(57)【要約】【課題】電力効率の低下及びノイズの発生を抑制して小型化が図られる触媒装置を提供すること。【解決手段】触媒装置１は、ガス流路１００に設けられる。触媒装置１は、触媒担体１０、被加熱体２０、保持部３０、コイル４０を備える。触媒担体１０は触媒を担持している。被加熱体２０は触媒担体１０に接するように設けられている。コイル４０は、被加熱体２０に誘導電流を生じさせるように構成されている。保持部３０は、触媒担体１０、被加熱体２０及びコイル４０を内部に保持するとともに、ガス流路１００に接続されて触媒担体１０の内部にガスを流通させるように構成されている。コイル４０は、中空状をなすとともに内部に冷媒が流通可能に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流路に設けられる触媒装置（１）であって、
触媒が担持された触媒担体（１０）と、
上記触媒担体に接するように設けられた被加熱体（２０、２４）と、
上記被加熱体に誘導電流を生じさせるように構成されたコイル（４０）と、
上記触媒担体、上記被加熱体及び上記コイルを内部に保持するとともに、上記ガス流路に接続されて上記触媒担体の内部にガスを流通させるように構成された保持部（３０）とを備え、
上記コイルは、中空状をなすとともに内部に冷媒が流通可能に構成されている、触媒装置。
【請求項２】
上記被加熱体は、上記触媒担体における上記ガスの流れ方向（Ｘ）の中央位置（Ｘ０）よりも、流れ方向上流側に位置しており、
上記コイルは一つまたは複数備えられるとともに、少なくとも一つの上記コイルが上記触媒担体の上記流れ方向上流側の端面に対向する位置に設けられている、請求項１に記載の触媒装置。
【請求項３】
上記被加熱体の少なくとも一部は、上記触媒担体の内部に位置している、請求項２に記載の触媒装置。
【請求項４】
上記被加熱体は棒状をなすとともに、上記被加熱体の長手方向が、上記コイルから発生して上記被加熱体を通る磁束の向きに平行となっている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の触媒装置。
【請求項５】
上記触媒担体は、第１触媒担体（１３、２５）と第２触媒担体（１４、２６）とを有し、
該第１触媒担体は、上記第２触媒担体よりも上記流れ方向の上流に設けられるとともに、上記第１触媒担体と上記第２触媒担体との間に空間部（１５）が形成されており、
上記被加熱体は、上記第１触媒担体に接するように設けられており、
上記コイルは、上記第１触媒担体の上記流れ方向上流側の端面に対向する位置に設けられた第１コイル（４１）と、上記空間部に設けられた第２コイル（４２）とを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の触媒装置。
【請求項６】
少なくとも１つの上記コイルは、上記流れ方向に平行な軸線を中心に巻回されてなり、
上記触媒担体は上記少なくとも一つのコイルが配置される凹部（１６）を有し、
上記被加熱体は、上記触媒担体において、上記コイルの巻回径方向の内側及び外側の少なくとも一方に設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の触媒装置。
【請求項７】
上記被加熱体（２５、２６）は、上記流れ方向に沿って延びる筒状を成している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の触媒装置。
【請求項８】
上記被加熱体の内側には触媒が担持されているとともに、ガスが流通可能な中空部（２５ａ、２６ａ）が形成されている、請求項７に記載の触媒装置。
【請求項９】
上記コイルには上記冷媒を供給するための冷媒供給路（６０）が接続されており、該冷媒供給路には上記コイルへの冷媒供給量を制御するための制御弁（６１）が設けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の触媒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスの浄化システムとして触媒が担持された担体を備えた触媒装置が使用されている。例えば、特許文献１には、内燃機関の排気流路に、触媒を担持させたセラミック製のモノリス担体と、当該モノリス担体に設けられた通電部と、モノリス担体の外周に設けられた加熱コイルとを備えた排気浄化用の触媒装置が搭載された構成が開示されている。そして、加熱コイルに通電することにより、通電部に誘導電流を流して発熱させ、触媒を早期昇温して活性化させることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３２７９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の構成では、上記コイルは排気流路内に設けられているため、排気流路を流通するガスがコイルに直接接触することとなる。そのため、コイルの耐腐食性や耐熱性を高める必要がある。しかしながら、コイルの形成材料を電気抵抗の低い銅などから耐腐食性や耐熱性を有する材料に替えると、これに伴って、コイルの電気抵抗が上昇して、コイルへの印加によってコイルに生じるジュール熱量が過剰となって、コイルが破損したり、電力効率が低下するという問題も生じる。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、コイルの破損及び電力効率の低下が防止される触媒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】
【０００６】
本発明の一態様は、ガス流路に設けられる触媒装置（１）であって、
触媒が担持された触媒担体（１０）と、
上記触媒担体に接するように設けられた被加熱体（２０、２４）と、
上記被加熱体に誘導電流を生じさせるように構成されたコイル（４０）と、
上記触媒担体、上記被加熱体及び上記コイルを内部に保持するとともに、上記ガス流路に接続されて上記触媒担体の内部にガスを流通させるように構成された保持部（３０）とを備え、
上記コイルは、中空状をなすとともに、内部に冷媒が流通可能に構成されている、触媒装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記触媒装置においては、ガス流路に接続された保持部内に設けられたコイルの内部に冷媒が流通可能となっている。そのため、コイルへの印加に伴ってコイルが発熱しても、コイルの内部を流通する冷媒によって、コイルを冷却することができ、コイルの破損を防止できる。さらに、コイルへの印加によってコイルに発生したジュール損失やヒステリシス損失にともなう発熱エネルギーを、コイル内部を流通する冷媒により回収することが可能となる。その結果、装置全体として電力効率を向上することができる。
【０００８】
以上のごとく、本発明によれば、コイルの破損及び電力効率の低下の防止が図られる触媒装置を提供することができる。
【０００９】
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】
【００１０】
【図１】実施形態１における、触媒装置の斜視概略図。
【図２】実施形態１における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図３】図２における、III-III線位置断面図。
【図４】実施形態１における、触媒担体の構成を説明する断面概念図。
【図５】実施形態１における、磁束の発生状態を説明する断面概念図。
【図６】実施形態１における、被加熱体の温度変化を示す図。
【図７】実施形態１における、触媒装置の斜視概略図。
【図８】実施形態２における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図９】図８における、IX-IX線位置断面図。
【図１０】実施形態２における、磁束の発生状態を説明する断面概念図。
【図１１】実施形態１と実施形態２とにおける被加熱体温度の比較結果を示す図。
【図１２】図１２（ａ）は実施形態１における磁束密度ベクトルを示す図、図１２（ｂ）は実施形態３における磁束密度ベクトルを示す図。
【図１３】図１３（ａ）は実施形態１における温度分布を示す図、図１３（ｂ）は実施形態２における温度分布を示す図。
【図１４】実施形態３における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図１５】図１４における、XV-XV線位置断面図。
【図１６】実施形態３における、磁束の発生状態を説明する断面概念図。
【図１７】実施形態４における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図１８】図１７における、XVIII-XVIII線位置断面図。
【図１９】実施形態４における、磁束の発生状態を説明する断面概念図。
【図２０】実施形態４における、被加熱体及び触媒床温度の温度変化を示す図。
【図２１】図２１（ａ）は実施形態４における磁束密度ベクトルを示す図、図２１（ａ）は実施形態４における温度分布を示す図。
【図２２】実施形態４における、制御態様を説明するフロー図。
【図２３】実施形態４における、被加熱体及び触媒床温度の温度変化を示す図。
【図２４】実施形態５における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図２５】図２４における、XXV-XXV線位置断面図。
【図２６】実施形態５における、磁束の発生状態を説明する断面概念図。
【図２７】実施形態４と実施形態５とにおける被加熱体温度の比較結果を示す図。
【図２８】実施形態６における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図２９】実施形態６における、触媒装置の構成を示す他の断面概念図。
【図３０】実施形態６における、熱回収量の比較結果を示す図。
【図３１】実施形態７における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図３２】実施形態８における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図３３】図３２における、XXXIII-XXXIII線位置断面図。
【図３４】実施形態９における、触媒装置の構成を示す断面概念図。
【図３５】図３４における、XXXV-XXXV線位置の断面一部拡大図。
【図３６】図３５における、XXXVI-XXXVI線位置の断面一部拡大図。
【図３７】実施形態９における、昇温速度の比較結果を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
上記触媒装置の実施形態について、図１〜図６を用いて説明する。
本実施形態の触媒装置１は、図１、図２に示すように、ガス流路１００に設けられる。触媒装置１は、触媒担体１０、被加熱体２０、保持部３０、コイル４０を備える。
触媒担体１０は触媒を担持している。
被加熱体２０は触媒担体１０に接するように設けられている。
コイル４０は、被加熱体２０に誘導電流を生じさせるように構成されている。
保持部３０は、触媒担体１０、被加熱体２０及びコイル４０を内部に保持するとともに、ガス流路１００に接続されて触媒担体１０の内部にガスを流通させるように構成されている。
コイル４０は、中空状をなすとともに内部に冷媒が流通可能に構成されている。
【００１２】
以下、本実施形態の触媒装置１について、詳述する。
本実施形態の触媒装置１は、排気を浄化する浄化システムとして内燃機関に搭載されている。図２に示すように、触媒装置１は、保持部３０内に触媒担体１０、被加熱体２０及びコイル４０とが保持されてなる。保持部３０は軸心Ｙ０を中心とする管状を成しており、図示しない内燃機関の排気流路を形成するガス流路１００に接続されている。軸方向の一端にガス流路１００に接続されてガスが流入するガス導入部３１を備え、軸方向の他端にガス流路１００に接続されてガスを排出するガス排出部３２と備え、ガス導入部３１とガス排出部３２との間に触媒担体１０及び被加熱体２０が位置している。これにより、触媒装置１において、ガス導入部３１からガスを流入させ、触媒担体１０内を流通させてガス排出部３２から当該ガスを排出するように構成されている。当該ガスの流れる方向を流れ方向Ｘとする。
【００１３】
本実施形態では、触媒担体１０は第１触媒担体１３と第２触媒担体１４とを含む。そして、第１触媒担体１３は、第２触媒担体１４よりも流れ方向Ｘの上流に設けられる。第１触媒担体１３と第２触媒担体１４とは互いに流れ方向Ｘに離隔しており、両者の間に空間部１５が形成されている。そして、本実施形態では、被加熱体２０は第１触媒担体１３に接している。
【００１４】
第１触媒担体１３と第２触媒担体１４とは、同一の組成を有しており、いずれもモノリス担体であって、三元触媒などの所定の触媒を担持している。本実施形態では、流れ方向Ｘにおける長さが、第１触媒担体１３の方が第２触媒担体１４よりも短くなっている。なお、本実施形態では、触媒担体１０の流れ方向Ｘの中央位置Ｘ０は、第１触媒担体１３の流れ方向Ｘの上流側の面１３ａと、第２触媒担体１４の流れ方向Ｘの下流側の面１４ｂとの流れ方向Ｘにおける中央の位置を示す。第１触媒担体１３及び第２触媒担体１４の外形は、保持部３０の内周に沿ってガスの流れ方向Ｘに延びる円柱状を成している。特に限定されないが本例では、保持部３０の内径は１００ｍｍである。第１触媒担体１３及び第２触媒担体１４は、ハニカム構造を有しており、図４に示すように、流れ方向Ｘにガスを流通可能な複数の細孔１１を有している。本実施形態では、細孔１１の断面形状は、一辺の長さが２ｍｍの正方形となっている。
【００１５】
被加熱体２０は導体からなり、後述のコイル４０から生じる磁束により、電磁誘導によって誘導電流が生じる。被加熱体２０の材質としては、例えば、ＳＣ４５Ｃなどの機械構造用炭素鋼や、ＳＵＳ４３０などのフェライト系ステンレス鋼などを採用することができる。本実施形態では、被加熱体２０の形状は中実の棒状である。被加熱体２０の長手方向に直交する断面の形状、すなわち、横断面形状は、正方形、長方形等の多角形としたり、円形、楕円形などとすることができる。本実施形態では、図４に示すように、被加熱体２０の横断面形状は、触媒担体１０の細孔１１の開口部の形状に沿った正方形である。
【００１６】
そして、本実施形態では、図４に示すように、被加熱体２０の横断面形状は、該断面の中心から該断面の外周までの最短距離ｄ１が、コイル４０に通電される交流電流の周波数に基づいて規定される浸透深さよりも大きくなるように形成されている。浸透深さｄ（ｍ）は電流が表面電流の１／ｅになる深さであって、電気抵抗率（Ωｍ）をρ、周波数（Ｈｒｚ）をｆ、透磁率（Ｈ／ｍ）をμとしたとき、下記の式１により導き出すことができる。
【数１】
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例えば、自動車用非接触給電で使用される周波数８５Ｈｚでは、上記式１に基づいて、ＳＣ４５Ｃ製の被加熱体２０の浸透深さｄは０．０８ｍｍ、ＳＵＳ４３０製の被加熱体２０の浸透深さｄは０．０６ｍｍと算出できる。そして、本実施形態では、図４に示す被加熱体２０における最短距離ｄ１は、１．０ｍｍとしており、上記浸透深さよりも十分大きい。
【００１７】
本実施形態では、図１、図２に示すように、被加熱体２０は、触媒担体１０におけるガスの流れ方向Ｘの中央位置Ｘ０よりも、流れ方向上流側に位置している。そして、被加熱体２０の長手方向が、ガスの流れ方向Ｘに平行となっている。さらに、被加熱体２０の少なくとも一部が第１触媒担体１３の内部に位置している。なお、本実施形態では、被加熱体２０は、端面１３ａから各被加熱体２０の長手方向の長さ分、第１触媒担体１３に埋まった状態となっている。
【００１８】
また、本実施形態では、図３に示すように、複数の被加熱体２０は、第１触媒担体１３の端面１３ａにおける軸心Ｙ０を中心とする第１仮想円２０１に沿って等間隔に配置された第１被加熱体２１と、該第１仮想円２０１よりも半径が小さい第２仮想円２０２に沿って等間隔に配置された第２被加熱体２２とを含む。そして、図３に示す第１仮想円２０１は、図２に示すガス導入部３１の内径よりも小さくなっている。これにより、被加熱体２０は、第１触媒担体１３の端面１３ａのうち、流れ方向Ｘにおいてガス導入部３１の内腔部分と対向する範囲内に位置している。
【００１９】
図２に示すように、触媒担体１０の流れ方向上流側にはコイル４０が配設されている。コイル４０は軸心Ｙ０を中心に巻回されている。本実施形態では、コイル４０は、第１触媒担体１３の端面１３ａに当接している。コイル４０は、ガス流路１００を流通するガスに対する耐腐食性や耐熱性の高い材料からなり、例えば、ＳＵＳなどのステンレス鋼からなる。コイル４０は保持部３０の外部に設けられた制御部４５を介してバッテリ４６に接続されている。制御部４５はバッテリ４６から出力される直流電流を所定周波数の交流電流に変換するスイッチング回路を有している。そして、制御部４５を通じて交流電流をコイル４０に通電すると、図５に示すように、コイル４０の周囲に磁束Ｐが生じる。なお、コイル４０には交流電流が通電されるため、磁束Ｐの向きは通電された交流電流の周波数に応じて反転することとなる。本実施形態では、コイル４０から発生した磁束Ｐのうち、被加熱体２０を通る磁束Ｐは被加熱体２０の長手方向と実質的に平行となっている。なお、「実質的に平行」とは、厳密に平行な場合だけでなく、厳密には平行ではないが平行な場合と同等な作用効果を奏する場合を含むことをいう。
【００２０】
図２、図３に示すように、コイル４０は中空部４０ａを有して中空状をなすとともに、中空部４０ａに冷媒が流通可能に構成されている。コイル４０は図示しない冷媒供給路に接続されて、中空部４０ａに冷媒が供給されるように構成されている。
【００２１】
（確認試験１）
本実施形態の触媒装置１において、コイル４０に周波数１７０ｋＨｚ、１５０Ａｒｍｓの交流電流を流したときの被加熱体２０の温度変化を観察した。図６に示すように、コイル４０への通電をオンにした時点０から温度が上昇しており、比較的低い周波数の交流電流で比較的早期に被加熱体２０を加熱できることが確認できた。
【００２２】
次に、本実施形態の触媒装置１における作用効果について、詳述する。
触媒装置１においては、ガス流路１００に接続された保持部３０内に設けられたコイル４０の内部に冷媒が流通可能となっている。そのため、コイル４０への印加に伴ってコイル４０が発熱しても、コイル４０の内部を流通する冷媒によって、コイル４０を冷却することができ、コイル４０の破損を防止できる。さらに、コイル４０への印加によってコイル４０に発生したジュール損失やヒステリシス損失にともなう発熱エネルギーを、コイル４０の内部を流通する冷媒により回収することが可能となる。その結果、装置全体として電力効率を向上することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、被加熱体２０は、触媒担体１０におけるガスの流れ方向Ｘの中央位置Ｘ０よりも、流れ方向上流側に位置している。これにより、被加熱体２０に生じる熱により、触媒担体１０における流れ方向Ｘの上流側の部分が加熱されやすくなる。そのため、触媒装置１においてガスが流入する側に近い位置の触媒担体１０に担持された触媒を早期に活性化できるため、触媒担体１０における触媒反応を促進することができる。また、被加熱体２０から生じる熱により流れ方向上流に位置する触媒担体１０の触媒反応を促進することにより、当該触媒反応によって生じた反応熱によって流れ方向下流の触媒担体１０を加熱して、流れ方向下流の触媒担体１０における触媒反応を促進することができる。そのため、被加熱体２０を流れ方向Ｘの中央位置Ｘ０よりも下流側に設ける必要がないことから、被加熱体２０及びコイル４０を比較的小さくすることができる。その結果、消費電力の低減、装置の軽量化、小型化及び材料費の低減が見込める。さらに、コイル４０が触媒担体１０の流れ方向上流側の端面１３ａに対向する位置に設けられている。これにより、コイル４０から生じた磁束が被加熱体２０を通って、被加熱体２０が発熱しやすくなっている。その結果、触媒担体１０を効率的に昇温することができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、被加熱体２０の少なくとも一部が第１触媒担体１３の内部に位置している。これにより、被加熱体２０と触媒担体１０との接触面積が十分確保されるため、被加熱体２０に生じる熱によって触媒担体１０を効率的に昇温させることができる。なお、本実施形態では、被加熱体２０は、端面１３ａから各被加熱体２０の長手方向の長さ分、第１触媒担体１３に埋まった状態としたが、これに替えて、被加熱体２０の一部が第１触媒担体１３の内部に位置しているとともに、他の部分が第１触媒担体１３の両端面１３ａ、１３ｂの少なくとも一方から突出していてもよい。また、被加熱体２０の両端部が第１触媒担体１３の両端面１３ａ、１３ｂよりも第１触媒担体１３の内側に位置して、被加熱体２０の全体が第１触媒担体１３の内部に位置していてもよい。
【００２５】
また、本実施形態では、被加熱体２０は棒状をなすとともに、被加熱体２０の長手方向が、コイル４０から発生して被加熱体２０を通る磁束Ｐの向きに平行となっている。これにより、当該磁束Ｐによって、被加熱体２０に誘導電流が生じやすくなっている。そのため、被加熱部体２０にジュール損失が生じて被加熱体２０が発熱しやすくなり、触媒担体１０を昇温させやすくなっている。また、被加熱体２０が磁性体からなる場合にはジュール損失に加えてヒステリシス損失も発生するため、被加熱体２０がさらに発熱しやすくなる。
【００２６】
また、本実施形態の触媒装置１では、被加熱体２０は棒状であることから薄膜状である場合に比べて表皮厚さが大きいため、低周波電流をコイル４０に印加することにより被加熱体２０に誘導電流を効率的に生じさせて、被加熱体２０を早期に発熱させることができる。その結果、スイッチング回路におけるスイッチング損失を低減して電力効率の低下を抑制することができるとともに、スイッチング回路から発生するノイズを低減して周囲の電子部品へのノイズの影響を低減することができる。また、コイル４０に大電流を印加する必要もないため、触媒装置１の小型化を図ることができる。
【００２７】
また、本実施形態では、被加熱体２０の長手方向に直交する断面の形状は、該断面の中心２０ａから該断面の外周までの最短距離ｄ１が、コイル４０に通電される交流電流の周波数に基づいて規定される浸透深さよりも大きくなるように形成されている。これにより、コイル４０に印加する交流電流の周波数を小さくしつつ、被加熱体２０に効率的に誘導電流を発生させて、被加熱体２０を早期に昇温させることができる。その結果、スイッチング回路におけるスイッチング損失及びスイッチングノイズを一層低減することができるとともに、消費電力を一層低減することができる。また、触媒装置１の小型化にも一層寄与する。
【００２８】
さらに、本実施形態では、被加熱体２０における上記最短距離ｄ１は上記浸透深さよりも１０倍以上も大きい値としている。これにより、上述の如く、被加熱体２０を早期に昇温させることができることに加え、被加熱体２０の熱容量を比較的大きくすることができるため、被加熱体２０が昇温した状態を維持しやすくなり、触媒担体１０をより長く安定して加熱させることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、触媒担体１０は、第１触媒担体１３と第２触媒担体１４とからなり、第１触媒担体１３は、第２触媒担体１４よりも流れ方向Ｘの上流に設けられるとともに、第１触媒担体１３と第２触媒担体１４との間に空間部１５が形成されている。これにより、被加熱体２０に生じた熱及び第１触媒担体１３で生じた熱が空間部１５により、第２触媒担体１４に伝わることが抑制される。これにより、第１触媒担体１３を一層早期に昇温することができる。なお、本実施形態では、触媒担体１０は、第１触媒担体１３と第２触媒担体１４との２つの部材からなることとしたが、これに替えて、触媒担体１０が単一の部材からなることとしてもよい。この場合にも、第１触媒担体１３と第２触媒担体１４とからなることによる作用効果を除いて、本実施形態と同等の作用効果を奏する。なお、触媒担体１０は３以上の触媒担体からなることとしてもよい。
【００３０】
以上のごとく、本実施形態によれば、コイル４０の破損及び電力効率の低下の防止が図られる触媒装置１を提供することができる。
【００３１】
（実施形態２）
本実施形態では、図７、図８に示すように、コイル４０は第１コイル４１と、第２コイル４２とを含む。第１コイル４１は、第１触媒担体１３の流れ方向上流側の端面１３ａに対向する位置に設けられている。第２コイル４２は、空間部１５に設けられている。そして、第１コイル４１と第２コイル４２とは接続部４１ｂ、４２ｂを制御部４５を介して並列接続されており、制御部４５により、個別に給電状態の制御が可能となっている。第１コイル４１は第１中空部４１ａを有して中空状に形成されており、図示しない冷媒供給路に接続されて第１中空部４１ａに冷媒が供給されるように構成されている。同様に第２コイル４２も第２中空部４２ａを有して中空状に形成されており、図示しない冷媒供給路に接続されて第２中空部４２ａに冷媒が供給されるように構成されている。なお、本実施形態において、実施形態１と同等の構成には実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図９に示すように第１コイル４１は、略円状に巻回されており、図示しないが第２コイル４２も同様に略円状に巻回されており、両者の巻回方向は同じ向きとなっている。図８に示すように、第１コイル４１は、第１触媒担体１３の流れ方向上流側の端面１３ａに当接している。また、第２コイル４２は、第１触媒担体１３の流れ方向下流側の端面１３ｂと、第２触媒担体１４の流れ方向上流側の端面１４ａとの両方に当接している。なお、本実施形態では、被加熱体２０は第１触媒担体１３の流れ方向下流側の端面１３ｂに露出していない。これにより、第２コイル４２と被加熱体２０とが電気的に接続されることが防止されている。図１０に示すように、第１コイル４１と第２コイル４２とは同一方向に巻回されているため、両者に生じる磁束も同一方向となっている。
【００３３】
本実施形態の触媒装置１によれば、第１コイル４１と第２コイル４２とが備えられるため、被加熱体２０により効率的に磁束を通すことができ、被加熱体２０をより早期に加熱することができる。その結果、触媒担体１０をより効率よく昇温させることができる。さらに、第１コイル４１と第２コイル４２とは並列接続されているため、制御部４５により、第１コイル４１及び第２コイル４２の通電状態を個別に制御できる。これにより、被加熱体２０の発熱量を抑制したい場合に第１コイル４１及び第２コイル４２のいずれか一方への通電を停止したり、第１触媒担体１３を積極的に昇温したい場合に第１コイル４１のみに集中的に交流電流を印加したりするように制御することができる。なお、本実施形態においても、実施形態１と同等の作用効果を奏する。
【００３４】
（確認試験２）
実施形態１の触媒装置１と本実施形態の触媒装置１とにおいて、コイル４０に周波数１７０ｋＨｚ、１５０Ａｒｍｓの交流電流を流したときの被加熱体２０の温度変化を観察して比較した。図１１に示すように、実施形態２では、実施形態１に比べて温度上昇が早く、同じ投与電力でより早期に被加熱体２０を加熱できることが確認できた。
【００３５】
また、コイル４０に周波数１７０ｋＨｚ、１５０Ａｒｍｓの交流電流を流した時の磁束密度ベクトルについて、実施形態１の場合と、実施形態２の場合とを比較した。図１２（ｂ）に示すように、実施形態２において、被加熱体２０における流れ方向下流側の領域にも磁束が集中していることが確認できた。さらに、図１２（ａ）に示す実施形態１の場合に比べて、図１２（ｂ）に示す実施形態２の方が被加熱体２０における磁束密度が大きくなっていることが確認できた。
【００３６】
また、コイル４０に周波数１７０ｋＨｚ、１５０Ａｒｍｓの交流電流を流したときの被加熱体２０の温度変化について、実施形態１の場合と、実施形態２の場合とを比較した。図１３（ａ）に示す実施形態１の場合の第１触媒担体１３における温度分布に対して、図１３（ｂ）に示す実施形態２の場合の第１触媒担体１２における温度分布では、高温領域が広くなっていることが確認できた。
【００３７】
（実施形態３）
本実施形態では、実施形態２の触媒装置１では、第１コイル４１と第２コイル４２とが、並列接続されていたが、本実施形態では、図１４に示すように、第１コイル４１と第２コイル４２とが直列接続されている。なお、本実施形態において、実施形態１と同等の構成には実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
図１４に示すように、第１コイル４１と第２コイル４２とは、コイル接続部４３によって接続されて、コイル複合体４４を形成している。コイル複合体４４により、第１コイル４１と第２コイル４２とは、互いに直列接続されている。そして、第１コイル４１の第１中空部４１ａと第２コイルの第２中空部４２ａとがコイル接続部４３の中空部４３ａを介して互いに流通可能なように接続されている。第１触媒担体１３には、流れ方向Ｘに平行に形成された切り欠き部１３ｃを有する。コイル接続部４３は、切り欠き部１３ｃに設けられて、流れ方向Ｘに沿って延びている。そして、コイル複合体４４は、制御部４５と接続するための一対の接続端子４４ａを備える。接続端子４４ａは保持部３０から外方に突出して保持部３０の外側に露出している。
【００３９】
本実施形態の触媒装置１では、保持部３０の内側に位置するコイル接続部４３により、第１コイル４１と第２コイル４２とが直列接続されている。そのため、当該第１コイル４１及び第２コイル４２と制御部４５とを接続する接続端子４４ａは図１４、図１５に示すように一対あれば良い。一方、図８、図９に示す実施形態２では接続端子４１ｂ、４２ｂが二対設けられている。従って、本実施形態では、実施形態２の場合に比べて接続端子の数を減らすことができる。また、図１６に示すように、本実施形態においても、被加熱体２０に磁束を通して誘導電流を発生させることができ、実施形態２の場合と同等の作用効果を奏する。
【００４０】
（実施形態４）
本実施形態では、図１７に示すように、触媒装置１０は単一の部材からなり、触媒担体１０の流れ方向上流の端面１２ａには流れ方向下流に向けてスリット状に窪んでいるとともに、図１７、図１８に示すように、保持部３０の中心軸Ｙ０を軸心とする円筒状をなす凹部１６が形成されている。凹部１６の底部には、触媒担体１０の流れ方向下流の端面１２ｂまで貫通形成された貫通孔１７が形成されている。なお、本実施形態において、実施形態１と同等の構成には実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
図１７、図１８に示すように、凹部１６には、コイル４０が設けられている。コイル４０は、流れ方向Ｘに平行な軸心Ｙ０を軸心とし巻回されて円筒状をなしており、凹部１６に配設されている。そして、コイル４０の一端４１ａは触媒担体１０の流れ方向上流側の端面１２ａから引き出されて制御部４５に接続されており、コイル４０の他端４１ｂは、貫通孔１７を通じて触媒担体１０の流れ方向下流側の端面１２ｂから引き出されて制御部４５に接続されている。また、触媒担体１０には端面１２ｂから流れ方向上流に向けて温度センサ１８が挿入されており、温度センサ１８によって触媒担体１０の触媒床温度の検出が可能となっている。
【００４２】
図１８に示すように、第１被加熱体２１は、触媒担体１０においてコイル４０の巻回径方向の外側に位置しており、第２加熱体２２は、触媒担体１０においてコイル４０の巻回径方向の内側に位置している。図１９に示すように、コイル４０に通電するとコイル４０から生じた磁束Ｐが第１被加熱体２１及び第２被加熱体２２を通る。これにより、第１被加熱体２１及び第２被加熱体２２が発熱して、触媒担体１０を昇温させることができる。
【００４３】
図１９に示すように、第１被加熱体２１は、コイル４０の巻回径方向外側に設けられるため、コイル４０の巻回径方向外側を流れる磁束を触媒担体１０の昇温に利用することができ、触媒担体１０を効率的に昇温することができる。また、第２被加熱体２２は保持部３０の軸心Ｙ０に近い位置にあるため、比較的ガスの流速が早い位置に配置されることから、第２被加熱体２２から生じる熱によって触媒反応を効率的に促進することができる。
【００４４】
（確認試験３）
本実施形態の触媒装置１において、コイル４０に周波数１７０ｋＨｚの交流電流を流したときの被加熱体２０の温度変化と、温度センサ１８により検出した触媒床温度の変化を観察した。図２０に示すように、コイル４０に通電を開始した直後から被加熱体２０が早期に昇温し、遅れて触媒床温度も昇温することが確認できた。
【００４５】
また、本実施形態の触媒装置１について、コイル４０に周波数１７０ｋＨｚ、１５０Ａｒｍｓの交流電流を流した時の磁束密度ベクトルと温度分布を観察した。図２１（ａ）に示すように、第１被加熱体２１及び第２被加熱体２２の両方に磁束が集中していることが確認できた。さらに、図２１（ｂ）に示すように、第１被加熱体２１及び第２被加熱体２２が昇温して、周囲の触媒担体１０が昇温しており、特に、第２被加熱体２２の内側において、高温領域が広がっていることが確認できた。
【００４６】
本実施形態の触媒装置１における触媒担体１０の温度制御について、図２２、図２３を参照して説明する。
まず、図２２に示すステップＳ１において、内燃機関の運転が開始されて、制御部４５がＩＧ−ＯＮの信号を検出する。その後、ステップＳ２において、制御部４５が、温度センサ１８により検出された触媒床温度が予め記憶された閾値Ｔｃｃよりも小さいか否かを判定する。当該閾値Ｔｃｃは図示しない閾値記憶部に記憶されている。閾値Ｔｃｃは触媒担体１０に担持された触媒が活性化する温度である触媒活性化温度等に基づいて適宜決定することができる。本実施形態では閾値Ｔｃｃは３００℃としている。
【００４７】
次に、図２２に示すステップＳ２において、触媒床温度がＴｃｃよりも小さくないと判定された場合は、ステップＳ２のＮｏに進み、この制御フローを終了する。
【００４８】
一方、図２２に示すステップＳ２において、触媒床温度がＴｃｃよりも小さいと判定された場合は、ステップＳ２のＹｅｓに進み、ステップＳ３において、制御部４５がコイル４０に通電する。これにより、図１９に示すように、コイル４０から磁束が発生して被加熱体２０が発熱し、触媒担体１０が昇温されることとなる。
【００４９】
その後、図２２に示すステップＳ４において、温度センサ１８により検出された触媒床温度が予め記憶された閾値Ｔｃｃよりも大きいか否かを判定する。ステップＳ４において、触媒床温度が予め記憶された閾値Ｔｃｃよりも大きくないと判定された場合は、再度ステップＳ４に戻る。一方、ステップＳ４において、触媒床温度が予め記憶された閾値Ｔｃｃよりも大きいと判定された場合は、ステップＳ４のＹｅｓに進み、ステップＳ５において、コイル４０への通電を停止する。そして、この制御フローを終了する。
【００５０】
この制御フローにおける、被加熱体２０と触媒担体１０の温度変化の例を、図２３を参照して説明する。図２３に示すように、まず、ステップＳ１、Ｓ２の時点では被加熱体２０も触媒担体１０も比較的温度が低い状態である。その後、ステップＳ３において、被加熱体２０が昇温し、遅れて触媒担体１０が昇温する。そして、ステップＳ５において、触媒担体１０の触媒床温度が閾値Ｔｃｃを超えたときにコイル４０への通電が終了し、被加熱体２０の温度が徐々に低下する。一方、触媒担体１０は触媒床温度が上昇したことにより活性化されて、触媒反応が促進される。そして、コイル４０への通電が終了した後も、触媒反応の進行に伴って生じる反応熱により、触媒担体１０が加熱されることとなる。そのため、図２３に示すように、被加熱体２０の温度は、コイル４０への通電終了後に緩やかに低下した後、触媒担体１０の昇温に伴って上昇する。
【００５１】
以上のように、本実施形態の触媒装置１では、上記制御により触媒担体１０の触媒床温度が早期に閾値Ｔｃｃを上回るようにできるため、触媒反応を効率よく行わせることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、図１８に示すように、触媒担体１０においてコイル４０の巻回径方向の外側に第１被加熱体２１を配置し、コイル４０の巻回径方向の内側に第２加熱体２２を配置したが、これに替えて、触媒担体１０においてコイル４０の巻回径方向の内側及び外側のいずれか一方に被加熱体を設けて、他方に被加熱体を設けないこととしてもよい。この場合も、コイル４０から生じた磁束が当該被加熱体を通ることにより、当該被加熱体が発熱して触媒担体１０を昇温することができる。なお、被加熱体は被加熱体はコイル４０の巻回径方向の内側に設けることが好ましい。この場合は、当該被加熱体が比較的ガスの流速が早い位置に配置されることとなるため、触媒反応を効率的に促進することができる。
【００５３】
（実施形態５）
本実施形態は、図１７に示す実施形態４の構成の変形形態であって、図２４に示すように、触媒担体１０が、第１触媒担体１３と第２触媒担体１４とを備え、第１触媒担体１３と第２触媒担体１４との間に空間部１５が形成されている。そして、貫通孔１７は第１触媒担体１３の端面１３ｂまで貫通しており、コイル４０の他端４１ｂは空間部１５から、保持部３０の径方向外側に引き出されて制御部４５に接続されている。また、温度センサ１８は、第２触媒装置１４の流れ方向下流側の端面１４ｂから第２触媒装置１４の中央付近まで挿入されている。
【００５４】
さらに、図２４に示すように、第１触媒担体１３における流れ方向Ｘの上流側の端面１３ａ及び下流側の端面１３ｂの少なくとも一方に、コイル４０から生じた磁束Ｐを被加熱体２０に誘導する磁束誘導体５１、５２を配置することができ、本実施形態では、第１触媒担体１３の流れ方向Ｘの両端面１３ａ、１３ｂに磁束誘導体５１、５２を配置している。磁束誘導体５１、５２は導体からなり、周囲の空間よりも透磁率が高い材料からなる。本実施形態では、図２４、図２５に示すように、第１触媒担体１３の流れ方向Ｘの上流側の端面１３ａに載置され磁束誘導体５１は棒状を成しており、その長手方向が第１触媒担体１３の径方向に平行となっている。そして、磁束誘導体５１は、図２５に示すように、流れ方向Ｘから見て、被加熱体２０と重なるように配置されている。なお、図示しないが、磁束誘導体５２も第１触媒担体１３の流れ方向Ｘの下流側の面１３ｂにおいて同様に載置されている。なお、本実施形態において、実施形態４と同等の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
本実施形態の触媒装置１によれば、図２６に示すように、磁束誘導体５１、５２が上述のように配置されることにより、コイル４０から生じる磁束のうち、被加熱体２０の加熱に利用されていなかった磁束が、磁束誘導体５１、５２を通って第１被加熱体２１及び第２被加熱体２２に到達して第１被加熱体２１及び第２被加熱体２２の加熱に利用されやすくなる。これにより、第１被加熱体２１及び第２被加熱体２２が早期に発熱して第１触媒担体１３を早期に昇温することができる。また、磁束誘導体５１、５２は導体からなるため、コイル４０から生じる磁束が磁束誘導体５１、５２を通ることにより、磁束誘導体５１、５２にも誘導電流が生じて発熱することとなる。その結果、磁束誘導体５１、５２の発熱によっても第１触媒担体１３が加熱されて、第１触媒担体１３が昇温されることとなる。なお、本実施形態においても、実施形態４と同等の作用効果を奏する。
【００５６】
（確認試験４）
また、本実施形態５の触媒装置１と実施形態４の触媒装置１とにおいて、コイル４０に周波数１７０ｋＨｚ、１５０Ａｒｍｓの交流電流を流したときの被加熱体２０の温度変化を観察して比較した。図２７に示すように、実施形態５では、実施形態４に比べて温度上昇が早く、同じ投与電力でもより早期に被加熱体２０を加熱できることが確認できた。
【００５７】
（実施形態６）
本実施形態では、図２８に示すように、コイル４０が、保持部３０の内側において第１触媒担体１３よりも流れ方向上流側に設けられている。コイル４０は保持部３０の軸心Ｙ０を中心として巻回されている。そして、コイル４０は、交流電源４７に接続されている。そして、コイル４０の一端４１ａ及び他端４１ｂは、図示しない内燃機関のエンジン冷却水が流通する冷媒流路６０に接続されており、コイル４０の中空部４０ａにエンジン冷却水Ｑが流通可能に構成されている。冷媒流路６０には、コイル４０の中空部４０ａへのエンジン冷却水Ｑの供給を制御する制御弁６１が設けられている。コイル４０の一端４１ａは冷媒流路６０における制御弁６１の上流側に接続され、コイル４０の他端４１ｂは冷媒流路６０における制御弁６１の下流側に接続されている。
【００５８】
図２８に示すように、制御弁６１が閉塞状態のときには、冷媒流路６０を流通するエンジン冷却水Ｑがコイル４０の中空部４０ａへの供給が行われる。一方、図２９に示すように、制御弁６１が開放状態のときには、冷媒流路６０を流通するエンジン冷却水Ｑがコイル４０の中空部４０ａへの供給が停止される。
【００５９】
本実施形態の触媒装置１では、以下のように制御することができる。
まず、第１の制御モードは、触媒担体１０の昇温を行う触媒暖機と、エンジン冷却水の昇温を行う冷却水暖機の両方が必要な状態での制御モードであって、例えば、内燃機関の始動時など、エンジン冷却水の温度が低い状態で実施される。第１の制御モードでは、交流電源４７からコイル４０に交流電流を印加する。これにより、被加熱体２０に誘導電流を生じさせて第１触媒担体１３を昇温させる。これとともに、図２８に示すように、冷却流路６０に備えられた制御弁６１を閉塞状態にして、コイル４０の中空部４０ａにエンジン冷却水Ｑを供給する。これにより、コイル４０への交流電流の印加により発生したジュール熱と、ガス流路１００からガス導入部３１を介して保持部３０の内側を流通するガスの熱を、中空部４０ａを流通するエンジン冷却水Ｑに伝達させる。これにより、エンジン冷却水を昇温させる。
【００６０】
次に、第２の制御モードは、触媒暖機が不要であるが、冷却水暖機が必要な状態での制御モードであって、例えば、内燃機関の始動後、触媒担体１０が適度に昇温された状態での制御モードである。第２の制御モードでは、交流電源４７からコイル４０への交流電流の印加を停止する。これにより、被加熱体２０による第１触媒担体１３の昇温を停止する。これとともに、図２８に示すように、冷却流路６０に備えられた制御弁６１を閉塞状態にして、コイル４０の中空部４０ａにエンジン冷却水Ｑを供給する。これにより、保持部３０の内側を流通するガスの熱を、中空部４０ａを流通するエンジン冷却水Ｑに伝達させて、エンジン冷却水を昇温させる。
【００６１】
次に、第３の制御モードは、触媒暖機及び冷却水暖機の両方が不要な状態での制御モードであって、例えば、触媒担体１０及びエンジン冷却水の両方が適度に昇温された状態での制御モードである。第３の制御モードでは、交流電源４７からコイル４０への交流電流の印加を停止する。これにより、被加熱体２０による第１触媒担体１３の昇温を停止する。これとともに、図２９に示すように、冷却流路６０に備えられた制御弁６１を開放状態にして、コイル４０の中空部４０ａへのエンジン冷却水Ｑの供給を停止する。これにより、エンジン冷却水Ｑはコイル４０の中空部４０ａを介さずに冷媒流路６０を流通し、エンジン冷却水の昇温は行われないこととなる。
【００６２】
次に、第４の制御モードは、触媒担体１０が過剰に高温の状態となって触媒担体１０の冷却が必要な触媒冷却が必要な状態での制御モードである。第４の制御モードでは、交流電源４７からコイル４０への交流電流の印加を停止するとともに、図２８に示すように、冷却流路６０に備えられた制御弁６１を閉塞状態にして、コイル４０の中空部４０ａにエンジン冷却水Ｑを供給する。これにより、中空部４０ａを流通するエンジン冷却水Ｑにより、触媒担体１０の熱をエンジン冷却水Ｑに伝達させて触媒担体１０の冷却を図る。なお、エンジン冷却水Ｑに伝達された触媒担体１０の熱は内燃機関に備えられた図示しないラジエーターにより排出したり、車両暖房の熱源として利用することができる。
【００６３】
本実施形態の触媒装置１によれば、さらに、コイル４０に冷媒を供給するための冷媒供給路６０を備え、冷媒供給路６０にはコイル４０への冷媒供給量を制御するため制御弁６１が設けられている。これにより、コイル４０が排ガスの熱を回収するための排熱回収機として機能させることができる。そのため、排熱回収機を別部材として用意する必要がないため、装置の小型化に寄与できる。さらに、コイル４０で生じるジュール熱も回収できるため、ハイブリッド車等における電気モーターのみを使って走行するＥＶモード時等の排ガスが生じない条件でも熱エネルギーの回収が可能となる。
【００６４】
また、従来のハイブリッド車等においては、エンジン始動からエンジン冷却水が所定温度に到達するまでの所定期間はＥＶモードに移行しないようにしている。一方、本実施形態の触媒装置１によれば、上記第１の制御モード及び第２の制御モードによってエンジン冷却水を昇温して早期に上記所定温度に到達させることができるため、早期にＥＶモードに移行可能となる。その結果、燃費改善を図ることができる。なお、本実施形態においても、実施形態１と同等の作用効果を奏する。
【００６５】
（確認試験５）
本実施形態の触媒装置１における熱回収性能について、確認試験を行った。試験条件は、排ガス温度５００℃、排ガス流量１５ｇ／ｓ、冷却水量２．９Ｌ／ｍｉｎ、コイル通電量２５１．６５Ａｒｍｓとし、排ガスからの熱授受量を、実施形態６の触媒装置１と比較形態の触媒装置１とにおいて計測した。比較形態では、コイル４０を有さず、その他の構成は実施形態６と同一とした。図３０に示すように、比較形態では排ガスからの熱授受量は０．４８ｋＷであったのに対して、実施形態５では１．５２ｋｗであり、その差分は１．０４ｋｗであった。これにより、実施形態５において、コイル４０により、当該差分の熱エネルギーが回収されたことが確認できた。
【００６６】
（実施形態７）
実施形態６では、図２８に示すようにコイル４０を第１触媒担体１３の流れ方向上流側に配置したが、本実施形態ではこれに替えて、図３１に示すように、コイル４０を空間部１５に配置している。なお、本実施形態において、実施形態６と同等の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６７】
本実施形態の触媒装置１においても実施形態６と同等の作用効果を奏する。さらに、コイル４０が第１触媒担体１３の流れ方向下流の直後に位置しているため、第１触媒担体１３で生じた排ガスと触媒との反応熱をコイル４０の中空部４０ａを流通するエンジン冷却水によって回収することができる。これにより、コイル４０による熱回収機能が一層向上する。
【００６８】
（実施形態８）
本実施形態では、図２８に示す実施形態６におけるコイル４０に替えて、図３２に示すように、流れ方向Ｘに垂直な方向から見て、同一線上に位置するとともに、図３３に示すように、流れ方向Ｘから見て、保持部３０の軸心Ｙ０を中心とする渦巻き状に巻回されたコイル４０を備えている。その他の構成は実施形態６と同等であって、かかる構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
本実施形態の触媒装置１においても実施形態６と同等の作用効果を奏する。さらに、コイル４０が上述の如く巻回されているために薄型となることから、触媒装置１の小型化に寄与する。
【００７０】
（実施形態９）
本実施形態は、図２に示す実施形態１の変形形態であって、実施形態１における被加熱体２０に替えて、図３４に示す被加熱体２４を有する。被加熱体２４は、第１被加熱体２５と第２被加熱体２６とを含む。第１被加熱体２５は実施形態１における第１被加熱体２１と同様の位置に配設され、第２被加熱体２６は実施形態１における第２被加熱体２２と同様の位置に配設されている。なお、本実施形態において、実施形態１と同等の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
図３５に示すように、本実施形態では、第１被加熱体２５の細孔１１は流れ方向Ｘに直交する断面において、正六角形を成している。第１被加熱体２５は、中空部２５ａを有する筒状に形成されており、その長手方向が流れ方向Ｘと平行になるように配設されている。流れ方向Ｘに直交する断面において、第１被加熱体２５の外径ｄ３は、第１触媒担体１３における細孔１１の内径、すなわち、細孔１１の中心軸Ｃを通る対角線の長さｄ２よりも大きく、本実施形態では、第１被加熱体２５の外径ｄ３を２０ｍｍ、細孔１１の対角線の長さｄ２を２ｍｍとしている。
【００７２】
そして、図３５、図３６に示すように、第１被加熱体２５の内周面２５ｂには触媒層１８が設けられている。触媒層１８は触媒担体２０に担持された触媒と同一材料からなる。触媒層１８は蒸着により第１被加熱体２５の内周面２５ｂの全域に薄膜状に形成されている。触媒層１８の厚さｔ１は、特に限定されずに５〜２０μｍとすることができ、本実施形態では１０μｍとしている。図３６に示すように、触媒層１８の厚さｔ１は流れ方向Ｘにおいて略一定となっている。触媒層１８の厚さｔ１が過剰に大きい場合は、内周面２５ｂから剥離したり、中空部２５ａが閉塞したりするおそれが有るため好ましくない。なお、本実施形態では、図３５、図３６において、説明の都合上、触媒層１８は第１被加熱体２５の外径及び内径に比べて、実際の厚さよりも大きく図示している。なお、第２被加熱体２６も第１被加熱体２５と同等の構成を有しており、第２被加熱体２６の内周面２６ａには触媒層１８が形成されている。
【００７３】
本実施形態の触媒装置１によれば、第１被加熱体２５お及び第２被加熱体２６は、流れ方向Ｘに沿って延びる筒状を成している。これにより、実施形態１の場合のように、被加熱体２０が中実である場合に比べて、第１被加熱体２５及び第２被加熱体２６と第１触媒担体１３との接触面積を減らすことなく、第１被加熱体２５及び第２被加熱体２６の熱容量を小さくすることができる。その結果、第１被加熱体２５及び第２被加熱体２６を正気に昇温して、第１触媒担体１３の早期昇温が可能となる。
【００７４】
また、本実施形態では、第１被加熱体２５お及び第２被加熱体２６の内側に触媒層１８が形成されて触媒が担持されているとともに、ガスが流通可能な中空部２５ａ、２６ａが形成されている。これにより、第１被加熱体２５及び第２被加熱体２６から生じる熱により、触媒層１８を形成する触媒を早期に昇温して活性化することができる。なお、第１被加熱体２５及び第２被加熱体２６の中空部２５ａ、２６ａの中央部を通過するガスが触媒層１８と接触せずに通過することにより触媒層１８で浄化されない場合でも、かかるガスが第２触媒担体１４において触媒と接触することにより浄化されることとなる。
【００７５】
（確認試験６）
本実施形態の触媒装置１における被加熱体２０の昇温速度についての確認試験を行った。当該試験では、試験対象として、被加熱体が中空部を有しないものを比較例とし、被加熱体が直径４ｍｍの中空部を有するものを試験例１、被加熱体が直径８ｍｍの中空部を有するものを試験例２、被加熱体が直径１６ｍｍの中空部を有するものを試験例３とした。なお、試験例３は実施形態９の構成を有し、比較例及び試験例１、２においても被加熱体の構成を除いて実施形態９の構成と同等の構成を有する。試験条件は、コイル４０に１７０Ｈｚ、１５０Ａｒｍｓの交流電流を印加して、被加熱体が初期温度２５℃から３５０℃に昇温されるのに要した時間を検出し昇温速度を算出した。
【００７６】
図３７に示すように、比較例に比べて、試験例１〜３はいずれも被加熱体の昇温速度が向上していた。そして、試験例３では、昇温速度は比較例に比べて４２％上昇しており、十分に早期に昇温できることが確認できた。試験例１〜３のように、被加熱体に中空部を設けることにより被加熱体の熱容量を低減させることが、被加熱体の昇温速度の向上に有効であることが確認できた。
【００７７】
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、実施形態１において、触媒装置１が接続されるガス流路を、内燃機関の排気流路に替えて、他のガス流路に接続することとしてもよい。他のガス流路に接続する場合は、当該ガス流路を流通するガスの種類に応じて、触媒担体に担持される触媒の種類を変更することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  触媒装置
１０、１３、１４  触媒担体
１５  空間部
１６  凹部
２０、２１、２２、２４、２５、２６  被加熱体
３０  保持部
４０、４１、４２、４３、４４  コイル
５１、５２  磁束誘導体
６０  冷媒供給路
６１  制御弁
【図１】
2019000799.tif 000004
【図２】
2019000799.tif 000005
【図３】
2019000799.tif 000006
【図４】
2019000799.tif 000007
【図５】
2019000799.tif 000008
【図６】
2019000799.tif 000009
【図７】
2019000799.tif 000010
【図８】
2019000799.tif 000011
【図９】
2019000799.tif 000012
【図１０】
2019000799.tif 000013
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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