(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において誘導加熱に用いるコイルが受ける熱負荷を抑制するのに有効な技術を提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化装置１は、排気が通過可能な空隙部４ａに排気浄化触媒Ｃが担持されてなるセラミックス部材４と、セラミックス部材４を収容するケーシング２と、セラミックス部材４の内部に設けられた導電部材１１と、交番電流の通電によって導電部材１１を誘導加熱するコイル１２と、コイル１２を冷却する冷却部２０と、内燃機関であるエンジンＥからケーシング２内に流入した排気がセラミックス部材４と導電部材１１とコイル１２とが配置された第１排気流路３１と第１排気流路３１をバイパスする第２排気流路３２との少なくとも一方の排気流路を流れるように調整可能な排気調整部としての切替バルブ３０と、切替バルブ３０を制御する制御部４０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気が通過可能な空隙部（４ａ）に排気浄化触媒（Ｃ）が担持されてなるセラミックス部材（４）と、
上記セラミックス部材を収容するケーシング（２）と、
上記セラミックス部材の内部に設けられた導電部材（１１）と、
交番電流の通電によって上記導電部材を誘導加熱するコイル（１２）と、
上記コイルを冷却する冷却部（２０）と、
内燃機関（Ｅ）から上記ケーシング内に流入した排気が上記セラミックス部材と上記導電部材と記コイルとが配置された第１排気流路（３１）と上記第１排気流路をバイパスする第２排気流路（３２）との少なくとも一方の排気流路を流れるように調整可能な排気調整部（３０）と、
上記排気調整部を制御する制御部（４０）と、
を備える、内燃機関の排気浄化装置（１，１０１）。
【請求項２】
上記ケーシングは、内筒部（２ａ）と、上記内筒部の径方向外方に設けられた外筒部（２ｂ）と、上記内筒部と上記外筒部とによって区画された環状空間（３）と、を有する二重筒状構造であり、上記ケーシングの上記内筒部と上記セラミックス部材との間に磁性体層（５）が介装されており、
上記冷却部は、上記ケーシングの上記環状空間からなるケーシング側流路（２１）を有し、上記ケーシング側流路を流れる熱媒体との熱交換によって上記排気流路を流れる排気を冷却するように構成されている、請求項１に記載の、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
上記冷却部の上記ケーシング側流路に配置された排気流通管（１４）を備え、上記排気流通管は、上記第２排気流路を構成する中空部（１５）を有する、請求項２に記載の、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記排気流通管は、上記ケーシングの上記環状空間を上記第１排気流路における排気流れ方向（Ｘ）に沿って往復するように延在しており、且つ上記排気流れ方向の端部には上記ケーシングとの間の隙間（Ｇ）を形成するための凹部（１４ａ）が設けられている、請求項３に記載の、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記セラミックス部材は、筒内空間（４ｂ）を有する筒状であり、上記筒内空間によって上記第２排気流路が構成されている、請求項１に記載の、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記セラミックス部材は、上記コイルを収容する収容空間（４ｃ）を有し、上記コイルのうち上記収容空間に収容された被収容部（１２ａ）と上記ケーシングとの間に上記導電部材が介装されるように構成されている、請求項５に記載の、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記コイルは、中空部（１３）を有する中空コイルであり、
上記冷却部は、上記コイルの上記中空部からなるコイル側流路（２２）を有し、上記コイル側流路を流れる熱媒体との熱交換によって上記コイルを冷却するように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記制御部は、上記セラミックス部材の温度が下側閾値（ＴＬ）を下回ることで上記コイルに交番電流を通電した通電時に排気が上記第１排気流路のみを流通可能となるように上記排気調整部を制御し、上記セラミックス部材の温度が上記下側閾値を超えることで上記コイルにおける交番電流の通電を停止した非通電時に排気が上記第２排気流路のみを流通可能となるように上記排気調整部を制御する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記冷却部は、上記内燃機関の暖機要求と車室内の暖房要求との少なくとも一方に応じて、上記内燃機関に供給される冷却水を上記排気流路の排気との熱交換によって加温するように構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
上記冷却部は、上記内燃機関に冷却水を循環させる冷却水循環経路（Ｎ１，Ｎ２）に車室内の空気を加熱可能に設けられたヒータ（６１）と接続されており、上記冷却部によって加温された冷却水が上記ヒータに供給される、請求項９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することにより、触媒を活性温度以上に昇温させるように構成されている。
【０００３】
下記特許文献１には、この種の装置である触媒昇温装置が開示されている。この触媒昇温装置は、誘導加熱を利用する方式で内燃機関の排気を浄化するものであり、排気通路に周囲雰囲気よりも透磁率が高い２つの触媒を備え、これら２つの触媒の間の空間に導電体であるコイルが設けられている。この誘導加熱方式によれば、コイルに交番電流を通電したときに生じる磁束を利用して触媒が加熱される。
【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】
上記の触媒昇温装置によれば、透磁率の高い触媒を使用することによって、コイルによる磁束を触媒に通過させ易くしている。このため、コイルへの通電時の少ない電力の損失で発熱量を増加させることができ、電気的エネルギーから熱エネルギーへの変換効率を高めることが可能になる。
【０００６】
しかしながら、この触媒昇温装置は、車両の高速走行時などのように排気通路の温度が高くなる高温環境下で使用されると、コイルにかかる熱負荷が上昇するという問題を抱えている。この場合、コイルを高温環境下で使用することによる耐久性低下が懸念される。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において誘導加熱に用いるコイルが受ける熱負荷を抑制するのに有効な技術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、
排気が通過可能な空隙部（４ａ）に排気浄化触媒（Ｃ）が担持されてなるセラミックス部材（４）と、
上記セラミックス部材を収容するケーシング（２）と、
上記セラミックス部材の内部に設けられた導電部材（１１）と、
交番電流の通電によって上記導電部材を誘導加熱するコイル（１２）と、
上記コイルを冷却する冷却部（２０）と、
内燃機関（Ｅ）から上記ケーシング内に流入した排気が上記セラミックス部材と上記導電部材と記コイルとが配置された第１排気流路（３１）と上記第１排気流路をバイパスする第２排気流路（３２）との少なくとも一方の排気流路を流れるように調整可能な排気調整部（３０）と、
上記排気調整部を制御する制御部（４０）と、
を備える、内燃機関の排気浄化装置（１，１０１）、
にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様の排気浄化装置において、内燃機関からケーシング内に流入した排気は、第１排気流路及び第２排気流路の２つの排気流路を通じて流通可能である。ここで、第１排気流路は、空隙部に排気浄化触媒が担持されたセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に設けられた導電部材と、導電部材を誘導加熱するコイルと、が配置された排気流路である。これに対して、第２排気流路は、第１排気流路をバイパスする排気流路である。そして、排気調整部が制御部によって制御されることにより、第１排気流路と第２排気流路との少なくとも一方の排気流路を排気が流れるように調整される。
【００１０】
第１排気流路を流れる排気は、コイルの通電時に導電部材が誘導加熱されてセラミックス部材の温度が上昇した状態で、このセラミックス部材の空隙部を通過するときに排気浄化触媒によって浄化処理される。このとき、通電によって発熱する発熱体であるコイルを冷却部によって冷却することで、コイル自体の発熱を低く抑えることができる。
【００１１】
また、排気が高温の状態では、制御部による排気調整部の制御によって、第１排気流路を流れる排気の全量或いは一部を第２排気流路側にシフトすることができる。これにより、第１排気流路に高温の排気が流れないようにすることができ、或いは第１排気流路を流れる高温の排気を減らすことができる。従って、第１排気流路に配置されているコイルが受ける熱負荷を下げることができる。
【００１２】
以上のごとく、上記態様によれば、内燃機関の排気浄化装置において誘導加熱に用いるコイルが受ける熱負荷を抑制することができる。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】実施形態１の排気浄化装置の断面図。
【図２】図１のII-II線矢視断面図。
【図３】図１の排気浄化装置における排気及び熱媒体のそれぞれの流れを模式的に示す図。
【図４】図３のIV-IV線矢視断面図。
【図５】実施形態１の排気浄化装置にかかる排気経路及び冷却水循環経路を模式的に示す図。
【図６】図５の排気経路及び冷却水循環経路の変更例を示す図。
【図７】実施形態１の排気浄化装置の作動フェーズについて説明するための図。
【図８】実施形態１の排気浄化装置の第１の作動フェーズにおける断面図。
【図９】実施形態１の排気浄化装置の第２の作動フェーズにおける断面図。
【図１０】実施形態１の排気浄化装置の第３の作動フェーズにおける断面図。
【図１１】実施形態１の排気浄化装置の第４の作動フェーズにおける断面図。
【図１２】実施形態１の排気浄化装置の暖房要求時における断面図。
【図１３】実施形態２の排気浄化装置の断面図。
【図１４】図１３中の第１触媒部の拡大図。
【図１５】図１４のXV-XV線矢視断面図。
【図１６】実施形態２の排気浄化装置の第１の作動フェーズにおける断面図。
【図１７】実施形態２の排気浄化装置の第２の作動フェーズにおける断面図。
【図１８】実施形態２の排気浄化装置の第３の作動フェーズにおける断面図。
【図１９】実施形態２の排気浄化装置の第４の作動フェーズにおける断面図。
【図２０】実施形態２の排気浄化装置の暖房要求時における断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、内燃機関の排気浄化装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
なお、本明細書の図面では、特に断わらない限り、排気浄化装置を構成するハウジングの筒軸方向である第１方向を矢印Ｘで示し、このハウジングの径方向である第２方向を矢印Ｙで示し、このハウジングの周方向である第３方向を矢印Ｚで示すものとする。
【００１７】
（実施形態１）
図１及び図２に示されるように、実施形態１の、内燃機関の排気浄化装置１は、いずれも排気浄化触媒を有する第１触媒部１ａ及び第２触媒部１ｂを備えている。第２触媒部１ｂは、内燃機関としてのエンジンＥの排気の流れについて第１触媒部１ａの下流側に接続されている。なお、この排気浄化装置１の向きは、必要に応じて適宜に変更可能である。
【００１８】
第１触媒部１ａは、排気管ＥＸの拡径部をなす円筒状のケーシング２と、セラミックス部材４と、磁性体層５と、誘導加熱部１０と、冷却部２０と、切替バルブ３０と、制御部４０と、を備えている。
【００１９】
ケーシング２は、セラミックス部材４を収容するように構成されており、内筒部２ａと、内筒部２ａの径方向外方に設けられた外筒部２ｂと、内筒部２ａと内筒部２ａとによって区画された環状空間３と、を有する二重筒状構造である。環状空間３は、ケーシング２の径方向である第２方向Ｙの横断面が円環状をなすような空間である。ケーシング２は、金属材料によって構成されている。典型的には、ステンレス鋼等の耐熱性を有する金属材料によってケーシング２が構成されるのが好ましい。
【００２０】
ケーシング２の内筒部２ａの内側空間８は、エンジンＥの排気が流通可能な第１排気流路３１を構成している。ケーシング２の環状空間３には、排気が流通可能な中空部１５を有する中空パイプ形状の排気流通管１４が配置されている。この排気流通管１４の中空部１５は、第１排気流路３１をバイパスして排気を流すことができる第２排気流路３２を構成している。
【００２１】
排気流通管１４は、ケーシング２の環状空間３において内筒部２ａ及び外筒部２ｂの両方に接するように構成されている。本構成によれば、排気流通管１４は、第２排気流路３２を構成する機能に加えて、ケーシング２の二重筒状構造を保持するリブとしての役割をなす。
【００２２】
冷却部２０は、第１触媒部１ａの第２排気流路３２を流れる排気と誘導加熱部１０のコイル１２との両方を熱交換によって冷却する機能を果たす。この冷却部２０は、ケーシング側流路２１及びコイル側流路２２を有し、これらケーシング側流路２１及びコイル側流路２２に熱媒体を流量調整可能に流通させるように構成されている。この冷却部２０における熱媒体の流量調整に係る制御は、制御部４０によって実行される。
【００２３】
冷却部２０のケーシング側流路２１は、ケーシング２の環状空間３からなる。このケーシング側流路２１は、流入部２１ａから流入した熱媒体が流出部２１ｂから流出するまでの間に流通可能な流路である。このとき、第２排気流路３２を流れる排気は、ケーシング側流路２１を流れる熱媒体との熱交換によって冷却される。
【００２４】
ケーシング側流路２１を流れる熱媒体として、典型的にはエンジンＥの冷却に用いる冷却水を兼用するのが好ましい。この場合、ケーシング側流路２１の流入部２１ａ及び流出部２１ｂはいずれも、冷却水ポンプが設けられた冷却水循環経路に接続される。この冷却水循環経路については後述する。
【００２５】
なお、ケーシング側流路２１に冷却水以外の液体や空気などを供給して、熱交換のための熱媒体として使用することもできる。
【００２６】
冷却部２０の流入部２１ａ及び流出部２１ｂは、ケーシング２においてセラミックス部材４よりも上流側に設けられている。具体的には、流入部２１ａは、ケーシング２の外筒部２ｂのうち底部（例えば、図１の下部）となる菅壁を貫通してケーシング側流路２１に連通している。流出部２１ｂは、ケーシング２の外筒部２ｂのうち頂部（例えば、図１の上部）となる菅壁を貫通してケーシング側流路２１に連通している。
【００２７】
なお、ケーシング２の第１方向Ｘの両側には流路形成部材となる一対のリング状部材９が配置されており、これら一対のリング状部材９は、ケーシング側流路２１の第１方向Ｘの端部における流路壁となる。
【００２８】
切替バルブ３０は、エンジンＥからケーシング２内に流入した排気が第１排気流路３１と第２排気流路３２との少なくとも一方を流れるように調整可能な排気調整部として構成されている。即ち、切替バルブ３０の調整によって、排気が第１排気流路３１のみに流れる形態、第２排気流路３２のみに流れる形態、第１排気流路３１と第２排気流路３２の両方に流れる形態を採り得る。切替バルブ３０は、ＥＣＵからなる制御部４０によって制御される。
【００２９】
この切替バルブ３０は、制御部４０の制御信号に応じてアクチュエータ（図示省略）が作動することによって、回動軸部３０ａを中心に閉位置Ａ１と開位置Ａ２との間で第１排気流路３１を開閉可能に回動する。このとき、切替バルブ３０の回動によって流路の切り替えが行われて、第１排気流路３１と第２排気流路３２と間で排気が分配調整される。
【００３０】
切替バルブ３０が図１中の実線で示す閉位置Ａ１にあるとき、この切替バルブ３０によって第１排気流路３１が完全に閉鎖されてエンジンＥの排気の全量が第２排気流路３２に流れるように構成されている。ここで、第２排気流路３２は、その流入部がセラミックス部材４よりも上流に設けられており、その流出部が切替バルブ３０よりも下流に設けられている。
【００３１】
切替バルブ３０が閉位置Ａ１に設定された状態では、エンジンＥの排気は、第１排気流路３１を流れずに、セラミックス部材４よりも上流の領域から第２排気流路３２に流入する。そして、第２排気流路３２における排気流れＦ２は、セラミックス部材４及びコイル１２をバイパスして第２触媒部１ｂへとつながる。このとき、エンジンＥの排気の全部が第２排気流路３２を流れ、この排気はケーシング側流路２１を流れる熱媒体との熱交換によって冷却される。
【００３２】
一方で、切替バルブ３０が図１中の閉位置Ａ１から二点鎖線で示す開位置Ａ２に切り替わると、この第１排気流路３１が全開状態に開放されてエンジンＥの排気の全量が第１排気流路３１に流れるように構成されている。このとき、第１排気流路３１における流路抵抗が第２排気流路３２における流路抵抗を下回るという条件が満たされれば、切替バルブ３０の開度は問わない。
【００３３】
切替バルブ３０が開位置Ａ２に設定された状態では、エンジンＥの排気は、第２排気流路３２を流れずに、第１排気流路３１に流入する。そして、第１排気流路３１における排気流れＦ１は、セラミックス部材４を通って第２触媒部１ｂへとつながる。このとき、エンジンＥの排気が第１排気流路３１を流れるため、セラミックス部材４の温度が排気浄化触媒Ｃの活性温度に達している場合には、この排気の浄化処理が実行される。
【００３４】
なお、必要に応じて、切替バルブ３０を閉位置Ａ１と開位置Ａ２との間の中間位置に設定して使用することもできる。この場合、エンジンＥの排気を第１排気流路３１と第２排気流路３２の両方に流すことができ、第１排気流路３１及び第２排気流路３２のそれぞれにおける排気流量を調整することができる。
【００３５】
図２に示されるように、ケーシング２の内筒部２ａ及び外筒部２ｂは、それぞれが分割ケーシングとなる半円状筒体にて構成されており、一対の半円状筒体は、フランジ間にガスケット２ｃを挟んで締付けることによって一体化されている。
【００３６】
セラミックス部材４は、ケーシング２に収容された円柱形状のセラミックス基体として構成されている。このセラミックス部材４は、コーディエライト等のセラミックス材料によって構成されるのが好ましい。
【００３７】
セラミックス部材４は、両端が開口する円筒状の外周壁と、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であり、触媒を担持させるための触媒担体として用いられている。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複数のセル内に、排気が通過可能な複数の空隙部４ａが形成されるように構成されている。
【００３８】
複数の空隙部４ａは、ケーシング２の筒軸方向である第１方向Ｘの一方側から他方側へと延びる互いに平行な貫通孔であり、エンジンＥの排気が第１方向Ｘに沿って通過可能な排気流路を構成している。この空隙部４ａに排気浄化触媒Ｃ（以下、単に「触媒Ｃ」という。）が担持されている。このため、エンジンＥの排気が複数の空隙部４ａをセラミックス部材４の下流側（例えば、図１の右端側）に向けて流れる間に、空隙部４ａの表面に形成されている触媒Ｃと接触して浄化される。
【００３９】
第１触媒部１ａに用いる触媒Ｃは、第２触媒部１ｂに用いる排気浄化触媒が「主触媒」と称呼されるのに対して、誘導加熱部１０によって加熱される「誘導加熱式触媒」と称呼される。これら主触媒及び誘導加熱式触媒はいずれも、活性温度以上で良好な触媒作用を示す触媒である。
【００４０】
本実施形態では、第１触媒部１ａの中心温度（以下、触媒中心温度Ｔ［℃］という。）を導出可能な温度導出部４１が設けられている。この温度導出部４１は、セラミックス部材４に取付けられた温度センサや、エンジンＥの起動状態や水温などの車両情報を予め準備されたマップに適用することによって触媒中心温度Ｔを推定する演算手段などによって構成されるのが好ましい。
【００４１】
なお、セラミックス部材４に温度検出センサを取付ける場合、セラミックス部材４の第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの中心部に温度検出センサを配置して、触媒中心温度Ｔを直接測定するようにしてもよいし、或いはセラミックス部材４の外表面に温度検出センサを配置して、この温度検出センサによる測定値から触媒中心温度Ｔを推定するようにしてもよい。
【００４２】
磁性体層５は、ケーシング２の内筒部２ａに内接してセラミックス部材４の外周部の全体を覆うような円筒形状を有する。この磁性体層５は、ケーシング２の内筒部２ａとセラミックス部材４との間に介装されている。このため、磁性体層５がケーシング側流路２１を流れる熱媒体との熱交換によって冷却されるように構成されている。
【００４３】
磁性体層５は、磁気シールドのための部材であり、ケーシング２よりも高透磁率かつ高電気抵抗率の磁性材料によって構成されている。このため、磁性体層５は、磁界を通し易く且つ電流損が小さい。典型的には、フェライト系酸化物を含むフェライト系磁性材料によって磁性体層５が構成される。この場合、フェライト系酸化物の粉末材料を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。
【００４４】
なお、磁性体層５を構成する磁性材料は、ケーシング２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２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。
【００４５】
図１及び図２に示されるように、誘導加熱部１０は、セラミックス部材４を誘導加熱するためのものである。この誘導加熱部１０は、複数の導電部材１１と、交番電流の通電によって複数の導電部材１１を誘導加熱するコイル１２と、を備えている。この誘導加熱部１０の構成要素は、第１排気流路３１に配置されている一方で、第２排気流路３２には配置されていない。
【００４６】
複数の導電部材１１はいずれも、セラミックス部材４の内部に第１方向Ｘに延在するように設けられた金属棒によって構成されている。複数の導電部材１１は、セラミックス部材４の第２方向Ｙの断面について、中心軸Ｄの周りを取り囲むように配置されている。複数の導電部材１１は、例えば、同材質の導電性金属材料からなり、特に誘導加熱による加熱効率を高めるためにステンレス鋼等のように磁性の高い金属材料によって構成されるのが好ましい。
【００４７】
図２に示されるように、本実施形態において、複数の導電部材１１は、中心軸Ｄに沿って配置される導電部材１１と、これを中心とする多重の仮想円上に同心状に均等配置される導電部材１１と、からなり、第１方向Ｘについての軸長さが略一定になっている。また、同じ仮想円上に位置する複数の導電部材１１は、それぞれが略同径であり、中心軸Ｄに近いほど小径となり、中心軸Ｄか離れるほど大径となるように構成されている。
【００４８】
なお、複数の導電部材１１を互いに異なる材質からなる金属棒によって構成することもできる。また、セラミックス部材４における複数の導電部材１１の配置や形状は任意に変更することができる。例えば、複数の導電部材１１を、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、複数の導電部材１１の軸長さをセラミックス部材４に配置される部位に応じて変更してもよいし、複数の導電部材１１の全てが同径であってもよい。
【００４９】
導電部材１１の固定方法は、特に限定されないが、例えば、セラミックス部材４の空隙部４ａに圧入保持することができる。導電部材１１の外径が空隙部４ａの内径を上回る場合には、空隙部４ａの拡径処理がなされた箇所に導電部材１１を挿入保持させることができる。
【００５０】
コイル１２は、セラミックス部材４を周方向である第３方向Ｚ（図２参照）に沿って螺旋状に取り巻くように構成されている。即ち、このコイル１２は、複数の導電部材１１に対して交番電流の通電時の磁束が及ぶ近傍領域に配置されている。このため、コイル１２の通電時における誘導加熱によって導電部材１１を発熱させることができる。なお、コイル１２の巻き数は、特に限定されるものではなく、適宜に変更が可能である。
【００５１】
ここで、コイル１２が導電部材１１を誘導加熱する原理について説明する。
【００５２】
コイル１２に交番電流が通電されると、コイル１２の周りに交番磁界である磁力線が形成される。このとき、導電部材１１は、コイル１２の周囲雰囲気である排気や空気などに比べて透磁率が高い。このため、コイル１２によって生じた磁力線は導電部材１１を優先的に通過し、この磁力線と垂直な方向に流れる渦電流が発生する。この渦電流によって導電部材１１が発熱し、この導電部材１１の発熱によってセラミックス部材４が間接的に加熱される。その結果、排気管ＥＸに排気が流入するよりも前に、セラミックス部材４を触媒活性温度以上に昇温させることができる。
【００５３】
コイル１２の両端部は、２つのコイル取出部６を通じてケーシング２の外部に取り出され、インバータ回路部１８に電気的に接続されている。コイル取出部６には、ケーシング２との間を磁気シールドするための筒状の磁性部材７を設けられている。磁性部材７は、磁性体層５と同様に、ケーシング２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よって構成されるのが好ましい。これにより、コイル１２の周りの磁束が磁性部材７を透過し易くなり、コイル取出部６の外側のケーシング２又はコイル取出部６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。
【００５４】
インバータ回路部１８は、車載のバッテリ１９に電気的に接続されている。ここで、インバータ回路部１８は、複数のスイッチング素子等を内蔵しており、制御部４０の制御信号に応じて、バッテリ１９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１２に交番電流を供給する機能を果たす。
【００５５】
インバータ回路部１８からコイル１２に交番電流が供給されることで磁束が発生する。このとき磁束はケーシング２よりも磁性体層５に流れ易くなる。これにより、ケーシング２の発熱が抑制される。また、高電気抵抗率の磁性体層５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、セラミックス部材４の加熱効率を向上させることが可能となる。
【００５６】
コイル１２は、中空部１３を有する中空パイプ形状のコイルであり、この中空部１３によって冷却部２０のコイル側流路２２が構成されている。このコイル側流路２２は、流入部２２ａから流入した熱媒体が流出部２２ｂから流出するまでの間に流通可能な流路である。このコイル側流路２２には、ケーシング側流路２１に供給される熱媒体と同種の熱媒体が供給されるように構成されるのが好ましい。
【００５７】
ここで、冷却部２０のケーシング側流路２１を流れる熱媒体は、主に、ケーシング２内を流れる排気の温度上昇や、誘導加熱部１０の作動に伴う磁性体層５及びケーシング２の温度上昇を熱交換によって抑制するのに使用される。これにより、磁性体層５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。このような冷却構造は、耐熱性の低い磁性体層５に対して特に有効である。
【００５８】
これに対して、冷却部２０のコイル側流路２２を流れる熱媒体は、主に、誘導加熱部１０のコイル１２の通電時に、このコイル１２との熱交換によってコイル１２を冷却するのに使用される。これにより、コイル１２自体の発熱を低く抑えることが可能になる。
【００５９】
なお、冷却部２０のケーシング側流路２１及びコイル側流路２２を流れる熱媒体は、低温の冷間始動時等におけるセラミックス部材４に対しては、このセラミックス部材４を加温する加温用としても利用可能である。
【００６０】
図３及び図４に示されるように、第２排気流路３２を区画する排気流通管１４は、ケーシング２の環状空間３を、第１排気流路３１における排気流れ方向である第１方向Ｘに沿って往復しながら周方向である第３方向Ｚに延在している。
【００６１】
これに対して、冷却部２０のケーシング側流路２１は、排気流通管１４に沿って第１方向Ｘに延びる第１熱交換領域と、排気流通管１４に交差して第３方向Ｚに延びる第２熱交換領域と、を有する。
【００６２】
このため、ケーシング側流路２１の第１熱交換領域では、熱媒体流れＬが第２排気流路３２の第１方向Ｘの排気流れＦ２に沿って形成される。また、ケーシング側流路２１の第２熱交換領域では、熱媒体流れＬが第２排気流路３２の第１方向Ｘの排気流れＦ２を横切るように形成される。
【００６３】
この排気流通管１４の第１方向Ｘの端部には、凹部１４ａが設けられている。この凹部１４ａは、ケーシング側流路２１の第２熱交換領域においてケーシング２の壁部との間に隙間Ｇを形成するためのものである。排気流通管１４に凹部１４ａを設けることで、第２熱交換領域において隙間Ｇを通じて第３方向Ｚに熱媒体が流れる。これにより、熱媒体がケーシング側流路２１の各領域を均一に流れるようにすることができる。
【００６４】
ここで、排気浄化装置１にかかる排気経路及び冷却水循環経路について説明する。
【００６５】
図５に示されるように、エンジンＥのエンジンヘッドＥｈから排出された排気が流れる排気経路Ｍ１には、排気浄化装置１が配置されている。この排気浄化装置１は、排気経路Ｍ１における排気流れについて第２触媒部１ｂの下流側に接続された第３触媒部１ｃを備えている。この第３触媒部１ｃには、第１触媒部１ａ及び第２触媒部１ｂと同様の排気浄化触媒が設けられている。この第３触媒部１ｃは、「床下触媒」とも称呼される。
【００６６】
冷却水循環経路Ｎ１には、熱媒体としての冷却水を吐出する冷却水ポンプＷＰが配置されている。冷却水ポンプＷＰから吐出された冷却水は、ＥＧＲクーラ６０とエンジンブロックＥｂ及びエンジンヘッドＥｈとのそれぞれに供給される。
【００６７】
ＥＧＲクーラ６０から流出した冷却水の一部は、流入部２１ａを通じてケーシング側流路２１に流入し、流入部２２ａを通じてコイル側流路２２に流入する。ＥＧＲクーラ６０から流出した冷却水の残部は、ＥＧＲバルブ６２及びスロットルボディ６３を経由し、サーモスタット６５を介して冷却水ポンプＷＰに循環可能になっている。
【００６８】
ケーシング側流路２１の流出部２１ｂとコイル側流路２２の流出部２２ｂのそれぞれから流出した冷却水は、ヒータ６１において車室内の空気との熱交換によって冷やされた後、サーモスタット６５を介して冷却水ポンプＷＰに循環可能になっている。
【００６９】
エンジンヘッドＥｈから流出した冷却水の一部は、切替弁６４を介してＥＧＲクーラ６０に流入する。エンジンヘッドＥｈから流出した冷却水の残部は、リザーバタンク６６に連通するラジエータ６７において外気との熱交換によって冷やされた後、サーモスタット６５を介して冷却水ポンプＷＰに循環可能になっている。
【００７０】
なお、図５に示される排気経路Ｍ１及び冷却水循環経路Ｎ１に代えて、図６に示される排気経路Ｍ２及び冷却水循環経路Ｎ２を用いることもできる。この場合、排気経路Ｍ２は、第３触媒部１ｃの下流に排気熱回収器６８が配置されている点で図５の排気経路Ｍ１と相違している。
【００７１】
排気熱回収器６８は、車室内の暖房時に必要な熱を確保するために、排気経路Ｍ２を流れる排気の熱を冷却水に伝える機能を有する。また、冷却水循環経路Ｎ２において、ケーシング側流路２１の流出部２１ｂとコイル側流路２２の流出部２２ｂのそれぞれから流出した冷却水は、ヒータ６１に導入され、このヒータ６１で車室内の空気との熱交換によって冷やされた後、排気熱回収器６８に経由して、サーモスタット６５を介して冷却水ポンプＷＰに循環可能になっている。
【００７２】
次に、上記排気浄化装置１がハイブリット車両に搭載される場合、この排気浄化装置１の作動について、図７〜図１２を参照しながら説明する。
【００７３】
図７に示されるように、車両起動後の排気浄化装置１の作動フェーズとして、少なくとも４つの作動フェーズＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が挙げられる。
【００７４】
第１の作動フェーズＰ１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの区間において、セラミックス部材４に担持されている触媒Ｃを暖機するための触媒暖機フェーズである。
【００７５】
第２の作動フェーズＰ２は、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの区間と、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの区間において、触媒Ｃを保温するための触媒保温フェーズである。
【００７６】
第３の作動フェーズＰ３は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの区間と、時刻ｔ６から時刻ｔ７までの区間において、エンジンＥの排気を浄化するための排気浄化フェーズである。
【００７７】
第４の作動フェーズＰ４は、時刻ｔ７以降の区間において、触媒Ｃの過昇温を抑制するための触媒過昇温抑制フェーズである。
【００７８】
車両が起動された後、上記触媒中心温度Ｔが下側閾値ＴＬを下回ると判定された場合に、第１の作動フェーズＰ１としての暖機運転が実行される。時刻ｔ１において、エンジンＥの起動状態、即ちエンジンＥのｏｎ／ｏｆｆにかかわらず、コイル１２の設定状態をｏｆｆ状態からｏｎ状態に切り替える。これにより、コイル１２に交番電流が通電された通電状態になる。
【００７９】
このとき、コイル１２の通電状態で導電部材１１が誘導加熱されることに伴って、触媒中心温度Ｔが上昇する。そして、この触媒中心温度Ｔが下側閾値ＴＬに達する時刻ｔ２までコイル１２の設定状態をｏｎ状態に維持する。
【００８０】
冷却部２０は、コイル１２に交番電流が通電されている誘導加熱の状態で、コイル側流路２２に熱媒体を所定流量（以下、「基準流量」という。）で供給するように流量調整されるのが好ましい。このとき、コイル１２はコイル側流路２２を流れる熱媒体との熱交換によって冷却されてその発熱が抑制される。
【００８１】
この暖機運転では、切替バルブ３０は、制御部４０によって図８に示される開位置Ａ２に制御され、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで開位置Ａ２に保持される。このとき、切替バルブ３０による第１排気流路３１の閉鎖が解除されて第１排気流路３１が開放される。即ち、制御部４０は、セラミックス部材４の触媒中心温度Ｔが下側閾値ＴＬを下回ることでコイル１２に交番電流を通電した通電時にケーシング２内に流入した排気が第１排気流路３１のみを流通可能となるように切替バルブ３０を制御する。
【００８２】
その後、触媒中心温度Ｔが下側閾値ＴＬに達したことを条件に、第２の作動フェーズＰ２としての触媒保温運転に移行する。この触媒保温運転によれば、時刻ｔ２においてコイル１２の設定状態をｏｎ状態からｏｆｆ状態に切り替える。これにより、コイル１２における交番電流の通電が停止された非通電状態になる。
【００８３】
このときコイル１２自体の温度が下がるため、冷却部２０は、コイル側流路２２に熱媒体を上記基準流量よりも低い低流量で供給するように流量調整されるのが好ましい。
【００８４】
この触媒保温運転では、切替バルブ３０は、制御部４０によって図９に示される閉位置Ａ１に制御され、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで閉位置Ａ１に保持される。このとき、切替バルブ３０によって第１排気流路３１が閉鎖される。これにより、ケーシング２内に流入した排気は、第２排気流路３２を通じて流通可能な状態になる。このとき、エンジンＥは起動前であり排気は殆ど流入することがなく、触媒中心温度Ｔは時間経過に伴って若干下降するが下側閾値ＴＬ付近に保持される。
【００８５】
エンジンＥが起動されるタイミングで第３の作動フェーズＰ３としての通常運転に移行する。この通常運転によれば、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの区間でコイル１２の設定状態をｏｎ状態に維持する。これにより、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの区間でコイル１２に交番電流が通電された通電状態になる。
【００８６】
この通常運転では、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの区間で、切替バルブ３０は、制御部４０によって図１０に示される開位置Ａ２に維持される。このとき、エンジンＥから排出された高温の排気が第１排気流路３１に流入し、この第１排気流路３１において触媒Ｃが担持されたセラミックス部材４の空隙部４ａを通過することに伴って、触媒中心温度Ｔが上昇する。そして、触媒中心温度Ｔが下側閾値ＴＬ以上に上昇することによってエンジンＥの排気が浄化される。
【００８７】
このときコイル１２自体の温度が上がるとともに、第１排気流路３１に高温の排気が流れるため、冷却部２０は、コイル側流路２２に熱媒体を上記基準流量で供給し、且つケーシング側流路２１にも熱媒体を同程度の流量で供給するように流量調整されるのが好ましい。
【００８８】
次に、エンジンＥが停止されるタイミングで触媒保温運転に再び移行する。この触媒保温運転では、切替バルブ３０の設定位置が開位置Ａ２から閉位置Ａ１に切り替えられ、時刻ｔ５から時刻ｔ６まで閉位置Ａ１に保持される（図９参照）。これにより、切替バルブ３０によって第１排気流路３１が閉鎖される。即ち、制御部４０は、セラミックス部材４の触媒中心温度Ｔが下側閾値ＴＬを超えることでコイル１２における交番電流の通電を停止した非通電時にケーシング２内に流入した排気が第２排気流路３２のみを流通可能となるように切替バルブ３０を制御する。
【００８９】
このとき、エンジンＥの排気は、触媒Ｃが担持されたセラミックス部材４をバイパスして第２排気流路３２に流れる。このため、触媒中心温度Ｔは、時間経過に伴って若干下降するものの急激に下降することがなく、下側閾値ＴＬと上側閾値ＴＨとの間で保持される。
【００９０】
ここで、「下側閾値ＴＬ」は、典型的には、排気浄化処理に必要な触媒活性温度の下側管理値として定められる。このため、セラミックス部材４の温度が下側閾値ＴＬを上回る温度範囲で排気浄化処理が可能になる。
【００９１】
これに対して、「上側閾値ＴＨ」は、下側閾値ＴＬを上回る温度範囲において触媒Ｃの温度耐久性を管理するための上側管理値として定められる。このため、触媒Ｃの温度耐久性の低下を防ぐために、セラミックス部材４の温度を上側閾値ＴＨ以下に制御するのが好ましい。
【００９２】
この触媒保温運転において、第２排気流路３２を流れる排気は、ケーシング側流路２１を流れる熱媒体との熱交換によって冷却される。従って、第２触媒部１ｂの主触媒に高温の排気が流入するのを抑制することができる。
【００９３】
エンジンＥが再度起動されるタイミングで第３の作動フェーズＰ３である通常運転に再び移行する。この通常運転では、切替バルブ３０の設定位置が閉位置Ａ１から開位置Ａ２に切り替えられ、時刻ｔ６から時刻ｔ７まで開位置Ａ２に保持される（図１０参照）。これにより、切替バルブ３０による第１排気流路３１の閉鎖が解除されて第１排気流路３１が開放されるため、ケーシング２内に流入した排気が第１排気流路３１のみを流れる。
【００９４】
このとき、エンジンＥの排気が第１排気流路３１において触媒Ｃが担持されたセラミックス部材４の空隙部４ａを通過することに伴って触媒中心温度Ｔが上昇する。そして、触媒中心温度Ｔが下側閾値ＴＬ以上に維持されることによってエンジンＥの排気が浄化される。
【００９５】
その後、触媒中心温度Ｔが上側閾値ＴＨに達すると、第４の作動フェーズＰ４としての高負荷運転に移行する。この高負荷運転では、時刻ｔ７において、図１１に示されるように切替バルブ３０の設定位置が開位置Ａ２から閉位置Ａ１に切り替えられる。これにより、切替バルブ３０によって第１排気流路３１が閉鎖される。
【００９６】
このとき、エンジンＥの排気は、触媒Ｃが担持されたセラミックス部材４をバイパスして第２排気流路３２に流れる。このため、触媒中心温度Ｔを上側閾値ＴＨまで低下させることによって、触媒Ｃが過昇温の状態のままになるのを抑制することができる。
【００９７】
この高負荷運転において、第２排気流路３２を流れる排気がケーシング側流路２１を流れる熱媒体との熱交換によって冷却されるため、第２触媒部１ｂの主触媒に高温の排気が流入するのを抑制することができる。
【００９８】
このときコイル１２自体の温度が上がるとともに、第１排気流路３１に上側閾値ＴＨを超える高温の排気が流れるため、冷却部２０は、コイル側流路２２に熱媒体を上記基準流量よりも高い高流量で供給し、且つケーシング側流路２１にも熱媒体を同程度の高流量で供給するように流量調整されるのが好ましい。
【００９９】
なお、この高負荷運転では、切替バルブ３０を閉位置Ａ１に設定する代わりに、触媒中心温度Ｔの状況に応じて第１排気流路３１における排気流量を調整するために、閉位置Ａ１と開位置Ａ２との間の中間位置に設定することもできる。
【０１００】
次に、車室内の暖房要求がある場合の制御について、図５、図６及び図１２を参照しつつ説明する。なお、この制御は、エンジンＥの暖機要求に応じても実行される。
【０１０１】
図５に示されるように、冷却部２０は、エンジンＥに冷却水を循環させる冷却水循環経路Ｎ１に室内の空気を加熱可能に設けられたヒータ６１と接続されている。そして、冷却部２０によって加温された冷却水がヒータ６１に供給されるようになっている。
【０１０２】
冷却水循環経路Ｎ１によれば、冷却水ポンプＷＰとエンジンＥとの間で冷却水が循環される。この冷却水循環経路Ｎ１において、冷却部２０のケーシング側流路２１及びコイル側流路２２のそれぞれを流れた冷却水は、車室内の暖房用のヒータ６１を経由した後でエンジンＥ側へ戻される。
【０１０３】
車室内の暖房要求時には、図１２に示されるように、切替バルブ３０が閉位置Ａ１に設定されて第１排気流路３１が閉鎖される。また、冷却部２０は、上記高負荷運転の場合と同様に、ケーシング側流路２１及びコイル側流路２２のそれぞれに熱媒体が高流量で供給されるように流量制御される。これにより、エンジンＥの排気は、第１排気流路３１及び第２排気流路３２に流れて、ケーシング側流路２１及びコイル側流路２２のそれぞれを流れる熱媒体との間で熱交換される。
【０１０４】
このとき、冷却部２０は、車室内の暖房要求に応じて、エンジンＥに供給される冷却水をケーシング側流路２１に高流量で流して第２排気流路３２の排気との熱交換によって加温するように構成されている。また、冷却部２０は、エンジンＥに供給される冷却水をコイル側流路２２においても高流量で流して周辺の高温部との熱交換を促進するように構成されている。このため、排気と冷却水との熱交換を促進して、冷却水を早期に昇温させることができ、車室内の空気をヒータ６１で早期に加熱する早期暖房が可能になる。
【０１０５】
なお、図６中の冷却水循環経路Ｎ２を採用する場合、冷却部２０はヒータ６１と接続されている。そして、冷却部２０によって加温された冷却水がヒータ６１に供給されるようになっている。この冷却水循環経路Ｎ２によれば、冷却部２０のケーシング側流路２１及びコイル側流路２２のそれぞれを流れた冷却水は、車室内の暖房用のヒータ６１を経由し、更に排気熱回収器６８を経由した後でエンジンＥ側へ戻される。このため、この冷却水循環経路Ｎ２を用いることで、図５中の冷却水循環経路Ｎ１を用いる場合に比べて早期暖房効果を高めることが可能になる。
【０１０６】
次に、上述の実施形態１の作用効果について説明する。
【０１０７】
上記排気浄化装置１において、エンジンＥからケーシング２内に流入した排気は、第１排気流路３１及び第２排気流路３２の２つの排気流路を通じて流通可能である。ここで、第１排気流路３１は、空隙部４ａに触媒Ｃが担持されたセラミックス部材４と、セラミックス部材４の内部に設けられた導電部材１１と、導電部材１１を誘導加熱するコイル１２と、が配置された排気流路である。これに対して、第２排気流路３２は、第１排気流路３１をバイパスする排気流路である。そして、切替バルブ３０が制御部４０によって制御されることにより、第１排気流路３１と第２排気流路３２との少なくとも一方の排気流路を排気が流れるように調整される。
【０１０８】
第１排気流路３１を流れる排気は、コイル１２の通電時に導電部材１１が誘導加熱されてセラミックス部材４の温度が上昇した状態で、このセラミックス部材４の空隙部４ａを通過するときに触媒Ｃによって浄化処理される。このとき、通電によって発熱する発熱体であるコイル１２を冷却部２０によって冷却することで、コイル１２自体の発熱を低く抑えることができる。
【０１０９】
また、排気が高温の状態では、制御部４０による切替バルブ３０の制御によって、第１排気流路３１を流れる排気の全量或いは一部を第２排気流路３２側にシフトすることができる。これにより、第１排気流路３１に高温の排気が流れないようにすることができ、或いは第１排気流路３１を流れる高温の排気を減らすことができる。従って、第１排気流路３１に配置されているコイル１２が受ける熱負荷を下げることができる。
【０１１０】
従って、上述の実施形態１によれば、エンジンＥの排気浄化装置１において誘導加熱に用いるコイル１２が受ける熱負荷を抑制することができる。その結果、コイル１２の耐久性が向上する。
【０１１１】
上述の実施形態１によれば、ケーシング２の外周に磁性体層５を覆うように設けられたケーシング側流路２１に熱媒体を流す冷却構造によって、磁性体層５をキュリー温度より低い温度に冷却することができる。この冷却構造の場合、第１触媒部１ａの体格を大きく増加させることなく、磁性体層５を効率良く冷却することができる。
【０１１２】
上述の実施形態１によれば、冷却部２０のケーシング側流路２１に排気流通管１４を配置して、この排気流通管１４の中空部１５によって構成される第２排気流路３２を流れる排気をケーシング側流路２１の熱媒体と熱交換させることができる。
【０１１３】
上述の実施形態１によれば、コイル１２の中空部１３によって構成されるコイル側流路２２に熱媒体を流す冷却構造によって、エンジンＥから排気された高温の排気を冷却することによって、セラミックス部材４に担持されている触媒Ｃの高温劣化を防ぐことができる。
【０１１４】
なお、上述の実施形態１に関連する変更例として、排気が流れる第２排気流路３２をケーシング２外に設ける構造を採用することもできる。
【０１１５】
以下、上述の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。
【０１１６】
（実施形態２）
図１３に示されるように、実施形態２の、内燃機関の排気浄化装置１０１は、第１触媒部１０１ａの構造が実施形態１の第１触媒部１ａの構造と相違している。
【０１１７】
排気浄化装置１０１の第１触媒部１０１ａにおいて、ケーシング２に収容されているセラミックス部材４は、筒内空間４ｂを有する筒状であり、この筒内空間４ｂによって第２排気流路３２が構成されている。そして、ケーシング２内には、セラミックス部材４の筒内空間４ｂの下流に切替バルブ３０が設けられている。
【０１１８】
この切替バルブ３０は、制御部４０の制御信号に応じてアクチュエータ（図示省略）が作動することによって、回動軸部３０ａを中心に閉位置Ｂ１と開位置Ｂ２との間で第２排気流路３２を開閉可能に回動する。
【０１１９】
切替バルブ３０が図１３中の実線で示す閉位置Ｂ１にあるとき、この切替バルブ３０によって第２排気流路３２が閉鎖されるように構成されている。一方で、切替バルブ３０が図１３中の閉位置Ｂ１から二点鎖線で示す開位置Ｂ２に切り替わると、この第２排気流路３２が開放されるように構成されている。即ち、この切替バルブ３０は、その開閉対象が第２排気流路３２である点で、実施形態１の場合と相違している。
【０１２０】
第２触媒部１ｂは、排気が通過可能な空隙部４ａに主触媒としての触媒Ｃが担持されてなるセラミックス部材５４と、このセラミックス部材５４を収容するケーシング５２と、を備えている。ケーシング５２の内側空間５８は、第１触媒部１０１ａから流入した排気が流通可能な排気流路を構成している。ケーシング５２はケーシング２と同一の材料からなり、セラミックス部材５４はセラミックス部材４と同一の材料からなる。
【０１２１】
図１４及び図１５に示されるように、第１触媒部１０１ａのセラミックス部材４は、コイル１２を収容する収容空間４ｃを有する。この収容空間４ｃは、セラミックス部材４の第１方向Ｘの両端面のうち上流側の端面に、第１方向Ｘが溝深さとなるように設けられた円環状の溝部として構成されている。このため、セラミックス部材４は、径方向である第２方向Ｙについて、収容空間４ｃを境界として、収容空間４ｃよりも筒内空間４ｂ側の内周部４ｄと、収容空間４ｃを挟んで筒内空間４ｂと反対側の外周部４ｅと、に区画される。
【０１２２】
セラミックス部材４の内周部４ｄ及び外周部４ｅのそれぞれの内部には、仮想円上に同心状に均等配置される複数の導電部材１１が設けられている。この場合、コイル１２の被収容部１２ａは、円環状であり、セラミックス部材４の内周部４ｄに巻き付けられるようにして収容空間４ｃに収容されている。
【０１２３】
コイル１２の被収容部１２ａがセラミックス部材４の収容空間４ｃに収容された状態において、導電部材１１は、コイル１２に対してセラミックス部材４の径方向である第２方向Ｙの両側の隣接位置に配置される。このとき、コイル１２の被収容部１２ａとケーシング２との間に磁性の高い導電部材１１が周方向である第３方向Ｚに介装される。この導電部材１１は、実施形態１の第１触媒部１ａに設けられている磁性体層５に相当する役割を果たす。このため、本実施形態の第１触媒部１０１ａでは、磁性体層５のような部位が省略されている。また、導電部材１１をコイル１２に対して第２方向Ｙの両側に配置することによって、導電部材１１をコイル１２によって誘導加熱することができる。
【０１２４】
また、本実施形態の第１触媒部１０１ａは、ケーシング側流路２１及び排気流通管１４に相当する要素を備えていない点で、実施形態１の第１触媒部１ａと相違している。
【０１２５】
その他については、実施形態１と同様である。
【０１２６】
ここで、図７、図１６〜図１９を参照しながら、排気浄化装置１０１の作動フェーズについて説明する。
【０１２７】
車両起動後の排気浄化装置１０１の作動フェーズの推移は、実施形態１の排気浄化装置１のものと同様である（図７参照）。
【０１２８】
なお、図７において、切替バルブ３０の閉位置Ａ１とは第１排気流路３１に排気を流さないような切替バルブ３０の開閉状態をいい、切替バルブ３０の開位置Ａ２とは第１排気流路３１に排気を流すような切替バルブ３０の開閉状態をいう。このため、切替バルブ３０の開閉状態については、実施形態２の閉位置Ｂ１が実施形態１の開位置Ａ２に相当するものとし、実施形態２の開位置Ｂ２が実施形態１の閉位置Ａ１に相当するものとする。
【０１２９】
第１の作動フェーズＰ１としての暖機運転では、コイル１２に交番電流が通電されるとともに、切替バルブ３０が図１６に示されるような閉位置Ｂ１に設定されて第２排気流路３２が閉鎖される。従って、ケーシング２内に流入した排気は、第２排気流路３２を流れずに、セラミックス部材４よりも上流の領域から第１排気流路３１に流入する。
【０１３０】
これにより、エンジンＥの排気が第１排気流路３１を流れるため、セラミックス部材４の温度が触媒Ｃの活性温度に達している場合には、この排気の浄化処理が実行される。また、この暖機運転時に通電状態のコイル１２を冷却するために、冷却部２０のコイル側流路２２に熱媒体が基準流量で供給されるのが好ましい。
【０１３１】
第２の作動フェーズＰ２としての触媒保温運転では、コイル１２の通電が停止されるとともに、切替バルブ３０が図１７に示されるような開位置Ｂ２に設定されて第２排気流路３２が開放される。
【０１３２】
これにより、ケーシング２内に流入した排気は、第１排気流路３１に比べて流路抵抗の低い第２排気流路３２を通じて流通可能な状態になる。また、コイル１２が非通電状態であるため、冷却部２０のコイル側流路２２に熱媒体が基準流量よりも低い低流量で供給されるのが好ましい。
【０１３３】
第３の作動フェーズＰ３としての通常運転では、エンジンＥの始動時にコイル１２に交番電流が通電されるとともに、切替バルブ３０が図１８に示されるような閉位置Ｂ１に設定されて第２排気流路３２が閉鎖される。
【０１３４】
これにより、エンジンＥから排出された高温の排気は、第１排気流路３１に流入し、この第１排気流路３１において触媒Ｃが担持されたセラミックス部材４の空隙部４ａを通過する。このとき、触媒中心温度Ｔが下側閾値ＴＬ以上に上昇することによってエンジンＥの排気が浄化される。また、この通常運転時に通電状態のコイル１２を冷却するために、冷却部２０のコイル側流路２２に熱媒体が基準流量で供給されるのが好ましい。
【０１３５】
第４の作動フェーズＰ４としての高負荷運転では、コイル１２の通電が停止されるとともに、切替バルブ３０が図１９に示されるような、閉位置Ｂ１と開位置Ｂ２との間の中間位置Ｂ３に設定される。この場合、全開状態である開位置Ｂ２に対して、中間位置Ｂ３を「半開位置」ということもできる。
【０１３６】
切替バルブ３０を中間位置Ｂ３に設定することによって、エンジンＥの排気を第１排気流路３１と第２排気流路３２の両方に流通させることができ、第１排気流路３１及び第２排気流路３２のそれぞれにおける排気流量を調整することができる。
【０１３７】
エンジンＥの排気が高温である高負荷状態では、温度導出部４１（図１参照）による導出結果に基づいて第１排気流路３１における排気流量を調整することによって、第１排気流路３１において誘導加熱部１０が受ける熱負荷を低く抑えることができる。また、この高負荷運転時にコイル１２のコイル側流路２２に上記基準流量を上回るような最大流量で熱媒体を供給して、熱媒体への廃熱の移動を促進するのが好ましい。
【０１３８】
車室内の暖房要求時には、図２０に示されるように、切替バルブ３０が閉位置Ｂ１に設定されて第２排気流路３２が閉鎖される。また、冷却部２０は、上記高負荷運転の場合と同様に、コイル側流路２２に熱媒体を高流量で供給する。これにより、エンジンＥの排気は、第１排気流路３１に流れて、コイル側流路２２を流れる熱媒体との間で熱交換される。
【０１３９】
このとき、冷却部２０は、エンジンＥに供給される冷却水をコイル側流路２２に高流量で流して周辺の高温部との熱交換を促進するように構成されている。このため、排気と冷却水との熱交換を促進して、冷却水を早期に昇温させることができ、車室内の空気をヒータ６１で早期に加熱する早期暖房が可能になる。
【０１４０】
なお、図６中の冷却水循環経路Ｎ２を採用する場合、冷却部２０のコイル側流路２２を流れた冷却水は、車室内の暖房用のヒータ６１を経由し、更に排気熱回収器６８を経由した後でエンジンＥ側へ戻される。このため、この冷却水循環経路Ｎ２を用いることで、図５中の冷却水循環経路Ｎ１を用いる場合に比べて早期暖房効果を高めることが可能になる。
【０１４１】
上述の実施形態２によれば、セラミックス部材４の筒内空間４ｂを利用して第２排気流路３２を構成することによって、ケーシング２内に簡単に第２排気流路３２を設けることができる。また、このセラミックス部材４の筒内空間４ｂの下流に配置した切替バルブ３０によって、第２排気流路３２を開閉することができる。
【０１４２】
上述の実施形態２によれば、実施形態１に比べて、磁性体層５、ケーシング側流路２１及び排気流通管１４に相当する要素を省略することができ、第１触媒部１０１ａの構造を簡素化することができる。
【０１４３】
その他、実施形態１と同様の作用効果を奏する。
【０１４４】
本発明は、上述の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変更が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【０１４５】
上述の実施形態では、コイル１２の中空部１３に熱媒体を流すことによってコイル１２を冷却する構造について例示したが、これに代えて、コイル１２の外表面に熱媒体を接触させて冷却する構造を採用することもできる。
【０１４６】
上述の実施形態では、ケーシング２及びセラミックス部材４の断面形状がいずれも円形である場合について例示したが、この断面形状は円形のみに限定されるものではなく、例えば楕円形、四角形、多角形などであってもよい。
【０１４７】
上述の実施形態では、排気調整部としての切替バルブ３０を、第１排気流路３１と第２排気流路３２のいずれか一方に配置する場合について例示したが、これに代えて第１排気流路３１と第２排気流路３２の両方に切替バルブ３０を配置して流量調整を行うようにしてもよい。
【０１４８】
上述の実施形態では、第１排気流路３１のみに触媒Ｃが担持されたセラミックス部材４が配置される場合について例示したが、これに代えて、触媒Ｃが担持されたセラミックス部材４が第１排気流路３１及び第２排気流路３２の両方に配置される構造を採用することもできる。
【０１４９】
上述の実施形態では、自動車用のエンジンＥの排気浄化装置１，１０１について例示したが、排気浄化装置１，１０１を自動車以外の他の機器に用いられる内燃機関の排気浄化装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１５０】
１，１０１  内燃機関の排気浄化装置
２  ケーシング
２ａ  内筒部
２ｂ  外筒部
３  環状空間
４  セラミックス部材
４ａ  空隙部
４ｂ  筒内空間
４ｃ  収容空間
５  磁性体層
１１  導電部材
１２  コイル
１２ａ  被収容部
１３  中空部
１４  排気流通管
１４ａ  凹部
１５  中空部
２０  冷却部
２１  ケーシング側流路
２２  コイル側流路
３０  切替バルブ（排気調整部）
３１  第１排気流路
３２  第２排気流路
４０  制御部
６１  ヒータ
Ｃ  排気浄化触媒
Ｅ  エンジン（内燃機関）
Ｇ  隙間
Ｎ１，Ｎ２  冷却水循環経路
ＴＬ  下側閾値
Ｘ  第１方向（排気流れ方向）
【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】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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