(57)【要約】  温度制御装置は、仕事源と、管と、スタックと、制御デバイスとを備えている。前記仕事源は流体中に波動を発生させる。前記管は前記流体を導入し、前記仕事源が配置された第１の長手方向端部と、前記流体の流体要素の長手方向の振動が可能である第２の長手方向端部とを有する。前記スタックは前記管内において前記第１及び第２の長手方向端部の間に設けられ、細分化された流路の集合体を備えている。前記制御デバイスは、前記管内における前記波動による前記流体の流体要素の速度の振動と圧力の振動の位相差を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中に波動を発生させる仕事源と、
前記流体を導入する管であって、前記仕事源が配置された第１の長手方向端部と、前記流体の流体要素の長手方向の振動が可能である第２の長手方向端部とを有する該管と、
前記管内において前記第１及び第２の長手方向端部の間に設けられたスタックであって、細分化された流路の集合体を備えた該スタックと、
前記管内における前記波動による前記流体の流体要素の速度の振動と圧力の振動の位相差を制御する制御デバイスとを備えた温度制御装置。
【請求項２】
前記制御デバイスは前記位相差を９０度から遠ざけて０度及び１８０度の一方に近づける、請求項１に記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記制御デバイスは前記位相差を０度及び１８０度の一方に近づける制御状態と非制御状態とに前記スタックの温度要求に応じて切り換えられる、請求項２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
前記仕事源は内燃機関であり、
前記管は前記内燃機関の吸気管及び排気管の一方であり、
前記スタックは前記管に配置された流体処理装置である、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の温度制御装置。
【請求項５】
前記管は前記内燃機関の排気管であり、
前記流体処理装置は前記排気管に介装されて排気を浄化する触媒コンバータであり、
前記制御デバイスは前記位相差を操作することにより前記触媒コンバータにおける触媒担体の温度及び長手方向の温度勾配の一方を制御する、請求項４に記載の温度制御装置。
【請求項６】
前記制御デバイスは前記内燃機関の負荷状態に応じて前記位相差を操作する、請求項５に記載の温度制御装置。
【請求項７】
前記触媒担体の温度勾配における温度が高い側に、より多くの量の触媒を担持させる、請求項５又は６に記載の温度制御装置。
【請求項８】
前記制御デバイスは、前記管内において前記第１及び第２の長手方向端部の間に設けられたオリフィスを備えている、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の温度制御装置。
【請求項９】
前記制御デバイスは、前記管内において前記第１及び第２の長手方向端部の間に設けられ、前記管を開閉するバルブであって、前記オリフィスが形成される該バルブを備え、
前記制御デバイスは前記スタックの温度要求に応じて前記バルブを操作することにより前記位相差を制御する、請求項８に記載の温度制御装置。
【請求項１０】
前記制御デバイスは、前記管内において前記第１及び第２の長手方向端部の間に始点と終点を有する迂回管を備えている、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の温度制御装置。
【請求項１１】
前記制御デバイスは前記スタックの温度要求に応じて前記迂回管への流体の流入を操作することにより前記位相差を制御する、請求項１０に記載の温度制御装置。
【請求項１２】
前記制御デバイスは、前記管内において前記第１及び第２の長手方向端部の間に設けられたレゾネータを備えている、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の温度制御装置。
【請求項１３】
前記制御デバイスは前記スタックの温度要求に応じて前記レゾネータの形状を操作することにより前記位相差を制御する、請求項１２に記載の温度制御装置。
【請求項１４】
前記管は前記内燃機関に接続されるマニホールド形状を有し、
前記マニホールド形状は、前記位相差を０度及び１８０度の一方に近づけるように規定され、前記制御デバイスを実装する、請求項４乃至６のいずれか１つに記載の温度制御装置。
【請求項１５】
前記管は前記内燃機関に接続されるマニホールド形状を有し、
前記マニホールド形状は、前記位相差を０度及びマイナス１８０度の一方に近づけるように規定され、前記制御デバイスを実装する、請求項４乃至６のいずれか１つに記載の温度制御装置。
【請求項１６】
前記流体処理装置は、第１の流体処理装置と第２の流体処理装置とを備え、
前記第１及び第２の流体処理装置の形状及び位置が前記位相差を０度及び１８０度の一方に近づけるように規定され、前記制御デバイスを実装する、請求項４に記載の温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱音響現象を用いて温度制御を行う装置に関し、例えば、内燃機関の排気管に介装される触媒コンバータなどを昇温するのに好適な温度制御装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
特許文献１には、ループ管に、高温側熱交換器と低温側熱交換器とで挟まれる第１スタックと、低温側熱交換器と高温側熱交換器とで挟まれる第２スタックとを配置し、第１スタックの低温側熱交換器を冷却することで、第１スタック内に自励による定在波及び進行波を発生させ、この定在波及び進行波を、第２スタックに伝播させることで、第２スタックに温度勾配を生じさせ、第２スタックの高温側熱交換器から高い熱を出力させる音響暖房装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２７４０９９号公報
【発明の概要】
【０００３】
前記特許文献１に開示されるように、熱音響現象により廃熱を用いてスタック温度を制御する技術が開発されているが、前記特許文献１に開示されるループ管を用いるシステムでは、ループ管を構成できない場合に用いることは困難であり、また、装置サイズが大きくコストの増大を招くといった問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、ループ管を構成できない管に導入された流体の波動エネルギを用いた熱音響現象によって、スタック（例えば内燃機関の排気管内に設けられた触媒コンバータなど）の温度又は温度勾配を制御できる温度制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明によれば、温度制御装置は、流体中に波動を発生させる仕事源と、前記流体を導入する管であって、前記仕事源が配置された第１の長手方向端部と、前記流体の流体要素の長手方向の振動が可能である第２の長手方向端部とを有する該管と、前記管内において前記第１及び第２の長手方向端部の間に設けられたスタックであって、細分化された流路の集合体を備えた該スタックと、前記管内における前記波動による前記流体の流体要素の速度の振動と圧力の振動の位相差を制御する制御デバイスとを備えている。
【０００６】
上記発明によると、仕事（波動）から熱へのエネルギ変換を行う熱音響現象を利用して、スタックの流路壁面と流体との間で熱交換を行わせ、スタック全体の温度を上昇させる、または、スタックの温度勾配を形成する。制御デバイスによって前記位相差を制御することで、なるべく高効率で仕事（熱の移動）が行われるようにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本願発明の第１実施形態における内燃機関を示すシステム図。
【図２】前記第１実施形態におけるバルブを示す正面図。
【図３】排気の流速uと圧力Ｐとの位相状態を示すタイムチャート。
【図４Ａ】排気の変位ζと圧力Ｐとの位相差が９０度（π／２ラジアン）の状態を示す図。
【図４Ｂ】排気の変位ζと圧力Ｐとの位相差が９０度（π／２ラジアン）の状態における仕事を示す図。
【図５Ａ】排気の流速uと圧力Ｐとの位相差Φを示す図。
【図５Ｂ】排気の流速uと圧力Ｐとの位相差Φと仕事量（発生可能熱量）との相関を示す図。
【図６】位相差Φを０度としたときの温度勾配を示す線図。
【図７】本願発明の第２実施形態における内燃機関を示すシステム図。
【図８】本願発明の第３実施形態における内燃機関を示すシステム図。
【図９】本願発明の第４実施形態における内燃機関を示すシステム図。
【図１０】本願発明の第５実施形態における内燃機関を示すシステム図。
【詳細な説明】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【０００９】
以下の記載において、スタックとは、セラミクス、焼結金属、金網、金属製不織布などのように熱容量の大きい材質であって、管の軸方向に貫通する多孔を有し、管の軸方向の熱伝導率が低く、壁面方向の流体と壁面との熱伝達率が高いもので構成される。一般的には、細い直線状の導通路を多数設けたものが用いられる。他にも、微小の球状セラミクスなどを多数敷き詰めて蛇行する導通路を設けたようなものでも良く、メッシュ状のステンレスを多数枚積層して形成したものでもよい。
【００１０】
図１は、本願発明に係る温度制御装置を内燃機関に適用し、触媒コンバータの温度又は温度勾配を制御する第１実施形態を示す。
【００１１】
図１において、内燃機関１は、シリンダブロック１５に形成されるシリンダ２内に往復動可能にピストン３が嵌挿され、該ピストン３の冠面とシリンダヘッド４とによって燃焼室５が形成される。
【００１２】
前記シリンダヘッド４には、吸気ポート６と排気ポート７とがそれぞれ形成されており、前記吸気ポート６には吸気管８が接続され、前記排気ポート７には排気管９が接続され、また、吸気ポート６の燃焼室５側の開口を開閉する吸気バルブ１０、及び、排気ポート７の燃焼室５側の開口を開閉する排気バルブ１１が設けられている。
【００１３】
前記吸気管８及び排気管９は、一端が機関１に接続され、他端が大気中に開放され、流体としての吸気又は排気を導入し、その流れを可能にする管である。機関１に接続された一端は仕事源が配置された長手方向端部をなし、大気中に開放された他端は流体としての排気（流体要素）の長手方向の振動が可能なもう１つの長手方向端部をなしている。
【００１４】
また、シリンダヘッド４の中央には、点火プラグ１２が設けられ、前記吸気ポート６には燃料噴射弁１３が設けられている。
【００１５】
そして、前記燃料噴射弁１３から噴射された燃料は、燃焼室５内で点火プラグ１２による火花点火によって着火燃焼する。
【００１６】
尚、内燃機関１は、火花点火機関に限定されず、圧縮自己着火機関であっても良く、更に、４サイクルエンジンや２サイクルエンジン、更に、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、アルコールエンジンなどであっても良く、間欠燃焼が行われる熱機関であれば良い。
【００１７】
前記排気管９の途中には、排気を浄化するための触媒コンバータ１４が介装されている。
【００１８】
前記触媒コンバータ１４は、セラミック製でハニカム構造に形成される担体に、白金・パラジウム・ロジウムなどをコーティングした三元触媒であり、排気中のＨＣ，ＣＯを酸化すると同時に、ＮＯｘを還元する機能を有している。すなわち触媒コンバータ１４は、排気の流れ方向に貫通する多孔を有したスタックに相当する。
【００１９】
尚、前記触媒コンバータ１４は三元触媒に限定されず、酸化触媒や、リーン燃焼中にＮＯｘをトラップする機能を有したＮＯｘトラップ触媒などであっても良い。
【００２０】
ところで、前記触媒コンバータ１４では、触媒が活性温度に達していないと、転換効率が大きく低下する。このため、機関１の冷間始動時や排気温度が低い低負荷運転時（アイドル運転時）には、触媒が活性化されずに排気の転換効率が低下し、多くのＨＣ，ＣＯが排出されることになってしまう。
【００２１】
そこで、本実施形態では、排気音や排気脈動による熱音響現象を用いて、排気処理装置（流体処理装置）としての前記触媒コンバータ１４を昇温させるようになっており、前記熱音響現象による熱の移動が効率良く行われるように、前記触媒コンバータ１４の下流側に、図２に示すように、複数のオリフィス２０が開口されるバタフライ式のバルブ２１を設けてある。
【００２２】
前記バルブ２１は、排気管９の直径方向に延設される回転軸２１ａ周りに回動可能に支持され、アクチュエータ３２によって全開状態（非制御状態）と全閉状態（制御状態）とに切り換えられるようになっている。
【００２３】
アクチュエータ３２としては、リニアソレノイドやモータや内燃機関１の吸気負圧を利用するダイヤフラム式のアクチュエータなどを用いることができる。
【００２４】
前記バルブ２１を閉じると、排気の波動が反射・合成されることによって、振動している排気の流速uと圧力Pとの位相差Φが、９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づくようにしてあり、本実施形態において、前記バルブ２１が、流体要素としての排気の流速uと圧力Pとの位相差Φを制御する制御デバイスに相当する。
【００２５】
内燃機関１においては、ピストン３の上昇下降の運動や排気バルブ１０の開閉などによって排気中（管内の流体中）の音や排気の疎密波である排気脈動が発生し、排気管９には、図３に示すように周期Ｔの波動が形成される。このように、内燃機関１は流体中に波動（排気音や排気脈動）を発生させる仕事源として機能する。
【００２６】
そして、波動エネルギ（音の場合には音響エネルギ、脈動の場合には脈動エネルギ）が、それぞれ排気管９内を排気バルブ１０側からテールパイプ（開放端）に向かって流れる進行波を形成する。
【００２７】
排気処理装置としての前記触媒コンバータ１４の触媒担体は、主たる管（排気管９）に対して流路径の著しく狭い流路の集合体であって、流体（排気）の角速度をω、熱緩和時間をτとしたときに、ωτ＜＜１０を満たし、本実施形態において、管の途中の流路の断面を細分化して表面積を大きくしたスタックに相当する。
【００２８】
前記熱緩和時間τは、τ＝Ｒ2／２α（Ｒは流路径（m）、αは気体の熱拡散係数(m2/s)）であって、流路内の流体要素と壁が熱平衡に達するまでの時間の目安であり、ωτは、管内の流体と管壁との間の熱交換をコントロールするパラメータとなる。
【００２９】
ここで、主たる管内（触媒コンバータ１４前後の排気管９内）では、波動（排気音や排気脈動）の伝搬媒体である排気の圧縮・膨張サイクルは非常に短く、また、近傍に熱の散逸要因がないため、排気は断熱的に変化し、所謂熱音響現象は引き起こされない。よって、管の壁面との間で熱の授受は非常に小さい。
【００３０】
一方、触媒コンバータ１４（スタック）内では、流路が狭く波動（排気音や排気脈動）がゆっくり伝搬するために、排気（流体）の圧縮・膨張のサイクルが長くなり、排気は等温的に変化し、触媒コンバータ１４の担体（スタック）の壁面と排気との間において熱のやり取りが行われる。
【００３１】
このメカニズムにより、波動エネルギ（音響エネルギや脈動エネルギ）が存在する場合には、触媒コンバータ１４の担体（スタック）に熱勾配が生じると共に、担体（スタック）全体の温度が上昇する。
【００３２】
ここで、図４Ａに示すように、振動している流体の変位ζと圧力Ｐとの位相差が９０度（π／２ラジアン）であるときに、図４Ｂに示すような仕事、又は、仕事に相当する熱の移動が最も効率良く行われ、流速uは変位ζの時間に関する１階微分値であるから、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが０度であるときに、仕事、又は、仕事に相当する熱の移動が効率良く行われることになる。
【００３３】
図５Ａ及び図５Ｂは、振動している流体の流速uと圧力Ｐとの位相差Φと、熱音響現象で発生する仕事量（発生可能熱量）との関係を示し、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが０度であると最も大きな正の仕事が行われ、１８０度（−１８０度）の場合には最も大きな負の仕事が行われ、位相差Φが０度であるときには、図６に示すように、担体（スタック）の上流側の温度が高くなる温度勾配が生じ、位相差Φが１８０度（−１８０度）であるときには、担体（スタック）の下流側の温度が高くなる温度勾配が生じる。
【００３４】
尚、位相差Φが０度であるときに発生仕事量が大きく、９０度で最も小さくなることは、図５Ａの楕円の面積によっても明らかである。即ち、図５Ａに示される楕円の面積に周波数を乗じた値が仕事流束に相当し、位相差Φが０度から９０度に近づくほど、仕事流束が小さくなることが、図５Ａに示されている。
【００３５】
従って、振動している排気の流速uと圧力Ｐとの位相差Φを変化させることによって、触媒コンバータ１４の担体（スタック）の温度勾配の向き及び大きさを制御できることになる。
【００３６】
前記バルブ２１は触媒コンバータ１４の担体（スタック）の温度要求に応じて全開状態と全閉状態とに切り換えられる。前記バルブ２１は機関１の負荷状態に応じて前記流速uと圧力Ｐとの位相差Φを操作することにより触媒コンバータ１４の担体の温度及び長手方向の温度勾配の一方を制御する。
【００３７】
前記バルブ２１は、閉じられたときに、前記流速uと圧力Ｐとの位相差Φを、９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）により近づけて、なるべく大きな仕事量を発生させ、触媒コンバータ１４の担体（スタック）の温度をより高くするために設けられている。
【００３８】
例えば、機関１の低負荷運転時（例えばアイドル運転時）に、前記バルブ２１を閉じると、該バルブ２１による波動の反射・合成によって流速uと圧力Ｐとの位相差Φが９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づき、触媒コンバータ１４の担体の温度上昇及び温度勾配が生じるように、前記バルブ２１の位置やオリフィス２０の径・数などが設定されている。
【００３９】
これにより、前記バルブ２１を備えない場合よりも、触媒コンバータ１４の担体の温度上昇が図られ、結果、冷間始動時に活性温度にまで速やかに到達させたり、排気温度の低い低負荷運転時に活性温度を維持させたりすることが可能となるので、触媒コンバータ１４による排気浄化機能をより発揮させ、排気性状を改善できる。
【００４０】
一方、排気温度が高く、効率の良い熱音響現象を引き起こさなくても触媒コンバータ１４を活性温度にできる高負荷時等においては、前記バルブ２１を開くことで、無用な排気抵抗の増大等を回避する。
【００４１】
前記バルブ２１の開閉駆動は、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット３１からの制御信号に基づいてモータやソレノイドなどのアクチュエータ３２を動作させて行わせることができる他、機関１の吸入負圧を利用して開閉させたり、機関１の温度に感応して変位する部材によって開閉させたりすることも可能である。
【００４２】
更に、オリフィス２０の径や数を可変とすることで前記位相を変化させたり、オリフィス２０が開口された部材の排気管９内の出し入れによって位相を変化させたりすることも可能である。
【００４３】
尚、バルブ２１を閉じることで、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが９０度（−９０度）から０度に近づき、触媒コンバータ１４の担体に、図６に示すように上流側ほど温度が高くなる温度勾配が発生する場合には、担体の上流側により多くの触媒（貴金属）を塗布しておけば、早期に活性温度に達し、活性温度を維持する触媒量を多くでき、効率的に排気を浄化できることになる。
【００４４】
同様に、バルブ２１を閉じることで、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが９０度（−９０度）から１８０度（−１８０度）に近づき、触媒コンバータ１４の担体に、下流側ほど温度が高くなる温度勾配が発生する場合には、担体の下流側により多くの触媒（貴金属）を塗布しておけば、効率的に排気を浄化できることになる。
【００４５】
また、発生する温度勾配の方向に応じて、触媒を担持させた担体と、触媒を担持させない担体とを前後に組み合わせて触媒コンバータ１４を構成させることもできる。
【００４６】
ところで、上記第１実施形態では、排気の流速uと圧力Ｐとの位相差Φを制御する制御デバイスとして、オリフィス２０が開口されたバルブ２１を用いたが、図７に示す第２実施形態のように、前記触媒コンバータ１４の下流側に制御デバイスとしての第２の触媒コンバータ３５を配置し、該第２の触媒コンバータ３５の形状・位置の設定によって、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが、９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づくようにすることができる。
【００４７】
ここで、前記第２の触媒コンバータ３５の形状・位置を機関１の運転条件に応じて変化させることが可能であるが、例えば触媒の昇温が要求される低負荷運転条件で、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づくような形状・位置に固定することも可能である。
【００４８】
尚、前記第２の触媒コンバータ３５の代わりに、例えば、排気微粒子を捕集するフィルタを触媒コンバータ１４の下流に配置し、前記フィルタの形状・位置によって前記流速uと圧力Ｐとの位相差Φを制御させることができる。
【００４９】
また、図８に示す第３実施形態では、触媒コンバータ１４の上流側の排気管９に分岐管（迂回管）３７を設けると共に、該分岐管３７の入口３７ａを開閉するバルブ３８を設け、該バルブ３８の開閉によって流速uと圧力Ｐとの位相差Φを制御する。即ち、第３実施形態では、前記分岐管３７及びバルブ３８が、制御デバイスを構成する。
【００５０】
前記分岐管３７は、触媒コンバータ１４の上流側の排気管９から分岐延設され、前記分岐部よりも下流側で触媒コンバータ１４の上流側の排気管９に合流するものであり、前記バルブ３８の開状態又は閉状態のいずれか一方で、流速uと圧力Ｐとの位相差が９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づくように、流路長さ等が設定されている。
【００５１】
バルブ３８は触媒コンバータ１４の担体の温度要求に応じて分岐管３７への流体の流入を操作することにより流速uと圧力Ｐとの位相差Φを制御する。
【００５２】
従って、例えば暖機中や低負荷運転時などの触媒コンバータ１４を昇温させたい条件のときに、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づく側（開状態又は閉状態）にバルブ３８を制御すれば、触媒コンバータ１４の担体の温度上昇が図られ、結果、活性温度を維持し、又は、活性温度にまで速やかに到達させることで、排気性状を改善できる。
【００５３】
図９は第４実施形態を示し、前記触媒コンバータ１４の上流側の排気管９に連通するレゾネータ（共鳴室）４１を設けると共に、該レゾネータ４１の体積（形状）を変化させる体積可変デバイス４２を設けてあり、前記レゾネータ４１及び体積可変デバイス４２が制御デバイスに相当する。
【００５４】
前記体積可変デバイス４２は、例えば前記レゾネータ４１内を仕切る仕切り板であり、該仕切り板をアクチュエータ３２によって平行移動させることで、レゾネータ４１の体積（形状）を連続的に変化させる。
【００５５】
この第４実施形態では、前記レゾネータ４１の体積（形状）を前記体積可変デバイス４２で変化させることで、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが変化する。
【００５６】
体積可変デバイス４２は触媒コンバータ１４の担体の温度要求に応じてレゾネータ４１の形状を操作することにより流速uと圧力Ｐとの位相差Φを制御する。例えば暖機中の低負荷運転時に、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づく体積（形状）を予め求めておき、暖機中や低負荷運転時に前記体積可変デバイス４２によって、前記予め求めた体積（形状）に変化させる。
【００５７】
これにより、触媒コンバータ１４の担体の温度上昇が速められ、また、活性温度を維持させることができ、排気性状を改善できる。
【００５８】
尚、レゾネータ４１の体積（形状）を変化させるデバイスとして、例えば、容積室を形成する壁の一部を蛇腹状に形成して、この部分の伸び縮みでレゾネータ４１の体積を増減させることができる。
【００５９】
また、機関１の運転条件に応じてレゾネータ４１の体積（形状）を連続的に変化させれば、広い運転領域で効率の良い仕事（熱交換）を行わせることができる。
【００６０】
図１０は、各気筒からの排気管９の集合のさせ方（排気マニホールド形状）を、流速uと圧力Ｐとの位相差Φを制御すべく設定した第５実施形態を示す。
【００６１】
この第５実施形態では、例えば、低負荷運転時に流速uと圧力Ｐとの位相差Φが９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づくように、多気筒の機関１において各気筒からの排気管９（ブランチ部９ａ）の集合のさせ方を設定してある。
【００６２】
前記排気管９の集合のさせ方とは、各気筒の排気管９の長さや集合部の形状などが含まれ、この集合のさせ方が、制御デバイスに相当することになる。
【００６３】
上記第５実施形態によると、低負荷運転されると、流速uと圧力Ｐとの位相差Φが９０度（−９０度）から０度又は１８０度（−１８０度）に近づくことで、音響又は振動流による仕事、又は、仕事に相当する熱の移動が効率良く行われ、触媒コンバータ１４の担体を昇温し、結果、活性温度を維持し、又は、活性化を早め、排気性状を改善できる。
【００６４】
以上のように、上記各実施形態によると、内燃機関１の排気管９に代表される、端面が開放されている進行型波動エンジンを用いて、スタックの機能を持つ触媒コンバータ１４の昇温を熱音響現象によって効果的に行うことができるので、低負荷条件での排気温度の低下に伴う触媒温度の低下を抑止し、また、暖機時に昇温を早めて、排気性状を改善できる。
【００６５】
また、触媒コンバータ１４の昇温を、音響エネルギや波動エネルギを用いて行うので、機関１への燃料噴射量の増量やポスト噴射によって排気温度を高くする場合に比べて、燃費性能を犠牲にすることがなく、排気性状を改善できる。
【００６６】
尚、上記各実施形態では昇温させる対象を、スタックとして機能する触媒コンバータ１４としたが、例えば、排気微粒子を捕集するフィルタがωτの要件を満たしてスタックとして機能する場合に、前記フィルタに堆積した排気微粒子を酸化除去すべく昇温させたいときに、進行型波動エンジンを用いて加熱させることが可能である。
【００６７】
更に、前記流速uと圧力Ｐとの位相差を０度から１８０度（−１８０度）の範囲内で制御することで、触媒コンバータ１４の温度勾配の方向を可変に制御することも可能である。
【００６８】
また、内燃機関１の吸気管８に配置されるインタークーラや改質器などの吸気処理装置（流体処理装置）をスタックとし、制御デバイスによって流速uと圧力Ｐとの位相差Φを制御することで、インタークーラや改質器などの吸気用スタック（吸気処理装置）の温度又は温度勾配を制御することが可能である。
【００６９】
吸気の流速uと圧力Ｐとの位相差Φを制御する制御デバイスとしては、前記各実施形態に示した、オリフィスが開口されるバルブ、第２の吸気用スタック、分岐管、レゾネータ、更に、吸気管の集合のさせ方を用いることができる。
【００７０】
前記各実施形態によれば、ループ状の閉じた管路を必要としないので、内燃機関への適用が容易であり、かつ、装置サイズの大型化やコストの大幅な増大を回避できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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