(57)【要約】【課題】誘導加熱方式により、セラミックス基体を早期に加熱し、セラミックス基体の加熱効率を向上させることができる排気浄化装置を提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置１は、排気通路ＥＸの一部をなす金属筒状のケーシング１１と、ケーシング１１に収容され、排気流れ方向を軸方向Ｘとする筒状の外周壁２２の内側に多数の通孔２１を有するセラミックス基体２と、外周壁２２の外側を取り巻くコイル３及びセラミックス基体２の内部に配置され、軸方向Ｘに延びる棒状の導電部材群４を有する誘導加熱部５と、を備え、ケーシング１１の内周壁に内接して配置され、ケーシング１１よりも高透磁率かつ高電気抵抗率の磁性材料からなる磁性体層６と、ケーシング１１と一体に設けられる熱交換媒体流路７１を備え、ケーシング１１の内側で発生した熱を外部に移動する熱交換部７を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路（ＥＸ）の一部をなす金属筒状のケーシング（１１）と、
上記ケーシングに収容され、排気流れ方向を軸方向（Ｘ）とする筒状の外周壁(２２)の内側に、排気が通過する多数の通孔（２１）を有するセラミックス基体（２）と、
上記外周壁の外側を取り巻くコイル（３）、及び、上記セラミックス基体の内部に配置され、上記軸方向に延びる棒状の導電部材群（４）を有する誘導加熱部（５）と、を備える、内燃機関の排気浄化装置（１）であって、
上記ケーシングの内周壁に内接して配置され、上記ケーシングよりも高透磁率かつ高電気抵抗率の磁性材料からなる磁性体層（６）と、
上記ケーシングと一体に設けられる熱交換媒体流路（７１）を備え、上記ケーシングの内側で発生した熱を外部に移動する熱交換部（７）と、を有している、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記ケーシングは、内筒（１２）及び外筒（１３）を有する二重筒状構造で、上記内筒と上記外筒との間に架設される複数のリブ（１４）を有しており、
上記内筒と上記外筒との間に形成される環状空間は、複数の上記リブにて周方向に区画されると共に、周方向に区画された空間が互いに連通して、上記熱交換媒体流路を形成している、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記環状空間には、上記軸方向に延びる上記リブを流路壁とする複数の流路（７１１）が形成されており、複数の上記流路は、上記リブに形成される開口部（１５）を介して互いに連通して、上記熱交換媒体流路を形成している、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記セラミックス基体は、上記導電部材群が配置される領域を被加熱領域（Ａ）としており、
上記熱交換媒体流路は、上記被加熱領域の外周側における熱交換量を増加させる熱交換量増加手段を有している、請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記熱交換量増加手段は、上記リブを貫通して形成されて、隣り合う上記流路を連通する１つ以上の連通孔（１６）を有する、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記連通孔は、複数の上記リブにそれぞれ１つ以上形成され、その中心軸が上記リブの板面に対して傾斜する傾斜孔である、請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記熱交換量増加手段は、上記流路の流路壁に形成されて、上記流路を通過する熱交換媒体の流れを乱すか又は上記流路の表面積を増加可能な凹凸形状部（１７、１８）を有する、請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記磁性体層は、フェライト系酸化物を含む磁性材料からなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設置される排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用の排気浄化装置は、排気管に設置される排気浄化触媒や触媒担持フィルタを備えており、例えば、所定の高温に制御された排気を導入して触媒が担持されるセラミックス基体を加熱し、触媒活性温度以上に昇温させている。一方、今後予想される厳しい排気規制を満足させるためには、昇温用の排気をも極力削減する必要があり、また、排気管に排気が排出された直後から排気の浄化を実施可能であることが望ましい。
【０００３】
そこで、排気エネルギに代えて、例えば、電気エネルギによる加熱方式への転換が検討されており、その１つとして、誘導加熱を利用する方式がある。誘導加熱方式では、コイルに交番電流を流して、金属体を誘導加熱しており、コイルで生じる磁束を金属体に効率よく伝えることが重要となる。一例として、特許文献１には、金属担体を用いた排気浄化触媒の排気上流端面に面して、渦巻き状に巻かれたコイルを配置し、その上流側に、周囲雰囲気よりも高透磁率の高透磁率要素として、別の排気浄化触媒を配置した、触媒昇温装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５０２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載される構成では、排気管の内側において、排気浄化触媒の上流に、誘導加熱用のコイルや別の排気浄化触媒が配置されることになるため、圧力損失の増加が懸念される。これに対し、別の排気浄化触媒に代えて、排気管の外側に、高透磁率低渦電流損要素として、金属層と絶縁層を重ねたお椀状の成層部材を配置することも提案されているが、誘導加熱用のコイルは排気管の内側に配置されたままであるため、圧力損失の改善は十分ではなく、成層部材も構成が複雑で実用性が低い。
【０００６】
また、排気管は、通常、高耐熱の金属製であり、排気よりも高透磁率の高透磁率要素となり得るため、通電により排気管が誘導加熱されてしまうと、本来加熱したい排気浄化触媒の加熱効率が低下するおそれがあった。なお、高透磁率要素としては、金属材料以外の磁性材料を用いることも考えられるが、例えば、高透磁率材料として知られるフェライトはキュリー点を超えると磁気特性を失うため、周囲の雰囲気が触媒活性温度以上の高温となる環境下（例えば、５００℃以上）での使用には適さなかった。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、誘導加熱方式により、セラミックス基体を早期に加熱すると共にそれ以外の部位が加熱されるのを抑制して、セラミックス基体の加熱効率を向上可能な排気浄化装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、
内燃機関の排気通路（ＥＸ）の一部をなす金属筒状のケーシング（１１）と、
上記ケーシングに収容され、排気流れ方向を軸方向（Ｘ）とする筒状の外周壁(２２)の内側に、排気が通過する多数の通孔（２１）を有するセラミックス基体（２）と、
上記外周壁の外側を取り巻くコイル（３）、及び、上記セラミックス基体の内部に配置され、上記軸方向に延びる棒状の導電部材群（４）を有する誘導加熱部（５）と、を備える、内燃機関の排気浄化装置（１）であって、
上記ケーシングの内周壁に内接して配置され、上記ケーシングよりも高透磁率かつ高電気抵抗率の磁性材料からなる磁性体層（６）と、
上記ケーシングと一体に設けられる熱交換媒体流路（７１）を備え、上記ケーシングの内側で発生した熱を外部に移動する熱交換部（７）と、を有している、内燃機関の排気浄化装置にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記一態様の構成の排気浄化装置において、誘導加熱部のコイルに交番電流が流れると、セラミックス基体内の導電部材群に誘導電流が発生し、自己発熱により加熱される。このとき、セラミックス基体の外側において、金属製のケーシングに内接して高透磁率の磁性体層が設けられるので、コイルによって発生する磁束は、ケーシングよりも磁性体層に流れやすくなる。また、磁性体層はケーシングよりも高電気抵抗率であるため、磁束の透過による誘導加熱が抑制される。さらに、高温環境下においても、ケーシングと一体の熱交換媒体流路と熱交換することで、温度上昇が抑制されるので、磁性体層の磁気シールドとしての機能を効果的に発揮して、セラミックス基体の加熱効率を向上することができる。
【００１０】
よって、誘導加熱方式により、セラミックス基体を早期に加熱すると共にそれ以外の部位が加熱されるのを抑制して、セラミックス基体の加熱効率を向上可能な排気浄化装置を実現できる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１における、排気浄化装置の全体構成を示す軸方向断面図。
【図２】実施形態１における、排気浄化装置の主要部構成を示す径方向断面図で、図１のII−II断面図。
【図３】実施形態１における、排気浄化装置の主要部構成を示す軸方向断面図。
【図４】実施形態１における、排気浄化装置のコイル取出部の構成を示す部分拡大断面図。
【図５】実施形態１における、排気浄化装置の熱交換媒体流路の構造を説明するための図で、図２のＶ−Ｖ断面図。
【図６】実施形態１における、排気浄化装置の熱交換媒体流路の連通路構造を説明するための図で、図５のＶI−ＶI断面図。
【図７】試験例１において、実施形態１と比較形態１の排気浄化装置におけるコイル近傍の構成と温度分布を比較して示す軸方向断面図。
【図８】試験例１において、実施形態１の排気浄化装置における磁性体層の有無とケーシング温度の時間変化の関係を比較して示す図。
【図９】試験例１において、実施形態１の排気浄化装置における熱交換部の作動の有無による磁性体層の温度の時間変化を比較して示す図。
【図１０】実施形態２における、排気浄化装置の主要部構成を示す軸方向断面図。
【図１１】実施形態２における、排気浄化装置の主要部構成を示す径方向断面図。
【図１２】試験例２において、実施形態２の排気浄化装置における熱交換媒体流路の一部を示す部分拡大図。
【図１３】試験例２において、実施形態２と実施形態１の排気浄化装置における熱交換媒体流路の流速分布を比較して示す図。
【図１４】試験例２において、実施形態２の排気浄化装置における熱交換媒体流路の複数位置における磁性体層の温度の時間変化と熱交換部の作動の有無の関係を比較して示す図。
【図１５】試験例２において、実施形態２の排気浄化装置における熱交換媒体流路の温度計測位置を示す軸方向断面図及びそのＤ−Ｄ断面図。
【図１６】実施形態３における、排気浄化装置の主要部構成を示す軸方向断面図。
【図１７】実施形態３における、排気浄化装置の熱交換媒体流路の連通路構成例を示す図で、図１６のＥ−Ｅ断面図。
【図１８】実施形態４における、排気浄化装置の主要部構成を示す軸方向断面図。
【図１９】実施形態４の変形例における、排気浄化装置の主要部構成を示す軸方向断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
内燃機関の排気浄化装置に係る実施形態１について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、排気浄化装置１は、内燃機関の排気通路である排気管ＥＸの一部をなす金属筒状のケーシング１１と、ケーシング１１に収容されるセラミックス基体２と、セラミックス基体２を加熱する誘導加熱部５と、ケーシング１１の内側に設けられる磁性体層６と、ケーシング１１と一体的に設けられる熱交換部７を備えている。
【００１３】
セラミックス基体２は、排気流れ方向を軸方向Ｘ（すなわち、中心軸Ｃの方向）とする筒状の外周壁２２の内側に、排気が通過する多数の通孔２１を有する。セラミックス基体２の中心軸Ｃを通り軸方向Ｘと直交する方向を、以降、径方向Ｙとする。図２には、誘導加熱部５が配置される排気流れの上流側位置における径方向Ｙの断面を示している。セラミックス基体２は、触媒を担持させるための触媒担体として用いられ、多数の通孔２１の表面には、図示しない触媒層が形成される。
【００１４】
誘導加熱部５は、セラミックス基体２の外周壁２２の外側を取り巻くコイル３と、セラミックス基体２の内部に配置され、軸方向Ｘに延びる棒状の導電部材群４を有する。導電部材群４は、中心軸Ｃの周りを取り囲むように、概略均等に配置されている。このとき、誘導加熱部５は、誘導加熱によって導電部材群４を発熱させて、排気管ＥＸに排気が流入するよりも前に、セラミックス基体２を触媒活性温度以上に昇温させることができる。
【００１５】
セラミックス基体２の外側には、ケーシング１１の内周壁に内接して、磁性体層６が配置される。磁性体層６は、ケーシング１１よりも高透磁率かつ高電気抵抗率の磁性材料にて構成することができる。
これにより、誘導加熱部５によって発生する磁束がケーシング１１よりも磁性体層６に流れやすくなり、誘導加熱によるケーシング１１の発熱が抑制される。また、高電気抵抗率の磁性体層６では、電磁誘導により生じる渦電流が小さくなるので、温度上昇は抑制される。その結果、セラミックス基体２の加熱効率を向上させることが可能となる。
【００１６】
熱交換部７は、ケーシング１１と一体に設けられる熱交換媒体流路７１を備えており、ケーシング１１の内側で発生した熱を外部に移動する。
このように、装置外壁部となるケーシング１１に熱交換部７を設け、その内側の磁性体層６と熱交換させることで、高温の排ガス流入時においても、磁性体層６の温度上昇を抑制して適正な温度に維持できる。よって、誘導加熱部５によりセラミックス基体２を効率よく加熱することができる。
【００１７】
ケーシング１１は、例えば、内筒１２及び外筒１３を有する二重筒状構造であり、内筒１２と外筒１３との間に架設される複数のリブ１４を有する。その場合には、内筒１２と外筒１３との間に形成される環状空間は、複数のリブ１４にて周方向に区画されると共に、周方向に区画された空間が互いに連通して、熱交換媒体流路７１を形成している構成とすることができる。
【００１８】
好適には、熱交換部７は、ケーシング１１に形成される環状空間に、軸方向Ｘに延びるリブ１４を流路壁とする複数の流路７１１が形成される構成とする。複数の流路７１１は、リブ１４に形成される開口部１５を介して互いに連通して、一連なりの熱交換媒体流路７１を形成することができる。
これにより、中空のケーシング１１内に形成される熱交換媒体流路７１に、熱交換媒体を流通させ、効率よく熱交換を実施することができる。
【００１９】
以下、排気浄化装置１の詳細構成を説明する。
本形態において、内燃機関は、例えば、図示しない自動車用エンジンであり、エンジンから排気管ＥＸに排出される排気Ｇを浄化するために、排気浄化装置１が設けられる。図１、図２において、浄化装置１は、排気管ＥＸに接続される円筒状のケーシング１１を装置外壁部とし、その内側に、円柱状のセラミックス基体２を収容保持している。また、セラミックス基体２を加熱する誘導加熱部５と、磁気シールドのための磁性体層６が設けられる。
【００２０】
ケーシング１１には、排気管ＥＸの一部となる拡径された円筒管部に、熱交換部７の熱交換媒体流路７１を一体的に設けている。ケーシング１１の内側には、磁性体層６が内接配置されており、その内側に、誘導加熱部５を構成するコイル３が配置される。ケーシング１１は、例えば、ステンレス鋼等の耐熱性を有する金属材料にて構成することができる。また、セラミックス基体２は、例えば、コーディエライト等のセラミックス材料にて構成することができる。
【００２１】
セラミックス基体２は、両端が開口する円筒状の外周壁２２と、その内側に位置する区画壁とが一体となった、セラミックスハニカム構造体として構成される。具体的には、セラミックスハニカム構造体は、区画壁によって囲まれる矩形や六角形等の断面多角形の多数のセル内に、多数の通孔２１が形成された構成とすることができる。多数の通孔２１は、軸方向Ｘの一端側から他端側へ延びる、互いに平行な貫通孔である。
【００２２】
図１中に矢印で示すように、排気管ＥＸ内には、その軸方向Ｘ（例えば、図１の左右方向）に排気Ｇが流れ、同軸的に配置されるセラミックス基体２の上流側端面（例えば、図１の左端側の端面）２３から、多数の通孔２１に流入する。排気Ｇは、多数の通孔２１内を、セラミックス基体２の下流側（例えば、図１の右端側）へ向けて流れ、その間に、通孔２１の表面に形成される触媒層と接触して浄化される。
【００２３】
誘導加熱部５は、セラミックス基体２の上流側の一部（例えば、図１の左半部）内に配置される導電部材群４と、径方向Ｙにおいて、セラミックス基体２の外側に配置されるコイル３と、によって構成される。セラミックス基体２は、軸方向Ｘの中央部から上流側端面２３の近傍へ至る一部が、他の部位よりも外周壁２２の径が小さい縮径部となっており、この縮径部となる領域を、導電部材群４が収容される被加熱領域Ａとしている。コイル３は、被加熱領域Ａの外周壁２２と磁性体層６との間の空間に収容され、外周壁２２の外側を円環状に取り巻くように配置される。ここでは、例えば、２回巻きのコイル３を例示しているが、その巻き数は、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００２４】
被加熱領域Ａの外側に対向するケーシング１１壁には、一対のコイル取出部３１、３２が設けられる。コイル取出部３１、３２内には、コイル３の両端が挿通保持されてケーシング１１の外部へ取り出され、排気管ＥＸの外部に設けられるインバータ回路部５１に接続される。インバータ回路部５１は、例えば、複数のスイッチング素子等を内蔵して、バッテリ５２から入力される直流電力を交流電力に変換して出力し、コイル３に交番電流を供給可能とする。バッテリ５２は、例えば、車載バッテリである。
【００２５】
導電部材群４は、所定径の棒状体にて構成される多数の導電部材４１からなり、セラミックス基体２の中心軸Ｃの周りに、多数の導電部材４１が多重に配置される。本形態では、多数の導電部材４１は、中心軸Ｃに沿って配置される導電部材４１と、これを中心とする多重の仮想円上に均等配置される導電部材４１からなり、軸方向Ｘの長さ（以下、軸方向長と略称する）は概略一定である。また、同じ仮想円上に位置する複数の導電部材４１は、それぞれ概略同径であり、中心軸Ｃに近いほど小径となり、外周壁２２に近いほど大径となるように構成されている。
【００２６】
多数の導電部材４１は、例えば、同材質の導電性金属材料からなる。好適には、ステンレス鋼等の磁性金属材料にて構成されるのがよく、誘導加熱による加熱効率をより高めることができる。セラミックス基体２の部位によって、異なる材質の導電部材４１を配置することもできる。
なお、導電部材群４の配置は、セラミックス基体２の各部位において、誘導加熱による所望の発熱量が得られるように、適宜設定することができる。その範囲において、多数の導電部材４１の配置や形状は、任意に変更することができ、例えば、同心状に限らず、放射状や渦巻き状に配置されていてもよい。また、多数の導電部材４１の軸方向長を部位毎に変更してもよいし、セラミックス基体２の全体で導電部材４１の径が一定であってもよい。
【００２７】
導電部材群４の固定方法は、特に限定されないが、例えば、セラミックス基体２の通孔２１内に圧入保持することができる。導電部材４１の径が通孔２１より大きい場合には、通孔２１を拡径して、または、通孔２１を形成する区画壁に穴あけ加工して、導電部材４１を挿通保持させてもよい。
【００２８】
ケーシング１１は、内筒１２及び外筒１３を有する二重筒状構造となっており、その内周壁となる内筒１２の内側に接して、磁性体層６が設けられる。磁性体層６は、コイル取出部３１、３２が設けられる一部を除いて、内筒１２の内周面に沿って配置され、コイル３の外側を層状に取り囲む概略円筒のシート体形状を有する。
磁性体層６は、ケーシング１１を構成する金属材料よりも高透磁率の磁性材料からなり、誘導加熱部５によって発生する磁束が流れやすくなるので、ケーシング１１への磁束の流れを抑制して、ケーシング１１の発熱を抑制する。また、磁性体層６は、ケーシング１１を構成する金属材料よりも高電気抵抗率の磁性材料であり、磁束が流れることによって発生する渦電流損が小さくなるので、発熱を抑制する効果が高い。このような磁性材料としては、例えば、酸化物磁性材料が挙げられ、好適には、フェライト系酸化物を含むフェライト系磁性材料が用いられる。
【００２９】
磁性体層６を、フェライト系磁性材料にて構成する場合には、例えば、フェライト系酸化物の粉末材料を用い、所定の形状となるように成形して焼成した焼結体とすることができる。
なお、磁性体層６を構成する磁性材料は、ケーシング１１を構成するステンレス鋼等の金属材料よりも高透磁率かつ高電気抵抗率の材料であればよく、例えば、フェライトを主体とする酸化物磁性材料の他、酸化物磁性材料と他の材料とを組み合わせた複合材料であってもよい。その場合には、他の材料としては、ケーシング１１よりも高透磁率の材料であることが望ましく、例えば、ケイ素鋼、パーマロイ、アモルファス合金等の金属材料を含んでいてもよい。
【００３０】
ケーシング１１には、二重筒状構造の内外筒１２、１３と一体的に、その内側の磁性体層６と主に熱交換を行うための熱交換部７が設けられる。具体的には、内筒１２と外筒１３の両筒壁間に、熱交換媒体流路７１となる環状空間が形成されており、流路入口部７２から導入される熱交換媒体が、熱交換媒体流路７１を流通する間に熱交換を行って、流路出口部７３から導入されるように構成されている。
【００３１】
図１に示すように、流路入口部７２及び流路出口部７３は、セラミックス基体２よりも上流側において、ケーシング１１に設けられる。具体的には、流路入口部７２は、ケーシング１１の底部（例えば、図１の下部）となる外筒１３の菅壁を貫通して、熱交換媒体流路７１に接続され、流路出口部７３は、ケーシング１１の頂部（例えば、図１の上部）となる外筒１３の菅壁を貫通して、熱交換媒体流路７１に接続される。
なお、軸方向Ｘにおいて、ケーシング１１の両側には、流路形成部材となる一対のリング状部材７４、７５が配置され、熱交換媒体流路７１の軸方向端部における流路壁を構成している。
【００３２】
また、図２に示すように、内筒１２及び外筒１３は、それぞれ、分割ケーシングとなる一対の半円筒体にて構成される。各半円筒体の周方向の両端には、それぞれ、一対のフランジ１２１、１３１が設けられ、これら一対のフランジ１２１、１３１間にガスケット１０を挟んで衝合することにより、一体化される。内筒１２のフランジ１２１の端縁部は、外筒１３のフランジ１３１の衝合部の内側へ延出して位置し、例えば、溶接等により一体的に固定される。これにより、内外筒１２、１３間に形成される環状空間が、隔壁部となるフランジ１２１によって２つの半円弧状の空間部Ｓ１、Ｓ２に区画される。
【００３３】
熱交換媒体流路７１となる空間には、周方向の全体に、内筒１２と外筒１３との間を架け渡すように、複数のリブ１４が配置されている。複数のリブ１４は、中心軸Ｃの周りに放射状に配置されて外筒１３を支持すると共に、空間内を周方向に複数の流路７１１に区画し、これら複数の流路７１１が互いに連通して熱交換媒体流路７１を構成している。このとき、熱交換媒体流路７１に導入される熱交換媒体は、複数の流路７１１を流通する間に流路壁を介して磁性体層６と熱交換を行い、ケーシング１１の内側で発生した熱を外部に移動することができる。
【００３４】
熱交換部７は、主に、誘導加熱部５の作動に伴う磁性体層６及びケーシング１１の温度上昇を抑制するための冷却部として用いられる。これにより、磁性体層６を構成する高透磁率かつ高電気抵抗率の磁性材料を、キュリー温度より低い温度に冷却して、その磁気シールド効果を効果的に発揮させることができる。
なお、熱交換部７は、必ずしも冷却用に限らず、例えば、低温の始動時等に、ケーシング１１を介してセラミックス基体２を加温するための加温部として用いることもできる。
【００３５】
図３に示すように、磁性体層６は、その軸方向長Ｌが、被加熱領域Ａの軸方向長Ｌａよりも長くなるように形成され（すなわち、Ｌ＞Ｌａ）、誘導加熱部５によって発生する磁束が透過する領域を覆うように配置される。具体的には、導電部材群４が配置される被加熱領域Ａ及びコイル３の外側において、被加熱領域Ａとその上流側及び下流側の所定の領域を覆い、ケーシング１１への磁束の透過を抑制可能な十分な軸方向長Ｌを有することが望ましい。ここでは、磁性体層６の上流端は、セラミックス基体２の上流側端面２３よりも上流側に位置し、下流端は、セラミックス基体２の下流端面２４の近傍に位置して、セラミックス基体２の外周壁２２の下流側端部を除くほぼ全体を覆っている。
【００３６】
この磁性体層６の軸方向長Ｌや配置の詳細と、昇温抑制効果との関係は、後述する。
なお、図示されるように、セラミックス基体２の下流側端面２４には、その外周縁部に当接する押えリング部材２５が設けられる。上流側端面２３にも、図示しない押えリング部材が配設され、これらの間にセラミックス基体２を保持することで、ケーシング１１内に位置決めすることができる。
【００３７】
図４に示すように、コイル３を外部へ取り出すためのコイル取出部３１、３２においても、筒状磁性部材６１を設けてケーシング１１との間を磁気シールドすることが望ましい。具体的には、コイル取出部３１、３２は、ケーシング１１の内筒１２及び外筒１３を貫通して取出穴を形成する筒状部３３と、筒状部３３の内側に配置されるガスシール用のガスケット３４を有する。筒状磁性部材６１はコイル３の外周面に外接してこれを保持した状態で、ガスケット３４の内側に配置される。ガスケット３４は、筒状部３３と筒状磁性部材６１との間に挿通嵌合される筒状体で、その一端側に設けられるフランジ部は、外筒１３の外側において、筒状部３３の端面に密接して配置される。
【００３８】
筒状磁性部材６１は、筒状部３３及びガスケット３４よりも軸方向長（例えば、図４における上下方向長）が長く、筒状磁性部材６１の内筒１２側の端面は、筒状部３３及びガスケット３４位置又はそれよりも内側（例えば、図４における下側）に位置する。また、外筒１３側の端面は、筒状部３３及びガスケット３４の端面位置又はそれよりも外側（例えば、図４における上側）に位置する。
筒状磁性部材６１も、磁性体層６と同様に、ケーシング１１を構成する金属材料よりも高透磁率かつ高電気抵抗率の磁性材料、例えば、フェライト系の酸化物磁性材料にて構成することができる。筒状部３３及びガスケット３４は、ステンレス鋼等の金属材料にて構成される。
【００３９】
このように構成すると、磁性体層６よりも外側のケーシング１１を貫通してコイル３が取り出されるコイル取出部３１、３２においても、コイル３とケーシング１１との間に筒状磁性部材６１が配置されることで、コイル３の周りの磁束が筒状磁性部材６１を透過しやすくなる。これにより、コイル取出部３１、３２の外側のケーシング１１又はコイル取出部３１、３２の金属材料への磁束流れを遮断して、誘導加熱を抑制する効果が高まる。
【００４０】
なお、一般にコイル通電により生じる発熱を抑制するために、図示するようにコイル３を中空管状として、内部を熱交換媒体が流れる熱交換媒体流路とすることができる。また、コイル取出部３１、３２の径方向の外側において、ケーシング１１には熱交換媒体流路７１が設けられるので、これら流路を流れる熱交換媒体との熱交換によって、筒状磁性部材６１の温度上昇を抑制することができる。
【００４１】
図５に示すように、熱交換部７において、熱交換媒体流路７１を構成する複数のリブ１４は、それぞれ軸方向Ｘに延びる細長い板状で、隣り合うリブ１４の間に、排気流れと平行な複数の流路７１１を形成している。複数のリブ１４は、軸方向Ｘに形成される流路７１１の流路壁となり、排気流れの上流側又は下流側の端部から、他方の端部の近傍まで延びている。すなわち、複数のリブ１４は、排気流れの上流側又は下流側の端部が交互に開口して、隣り合う流路７１１間を連通する開口部１５を形成しており、開口部１５を介して複数の流路７１１が互いに連通することにより、一連なりの熱交換媒体流路７１が形成される。
【００４２】
熱交換媒体は、例えば、エンジン冷却用の冷却水であり、流路入口部７２及び流路出口部７３は、冷却水ポンプＰを備える循環路に接続されて、その一部を構成することができる。熱交換媒体は、冷却水に限らず、例えば、空気でもよく、冷却水ポンプＰの代わりに送風ポンプを配置して、空冷式の熱交換部７とすることもできる。
【００４３】
このとき、熱交換媒体流路７１は、内筒１２の衝合部においては、複数のリブ１４と平行なフランジ１２１が、隣り合う流路７１１間を区画している。フランジ１２１の両端は、ケーシング１１の両端に配置される一対のリング状部材７４、７５に接続している。これにより、内筒１２と外筒１３の間に形成される空間が、フランジ１２１によって、２つの空間部Ｓ１、Ｓ２に区画される。これら２つの空間部Ｓ１、Ｓ２は半円弧状で(例えば、図２参照)、車両に搭載されたときに底部側となる一方に、流路入口部７２が接続され、頂部側となる他方に、流路出口部７３に接続されると共に、連通路となる連通溝７６によって、互いに連通している。連通溝７６は、排気流れの下流側に位置するリング状部材７５に設けられる。
【００４４】
図６に示すように、リング状部材７５には、熱交換媒体流路７１の流路壁となる表面に、一対の連通溝７６が形成される。一対の連通溝７６は、一対のフランジ１２１と対向する位置を挟むように、周方向に所定長で形成される円弧状溝であり、連通溝７６内に収容されるカバー部材７６１は、フランジ１２１との当接面を支持する一対の脚部７６２が、周方向に配置されている。これにより、連通溝７６内の熱交換媒体の流れを妨げることなく、フランジ１２１の衝合部からの熱交換媒体の漏れを防止可能としている。
【００４５】
これにより、連通溝７６を介して、流路入口部７２が接続される底部側の空間部Ｓ２の流路７１１と、流路出口部７３が接続される頂部側の空間部Ｓ１の流路７１１とが連通する。流路入口部７２からケーシング１１内に導入される熱交換媒体は、複数の流路７１１及び連通溝７６からなる熱交換媒体流路７１を通過する間に、その内側の磁性体層６と熱交換し、流路出口部７３からケーシング１１外に導出される。
【００４６】
このように、熱交換媒体流路７１をセラミックス基体２の外周側に配置することで、被加熱領域Ａの誘導加熱を妨げることなく、磁性体層６の温度上昇を抑制可能となる。また、セラミックス基体２の上流側において排気の熱を奪うこともないので、エンジン始動後には排気の熱を利用して、セラミックス基体２の昇温性能を向上させることができる。
【００４７】
また、２つの空間部Ｓ１、Ｓ２を連通路にて接続し一連なりの熱交換媒体流路７１とすると、それぞれの空間部Ｓ１、Ｓ２に流路入口部７２、流路出口部７３を別々に設けて２経路の熱交換流路とする必要がなく、装置構成が簡素化できる。なお、ここでは、排気流れの下流側に位置するリング状部材７５に連通溝７６を設けているが、熱交換媒体流路７１の流路７１１の構成によっては、上流側に位置するリング状部材７４に、連通溝７６を設けることもできる。また、連通溝７６の構成は図示したものに限らず、２つの空間部Ｓ１、Ｓ２を連通する連通路が構成されていれば、同様の効果が得られる。
【００４８】
次に、上記構成の排気浄化装置１の作用効果について説明する。
図１において、図示しない制御部から通電指令が出力されると、バッテリ５２の直流電力がインバータ回路部５１にて交流電力に変換されて、コイル３へ交番電流が流れる。これに伴い、コイル３の周りに発生する磁界によって、コイル３の内側のセラミックス基体２に均等配置される複数の導電部材４１が誘導加熱される。
すなわち、図３中に矢印で示すように、棒状の導電部材４１の内部を交番磁束が通過することによって、導電部材４１の表面に渦電流が流れ、ジュール熱が発生する。これにより複数の導電部材４１が保持されるセラミックス基体２の上流側が加熱され、触媒の活性化に適した温度に昇温される。
【００４９】
このとき、排気浄化装置１は、コイル３の外側にも金属材料からなるケーシング１１が配置されて、誘導加熱されやすい構成となっていることから、本形態では、ケーシング１に内接させて、所定長の磁性体層６を設けている。磁性体層６は、ケーシング１１よりも高透磁率の磁性材料からなるので、導電部材４１を透過してコイル３の外側へ向かう磁束は、ケーシング１１よりも磁性体層６を流れやすくなる。これにより、装置外壁部を構成するケーシング１１よりも内側に磁束の流れが集中し、ケーシング１１の誘導加熱が抑制される。また、磁性体層６は、ケーシング１１よりも高電気抵抗率の磁性材料からなるので、磁束の透過により生じる渦電流量を抑制して、誘導加熱量を低減できる。そのため、ケーシング１１及び磁性体層６における発熱が抑制されて、セラミックス基体２の加熱効率が向上し、触媒活性温度に効率よく昇温させることができる。
【００５０】
（試験例１）
図７の上図に示すように、実施形態１の構成と、磁性体層６を設けない比較形態１の構成について、それぞれ誘導加熱部５により加熱したときのケーシング１１及びセラミックス基体２の外周部における温度分布をシミュレーションにより求めた。
コイル３への通電条件は、以下の通りとした。導電部材群４の導電部材４１及びケーシング１１とは、それぞれ、以下の金属材料にて構成し、磁性体層６は、以下の酸化物磁性材料にて構成した。
交流周波数：１６０ｋＨｚ
投入電流：２５０Ａｒｍｓ
導電部材４１：ＳＵＳ４３０
(透磁率：１．３×１０-3Ｈ／ｍ；電気抵抗率：６０×１０-8Ω・ｍ（室温)
ケーシング１１：ＳＵＳ４４０
(透磁率：１．０６×１０-3Ｈ／ｍ；電気抵抗率：６４×１０-8Ω・ｍ（室温)
酸化物磁性材料：フェライト
(透磁率：２．６×１０-3Ｈ／ｍ；電気抵抗率：６Ω・ｍ（室温）
【００５１】
図７の下図に比較して示すように、コイル３の外側にケーシング１１の内筒１２が露出する比較形態１の構成では、コイル３に近接する内筒１２の一部の温度が最も高くなっており、軸方向Ｘにおいて、コイル３から離れるにつれて温度が低下する。これに比べて、コイル３の内側のセラミックス基体２では、コイル３に近い被加熱領域Ａの外周部において、導電部材４１の周囲の一部に温度上昇が見られるものの、全体に温度が低くなっている。
【００５２】
一方、実施形態１の構成では、コイル３の外側において内筒１２に内接して配置される磁性体層６によって、内筒１２の温度上昇が抑制されている。また、磁性体層６の温度上昇は小さく、コイル３の内側では、セラミックス基体２の被加熱領域Ａの全体に温度上昇が見られる。このように、磁性体層６が配置されることにより、セラミックス基体２の加熱効率が向上することが確認された。
【００５３】
また、図８に示すように、実施形態１と比較形態１の構成について、コイル３への通電開始からのケーシング温度の時間変化を調べた。ケーシング温度は、被加熱領域Ａの外側に位置する内筒１２の表面温度とし、通電条件は、以下の通りとした。
投入電力：１．７ｋＷ
交流周波数：２７０ｋＨｚ(比較形態１)
交流周波数：２０６ｋＨｚ(実施形態１)
初期温度：室温(約２３℃)
なお、実施形態１と比較形態１の交流周波数の違いは、磁性体層６の有無の影響によるものである。
【００５４】
図８において、比較形態１の構成では、通電開始からケーシング温度が徐々に上昇し、１８０秒で６８℃まで上昇した。これに対して、実施形態１の構成では、ケーシング温度は、１８０秒経過後もほぼ一定で、室温と同等温度であった。このように、磁性体層６の有無がケーシング温度の上昇に大きく影響しており、磁性体層６を設けることで、ケーシング１１の昇温を抑制できることが確認された。
【００５５】
さらに、図９に示すように、実施形態１の構成について、熱交換部７の有無による冷却効果を比較した。誘導加熱部５により、熱交換部７を作動させないときに磁性体層６がキュリー温度（例えば、約２００℃）を超える温度となるように電力を投入し、熱交換媒体流路７１に冷却水を流通させた場合（すなわち、冷却水：有）と、冷却水の流通を停止した場合（すなわち、冷却水：無）について、磁性体層６を構成するフェライト温度の時間変化を計測した。
計測条件は、以下の通りとした。
投入電力：３．３ｋＷ
電源周波数：２１２ｋＨｚ
初期温度：室温(約２０℃)
冷却水温度：２０℃
冷却水量：１０Ｌ／min
【００５６】
図９において、冷却水の流通がない場合には、コイル３への通電開始により、フェライト温度が急上昇しており、２００℃付近で一旦収束した後、再び徐々に上昇する。これは、磁性体層６を構成するフェライト温度が２００℃付近でキュリー点を超えることにより、磁性体層６の磁気シールド効果が低下するためと推測される。これにより、ケーシング１１が誘導加熱され始めると、ケーシング１１からの熱が伝わることで、磁性体層６が温度上昇してしまう。
【００５７】
これに対し、冷却水を流通させた場合には、フェライト温度はわずかに上昇して安定する。したがって、セラミックス基体２を加熱する際の目標温度が、磁性体層６を構成する磁性材料のキュリー温度よりも高くなる場合には、熱交換部７を作動させて磁性体層６を冷却することが有効であり、セラミックス基体２の加熱効率を向上させることができる。
【００５８】
（実施形態２）
内燃機関の排気浄化装置に係る実施形態２について、図１０、図１１を参照しながら説明する。本形態における排気浄化装置１の基本構成は、実施形態１と同様であり、ケーシング１１に設けられる熱交換部７に、熱交換量増加手段となる流路構成を付加されている点が異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
なお、実施形態２以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００５９】
図１０、図１１において、熱交換部７は、上記実施形態１と同様に、内筒１２と外筒１３との間に形成される熱交換媒体流路７１を有し、熱交換媒体流路７１は、複数のリブ１４によって区画される複数の流路７１１が互いに連通して形成される。ケーシング１１の内筒１２と外筒１３とは、それぞれ、両端にフランジ１２１、１３１を有する一対の半円筒体にて構成されており、フランジ１２１によって区画される２つの空間部Ｓ１、Ｓ２は、図示しない連通路（例えば、図５に示す連通溝７６）によって接続されている。ケーシング１１の内側には、被加熱領域Ａの外側を覆うように磁性体層６が配置される。
【００６０】
上記実施形態１では、熱交換媒体流路７１を構成する複数の流路７１１を、流路壁となるリブ１４の一方の端部に設けた開口部１５によって互いに連通させているが、本形態では、さらに、熱交換量増加手段として、各リブ１４に１つ以上の連通孔１６を設けている。その場合には、図１０に示すように、少なくとも、セラミックス基体２の被加熱領域Ａの外側に対向する領域Ｂにおいて、複数の連通孔１６が概略均等に配置される。また、領域Ｂに加えて、磁性体層６又はセラミックス基体２の端部に対向する領域Ｃにも、連通孔１６が設けられることが好ましい。
【００６１】
具体的には、図１２に拡大して示すように、複数の連通孔１６は、各リブ１４の板面を貫通して、軸方向Ｘに整列するように設けられる。これにより、隣り合う複数の流路７１１の間が連通し、複数の連通孔１６を介して、上流側の流路７１１から下流側の流路７１１へ向けて熱交換媒体の流れが形成されて(例えば、図１２中に矢印で示す)、熱交換媒体の流通量を増加させる。好適には、領域Ｂにおいて、隣り合うリブ１４に形成される複数の連通孔１６が、軸方向Ｘと直交する方向に揃わないように、交互にずらして配置すると、熱交換媒体の流れを均等にして、冷却ムラを抑制することができる。
【００６２】
この効果を得るために、領域Ｂに配置される複数の連通孔１６の個数ｎは、連通孔１６の直径をｄとしたとき、例えば、被加熱領域Ａの軸方向長Ｌａに対して、下記式１を満足するように選択されることが望ましい。
式１：ｎ＝０．５×Ｌ／ｄ
これにより、加熱されやすい被加熱領域Ａの外側において、磁性体層６との熱交換量を増加させて、磁性体層６の加熱を抑制することができる。
領域Ｃに対応する位置では、少なくとも１つの連通孔１６が配置されることが望ましい。これにより、磁性体層６の両端側においても、熱交換量を増加させて、全体を効果的に冷却することができる。
【００６３】
また、図１１中に拡大して示すように、複数の連通孔１６を、各リブ１４に対して傾斜させた構成とすることもできる。具体的には、連通孔１６は、その中心軸Ｃ２が各リブ１４の板面に対して傾斜する方向に貫通する傾斜孔であり、好適には、その中心軸Ｃ２が内向きに傾斜するように形成されている。このとき、連通孔１６を通過する熱交換媒体は、ケーシング１１の内周壁となる内筒１２へ向かうように (例えば、図１１中に矢印で示す)、熱交換媒体流路７１の上流側となる流路７１１から、下流側となる流路７１１へ流れる。
【００６４】
このようにすると、連通孔１６を通過する熱交換媒体と、ケーシング１１の内筒１２に内接して設けられる磁性体層６との熱交換が促進され、磁性体層６を冷却する効果がさらに高まる。したがって、磁性体層６の磁気シールドによるセラミックス基体２の加熱効率を向上させることができる。
【００６５】
一般に、熱交換量Ｑは、熱伝達係数ｈと温度差ΔＴと伝熱面積Ｓとから、下記式２のように表される。
式２：Ｑ＝ｈ・ΔＴ・Ｓ
ここで、熱伝達係数ｈを増加させるには、各流路７１１における流速を向上させるか、熱交換媒体の流れを乱すことが有効であり、ここでは、複数の連通孔１６により、流速を高めて、熱交換量を増加させることができる。
【００６６】
（試験例２）
図１３に示すように、実施形態２の熱交換媒体流路７１の流路構成について、リブ１４の１つを挟んで隣り合う２つの流路７１１（例えば、図１２中に矩形点線で囲んで示す領域）における流速分布を、シミュレーションにより求めた。図１３には、比較のために、連通孔１６を設けない実施形態１の流路構成における流速分布を併せて示した。
図１３右図に示す実施形態１の流路構成では、上流側の流路７１１から開口部１５を経て下流側の流路７１１に至るＵ字流路となっており、開口部１５から下流側の流路７１１へ向かう熱交換媒体の流れが外側へ向かい、リブ１４に沿う領域で流速が低くなっている。
【００６７】
一方、図１３左図に示すように、実施形態２の流路構成では、上流側の流路７１１を流通する熱交換媒体の一部が、リブ１４に形成される複数の連通孔１６を通過している。これにより、上流側の流路７１１の途中から下流側の流路７１１へ流入する複数の流れが形成され、下流側の流路７１１において、リブ１４に沿う領域の流速が増大していることがわかる。
【００６８】
さらに、図１４に示すように、実施形態２の熱交換媒体流路７１の複数箇所において、熱交換部７の有無による冷却効果を比較した。図１５に示すように、排気浄化装置１の底部側で熱交換媒体流路７１と接する磁性体層６の３つの部位Ｐ１〜Ｐ３について、磁性体層６を構成するフェライト温度の時間変化を計測した。
温度計測は、ケーシング１１の内外筒１２、１３の衝合部から熱電対を挿入し、流路入口部７２が接続される流路７１１Ａに内接する位置Ｐ１と、その下流側の流路７１１Ｂに内接する位置Ｐ２、Ｐ３について行った。位置Ｐ１〜Ｐ３は、被加熱領域Ａの略中央部の外側に位置し、位置Ｐ２は、流路７１１Ａ側のリブ１４に近接する位置にあり、位置Ｐ３は、流路７１１Ａとは反対側のリブ１４に近接する位置にある。
【００６９】
誘導加熱部５により、以下の条件で電力を投入し、熱交換媒体流路７１に冷却水を流通させた場合（すなわち、冷却水：有）と、冷却水の流通を停止した場合（すなわち、冷却水：無）について、磁性体層６の位置Ｐ１〜Ｐ３におけるフェライト温度の時間変化を計測した。また、位置Ｐ３については、連通孔１６を有する実施形態２の構成に加えて、連通孔１６を有しない実施形態１の構成におけるフェライト温度の時間変化を併せて計測した。
投入電力：３．３ｋＷ
電源周波数：２１２ｋＨｚ
初期温度：室温(２０℃)
冷却水温度：２０℃
冷却水量：１０Ｌ／min
【００７０】
図１４において、冷却水の流通がない場合には、位置Ｐ１〜Ｐ３のいずれにおいても、コイル３への通電開始と共にフェライト温度が急上昇し、一旦収束した後、再び上昇する同様の傾向を示す。これは、上記図９と同様に、磁性体層６を構成するフェライト温度が２００℃付近でキュリー点を超えることによる。これに対し、冷却水を流通させた場合には、いずれもフェライト温度の急上昇は抑制され、通電開始からわずかに上昇して安定する。特に、上記図１３に示したように、連通孔１６の有無による流速変化が大きくなる位置Ｐ２は、連通孔１６がない実施形態１の構成では、４０秒後に約１００℃付近まで温度上昇したのに対して、連通孔１６を設けた実施形態２の構成では、位置Ｐ１、Ｐ３よりも低い温度に維持され、連通孔１６の有無による効果の差が見られた。
【００７１】
なお、位置Ｐ１と位置Ｐ３においては、連通孔１６の有無によらず冷却水の流れが生じており、フェライト温度の時間変化はほぼ同じ傾向となると共に、実施形態１、２の構成による差も見られなかった。
このように、連通孔１６を設けることによって、熱交換媒体流路７１の内部における流速差を小さくし、これに内接する磁性体層６の部分的な温度上昇を抑制して、温度差を小さくすることができることが確認された。
【００７２】
（実施形態３）
内燃機関の排気浄化装置に係る実施形態３について、図１６、図１７を参照しながら説明する。本形態における排気浄化装置１の基本構成は、実施形態２と同様であり、ケーシング１１に設けられる熱交換部７の連通路１６の構成が異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
図１６において、熱交換部７は、ケーシング１１の内筒１２と外筒１３との間に形成される熱交換媒体流路７１を有し、熱交換媒体流路７１は、複数のリブ１４によって区画される複数の流路７１１が互いに連通して形成されている。
【００７３】
上記実施形態２では、複数の流路７１１を区画する各リブ１４に、熱交換量増加手段となる１つ以上の連通孔１６を傾斜孔として設けたが、連通孔１６の形状は、図１７に示すように、種々変更することができる。
具体的には、図１７に（ａ）として示すように、連通孔１６をテーパ形状とすることができる。この場合には、連通孔１６をリブ１４の板面に対して直交する方向に貫通させ、内外筒１２、１３間に形成される流路７１１において、熱交換媒体の流れの上流側から下流側へ、拡径するテーパ形状としている。このように、連通孔１６の断面積を徐々に広げることで、流速が大となる領域を広げることが可能になる。
【００７４】
なお、連通孔１６は、円形断面として、断面積が徐々に広がるようにしてもよいし、円形断面から楕円形断面へ徐々に変化させることで、テーパ形状となるようにしてもよい。
【００７５】
また、図１７に（ｂ）として示すように、変形傾斜孔形状の連通孔１６としてもよい。この場合には、熱交換媒体の流れの上流側において、連通孔１６をリブ１４の板面に対して直交する方向に形成し、リブ１４の内部で傾斜させている。このとき、連通孔１６を、流路外壁となる外筒１３の近傍に配置し、流路内壁となる内筒１２側へ屈曲するように角度を変えるようにすると、連通孔１６を通過する熱交換媒体の流れが、リブ１４の近傍において流路内壁面に当たるようになり、この付近の流速を大きくすることができる。
【００７６】
図１７に（ｃ）として示すように、傾斜孔形状の連通孔１６を複数設けることもできる。この場合には、それぞれの連通孔１６がリブ１４を通過する際の傾斜角度を変えることで連通孔１６を通過する熱交換媒体の流れが、流路内壁面に当たる位置を調整できるので、内筒１２の近傍における流速をより均等にすることが可能になる。また、図１７に（ｄ）として示すように、傾斜孔形状の連通孔１６を平行に複数設けることもできる。この場合には、流路断面積を縮小することで２つないしそれ以上（例えば、図示の例では３つ）の連通孔１６を併設し、各連通孔１６を通過する熱交換媒体の流速を高めることができる。これにより、熱交換媒体の流速を向上させると共に、連通孔１６の全体として流路断面積を大きくすることができる。
【００７７】
（実施形態４）
内燃機関の排気浄化装置に係る実施形態４について、図１８、図１９を参照しながら説明する。本形態における排気浄化装置１の基本構成は、実施形態２と同様であり、ケーシング１１に設けられる熱交換部７において、熱交換量増加手段となる流路構成が異なっている。以下、相違点を中心に説明する。
図１８において、熱交換部７は、上記実施形態２と同様に、内筒１２と外筒１３との間に形成される熱交換媒体流路７１を有し、熱交換媒体流路７１は、複数のリブ１４によって区画される複数の流路７１１が互いに連通して形成される。ケーシング１１の内側には、被加熱領域Ａの外側を覆うように磁性体層６が配置される。上記実施形態２では、熱交換量増加手段として、各リブ１４に１つ以上の連通路１６を設けたが、本形態では、複数の流路７１１の流路壁に、流路７１１を通過する熱交換媒体の流れを乱すか又は流路７１１の表面積を増加可能な凹凸形状部を有する構成としている。
【００７８】
具体的には、凹凸形状部として、各流路７１１の上流側の端部において、流路壁となる内壁１２の表面に複数の凸状部１７を設けている。複数の凸状部１７は、例えばピン状突起や半球状突起とすることができ、各流路７１１へ熱交換媒体を流入させるリブ１４の開口部１５の下流側において、隣り合うリブ１４間にランダムに配置される。複数の凸状部１７は、例えば、２個から数個程度が、流路７１１の幅方向又は流れ方向に整列せずに、互い違いにずらして配置されるのがよい。
これにより、直線状の流路７１１を通過する熱交換媒体の流れが乱され又は撹拌されやすくなることで、内筒１２に内接する磁性体層６との熱交換を促進可能となる。複数の凸状部１７は、内筒１２側に設けられると、磁性体層６との接触面積を大きくする効果も得られるが、内筒１２側に限らず外筒１３側に形成することもできる。
【００７９】
あるいは、図１９に変形例として示すように、凹凸形状部として、被加熱領域Ａの外側に位置する各流路７１１の内壁１２に、複数のフィン状部１８を設けることもできる。複数のフィン状部１８は、例えば薄板状とすることができ、少なくとも被加熱領域Ａに対応する領域Ｂにおいて、流路７１１の流れ方向に対して傾斜配置される。また、磁性体層６又はセラミックス基体２の端部に対応する領域Ｃに配置することもできる。
これにより、内側に磁性体層６が接する内筒１２側において、流路７１１の表面積を増大させて、流路７１１を通過する熱交換媒体と磁性体層６との熱交換を促進可能となる。
【００８０】
このようにしても、熱交換媒体の流れを乱すことで、上記式２における熱伝達係数ｈを増加させるか、熱交換媒体と流路壁との伝熱面積Ｓを増加させることによって、又はその両方によって、熱交換量Ｑを増加させて、熱交換部７による熱交換効率を向上可能となる。
【００８１】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、上記実施形態では、ケーシング１１及びセラミックス基体２を円形の外形形状とした例を示したが、これに限らず、例えば、楕円形であってもよい。また、セラミックス基体２の通孔２１となるセル形状は、一定形状であっても、形状や大きさの異なる複数のセルを組み合わせた形状であってもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、自動車用の排ガス浄化触媒への適用例として説明したが、触媒担持フィルタに適用することもできる。さらに、自動車エンジンに限らず、各種装置からの排ガスを浄化する触媒体等、各種用途に任意に使用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１  排気浄化装置
２  セラミックス基体
２１  通孔
２２  外周壁
３  コイル
４  導電部材群
４１  導電部材
５  誘導加熱部
６  磁性体層
７  熱交換部
【図１】
2020094537.tif 000003
【図２】
2020094537.tif 000004
【図３】
2020094537.tif 000005
【図４】
2020094537.tif 000006
【図５】
2020094537.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020094537.tif 000009
【図８】
2020094537.tif 000010
【図９】
2020094537.tif 000011
【図１０】
2020094537.tif 000012
【図１１】
2020094537.tif 000013
【図１２】
2020094537.tif 000014
【図１３】
2020094537.tif 000015
【図１４】
2020094537.tif 000016
【図１５】
2020094537.tif 000017
【図１６】
2020094537.tif 000018
【図１７】
2020094537.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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