の入力端子１１５Ａに接続されている。
【０１５０】
発振器３１２は、周波数ｆ２のマイクロ波信号を減衰器１１５に出力する。発振器３１２は、周波数ｆ２を可変制御（シフト制御）できる発振器である。実施の形態３では、実施の形態１、２のように周波数ｆ２のマイクロ波信号の位相をシフトさせて２トーン信号の包絡線のピークの位置を移動させる代わりに、周波数ｆ２をシフトさせることによって、２トーン信号の包絡線のピークの位置を移動させる。
【０１５１】
可変直流電源３１３は、接地電位点と発振器３１２との間に設けられており、負極性（−）端子が接地電位点に接続され、正極性（＋）端子が発振器３１２の入力端子に接続される。可変直流電源３１３は、発振器３１２が発振するマイクロ波信号の周波数ｆ２をシフトさせるために設けられている。
【０１５２】
制御装置３３０は、タイミング制御部３３１、周波数制御部３３２、データ収集部１３３、判定部１３４、及び処理部１３５を有する。制御装置３３０は、ＥＣＵ２０から判定開始指令が入力されると、フィルタ１２の目詰まりの度合を判定する処理を開始する。
【０１５３】
制御装置３３０は、実施の形態１、２の制御装置１３０のタイミング制御部３３１とシフト量設定部１３２をタイミング制御部３３１と周波数制御部３３２に置き換えた構成を有する。
【０１５４】
タイミング制御部３３１は、実施の形態１、２のタイミング制御部１３１が処理開始指令を送信してから所定時間が経過する度に、シフト量設定部１３２に位相シフト指令を出力させる出力指令を送信する代わりに、周波数制御部３３２に周波数シフト指令を出力させる出力指令を送信する点がタイミング制御部１３１と異なる。
【０１５５】
周波数制御部３３２は、タイミング制御部３３１から処理開始指令を受信したとき、及び、出力指令を受信したときに、周波数シフト指令を位相シフタ１１３に出力する。周波数シフト指令は、可変直流電源３１３に出力電圧を変化させる指令である。実施の形態３では、可変直流電源３１３に出力電圧を変化させることにより、発振器３１２が発振するマイクロ波信号の周波数ｆ２をシフトさせる。
【０１５６】
以上のような信号生成部３１０は、２つの信号のうちの一方の周波数を変化させることにより、アンテナ１０１からフィルタ１２に放射される２トーン信号の包絡線のピークの位置をフィルタ１２内で軸方向に移動する。包絡線のピークの位置の移動のさせ方は、実施の形態１、２と同様である。
【０１５７】
図１４は、発振器３１２の構成を示す図である。発振器３１２は、入力端子３６１、コイル３６２、バラクタダイオード３６３、コンデンサ３６４、分布定数線路３６５、負性抵抗素子３６６、整合器３６７、及び出力端子３６８を有する。
【０１５８】
入力端子３６１は、発振器３１２の入力端子３１２Ａとして、可変直流電源３１３の正極性（＋）端子が接続される端子である。
【０１５９】
コイル３６２は、入力端子３６１と、コンデンサ３６４の一端及びバラクタダイオード３６３のカソードの接続点との間に接続され、可変直流電源３１３から入力される直流電力を通過させ、マイクロ波信号を遮断するために設けられている。可変直流電源３１３からコイル３６２を介して印加される直流電圧により、バラクタダイオード３６３のカソードの電位の直流分が変化する。
【０１６０】
バラクタダイオード３６３は、接地電位点と、コイル３６２及びコンデンサ３６４の接続点との間に設けられている。バラクタダイオード３６３は、静電容量が可変の素子である。バラクタダイオード３６３の静電容量は、可変直流電源３１３からコイル３６２を介して印加される直流電圧によって制御される。
【０１６１】
可変直流電源３１３が出力する直流電圧が変化すると、バラクタダイオード３６３のカソードの電位の直流分が変化することにより、バラクタダイオード３６３の静電容量が変化する。
【０１６２】
バラクタダイオード３６３は、分布定数線路３６５の線路長（電気長）を調整するために設けられている。これらのうち、バラクタダイオード３６３、コンデンサ３６４、及び分布定数線路３６５は、共振器を構築する。
【０１６３】
コンデンサ３６４は、コイル３６２及びコンデンサ３６４の接続点と、分布定数線路３６５との間に直列に接続されており、コイル３６２及びコンデンサ３６４の接続点側からの直流電力を遮断し、分布定数線路３６５側からの交流成分を通過させるために設けられている。
【０１６４】
分布定数線路３６５は、端子３６５Ａ及び３６５Ｂを有する。端子３６５Ａは、コンデンサ３６４の一方（図１４中の上側）の端子に接続され、端子３６５Ｂは、負性抵抗素子３６６の入力端子３６６Ａに接続される。
【０１６５】
分布定数線路３６５は、負性抵抗素子３６６の入力端子３６６Ａで反射されて分布定数線路３６５に入力するマイクロ波信号を同位相で負性抵抗素子３６６の入力端子３６６Ａに戻せるように、周波数ｆ２の波長λの１／４（λ／４）の電気長を有する伝送線路である。分布定数線路３６５の特性インピーダンスは、５０Ωである。分布定数線路３６５は、周波数ｆ２での共振を生じる共振器として機能する。
【０１６６】
負性抵抗素子３６６は、入力端子３６６Ａ及び出力端子３６６Ｂを有する。負性抵抗素子３６６は、入力端子３６６Ａに入力される電圧に対して、見かけ上の抵抗値が負（マイナス）になる素子であり、ＮＩＣによって実現される。負性抵抗素子３６６は、分布定数線路３６５において周波数ｆ２で共振するマイクロ波信号を発振させる。
【０１６７】
整合器３６７は、入力端子３６７Ａ及び出力端子３６７Ｂを有する。入力端子３６７Ａは、負性抵抗素子３６６の出力端子３６６Ｂに接続される。
【０１６８】
整合器３６７は、発振器３１２の出力端子３１２Ｂの特性インピーダンスを５０Ωに終端し、発振器３１２が２．４５ＧＨｚ帯の周波数ｆ２のマイクロ波信号を発振できるようにインピーダンス整合を取る回路である。整合器３６７は、周波数ｆ２で発振するマイクロ波信号を出力する。
【０１６９】
出力端子３６８は、発振器３１２の出力端子３１２Ｂとして、減衰器１１５の入力端子１１５Ａに接続されている。
【０１７０】
可変直流電源３１３が出力する直流電圧が変化してバラクタダイオード３６３の静電容量が変化すると、分布定数線路３６５の線路長（電気長）が変化するため、分布定数線路３６５で共振するマイクロ波信号の周波数ｆ２が変化する。発振器３１２は、このようにして、発振するマイクロ波信号の周波数ｆ２を変化（シフト）させる。
【０１７１】
発振器３１２が発振するマイクロ波信号の周波数ｆ２が変化（シフト）することにより、ミキサ１１６で合成される２トーン信号の包絡線の波形が変化し、フィルタ１２の端部１２Ａと端部１２Ｂとの間において、包絡線のピークの位置を変化させることができる。
【０１７２】
このため、実施の形態３では、実施の形態１、２と同様に、フィルタ１２の中で２トーン信号の包絡線のピークの位置を移動させることにより、フィルタ１２の目詰まりが発生しているかどうかを判定することができる。
【０１７３】
以上、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、フィルタ装置１０の内部にアンテナ１０１から２トーン信号を放射し、２トーン信号の包絡線のピークの位置をフィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまで移動させながら、アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値を検出する。
【０１７４】
特に、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの間に包絡線の１つのピークが位置するように、フィルタ１２の端部１２Ａから端部１２Ｂまでの長さに合わせて２トーン信号の周波数を設定すれば、アンテナ１０２で受信する包絡線の電圧値に基づいて、目詰まりの発生の有無と、発生している位置とを容易に検出することができる。
【０１７５】
従って、構成の簡易な目詰まり判定装置３００を提供することができる。
【０１７６】
また、処理部１３５が発振器１１１及び３１２の出力を増大させることによって、目詰まりの原因になっている粒子状物質を分解することができ、フィルタ装置１０の再生処理も行うことができる。このような目詰まり判定装置３００を再生処理装置として捉えることもできる。
【０１７７】
以上、本発明の例示的な実施の形態の目詰まり判定装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
排気ガスの流路になる筐体の内部に配設されるフィルタの第１端側及び第２端側のうちのいずれか一方に配置される第１アンテナと、
前記フィルタの前記第１端側及び前記第２端側のうちのいずれか他方に配置される第２アンテナと、
前記第１アンテナに接続される出力端子を有し、周波数が異なる複数の信号を合成したマルチトーン信号を前記出力端子から出力するマルチトーン信号生成部であって、前記複数の信号のうちの少なくとも１つの位相又は周波数を変化させることにより、前記第１アンテナから前記フィルタに放射されるマルチトーン信号の包絡線の位置を前記フィルタ内で前記流路の方向に移動するマルチトーン信号生成部と、
前記第２アンテナに接続され、前記第２アンテナで受信されるマルチトーン信号の強度を検出する検出部と、
前記第１アンテナから出力されるマルチトーン信号の強度と、前記検出部によって検出されるマルチトーン信号の強度とに基づき、前記フィルタの目詰まりの度合を判定する判定部と
を含む、目詰まり判定装置。
（付記２）
前記マルチトーン信号生成部は、前記包絡線のピークの位置を前記流路の方向に移動し、
前記判定部は、前記マルチトーン信号生成部によって前記包絡線のピークの位置が前記流路の方向に移動される際に、前記第１アンテナから出力される前記マルチトーン信号の強度と、前記検出部によって検出されるマルチトーン信号の強度とに基づき、前記包絡線のピークが位置する部分における前記フィルタの目詰まりの度合を判定する、付記１記載の目詰まり判定装置。
（付記３）
前記複数の信号の周波数は、前記マルチトーン信号の前記包絡線の１つのピークが前記フィルタの流路方向における前記第１端と前記第２端との間に収まる周波数である、付記１又は２記載の目詰まり判定装置。
（付記４）
前記マルチトーン信号生成部は、
前記複数の信号のうちの第１信号を発振する第１発振器と、
前記複数の信号のうちの第２信号を発振する第２発振器と、
前記第１発振器から発振される第１信号と、前記第２発振器から発振される第２信号とを混合し、前記出力端子に前記マルチトーン信号を出力する混合器と、
前記第１発振器又は前記第２発振器と、前記混合器との間に設けられ、前記第１信号又は前記第２信号の位相をシフトする位相シフト部と
を有する、付記１乃至３記載の目詰まり判定装置。
（付記５）
前記マルチトーン信号生成部は、
前記複数の信号のうちの第２信号を発振する第２発振器と、
前記第２発振器によって発振される前記第２信号の位相をシフトする位相シフト部と、
前記位相シフト部によって位相がシフトされた第２信号が入力され、前記複数の信号のうちの第１信号と、前記位相がシフトされた第２信号とを合成し、前記出力端子に前記マルチトーン信号を出力する注入型の第１発振器と
を有する、付記１乃至３記載の目詰まり判定装置。
（付記６）
前記マルチトーン信号生成部は、
前記複数の信号のうちの第１信号を発振する第１発振器と、
前記複数の信号のうちの第２信号の周波数を可変制御し、前記第２信号を発振する第２発振器と、
前記第１発振器から発振される第１信号と、前記第２発振器から発振される第２信号とを混合し、前記出力端子に前記マルチトーン信号を出力する混合器と
を有する、付記１乃至３記載の目詰まり判定装置。
（付記７）
前記第１発振器及び前記第２発振器は、
共振器と、
前記共振器の出力側に接続される負性抵抗素子と
を有する発振器である、付記４乃至６記載の目詰まり判定装置。
（付記８）
前記第１端側は、前記流路方向における前記フィルタの上流側であり、前記第２端側は、前記流路方向における前記フィルタの下流側であり、
前記第１アンテナは、前記フィルタの前記第２端側である下流側に配置される、付記１乃至７記載の目詰まり判定装置。
（付記９）
前記判定部によって前記フィルタの目詰まりの度合が所定度合以上であると判定された場合に、前記マルチトーン信号の強度を増大させて、前記フィルタに詰まっている異物を除去する除去処理部をさらに含む、付記１乃至８記載の目詰まり判定装置。
【符号の説明】
【０１７８】
１０  フィルタ装置
１１  筐体
１２  フィルタ
１２Ａ、１２Ｂ  端部
１００、２００、３００  目詰まり判定装置
１０１、１０２  アンテナ
１１０、２１０、３１０  信号生成部
１１０Ａ  出力端子
１１１、１１２、２１１、３１２  発振器
１１３  位相シフタ
３１３  可変直流電源
１１４、１１５、２１４  減衰器
１１６  ミキサ
１１７  ＢＰＦ
１２０  検出装置
１２１  検波器
１２２  電圧計
１３０  制御装置
１３１  タイミング制御部
１３２  シフト量設定部
１３３  データ収集部
１３４  判定部
１３５  処理部
【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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【図６】
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【図７】
2019120245.tif 000009
【図８】
2019120245.tif 000010
【図９】
2019120245.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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