(57)【要約】【課題】筐体の内部空間の温度を精度良く推定すること。【解決手段】マイクロ波を出力するマイクロ波発生器１０と、筐体７０の内部空間７２に露出して筐体７０に設置され、マイクロ波発生器１０から出力されたマイクロ波を筐体７０の内部空間７２に放射するアンテナ１４と、アンテナ１４で反射したマイクロ波の反射強度を測定するマイクロ波測定器１２と、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の反射強度に基づいて筐体７０の内部空間７２の温度を推定する温度推定部６２と、を備える検出装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を出力するマイクロ波発生器と、
筐体の内部空間に露出して前記筐体に設置され、前記マイクロ波発生器から出力された前記マイクロ波を前記筐体の前記内部空間に放射する第１アンテナと、
前記第１アンテナで反射した前記マイクロ波の反射強度を測定するマイクロ波測定器と、
前記マイクロ波測定器で測定された前記マイクロ波の反射強度に基づいて前記筐体の内部空間の温度を推定する温度推定部と、を備える検出装置。
【請求項２】
前記マイクロ波発生器は、第１周波数から前記第１周波数よりも高い第２周波数まで掃引させて前記マイクロ波を前記第１アンテナに出力し、
前記マイクロ波測定器は、前記第１周波数から前記第２周波数まで掃引された前記マイクロ波の反射強度を測定し、
前記温度推定部は、前記第１周波数から前記第２周波数の間での前記マイクロ波の反射強度が最も低いときのピーク周波数から前記筐体の内部空間の温度を推定する、請求項１記載の検出装置。
【請求項３】
前記温度推定部は、前記ピーク周波数と前記筐体の内部空間の温度とを対応付けた情報を記憶した記憶部を参照して、前記筐体の内部空間の温度を推定する、請求項２記載の検出装置。
【請求項４】
前記温度推定部は、前記ピーク周波数と前記筐体の内部空間の温度との関係を記述した関係式を記憶した記憶部を参照して、前記筐体の内部空間の温度を推定する、請求項２記載の検出装置。
【請求項５】
前記筐体の内部空間に露出して前記筐体に設置された第２アンテナと、
前記筐体の内部空間に設けられた排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタに蓄積している前記粒子状物質の蓄積量を推定する蓄積量推定部と、を備え、
前記第２アンテナは、前記第１アンテナから前記筐体の内部空間に放射されて前記フィルタを透過した前記マイクロ波を受信し、
前記マイクロ波測定器は、前記第２アンテナで受信された前記フィルタを透過した前記マイクロ波の透過強度を測定し、
前記蓄積量推定部は、前記マイクロ波測定器で測定された前記マイクロ波の透過強度と前記温度推定部で推定された前記筐体の内部空間の温度とに基づいて、前記フィルタに蓄積している前記粒子状物質の蓄積量を推定する、請求項１から４のいずれか一項記載の検出装置。
【請求項６】
筐体の内部空間に露出して前記筐体に設置されてマイクロ波を前記筐体の内部空間に放射するアンテナで反射した前記マイクロ波の反射強度に基づいて前記筐体の内部空間の温度を推定する、検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置及び検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
温度を測定する様々な方法が提案されている。例えば、リアクタに電圧を印加して放電を発生させる構成において、放電の後にリアクタで発生するＬＣ共振の共振周波数とリアクタが設置されている配管内の湿度とに基づいて、配管内の温度を推定する方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、温度に依存して共振周波数が変化する共振回路を有する無線タグと温度測定装置とからなる温度測定システムにおいて、無線タグに対して電波を送受信することで検知された共振周波数に基づいて無線タグの温度を特定する方法が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
また、ディーゼル排気浄化装置において、フィルタに捕集された粒子状物質の量を検出するためのマイクロ波センサ装置が知られている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１０２４２０号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４６８３号公報
【特許文献３】実開平６−４７６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
筐体の内部空間の温度を測定するために、例えばサーミスタなどの温度センサを筐体の内部空間に取り付けることが考えられる。しかしながら、筐体の内部空間にマイクロ波が放射されるような場合では、温度センサがマイクロ波を吸収することで、温度センサ自身の温度が上昇してしまい、筐体の内部空間の実際の温度よりも高い温度が測定されてしまうことがある。例えば、排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタが筐体の内部空間に設置され、フィルタに蓄積されている粒子状物質の蓄積量を測定するために、筐体の内部空間にマイクロ波を放射することがある。この場合、温度センサを用いた温度測定では、筐体の内部空間の実際の温度よりも高い温度が測定されてしまう。
【０００６】
１つの側面では、筐体の内部空間の温度を精度良く推定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、マイクロ波を出力するマイクロ波発生器と、筐体の内部空間に露出して前記筐体に設置され、前記マイクロ波発生器から出力された前記マイクロ波を前記筐体の前記内部空間に放射する第１アンテナと、前記第１アンテナで反射した前記マイクロ波の反射強度を測定するマイクロ波測定器と、前記マイクロ波測定器で測定された前記マイクロ波の反射強度に基づいて前記筐体の内部空間の温度を推定する温度推定部と、を備える検出装置である。
【０００８】
１つの態様では、筐体の内部空間に露出して前記筐体に設置されてマイクロ波を前記筐体の内部空間に放射するアンテナで反射した前記マイクロ波の反射強度に基づいて前記筐体の内部空間の温度を推定する、検出方法である。
【発明の効果】
【０００９】
１つの側面として、筐体の内部空間の温度を精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係る検出装置を示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係る検出装置に含まれるコンピュータのハードウエア構成を示す図である。
【図３】図３は、実施例１における制御部の機能を示すブロック図である。
【図４】図４（ａ）は、第１のシミュレーションで用いた構造を示す図、図４（ｂ）は、第２のシミュレーションで用いた構造を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、第１のシミュレーション結果を示す図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部を拡大した図である。
【図６】図６は、温度とピーク周波数の関係を示した図である。
【図７】図７（ａ）は、第２のシミュレーション結果を示す図、図７（ｂ）は、温度とピーク周波数の関係を示した図である。
【図８】図８は、温度の推定方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施例２に係る検出装置を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例２における制御部の機能を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、温度及びＰＭ蓄積量の推定方法の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２（ａ）は、マイクロ波の透過強度の周波数特性を示す図、図１２（ｂ）は、ＰＭ蓄積量とマイクロ波の透過強度の関係を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は、ＤＰＦにＰＭが蓄積していないときのマイクロ波の透過強度の周波数特性を示す図、図１３（ｂ）は、筐体温度とマイクロ波の透過強度の関係を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）は、ＤＰＦに一定量のＰＭが蓄積しているときのマイクロ波の透過強度の周波数特性を示す図、図１４（ｂ）は、筐体温度とマイクロ波の透過強度の関係を示す図である。
【図１５】図１５は、筐体温度と補正係数の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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】
【００１２】
図１は、実施例１に係る検出装置を示す図である。図１のように、実施例１の検出装置１００は、マイクロ波発生器１０、マイクロ波測定器１２、アンテナ１４、及びコンピュータ１６を含む。マイクロ波発生器１０は、例えばソリッドステート型マイクロ波電源であり、マイクロ波を発生する。マイクロ波測定器１２は、例えばダイオードなどの半導体素子を含んで構成され、マイクロ波の強度を測定する。コンピュータ１６は、制御部３０と記憶部３２を含む。コンピュータ１６には、表示部３４、入力部３６、及び通信部３８が接続されていてもよい。制御部３０は、コンピュータ１６を制御するとともに、マイクロ波発生器１０及びマイクロ波測定器１２を制御する。記憶部３２は、制御部３０の動作を制御する制御プログラムなどを記憶する。
【００１３】
図２は、実施例１に係る検出装置に含まれるコンピュータのハードウエア構成を示す図である。図２のように、コンピュータ１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）４４、不揮発性メモリ４６、ディスプレイ４８、キーボード５０、マウス５２、及びネットワークインターフェース５４を含む。これらの構成各部はバス５６に接続されている。不揮発性メモリ４６は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリなどである。ＲＯＭ４４及び不揮発性メモリ４６は、図１の記憶部３２に相当する。ディスプレイ４８は、図１の表示部３４に相当する。キーボード５０及びマウス５２は、図１の入力部３６に相当する。ネットワークインターフェース５４は、図１の通信部３８に相当する。
【００１４】
図３は、実施例１に係る検出装置１００の制御部３０において、ＣＰＵ４０などのハードウエアとＲＯＭ４４又は不揮発性メモリ４６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示すブロック図である。図３のように、制御部３０は、マイクロ波制御部６０と温度推定部６２を備える。マイクロ波制御部６０は、記憶部３２に記憶されている情報又は入力部３６に入力された情報に基づき、マイクロ波発生器１０が出力するマイクロ波の強度及び周波数を制御する。温度推定部６２は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の強度に基づいて温度を推定する。マイクロ波測定器１２及び温度推定部６２は、マイクロ波制御部６０からの同期信号に基づき、マイクロ波の強度の測定及び温度の推定を開始する。マイクロ波制御部６０及び温度推定部６２は、専用に設計された回路でもよい。マイクロ波制御部６０及び温度推定部６２は、１つの回路でもよいし、異なる回路でもよい。
【００１５】
図１のように、アンテナ１４は、筐体７０の内部空間７２に露出して筐体７０に取り付けられている。マイクロ波発生器１０は、伝送路１８、サーキュレータ２２、及び伝送路２４を介してアンテナ１４に接続されている。マイクロ波測定器１２は、伝送路２０、サーキュレータ２２、及び伝送路２４を介してアンテナ１４に接続されている。
【００１６】
マイクロ波発生器１０から出力されたマイクロ波は、伝送路１８、サーキュレータ２２、及び伝送路２４を介してアンテナ１４に伝送され、アンテナ１４から筐体７０の内部空間７２に放射される。アンテナ１４に伝送されたマイクロ波の一部は、アンテナ１４の端部１５で反射される。アンテナ１４の端部１５で反射されたマイクロ波は、伝送路２４、サーキュレータ２２、及び伝送路２０を介してマイクロ波測定器１２に伝送される。マイクロ波測定器１２は、アンテナ１４の端部１５で反射されたマイクロ波の反射強度を測定する。
【００１７】
ここで、発明者が行ったシミュレーションについて説明する。図４（ａ）は、第１のシミュレーションで用いた構造を示す図、図４（ｂ）は、第２のシミュレーションで用いた構造を示す図である。図４（ａ）のように、第１のシミュレーションでは、直径が２００ｍｍで長さが５００ｍｍの円筒形状をした筐体９０の内部空間９２に露出するようにアンテナ９４が取り付けられた構造を用いた。図４（ｂ）のように、第２のシミュレーションでは、長さが５００ｍｍの平板状の平板９６の上側に露出するようにアンテナ９４が取り付けられた構造を用いた。
【００１８】
第１のシミュレーション及び第２のシミュレーションにおいて、筐体９０、平板９６、及びアンテナ９４はステンレス鋼で形成されているとした。２ＧＨｚから３ＧＨｚまで掃引されたマイクロ波が、アンテナ９４の端部９５に入射されるとした。第１のシミュレーションでは、筐体９０の内部空間９２の温度を３０℃、１３０℃、２３０℃、４３０℃、４８０℃、及び６３０℃と変化させて、アンテナ９４の端部９５で反射したマイクロ波の反射強度を測定した。第２のシミュレーションでは、アンテナ９４が露出している平板９６の上側の上側空間９８の温度を３０℃、１３０℃、２３０℃、３３０℃、５３０℃、及び６３０℃と変化させて、アンテナ９４の端部９５で反射したマイクロ波の反射強度を測定した。なお、アンテナ９４が曝されている内部空間９２及び上側空間９８の温度が変化することによるアンテナ９４の長さの変化を以下の式（１）により決定した。
Ｌ＝Ｌ０（１＋αΔＴ）・・・（１）
式（１）において、αは熱膨張係数、ΔＴは温度差、Ｌ０は温度変化前のアンテナ９４の長さ、Ｌは温度変化後のアンテナ９４の長さを示している。
【００１９】
図５（ａ）は、第１のシミュレーション結果を示す図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の一部を拡大した図である。図６は、温度とピーク周波数の関係を示した図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）の横軸はアンテナ９４に入射されたマイクロ波の周波数、縦軸はアンテナ９４で反射したマイクロ波の反射強度である。図６の横軸は筐体９０の内部空間９２の温度、縦軸はマイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数である。図６は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のシミュレーション結果から作成されている。図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、マイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数が、筐体９０の内部空間９２の温度によって変化していることが分かる。すなわち、アンテナ９４が曝されている内部空間９２の温度によってマイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数が変化していることが分かる。筐体９０の内部空間９２の温度が高くなるに従い、マイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数が低くなっている。図６のように、マイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数と筐体９０の内部空間９２の温度との関係は、近似線Ｌ１（例えば近似直線）で記述できることが分かる。
【００２０】
図７（ａ）は、第２のシミュレーション結果を示す図、図７（ｂ）は、温度とピーク周波数の関係を示した図である。図７（ａ）の横軸はアンテナ９４に入射されたマイクロ波の周波数、縦軸はアンテナ９４で反射したマイクロ波の反射強度である。図７（ｂ）の横軸は平板９６の上側空間９８の温度、縦軸はマイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数である。なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）のシミュレーション結果から作成されている。図７（ａ）のように、平板９６にアンテナ９４が取り付けられた場合でも、マイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数が、アンテナ９４が曝されている上側空間９８の温度によって変化していることが分かる。図７（ｂ）のように、マイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数と平板９６の上側空間９８の温度との関係は、近似線Ｌ２（例えば近似直線）で記述できることが分かる。
【００２１】
このように、アンテナ９４が曝されている内部空間９２及び上側空間９８の温度によってマイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数が変化するのは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、アンテナ９４が曝されている内部空間９２及び上側空間９８の温度が変化すると、アンテナ９４の長さが上述の式（１）に従って変化する。アンテナ９４の長さが変化すると、アンテナ９４から放射され易いマイクロ波の周波数が変化する。アンテナ９４の長さが長くなると、アンテナ９４から放射され易いマイクロ波の周波数は低くなる方向に変化し、アンテナ９４の長さが短くなると、アンテナ９４から放射され易いマイクロ波の周波数は高くなる方向に変化する。このため、図５（ａ）から図７（ｂ）のように、アンテナ９４が曝されている内部空間９２及び上側空間９８の温度が変化することで、アンテナ９４で反射したマイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数が変化したものと考えられる。なお、第２のシミュレーション結果から、例えばアンテナ９４が大きな内部空間を有する筐体に取り付けられている場合でも、内部空間の温度が変化することで、マイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数が変化することが言える。
【００２２】
そこで、図５（ａ）から図７（ｂ）のシミュレーション結果を踏まえた温度の推定方法について説明する。図８は、温度の推定方法の一例を示すフローチャートである。図８のように、マイクロ波制御部６０は、マイクロ波発生器１０が掃引（スイープ）するマイクロ波の周波数範囲を設定する（ステップＳ１０）。すなわち、マイクロ波制御部６０は、第１周波数から第１周波数よりも高い第２周波数の範囲をマイクロ波発生器１０で掃引させる周波数範囲として設定する。例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）で説明したようなマイクロ波の反射強度の周波数特性を予め取得しておき、マイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数を含むような周波数範囲を記憶部３２に記憶しておく。例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）の周波数特性を得た場合には、周波数範囲として２．１ＧＨｚから２．３ＧＨｚの範囲を設定する。そして、マイクロ波制御部６０は、記憶部３２に記憶された周波数範囲をマイクロ波発生器１０が掃引する周波数範囲として設定する。なお、マイクロ波制御部６０は、入力部３６に入力された周波数範囲を、マイクロ波発生器１０が掃引する周波数範囲として設定してもよい。
【００２３】
次いで、マイクロ波制御部６０は、マイクロ波発生器１０から出力されるマイクロ波の周波数が、ステップＳ１０で設定した周波数範囲のうち最も低い第１周波数となるように設定する（ステップＳ１２）。
【００２４】
次いで、マイクロ波制御部６０は、第１周波数で且つ一定の第１強度のマイクロ波をマイクロ波発生器１０から出力させる（ステップＳ１４）。上述したように、マイクロ波発生器１０から出力されたマイクロ波は、アンテナ１４で一部が反射される。アンテナ１４で反射したマイクロ波の反射強度はマイクロ波測定器１２で測定される。
【００２５】
次いで、温度推定部６２は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の反射強度を取得する（ステップＳ１６）。マイクロ波測定器１２は、マイクロ波制御部６０からの同期信号に同期してマイクロ波の反射強度を測定している。温度推定部６２は、マイクロ波制御部６０からの同期信号に同期して、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の反射強度の取得を開始する。
【００２６】
次いで、マイクロ波制御部６０は、ステップＳ１０で設定された周波数範囲のうちの最も高い第２周波数のマイクロ波がマイクロ波発生器１０から出力されることが完了したか否かを判定する（ステップＳ１８）。第２周波数のマイクロ波の出力が完了していない場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）、マイクロ波制御部６０は、マイクロ波発生器１０から出力されるマイクロ波の周波数が所定値だけ上昇するように変更する（ステップＳ２０）。すなわち、ステップＳ１４で出力したマイクロ波の周波数ｆ１から所定値ｄｆだけ上昇させた周波数（ｆ１＋ｄｆ）に変更する。その後、マイクロ波制御部６０は、ステップＳ２０で変更した周波数で且つ一定の第１強度のマイクロ波をマイクロ波発生器１０から出力させる（ステップＳ１４）。次いで、温度推定部６２は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の反射強度を取得する（ステップＳ１６）。第２周波数のマイクロ波がマイクロ波発生器１０から出力されるまで、ステップＳ１４からステップＳ２０を繰り返し行う。
【００２７】
第２周波数のマイクロ波の出力が完了した場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２２に移行する。温度推定部６２は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の反射強度の中から最も小さい反射強度を特定するとともに、反射強度が最も小さいときのピーク周波数の値を特定する（ステップＳ２２）。
【００２８】
次いで、温度推定部６２は、ステップＳ２２で特定したピーク周波数から筐体７０の内部空間７２の温度を推定する（ステップＳ２４）。例えば、記憶部３２に、マイクロ波の反射強度が最も低いときのピーク周波数と筐体７０の内部空間７２の温度とを対応付けた情報が予め記憶されている。一例として、記憶部３２に、図６のような、マイクロ波の反射強度が最も低いときのピーク周波数と筐体７０の内部空間７２の温度との関係を記述した近似線Ｌ１が予め記憶されている。温度推定部６２は、記憶部３２のマイクロ波の反射強度が最も低いときのピーク周波数と筐体７０の内部空間７２の温度とを対応付けた情報（近似線Ｌ１）を参照して、筐体７０の内部空間７２の温度を推定する。
【００２９】
実施例１によれば、筐体７０の内部空間７２に露出して筐体７０に設置されたアンテナ１４にマイクロ波発生器１０からマイクロ波を出力し、アンテナ１４で反射したマイクロ波の反射強度をマイクロ波測定器１２で測定する。そして、制御部３０は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の反射強度に基づいて筐体７０の内部空間７２の温度を推定する。これにより、温度センサを用いることなく筐体７０の内部空間７２の温度を推定できるため、筐体７０の内部空間７２にマイクロ波が放射される環境下においても、筐体７０の内部空間７２の温度を精度良く推定することができる。
【００３０】
また、マイクロ波発生器１０は、第１周波数から第１周波数よりも高い第２周波数まで掃引させてマイクロ波をアンテナ１４に出力する。マイクロ波測定器１２は、第１周波数から第２周波数まで掃引されたマイクロ波の反射強度を測定する。そして、制御部３０は、第１周波数から第２周波数の間でのマイクロ波の反射強度が最も低いときのピーク周波数を特定し、ピーク周波数から筐体７０の内部空間７２の温度を推定する。これにより、筐体７０の内部空間７２の温度を精度良く推定することができる。
【００３１】
また、制御部３０は、第１周波数から第２周波数の間でのマイクロ波の反射強度が最も低いときのピーク周波数と筐体７０の内部空間７２の温度とを対応付けた情報を記憶した記憶部３２を参照して、筐体７０の内部空間７２の温度を推定する。これにより、筐体７０の内部空間７２の温度を簡易に推定することができる。
【００３２】
なお、記憶部３２に記憶されているマイクロ波の反射強度が最も低いときのピーク周波数と筐体７０の内部空間７２の温度とを対応付けた情報は、図６のような関係式（近似線Ｌ１）の場合でもよいし、その他の場合でもよい。
【実施例２】
【００３３】
図９は、実施例２に係る検出装置を示す図である。図９のように、実施例２の検出装置２００の場合では、例えばディーゼルエンジンなどからの排ガスが筐体７０の内部空間７２を流れる。内部空間７２には、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst：ディーゼル酸化触媒）７４とＤＰＦ（Diesel Particulate Filter：ディーゼルパティクレートフィルタ）７６が設置されている。ＤＯＣ７４はＤＰＦ７６よりも排ガスが流れる方向の上流側に設置されている。ＤＯＣ７４は、排ガス中の未燃燃料（ＨＣ）及び／又は一酸化炭素（ＣＯ）を酸化除去するとともに、排ガス中の一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）を生成する機能を有する。ＤＰＦ７６は、排ガス中に含まれる煤などの粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）を捕集し、排ガスから除去する。
【００３４】
筐体７０には、アンテナ１４に加えて、アンテナ２６が取り付けられている。アンテナ２６は、アンテナ１４と同じく、筐体７０の内部空間７２に露出するように取り付けられている。アンテナ１４とアンテナ２６は、ＤＰＦ７６を挟むように配置されている。例えば、アンテナ１４は、排ガスが流れる方向においてＤＰＦ７６よりも上流側に配置され、アンテナ２６は、排ガスが流れる方向においてＤＰＦ７６よりも下流側に配置されている。アンテナ２６は、伝送路２８を介して、マイクロ波測定器１２に接続されている。
【００３５】
マイクロ波発生器１０から出力されたマイクロ波は、伝送路１８、サーキュレータ２２、及び伝送路２４を介してアンテナ１４に伝送され、一部はアンテナ１４の端部１５で反射され、残りはアンテナ１４から筐体７０の内部空間７２に放射される。アンテナ１４で反射したマイクロ波は、実施例１で説明したように、伝送路２４、サーキュレータ２２、及び伝送路２０を介してマイクロ波測定器１２に伝送される。アンテナ１４から筐体７０の内部空間７２に放射されたマイクロ波は、ＤＰＦ７６を透過して、アンテナ２６で受信される。アンテナ２６で受信されたマイクロ波は、伝送路２８を介して、マイクロ波測定器１２に伝送される。マイクロ波測定器１２は、アンテナ１４で反射したマイクロ波の反射強度を測定するとともに、アンテナ１４から筐体７０の内部空間７２に放射され、ＤＰＦ７６を透過してアンテナ２６で受信されたマイクロ波の透過強度を測定する。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。
【００３６】
実施例２に係る検出装置２００に含まれるコンピュータ１６のハードウエア構成は、実施例１の図２と同じであるため説明を省略する。図１０は、実施例２に係る検出装置２００の制御部３０において、ＣＰＵ４０などのハードウエアとＲＯＭ４４又は不揮発性メモリ４６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示すブロック図である。図１０のように、実施例２の制御部３０は、マイクロ波制御部６０と温度推定部６２に加えて、蓄積量推定部６４を備える。蓄積量推定部６４は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の透過強度に基づいてＤＰＦ７６に蓄積されているＰＭの蓄積量を推定する。蓄積量推定部６４は、マイクロ波制御部６０からの同期信号に基づき、ＰＭ蓄積量の推定を開始する。マイクロ波制御部６０、温度推定部６２、及び蓄積量推定部６４は、専用に設計された回路でもよい。マイクロ波制御部６０、温度推定部６２、及び蓄積量推定部６４は、１つの回路でもよいし、異なる回路でもよい。
【００３７】
次に、筐体７０の内部空間７２の温度の推定及びＤＰＦ７６に蓄積されているＰＭ蓄積量の推定の方法について説明する。図１１は、温度及びＰＭ蓄積量の推定方法の一例を示すフローチャートである。図１１のように、マイクロ波制御部６０は、マイクロ波発生器１０が掃引するマイクロ波の周波数範囲を設定する（ステップＳ４０）。例えば、実施例１で説明したように、図５（ａ）で説明したようなマイクロ波の反射強度の周波数特性を予め取得しておき、マイクロ波の反射強度が最小となるときのピーク周波数を含むような周波数範囲を記憶部３２に記憶しておく。そして、マイクロ波制御部６０は、記憶部３２に記憶された周波数範囲をマイクロ波発生器１０が掃引する周波数範囲として設定する。
【００３８】
次いで、マイクロ波制御部６０は、マイクロ波発生器１０から出力されるマイクロ波の周波数が、ステップＳ４０で設定された周波数範囲のうちの最も低い第１周波数となるように設定する（ステップＳ４２）。
【００３９】
次いで、マイクロ波制御部６０は、第１周波数で且つ一定の第１強度のマイクロ波をマイクロ波発生器１０から出力させる（ステップＳ４４）。上述したように、マイクロ波発生器１０から出力されたマイクロ波の一部はアンテナ１４で反射され、残りは筐体７０の内部空間７２に放射されてＤＰＦ７６を透過した後にアンテナ２６で受信される。アンテナ１４で反射したマイクロ波の反射強度及びアンテナ２６で受信したマイクロ波の透過強度はマイクロ波測定器１２で測定される。
【００４０】
次いで、温度推定部６２は、マイクロ波測定器１２で測定された、アンテナ１４で反射したマイクロ波の反射強度を取得する（ステップＳ４６）。マイクロ波測定器１２は、マイクロ波制御部６０からの同期信号に同期してマイクロ波の反射強度及び透過強度を測定している。温度推定部６２は、マイクロ波制御部６０からの同期信号に同期して、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の反射強度の取得を開始する。
【００４１】
次いで、蓄積量推定部６４は、マイクロ波測定器１２で測定された、ＤＰＦ７６を透過してアンテナ２６で受信したマイクロ波の透過強度を取得する（ステップＳ４８）。蓄積量推定部６４は、マイクロ波制御部６０からの同期信号に同期して、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の透過強度の取得を開始する。
【００４２】
次いで、マイクロ波制御部６０は、ステップＳ４０で設定された周波数範囲のうちの最も高い第２周波数のマイクロ波がマイクロ波発生器１０から出力されることが完了したか否かを判定する（ステップＳ５０）。第２周波数のマイクロ波の出力が完了していない場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）、マイクロ波制御部６０は、マイクロ波発生器１０から出力されるマイクロ波の周波数が所定値だけ上昇するように変更する（ステップＳ５２）。すなわち、ステップＳ４４で出力したマイクロ波の周波数ｆ１から所定値ｄｆだけ上昇させた周波数（ｆ１＋ｄｆ）に変更する。その後、マイクロ波制御部６０は、ステップＳ５２で変更した周波数で且つ一定の第１強度のマイクロ波をマイクロ波発生器１０から出力させる（ステップＳ４４）。次いで、温度推定部６２は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の反射強度を取得する（ステップＳ４６）。蓄積量推定部６４は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の透過強度を取得する（ステップＳ４８）。第２周波数のマイクロ波がマイクロ波発生器１０から出力されるまで、ステップＳ４４からステップＳ５２を繰り返し行う。
【００４３】
第２周波数のマイクロ波の出力が完了した場合（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、ステップＳ５４に移行する。温度推定部６２は、マイクロ波測定器１２で測定された、アンテナ１４で反射したマイクロ波の反射強度の中から最も小さい反射強度を特定するとともに、反射強度が最も小さいときのピーク周波数の値を特定する（ステップＳ５４）。次いで、温度推定部６２は、ステップＳ５４で特定したピーク周波数から筐体７０の内部空間７２の温度を推定する（ステップＳ５６）。ピーク周波数から筐体７０の内部空間７２の温度の推定方法は、実施例１で説明した方法と同じ方法を用いることができる。
【００４４】
次いで、蓄積量推定部６４は、ステップＳ５６で推定した筐体７０の内部空間７２の温度と、マイクロ波測定器１２で測定された、ＤＰＦ７６を透過してアンテナ２６で受信したマイクロ波の透過強度と、を用いて、ＤＰＦ７６に蓄積されたＰＭ蓄積量を推定する（ステップＳ５８）。
【００４５】
ここで、ＰＭ蓄積量の推定について説明する。図１２（ａ）は、マイクロ波の透過強度の周波数特性を示す図、図１２（ｂ）は、ＰＭ蓄積量とマイクロ波の透過強度の関係を示す図である。図１２（ａ）の横軸はＤＰＦ７６に放射されるマイクロ波の周波数、縦軸はマイクロ波測定器１２で測定されるＤＰＦ７６を透過したマイクロ波の透過強度である。図１２（ｂ）の横軸はＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量、縦軸はマイクロ波の透過強度である。なお、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、筐体７０の内部空間７２の温度が一定の第１温度の場合で、ＤＰＦ７６に放射されるマイクロ波の強度が所定の一定値であるときの図である。
【００４６】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のように、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量が多くなるほど、マイクロ波測定器１２で測定されるマイクロ波の透過強度が小さくなる。また、ＰＭ蓄積量とマイクロ波の透過強度との関係は、近似線Ｌ３（例えば近似直線）で記述することができる。なお、図１２（ｂ）において、縦軸のマイクロ波の透過強度は、所定の周波数範囲における透過強度の積分値であってもよいし、所定の周波数範囲の中で最も透過強度が大きいピーク値であってもよい。
【００４７】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）のように、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量とＤＰＦ７６を透過したマイクロ波の透過強度とは相関がある。したがって、図１２（ｂ）のような、ＰＭ蓄積量とマイクロ波の透過強度との関係式である近似線Ｌ３を予め記憶部３２に記憶させておき、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の透過強度と近似線Ｌ３とから、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭ蓄積量を求めることができる。しかしながら、ＤＰＦ７６及びＤＰＦ７６で捕集されているＰＭは、ＤＰＦ７６が設置されている筐体７０の内部空間７２の温度の影響を受ける。このため、温度補正を行わないとＰＭ蓄積量を精度良く推定することが難しい。このことについて、図１３（ａ）から図１５を用いて説明する。
【００４８】
図１３（ａ）は、ＤＰＦにＰＭが蓄積していないときのマイクロ波の透過強度の周波数特性を示す図、図１３（ｂ）は、筐体温度とマイクロ波の透過強度の関係を示す図である。図１３（ａ）の横軸はＤＰＦ７６に放射されるマイクロ波の周波数、縦軸はマイクロ波測定器１２で測定されるＤＰＦ７６を透過したマイクロ波の透過強度である。図１３（ｂ）の横軸は筐体７０の内部空間７２の温度、縦軸はマイクロ波の透過強度である。なお、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、ＤＰＦ７６に放射されるマイクロ波の強度が所定の一定値であるときの図である。
【００４９】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）のように、ＤＰＦ７６にＰＭが蓄積していない状態で、ＤＰＦ７６が設置されている筐体７０の内部空間７２の温度が変化すると、マイクロ波測定器１２で測定されるマイクロ波の透過強度の大きさが変化する。例えば、筐体７０の内部空間７２の温度が高くなると、マイクロ波測定器１２で測定されるマイクロ波の透過強度が大きくなる。このように、筐体７０の内部空間７２の温度が変化することでマイクロ波の透過強度の大きさが変化するのは、ＤＰＦ７６の誘電特性などが温度によって変化するためと考えられる。
【００５０】
図１４（ａ）は、ＤＰＦに一定量のＰＭが蓄積しているときのマイクロ波の透過強度の周波数特性を示す図、図１４（ｂ）は、筐体温度とマイクロ波の透過強度の関係を示す図である。なお、図１４（ｂ）では、ＤＰＦ７６に蓄積されているＰＭの蓄積量が異なる場合についても図示している。図１４（ａ）の横軸はＤＰＦ７６に放射されるマイクロ波の周波数、縦軸はマイクロ波測定器１２で測定されるＤＰＦ７６を透過したマイクロ波の透過強度である。図１４（ｂ）の横軸は筐体７０の内部空間７２の温度、縦軸はマイクロ波の透過強度である。なお、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、ＤＰＦ７６に放射されるマイクロ波の強度が所定の一定値であるときの図である。
【００５１】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）のように、ＤＰＦ７６に一定量のＰＭが蓄積した状態で、ＤＰＦ７６が設置されている筐体７０の内部空間７２の温度が変化すると、マイクロ波測定器１２で測定されるマイクロ波の透過強度の大きさが変化する。例えば、マイクロ波の透過強度の大きさはＤＰＦ７６にＰＭが蓄積していない状態の場合と比べて異なる変化をし、筐体７０の内部空間７２の温度が高くなると、マイクロ波の透過強度は小さくなる。このように、ＤＰＦ７６に一定量のＰＭが蓄積しているときでは、ＰＭが蓄積していないときと比べて、筐体７０の内部空間７２の温度変化に対するマイクロ波の透過強度の大きさの変化の仕方が変わるのは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、ＤＰＦ７６の誘電特性などが温度によって変化することに加えて、ＤＰＦ７６に蓄積されているＰＭの物性などが温度によって変化するためと考えられる。
【００５２】
図１３（ｂ）のように、ＤＰＦ７６にＰＭが蓄積していないときであっても、ＤＰＦ７６が設置されている筐体７０の内部空間７２の温度が変化すると、マイクロ波の透過強度が変化する。同様に、図１４（ｂ）のように、ＤＰＦ７６に一定量のＰＭが蓄積しているときであっても、ＤＰＦ７６が設置されている筐体７０の内部空間７２の温度が変化すると、マイクロ波の透過強度が変化する。したがって、マイクロ波の透過強度からＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量を精度良く推定するには、これらの温度変化の影響を打ち消すような補正を行うことが望ましい。
【００５３】
図１３（ｂ）のような、ＤＰＦ７６にＰＭが蓄積していないときでの筐体７０の内部空間７２の温度とマイクロ波の透過強度との関係から、ＤＰＦ７６の誘電特性などの温度変化の影響を打ち消す第１補正関数を求めることができる。図１４（ｂ）のような、ＤＰＦ７６に一定量のＰＭが蓄積しているときでの筐体７０の内部空間７２の温度とマイクロ波の透過強度との関係と、上記の第１補正関数と、から、ＰＭの物性などの温度変化の影響を打ち消す第２補正関数を求めることができる。そして、第１補正関数と第２補正関数から、筐体７０の内部空間７２の温度変化の影響を打ち消すような補正関数を求める。図１５は、筐体温度と補正係数の関係を示す図である。図１５の横軸は筐体７０の内部空間７２の温度、縦軸は補正係数である。図１５のように、筐体７０の内部空間７２の温度と補正係数との関係は近似線Ｌ４（例えば近似直線）で記述することができる。
【００５４】
図１１のステップＳ５８におけるＰＭ蓄積量の推定のために、図１２（ｂ）で説明したような近似線Ｌ３と、図１５で説明したような近似線Ｌ４と、を予め記憶部３２に記憶させておく。例えば、筐体７０の内部空間７２の温度が第１温度の場合での、ＰＭ蓄積量とマイクロ波の透過強度との関係式である近似線Ｌ３を予め記憶部３２に記憶させておく。筐体７０の内部空間７２の温度が第１温度のときを基準とした、筐体７０の内部空間７２の温度と補正係数との関係式である近似線Ｌ４を予め記憶部３２に記憶させておく。そして、蓄積量推定部６４は、ステップＳ５６で推定した筐体７０の内部空間７２の温度と、記憶部３２に記憶された近似線Ｌ４と、から、補正係数を特定する。また、蓄積量推定部６４は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の透過強度と、記憶部３２に記憶された近似線Ｌ３と、から、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量の概算値を求める。そして、蓄積量推定部６４は、ＰＭの蓄積量の概算値に特定した補正係数を加味して、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量を推定する。
【００５５】
実施例２によれば、筐体７０の内部空間７２に露出して筐体７０に設置され、アンテナ１４から筐体７０の内部空間７２に放射されてＤＰＦ７６を透過したマイクロ波を受信するアンテナ２６を備える。マイクロ波測定器１２は、アンテナ１４で反射したマイクロ波の反射強度に加え、アンテナ２６で受信したＤＰＦ７６を透過したマイクロ波の透過強度を測定する。そして、制御部３０は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の透過強度と、筐体７０の内部空間７２の推定温度と、に基づいて、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量を推定する。上述したように、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量を精度良く推定するには、筐体７０の内部空間７２の温度で補正をすることが好ましい。実施例２では、実施例１で説明した温度の推定方法を用いているため、筐体７０の内部空間７２の温度を精度良く推定することができる。よって、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量を精度良く推定することができる。
【００５６】
また、実施例２によれば、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量を推定するために筐体７０の内部空間７２にマイクロ波を照射するアンテナ１４を用いて筐体７０の内部空間７２の温度を推定できるため、部品点数の増加を抑制できる。
【００５７】
実施例２のように、制御部３０は、マイクロ波測定器１２で測定されたマイクロ波の透過強度と、記憶部３２に記憶されたＰＭ蓄積量とマイクロ波の透過強度とを対応付けた情報と、からＰＭ蓄積量の概算値を求める。また、制御部３０は、筐体７０の内部空間７２の推定温度と、記憶部３２に記憶された筐体７０の内部空間７２の温度と補正係数とを対応づけた情報と、から補正係数を求める。そして、制御部３０は、ＰＭ蓄積量の概算値に補正係数を加味することでＰＭ蓄積量を推定することが好ましい。これにより、ＤＰＦ７６に蓄積しているＰＭの蓄積量を簡易に推定することができる。
【００５８】
なお、実施例２において、ＤＰＦ７６を透過したマイクロ波の透過強度と筐体７０の内部空間７２の温度とを用いたＰＭ蓄積量の推定方法は、上述した方法に限られず、公知となっているその他の方法を用いて推定してもよい。また、実施例２において、コンピュータ１６は、制御部３０によってＤＰＦ７６に蓄積されているＰＭの蓄積量の推定値が所定値を越えていると判断された場合に、ディーゼルエンジンを搭載する車両側に通信部３８を介してＰＭ除去が必要であることを伝えてもよい。
【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）マイクロ波を出力するマイクロ波発生器と、筐体の内部空間に露出して前記筐体に設置され、前記マイクロ波発生器から出力された前記マイクロ波を前記筐体の前記内部空間に放射する第１アンテナと、前記第１アンテナで反射した前記マイクロ波の反射強度を測定するマイクロ波測定器と、前記マイクロ波測定器で測定された前記マイクロ波の反射強度に基づいて前記筐体の内部空間の温度を推定する温度推定部と、を備える検出装置。
（付記２）前記マイクロ波発生器は、第１周波数から前記第１周波数よりも高い第２周波数まで掃引させて前記マイクロ波を前記第１アンテナに出力し、前記マイクロ波測定器は、前記第１周波数から前記第２周波数まで掃引された前記マイクロ波の反射強度を測定し、前記温度推定部は、前記第１周波数から前記第２周波数の間での前記マイクロ波の反射強度が最も低いときのピーク周波数から前記筐体の内部空間の温度を推定する、付記１記載の検出装置。
（付記３）前記温度推定部は、前記ピーク周波数と前記筐体の内部空間の温度とを対応付けた情報を記憶した記憶部を参照して、前記筐体の内部空間の温度を推定する、付記２記載の検出装置。
（付記４）前記温度推定部は、前記ピーク周波数と前記筐体の内部空間の温度との関係を記述した関係式を記憶した記憶部を参照して、前記筐体の内部空間の温度を推定する、付記２記載の検出装置。
（付記５）前記筐体の内部空間に露出して前記筐体に設置された第２アンテナと、前記筐体の内部空間に設けられた排ガス中の粒子状物質を捕集するフィルタに蓄積している前記粒子状物質の蓄積量を推定する蓄積量推定部と、を備え、前記第２アンテナは、前記第１アンテナから前記筐体の内部空間に放射されて前記フィルタを透過した前記マイクロ波を受信し、前記マイクロ波測定器は、前記第２アンテナで受信された前記フィルタを透過した前記マイクロ波の透過強度を測定し、前記蓄積量推定部は、前記マイクロ波測定器で測定された前記マイクロ波の透過強度と前記温度推定部で推定された前記筐体の内部空間の温度とに基づいて、前記フィルタに蓄積している前記粒子状物質の蓄積量を推定する、付記１から４のいずれか一項記載の検出装置。
（付記６）前記蓄積量推定部は、前記マイクロ波の透過強度と前記粒子状物質の蓄積量とを対応付けた情報を記憶した記憶部を参照して前記粒子状物質の蓄積量の概算値を求めるとともに、前記筐体の内部空間の温度と補正係数とを対応付けた情報を記憶した前記記憶部を参照して前記補正係数を特定し、前記粒子状物質の蓄積量の概算値に特定した前記補正係数を加味することで、前記粒子状物質の蓄積量を推定する、付記５記載の検出装置。
（付記７）筐体の内部空間に露出して前記筐体に設置されてマイクロ波を前記筐体の内部空間に放射するアンテナで反射した前記マイクロ波の反射強度に基づいて前記筐体の内部空間の温度を推定する、検出方法。
【符号の説明】
【００６１】
１０  マイクロ波発生器
１２  マイクロ波測定器
１４  アンテナ
１６  コンピュータ
１８、２０  伝送路
２２  サーキュレータ
２４  伝送路
２６  アンテナ
２８  伝送路
３０  制御部
３２  記憶部
３４  表示部
３６  入力部
３８  通信部
６０  マイクロ波制御部
６２  温度推定部
６４  蓄積量推定部
７０  筐体
７２  内部空間
７４  ＤＯＣ
７６  ＤＰＦ
１００、２００  検出装置
【図１】
2019158769.tif 000003
【図２】
2019158769.tif 000004
【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】
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【図８】
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【図９】
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【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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【図１５】
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