(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管路に配置される蓄熱体であって、
蓄熱部材と、
前記蓄熱部材に蓄熱させるために用いられる第１の発熱部材と、
前記第１の発熱部材とは異なり、前記第１の発熱部材とは別個に発熱する第２の発熱部材であって、排気ガスが流れる排気ガス流路部を形成する離間部を介して積層されている金属製の波板または金属製の波板および平板から構成されている第２の発熱部材と、
を備える、蓄熱体。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄熱体において、
前記第１の発熱部材の全表面積に対する前記蓄熱部材と接する表面積の割合は、前記第２の発熱部材の全表面積に対する前記蓄熱部材と接する表面積の割合よりも大きい、蓄熱体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蓄熱体において、
前記第１の発熱部材は前記蓄熱部材に内包されている、蓄熱体。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄熱体はさらに、
前記第１の発熱部材および前記蓄熱部材を内包して第１の加熱器を形成するハウジングを備える、蓄熱体。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄熱体はさらに、
前記第１の加熱器と前記第２の発熱部材との間に配置されている第２の蓄熱部材を備える、蓄熱体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄熱体において、
前記第１の発熱部材および前記第２の発熱部材のそれぞれの一方の電極は同電位とされている、蓄熱体。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項に記載の蓄熱体はさらに、
前記蓄熱体を覆う筐体を備え、
前記第１の発熱部材および前記第２の発熱部材のそれぞれの一方の電極と、前記筐体とは同電位とされている、蓄熱体。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の蓄熱体において、
前記第１の発熱部材には車両の減速時に発生する回生電力が供給される、蓄熱体。
【請求項９】
第１の発熱部材と、第２の発熱部材と、前記第１の発熱部材と前記第２の発熱部材との間に配置されている蓄熱部材とを備え、内燃機関の排気管路に配置される蓄熱体の制御装置であって、
車両の運転に伴い生成される電力の供給先をバッテリまたは前記第１の発熱部材のいずれかに切り替える第１の切替部と、
所定条件下における前記車両の減速時には、前記生成された電力を前記第１の発熱部材に供給するよう前記第１の切替部を切り替える制御部と
を備える制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御装置はさらに、
前記バッテリと前記第２の発熱部材との電気的接続または遮断を行う第２の切替部を備え、
前記制御部は、所定条件下における前記車両の始動時には、前記バッテリと前記第２の発熱部材とを電気的に接続するように前記第２の切替部を切り替える、制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の制御装置はさらに、
前記蓄熱体の排気側に温度検出器を備え、
前記第１の切替部はさらに、前記バッテリと前記第１の発熱部材との電気的接続または遮断を行い、
前記制御部は、前記温度検出器によって検出された温度が所定温度以下の場合には、前記バッテリと前記第１の発熱部材とを電気的に接続するように前記第１の切替部を切り替え、前記バッテリと前記第２の発熱部材とを電気的に接続するように前記第２の切替部を切り替える、制御装置。
【請求項１２】
第１の発熱部材と、第２の発熱部材と、前記第１の発熱部材と前記第２の発熱部材との間に配置されている蓄熱部材とを備え、内燃機関の排気管路に配置される蓄熱体の制御方法であって、
車両が減速状態にあるか否かを判定し、
前記車両が減速状態にあると判定した場合には、前記第２の発熱部材に対する電力の供給を停止し、前記車両の減速に伴い生成された電力を前記第１の発熱部材に直接供給すること、
を備える制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気管路に配置される蓄熱体、同蓄熱体の制御装置および同蓄熱体の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における内燃機関の排出ガス（排気ガス）成分に関する規制に対応するために、内燃機関の排気管経路には種々の排気ガス浄化装置が配置されている。これら排気ガス浄化装置は、触媒や尿素水といった化学物質とＮＯｘやＰＭ（粒子状物質：Particulate Matter）といった排気ガス成分との間における化学反応によって排気ガス成分を浄化しており、化学物質が最適な浄化性能を発揮する温度域が存在する。一方で、内燃機関における燃焼効率の向上に伴い排気ガス温度は低下傾向にある。そこで、排気管経路に加熱装置または蓄熱体を配置して、排気管路の温度を所望温度とする技術が提案されている（たとえば、特許文献１および２）。また、加熱装置、ポスト噴射を複合的に組み合わせることで、排気ガス温度を調整する技術が提案されている（たとえば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３６２６１９７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６１４２３号公報
【特許文献３】特開２０１４−１１８８７４号公報
【０００４】
しかしながら、蓄熱体を用いる技術では、蓄熱体自体の温度が低い場合、蓄熱体と接触させることで却って排気ガス温度を低下させてしまい排気ガスを浄化できないという問題がある。また、加熱装置を用いる技術では、車両の走行に伴い発生するエネルギーを有効に活用して、排気ガス温度を浄化装置の最適作動温度域とすることができないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、内燃機関から排出される排気ガスの温度に依存せず、車両全体におけるエネルギー効率を向上させつつ、効率良く浄化装置の性能を発揮させる技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の態様として実現することが可能である。
【０００７】
第１の態様は、内燃機関の排気管路に配置される蓄熱体を提供する。第１の態様に係る蓄熱体は、蓄熱部材と、前記蓄熱部材に蓄熱させるために用いられる第１の発熱部材と、前記第１の発熱部材とは異なる第２の発熱部材であって、前記第１の発熱部材とは別個に発熱する第２の発熱部材と、を備える。
【０００８】
第１の態様に係る蓄熱体によれば、内燃機関から排出される排気ガスの温度に依存せず、車両全体におけるエネルギー効率を向上させつつ、効率良く浄化装置の性能を発揮させることができる。
【０００９】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記第１の発熱部材の全表面積に対する前記蓄熱部材と接する表面積の割合は、前記第２の発熱部材の全表面積に対する前記蓄熱部材と接する表面積の割合よりも大きくても良い。この場合には、第１の発熱部材により蓄熱部材に蓄熱させることができる。
【００１０】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記第２の発熱部材は、離間部を介して積層されている金属製の波板または金属製の波板および平板から構成されており、前記離間部は排気ガスが流れる排気ガス流路部を形成しても良い。この場合には、第２の発熱部材は、熱交換部としても機能することができ、排気ガスと第２の発熱部材間における熱交換効率を向上させることができる。
【００１１】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記第１の発熱部材は前記蓄熱部材に内包されていても良い。この場合には、蓄熱部材をより効率よく加熱し、蓄熱部材に効率よく蓄熱させることができる。
【００１２】
第１の態様に係る蓄熱体はさらに、前記第１の発熱部材および前記蓄熱部材を内包して第１の加熱器を形成するハウジングを備えても良い。この場合には、蓄熱部材として粉体、液体等の蓄熱部材を用いることができる。
【００１３】
第１の態様に係る蓄熱体はさらに、前記第１の加熱器と前記第２の発熱部材との間に配置されている第２の蓄熱部材を備えても良い。この場合には、蓄熱体の蓄熱性能を向上させることができる。
【００１４】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記第１の発熱部材および前記第２の発熱部材のそれぞれの一方の電極は同電位とされていても良く、さらに、前記蓄熱体を覆う筐体を備え、前記第１の発熱部材および前記第２の発熱部材のそれぞれの一方の電極と、前記筐体とは同電位とされていても良い。この場合には、配線を簡素化することができる。
【００１５】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記第１の発熱部材には車両の減速時に発生する回生電力が供給されても良い。この場合には、回生電力によって蓄熱部材に蓄熱させることが可能となり、車両全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００１６】
第２の態様は、第１の発熱部材と、第２の発熱部材と、前記第１の発熱部材と前記第２の発熱部材との間に配置されている蓄熱部材とを備え、内燃機関の排気管路に配置される蓄熱体の制御装置を提供する。第２の態様に係る制御装置は、車両の運転に伴い生成される電力の供給先をバッテリまたは前記第１の発熱部材のいずれかに切り替える第１の切替部と、所定条件下における前記車両の減速時には、前記生成された電力を前記第１の発熱部材に供給するよう前記第１の切替部を切り替える制御部とを備えている。
【００１７】
第２の態様に係る制御装置によれば、内燃機関から排出される排気ガスの温度に依存せず、車両全体におけるエネルギー効率を向上させつつ、効率良く浄化装置の性能を発揮させることができる。
【００１８】
第２の態様に係る制御装置はさらに、前記バッテリと前記第２の発熱部材との電気的接続または遮断を行う第２の切替部を備え、前記制御部は、所定条件下における前記車両の始動時には、前記バッテリと前記第２の発熱部材とを電気的に接続するように前記第２の切替部を切り替えても良い。この場合には、所定条件下での車両の始動時における排気ガスの温度上昇を促進させることができる。
【００１９】
第２の態様に係る制御装置はさらに、前記蓄熱体の排気側に温度検出器を備え、前記第１の切替部はさらに、前記バッテリと前記第１の発熱部材との電気的接続または遮断を行い、前記制御部は、前記温度検出器によって検出された温度が所定温度以下の場合には、前記バッテリと前記第１の発熱部材とを電気的に接続するように前記第１の切替部を切り替え、前記バッテリと前記第２の発熱部材とを電気的に接続するように前記第２の切替部を切り替えても良い。この場合には、車両の運転状態に応じてバッテリを用いて排気ガスの温度上昇を制御することができる。
【００２０】
第３の態様は、第１の発熱部材と、第２の発熱部材と、前記第１の発熱部材と前記第２の発熱部材との間に配置されている蓄熱部材とを備え、内燃機関の排気管路に配置される蓄熱体の制御方法を提供する。第３の態様に係る制御方法は、車両が減速状態にあるか否かを判定し、前記車両が減速状態にあると判定した場合には、前記第２の発熱部材に対する電力の供給を停止し、前記車両の減速に伴い生成された電力を前記第１の発熱部材に直接供給すること、を備えている。
【００２１】
第３の態様に係る制御方法によれば、第２の制御装置と同様の作用効果を得ることができる。また、第３の態様に係る制御方法は、第２の制御装置と同様にして種々の態様にて実現され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態において用いられる排気ガスの浄化システムを備える車両を概略的に示す説明図である。
【図２】本実施形態において用いられる蓄熱体の内部構成を示す斜視断面図である。
【図３】図１に示す本実施形態において用いられる蓄熱体を３−３線で切断した断面図である。
【図４】本実施形態に係る蓄熱体を備える車両における電装部品間における電気的な接続を概略的に示すブロック図である。
【図５】本実施形態における蓄熱体の動作を制御するために処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【図７】第１の実施形態に係る蓄熱体の横断面を模式的に示す説明図である。
【図８】第１の実施形態に係る蓄熱体の変形例である蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【図９】第１の実施形態に係る蓄熱体の変形例である蓄熱体の横断面を模式的に示す説明図である。
【図１０】第２の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【図１１】第３の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【図１２】第４の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【図１３】第４の実施形態に係る蓄熱体の横断面を模式的に示す説明図である。
【図１４】第５の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【図１５】第５の実施形態に係る蓄熱体の変形例である蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【図１６】第６の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【図１７】第７の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の実施形態：
本発明に係る排気ガスの浄化システムおよび排気ガスシステムに用いたれる発熱体の一態様として、ディーゼルエンジン（内燃機関）を備える車両を例にとって以下説明する。図１は本実施形態において用いられる排気ガスの浄化システムを備える車両を概略的に示す説明図である。
【００２４】
車両５００は、ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」と呼ぶ。）５１０、４つの車輪５２０および排気ガスの浄化システム１０を備えている。エンジン５１０は、軽油を燃料とし、燃料の爆発燃焼によって駆動力を出力し、また、爆発燃焼に伴いＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（粒子状物質）を含む排気ガスを排気系統に備えられた浄化システム１０を介して大気に排出する。
【００２５】
浄化システム１０は、排気管１１（排気管路）上に種々の排気ガス浄化装置を備えている。排気管１１は、エンジン５１０側（排気ガス流れの上流側）においてマニフォールド１１ａを介してエンジン５１０と接続され、排気ガス流れの最下流側にはマフラエンドパイプ１１ｂを備えている。浄化システム１０は、排気ガス流れの上流側から、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）１２、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）１３、蓄熱体２０、選択触媒還元装置（ＳＣＲ）１４およびアンモニアスリップ・ディーゼル酸化触媒（ＮＨ３ＤＯＣ）１５を排気管１１上に備えている。排気管１１上におけるＤＯＣ１２の前段には燃料噴射装置１７が配置されても良く、ＳＣＲ装置１４の前段には尿素水噴射装置１８が配置されている。また、蓄熱体２０には、第１の温度センサ１９１が配置され、ＳＣＲ装置１４には、第２の温度センサ１９２が配置されている。第１の温度センサ１９１および第２の温度センサ１９２は、蓄熱体２０の上流側・下流側、ＳＣＲ装置１４の上流側・下流側のいずれに備えられていても良く、蓄熱体２０とＳＣＲ装置１４との間に配置されている温度センサによって置換されても良い。なお、本実施例における排気管上という用語は、排気管の内側、および排気管の途中（排気管の一部を構成）のいずれをも意味する。
【００２６】
ディーゼル酸化触媒１２は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を触媒として担持し、排気ガス中に含まれる未燃焼ガス成分である一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）を酸化して、二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）へと変換すると共に、排気ガス中に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して、二酸化窒素（ＮＯ２）に変換する。
【００２７】
ディーゼル微粒子フィルタ１３は、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を多孔質セラミックの微細な間隙で捕集するフィルタである。多孔質の表面には白金等の金属触媒が塗布されており、ディーゼル微粒子フィルタ１３は、ディーゼル酸化触媒１２により生成されるＮＯ２の存在下において、粒子状物質が、２５０〜３００℃の雰囲気中で触媒と化学反応を起こし、二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）に変換されることによって自然再生される。ディーゼル微粒子フィルタ１３は、ディーゼル酸化触媒１２に対して燃料噴射装置１７を介して直接または排気行程を経てエンジン５１０から間接的に燃料を供給し、燃料由来の炭化水素を触媒燃焼させて排気温度を４５０℃以上として捕集された粒子状物質を酸化させる強制再生によっても再生され得る。
【００２８】
選択触媒還元（ＳＣＲ）装置１４は、ゼオライト系触媒またはバナジウム系触媒を担持し、ＮＯｘを選択的に還元する装置である。選択触媒還元装置１４においては、一般的に、選択触媒還元装置１４入口前段において尿素水噴射装置１８により尿素水を排気ガスに吹きかけ、尿素水の熱分解、加水分解反応を経て、アンモニア（ＮＨ３）を生成し、排気ガス中のＮＯｘ成分を窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に変換する。したがって、選択触媒還元装置１４の入口前段においては、排気ガス温度は、尿素水からアンモニアを得るために、適切な温度、例えば、２００℃以上の温度であることが求められている。
【００２９】
アンモニアスリップ・ディーゼル酸化触媒１５は、ディーゼル酸化触媒１２と同様の触媒を担持し、選択触媒還元装置１４において反応に供しなかったアンモニアを酸化分解して、窒素またはＮＯｘを生成する。
【００３０】
本実施形態に係る蓄熱体２０について以下に詳述する。図２は本実施形態において用いられる蓄熱体の内部構成を示す斜視断面図である。図３は図１に示す本実施例において用いられる蓄熱体を３−３線で切断した断面図である。
【００３１】
蓄熱体２０は、外側ケース２１１および内側ケース２１２を含むケース２１（筐体）、第１の発熱部材３０１、蓄熱部材３０２、第２の発熱部材３１１、上流側蓋２６１、下流側蓋２６２および整流部材２６３を備えている。なお、後述するように、第２の発熱部材３１１は、複数の金属製の平板または波板、あるいは金属製の平板および波板が離間部を介して積層されることにより形成され、離間部は排気ガス流路（流路部）として機能する。
【００３２】
外側ケース２１１および内側ケース２１２は、ステンレス鋼、酸化防止処理が施された鋼板から形成され、それぞれ、直線筒状の本体部２１１ａ、２１２ａと、排気ガスの導入側と排出側において本体部２１１ａ、２１２ａよりも小さな径を有する導入部２１１ｂ、２１２ｂと排出部２１１ｃ、２１２ｃとを有している。外側ケース２１１および内側ケース２１２は、本体部２１１ａ、２１２ａと導入部２１１ｂ、２１２ｂおよび排出部２１１ｃ、２１２ｃとが断面視にて傾斜を有する略円錐台状の接続部によって連結されており、導入部２１１ｂ、２１２ｂから本体部２１１ａ、２１２ａ、本体部２１１ａ，２１２ａから排出部２１１ｃ、２１２ｃへの排気ガスの流動を円滑にしている。
【００３３】
内側ケース２１２の導入部２１２ｂおよび排出部２１２ｃは、上流側蓋２６１および下流側蓋２６２と結合されており、上流側蓋２６１および下流側蓋２６２が外側ケース２１１の導入部２１１ｂおよび排出部２１１ｃに係合されることによって、内側ケース２１２は外側ケース２１１内に保持される。なお、内側ケース２１２の内壁面にはケース２１を介した熱伝導を抑制するために断熱材が配置されていてもよい。断熱材の有無にかかわらず大気中への放熱をさらに抑制するために、外側ケース２１１と内側ケース２１２との間には、断熱空間としての空間が区間形成されている。
【００３４】
断熱材は、第２の発熱部材３１１の外周にわたって配置されていることが望ましく、例えば、セラミック製のシート材、円筒状の硬質材等によって構成されている。断熱材を備えることによって、金属製の内側ケース２１２への熱伝導量を抑制し、蓄熱体２０の保温効率が所望のレベルに維持され得る。
【００３５】
上流側蓋２６１および下流側蓋２６２は、排気ガスが流動するための複数の流路（正面視では孔）を有する、多孔質金属製または多孔質セラミック製の円柱形部材である。上流側蓋２６１および下流側蓋２６２は、排気ガスの流れ方向における断熱を図るために配置されており、蓄熱体２０内に熱を維持する。内側ケース２１２の導入部２１２ｂには、開口部が上流側蓋２６１に接する円筒形状の整流部材２６３が配置されている。整流部材２６３は底面側の周面に複数の孔を備え、導入部２１２ｂから導入された排気ガスが内側ケース２１２の径方向にわたって拡散するように排気ガスの流れを整流する。この結果、第２の発熱部材３１１が有する離間部（図示せず）には均一に排気ガスが行き渡る。蓄熱部材３０２は、排気ガス温度が蓄熱部材３０２の温度よりも高い場合には、排気ガスの熱エネルギーを吸収して蓄熱部材３０２の温度を上昇させ、維持（蓄熱）し、排気ガス温度が蓄熱部材３０２の温度よりも低い場合には、蓄熱している熱エネルギーを放出し、排気ガスを加温する。すなわち、排気ガスと蓄熱部材３０２との間では、両者の温度差に基づく熱交換が行われる。
【００３６】
本実施形態では、第１の発熱部材３０１は、蓄熱部材３０２を加熱（加温）して、蓄熱部材３０２に所定の熱量を蓄熱させるために用いられ、第２の発熱部材３１１は、蓄熱体２０内に導入された排気ガスを加熱するために用いられる。第１の発熱部材３０１および第２の発熱部材３１１は、それぞれ別個に、すなわち独立してオン・オフが可能であるように電源回路と接続されており、両者３０１、３１１は異なるタイミングで発熱され得る。本実施形態では、蓄熱部材３０２は、排気ガスとの間の熱交換とは別に、第１の発熱部材３０１によって加熱されることによっても必要な熱量を蓄えることができる。
【００３７】
図４は本実施形態に係る蓄熱体を備える車両における電装部品間における電気的な接続を概略的に示すブロック図である。車両５００は、エンジン５１０の駆動力によって駆動されるオルタネータ（発電機）４０を備えている。エンジン５１０は、クランクシャフト（図示しない）から取り出される駆動力（出力）をオルタネータ４０に提供するためのエンジン側プーリー５１１を備えている。オルタネータ４０は、エンジン５１０から提供される駆動力が入力されるオルタネータ側プーリー４０１を備えている。エンジン側プーリー５１１とオルタネータ側プーリー４０１とは、ベルト５１２によって機械的に接続されており、ベルト５１２を介して、エンジン５１０の駆動力がオルタネータ４０に伝達される。
【００３８】
車両５００は、車両補機４１、バッテリ４２、制御ユニット６０、第１のリレー６１、第２のリレー６２、第３のリレー６３、第１の温度センサ１９１、および第２の温度センサ１９２を備えている。車両補機４１は、オルタネータ４０により出力される電力またはバッテリ４２に蓄電されている電力によって、駆動される（電力を消費する）車両走行と共に用いられる補機であり、たとえば、ヘッドライト、オーディオ、ナビゲーションシステム、電気式ヒーターが該当する。
【００３９】
オルタネータ４０の出力端子は、第１のリレー６１を介して蓄熱体２０が備える第１の発熱部材３０１に電気的に接続されていると共に、第３のリレー６３を介して、車両補機４１に電気的に接続され、さらに電流計６４を介してバッテリ４２のプラス端子（＋）に電気的に接続されている。バッテリ４２のプラス端子（＋）は第２のリレー６２を介して蓄熱体２０が備える第２の発熱部材３１１に電気的に接続されている。なお、オルタネータ４０から車両補機４１およびバッテリ４２に至る配線経路には電圧を昇圧または降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータが配置されていても良い。また、ＤＣ／ＤＣコンバータは、オルタネータ４０と第１の発熱部材３０１との間に配置されていても良い。供給電圧を昇圧することで配線径を細くすることができる。オルタネータ４０、車両補機４１、第１および第２の発熱部材３０１、３１１の接地側端子は、ボディーアースを介してバッテリ４２のマイナス端子（−）と電気的に接続されている。なお、第１および第２の発熱部材３０１、３１１の一方の端子である接地側端子３０１ａ，３１１ａは、蓄熱体２０内において同電位とされ（接続され）、ボディーアースされていても良い。この場合、両発熱部材３０１、３１１から車体への接地線を単一にすることができる。また、第１および第２の発熱部材３０１、３１１の一方の端子である接地側端子３０１ａ、３０２ａはさらに、蓄熱体２０のケース２１同電位とされ（接続され）、ケース２１から車体に対して単一（共通）の接地線２１ａ（図６参照）を通じてボディーアースされていても良い。この場合には、蓄熱体２０から車体への接地線を単一にすることができる。
【００４０】
第１のリレー６１は、第１の発熱部材３０１をオンまたはオフ、すなわち、第１の発熱部材３０１に対する電力の供給または遮断の切り替えを行うスイッチである。第２のリレー６２は、第２の発熱部材３１１をオンまたはオフ、すなわち、第２の発熱部材３１１に対する電力の供給または遮断の切り替えを行うスイッチである。第３のリレー６３は、両補機４１およびバッテリ４２に対するオルタネータ４０により発電された電力の供給または遮断の切り替えを行うスイッチである。第１〜第３のリレー６１〜６３は、制御ユニット６０と制御信号線を介して接続されており、制御ユニット６０からの制御信号によってオン（閉）またはオフ（開）される。電流計６４は、信号線を介して制御ユニット６０に対して、検出されたバッテリ４２の出力電流を提供する。第１の温度センサ１９１は蓄熱体２０の温度を検出するために用いられ、第２の温度センサ１９２はＳＣＲ装置１４の温度を検出するために用いられ、共に、制御ユニット６０に対して信号線で接続されている。
【００４１】
本実施形態においては、第１のリレー６１をオンし、第３のリレー６３をオフすることによって、オルタネータ４０により発電された電力を直接、すなわち、バッテリ４２への蓄電を介することなく、第１の発熱部材３０１に供給することができる。たとえば、車両減速時等、バッテリ４２が規定の満充電状態にありオルタネータ４０から出力される電力が余剰電力となる条件下においてオルタネータ４０を作動させ、第１の発熱部材３０１を発熱するために電力を供給することができる。第１の発熱部材３０１により生成された熱エネルギーは、蓄熱部材３０２に吸収され、蓄熱される。この結果、車両の運動エネルギーを捨てることなく、電気エネルギー、更には、熱エネルギーに変換して、蓄熱部材３０２に蓄えることが可能となる。蓄熱部材３０に蓄えられた熱は、後述するように、冷間時における排気ガス浄化装置の早期機能開始を促すために用いることができる。一方、本実施形態において、第２の発熱部材３１１は、第２のリレー６２をオンすることにより、バッテリ４２からの電力によって発熱する。本実施形態においては、第１の発熱部材３０１および第２の発熱部材３１１は、別個の電力供給系統から電力の供給を受ける。
【００４２】
本実施形態における、蓄熱体２０の作動制御について図５を参照して説明する。図５は本実施形態における蓄熱体の動作を制御するために処理ルーチンを示すフローチャートである。本処理ルーチンは、制御ユニット６０によって実行される。なお、制御ユニット６０には、少なくとも、図示しない、中央演算装置（ＣＰＵ）、メモリおよび外部機器と制御信号、検出信号のやりとりを行うために入出力インタフェースが備えられている。
【００４３】
本実施形態における蓄熱体２０の作動制御の概念として、制御ユニット６０は、車両の減速時には、オルタネータ４０により生成された電力（回生電力）により第１の発熱部材３０１を発熱させる。オルタネータ４０により発電された電力はバッテリ４２の充電（蓄電）にも用いられ、第１の切替部によって、オルタネータ４０により発電された電力は、第１の発熱部材３０１またはバッテリ４２のいずれかに供給される。第１の切替部は、第１のリレー６１と第３のリレー６３とのオン・オフの組合せによって実現され得る。なお、蓄熱部材３０２が十分に蓄熱している所定条件下においては、回生電力は第１の発熱部材３０１に対して供給されない。制御ユニット６０は、低温始動時等の所定条件下における始動時には、バッテリ４２と第２の発熱部材３１１との間の電気的な開閉を行う第２のリレー６２を制御し、第２の発熱部材３１１に通電を行い、発熱させる。制御ユニット６０はさらに、蓄熱体２０の温度が所定温度よりも低い条件下（低温条件下）においては、第１および第２の発熱部材３０１、３１１に対してバッテリ４２の電力を用いた通電を実行する。なお、本実施形態においては、第１のリレー６１と第３のリレー６３とによって第１の切替部が実現されているが、一つのスイッチによって第１の切替部が実現されても良い。
【００４４】
制御ユニット６０は、車両の始動と共に本処理ルーチンを開始し、車両に備えられている種々のセンサによって車両の運転状態を検知する。たとえば、制御ユニット６０は、アクセルペダル開度センサから入力される入力信号に基づいて車両の運転状態が減速状態（惰行状態）にあるか否かを判断し、前回のＤＰＦ再生処理からの経過時間または経過走行距離に基づいて車両の運転状態がＤＰＦ再生処理時期であるか否かを判断し、ＳＣＲ装置前段に配置されている温度センサから入力される入力信号に基づいてＳＣＲ装置１４がＨＣ被毒の解消のために加温を要する運転状態にあるか否かを判断することができる。
【００４５】
制御ユニット６０は、車両の運転状態が減速状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１００）、減速状態にあると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、第２のリレー６２をオフする（ステップＳ１０２）。制御ユニット６０は、アクセルペダル開度センサからの入力信号がアクセルペダルがオフ状態（開度０）を示す場合には、車両の運転状態は減速状態（惰行状態）にあると判断する。第２のリレー６２がオフ位置に切り替えられることによって、第２の発熱部材３１１がオフされる（電力回路から切り離される）。なお、制御ユニット６０は、第２のリレー６２に対するオフ信号（開信号）の送信に先立って、第２のリレー６２がオン位置にあるか否かを判断し、オン位置にある場合にのみ第２のリレー６２に対してオフ信号を送信しても良く、あるいは、第２のリレー６２の現位置によらず第２のリレー６２に対してオフ信号を送信しても良い。
【００４６】
制御ユニット６０は、蓄熱体２０の温度である蓄熱体温度Ｔ１が所定温度Ｔａよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０４）。蓄熱体２０の蓄熱体温度Ｔ１は、第１の温度センサ１９１を介して制御ユニット６０に入力される。なお、第１の温度センサ１９１によって検出される蓄熱体温度Ｔ１は、蓄熱体２０内部の雰囲気温度であり、あるいは、蓄熱体２０を通過する排気ガス温度であるとも言える。所定温度Ｔａは、車両の運転状態が減速状態からエンジン５１０による駆動を要する走行状態（定速維持または加速状態）に移行した際に、排気ガスを加温するために要する加温必要熱量に基づいて予め求められたしきい値温度である。すなわち、蓄熱体２０（蓄熱部材３０２）が有する熱容量と蓄熱体２０の温度から蓄熱体２０により提供可能な熱量を求めることが可能であり、加温必要熱量を提供するための最低温度を所定温度Ｔａとして予め求めることができる。
【００４７】
制御ユニット６０は、蓄熱体温度Ｔ１が所定温度Ｔａよりも高いと判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、第１のリレー６１をオフ（開）する（ステップＳ１０６）。すなわち、蓄熱体温度Ｔ１が所定温度Ｔａよりも高い場合、蓄熱体２０における蓄熱部材３０２は、十分に蓄熱されており、第１の発熱部材３０１による加熱、蓄熱は不要であるので、第１のリレー６１をオフして、第１の発熱部材３０１による発熱を停止する。なお、この条件下においては、バッテリ４２の蓄電状態（電圧）に応じて、第３のリレー６３がオンまたはオフされて、バッテリ４２に対する蓄電が実行または停止される。
【００４８】
制御ユニット６０は、蓄熱体温度Ｔ１が所定温度Ｔａ以下であると判定した場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、第３のリレー６３をオフ（開）し、第１のリレー６１をオン（閉）する（ステップＳ１０８）。この結果、第１の発熱部材３０１に対してオルタネータ４０により発電された電力が直接供給され、第１の発熱部材３０１は発熱し、蓄熱部材３０２を加熱する。一般的に、車両の減速時には、たとえば、機械式ブレーキによって運動エネルギーを熱エネルギーとして放出することにより車両の減速が図られ、あるいは、エンジンブレーキにより車両の減速が図られる。車両減速のタイミングでのオルタネータ４０の駆動は、本来、熱エネルギー等として捨てられる運動エネルギーを用いた駆動であるから、新たなエネルギー消費を要しない。また、オルタネータ４０の駆動により運動エネルギーから変換された電気エネルギーは、第１の発熱部材３０１によってさらに熱エネルギーに変換され、蓄熱部材３０２に熱エネルギーとして蓄えられる。蓄熱部材３０２に蓄えられた熱エネルギーは、既述のように、排気ガスを加熱するために用いられ、この結果、排気ガス浄化装置を作動適正温度にて作動させることができる。
【００４９】
一般的に、オルタネータ４０は、出力電圧値を変更して出力できる構成を備えている。本実施形態においては、第３のリレー６３はオフされ、バッテリ４２への充電を伴うことなくオルタネータ４０によって生成された電力を直接用いて第１の発熱部材３０１を発熱させるので、バッテリ４２の定格電圧よりも高い電圧をオルタネータ４０に出力させ、第１の発熱部材３０１を作動させることが可能となり、より早く、また、より高い温度にて、蓄熱部材３０２を加熱することができる。
【００５０】
制御ユニット６０は、ステップＳ１０６または１０８の処理を終了すると、運転状態の検知へリターンする。なお、本処理ルーチンは、エンジン５１０が停止（たとえば、イグニッションキーポジションがオフ位置に切り替えられる）されると、終了されても良く、あるいは、所定の時間間隔で繰り返して実行されても良い。所定の時間間隔にて繰り返して実行される場合には、各運転状態に対応するステップが実行された後は、排気ガス浄化装置の適正温度での作動を維持するため、温度に関する判定のみを監視し、温度に関する判定以降のステップを実行しても良い。
【００５１】
制御ユニット６０は、車両５００が減速状態にないと判定すると（ステップＳ１００：Ｎｏ）、車両の運転状態がＤＰＦ再生処理を要する運転状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。車両の運転状態がＤＰＦ再生処理を要する運転状態にあるか否かは、たとえば、前回のＤＰＦ再生処理から所定時間または所定走行距離を経過したか否か、更にはエンジン５１０の負荷状態（オイル温度、アクセル開度等に基づく判断）が所定回数または所定時間以上の高負荷運転状態を経ているかに基づいて判定することができる。
【００５２】
制御ユニット６０は、車両の運転状態がＤＰＦ再生処理状態にあると判定すると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、第１のリレー６１および第２のリレー６２をオフ（開）し（ステップＳ１１２）、第３のリレー６３をオン（閉）する（ステップＳ１１４）。ＤＰＦ再生処理時には、ディーゼル酸化触媒１２に対して燃料噴射装置１７を介して直接または排気行程を経てエンジン５１０から間接的に燃料を供給し、燃料由来の炭化水素を触媒燃焼させて通常時よりも高温の排気ガスが流動するため、一般的に、第１の発熱部材３０１および第２の発熱部材３１１を発熱させなくとも、ＤＰＦ１３の後段にあるＳＣＲ装置１４の適正な作動温度を実現することができる。オルタネータ４０により発電された電力をバッテリ４２に蓄えるために、制御ユニット６０は、第３のリレー６３をオンして、オルタネータ４０とバッテリ４２とを電気的に接続する。
【００５３】
制御ユニット６０は、ＳＣＲ装置１４の温度Ｔ２が所定温度Ｔｂよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１１６）。すなわち、ＳＣＲ装置１４の温度Ｔ２が、ＳＣＲ装置１４におけるＨＣ被毒の解消に必要な温度、たとえば、４５０℃よりも高いか否かが判定される。制御ユニット６０は、第２の温度センサ１９２を介して、ＳＣＲ装置１４の温度を取得することができる。なお、第２の温度センサ１９１によって検出されるＳＣＲ装置温度Ｔ２は、ＳＣＲ装置１４内部の雰囲気温度であり、あるいは、ＳＣＲ装置１４に導入される排気ガス温度であるとも言える。なお、第２の温度センサ１９２を備えることなく、第１の温度センサ１９１によって検出された温度が用いられても良い。すなわち、蓄熱体２０の温度Ｔ１は、ＳＣＲ装置１４の温度Ｔ２と見なすことが可能であるからである。
【００５４】
制御ユニット６０は、ＳＣＲ装置１４の温度Ｔ２が所定温度Ｔｂよりも高いと判定した場合には（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、排気ガス温度を上昇させることによるＳＣＲ装置１４の加温は不要であると判定し、運転状態の検知へリターンする。
【００５５】
一方、制御ユニット６０は、ＳＣＲ装置１４の温度Ｔ２が所定温度Ｔｂ以下であると判定した場合には（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、第２のリレー６２をオンして、第２の発熱部材３１１を発熱させ（ステップＳ１１８）、蓄熱体２０に導入された排気ガスを加熱することで、蓄熱体２０の後段（下流側）に配置されているＳＣＲ装置１４の温度Ｔ２を上昇させる。ＤＰＦ再生処理に伴う排気ガス温度の上昇制御によっては、十分に高い温度（たとえば、所定温度Ｔｂよりも高い温度）の排気ガスがＳＣＲ装置１４に到達しない場合がある。この場合には、第２の発熱部材３１１に通電し、発熱させることによって、ＳＣＲ装置１４に導入される排気ガス温度の昇温が図られる。
【００５６】
なお、第２の発熱部材３１１による加熱によっては、排気ガス温度を所定温度Ｔｂまで上昇させることができない場合、第１の発熱部材３０１に対する通電を行って、発熱させても良い。排気ガス温度を所定温度Ｔｂまで上昇させることができるか否かの判定は、たとえば、第２の温度センサ１９２によって検出された温度Ｔ２が所定温度Ｔｂよりも低い所定温度以下であるか否かによって判定されて良い。検出された温度第１の発熱部材３０１に対する通電は、オルタネータ４０によって発電された電力、あるいは、バッテリ４２の電力のいずれかを用いて実行されて良い。
【００５７】
制御ユニット６０は、第２の発熱部材３１１に対する通電を終了すると、運転状態の検知へリターンする。
【００５８】
制御ユニット６０は、車両５００が減速状態にも、ＤＰＦ再生処理状態のいずれでもないその他の状態にあると判定すると（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、ＳＣＲ装置１４の温度Ｔ２が所定温度Ｔｃよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１２０）。その他の状態の車両の運転状態には、たとえば、エンジン始動時、エンジンアイドリング時、加速時等が含まれる。所定温度Ｔｃは、車両の運転状態が減速状態となった際に、既述の減速時における第１の発熱部材３０１の作動に伴い得られる熱量を考慮した上で、排気ガスを加熱するために要する加温必要熱量に基づいて予め求められたしきい値温度である。すなわち、ＳＣＲ装置１４が有する熱容量とＳＣＲ装置１４の温度からＳＣＲ装置１４におけるＮＯｘを効率よく浄化するために必要な熱量を求めることが可能であり、減速時に得られる熱量を差し引いた上で必要熱量を提供するための最低温度を所定温度Ｔｖとして予め求めることができる。あるいは、所定温度Ｔｃは、ＳＣＲ装置１４において尿素水からアンモニアへの変換（加水分解）が適正に実現される温度、たとえば、２００℃であっても良い。エンジン始動直後から、ＳＣＲ装置１４を適正に作動させ、排気ガスを浄化することが求められており、この観点から、所定温度Ｔｃが決定されても良い。なお、尿素水の噴射は、アイドリング状態、軽負荷状態といった排気ガス流量が少ない条件下において実行されることが望ましい。排気ガス流量が少ない条件下における、排気ガスの温度上昇に要する熱量は、排気ガス流量が多い条件下における、排気ガスの温度上昇に要する熱量より小さく、同等の熱量によって排気ガス温度をより高く上昇させることができるからである。
【００５９】
制御ユニット６０は、ＳＣＲ装置温度Ｔ２が所定温度Ｔｃよりも高いと判定すると（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）、第１および第２のリレーをオフ（開）し（ステップＳ１２２）、運転状態の検知へリターンする。この場合、ＳＣＲ装置１４は適正な作動温度範囲にあり、第１の発熱部材３０１および第２の発熱部材３１１による排気ガスの加熱は不要である。たとえば、エンジン始動時であっても、先のエンジン停止からの時間間隔が短く蓄熱部材３０２に十分な熱量が蓄えられている場合には、排気ガスは蓄熱体２０を通過する際に加熱されるため、第１および第２の発熱部材３０１、３１１による更なる加熱は不要となる。
【００６０】
制御ユニット６０は、ＳＣＲ装置温度Ｔ２が所定温度Ｔｃ以下であると判定すると（ステップＳ１２０：Ｎｏ）、第１および第２のリレーをオン（閉）し（ステップＳ１２４）、バッテリ４２の電力によって第１の発熱部材３０１および第２の発熱部材３１１を発熱させ、運転状態の検知へリターンする。この場合、ＳＣＲ装置１４は適正な作動温度範囲になく、第１の発熱部材３０１および第２の発熱部材３１１による加熱を要する。たとえば、一日で最初のエンジン始動時には、蓄熱部材３０２に十分な熱量が蓄えられておらず、排気ガスの温度を上昇させるためには、第１および第２の発熱部材３０１、３１１による加熱が必要となる。なお、所定温度Ｔｃを更に２つの温度しきい値に分け、より高い温度域では、第２の発熱部材３１１または第１の発熱部材３０１のみを発熱させ、より低い温度域では第１および第２の発熱部材３０１、３１１を発熱させるようにしても良い。さらに、第１の発熱部材３０１に対しては、オルタネータ４０によって発電された電力を直接加えるようにしても良い。この場合、バッテリ４２に対する充電も必要であるため、オルタネータ４０による供給電圧はバッテリ４２の定格電圧に制御される。
【００６１】
本実施形態に係る蓄熱体２０の詳細構成について図６および図７を参照して説明する。図６は第１の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。図７は図６に示す蓄熱体の横断面を模式的に示す説明図である。なお、本明細書において、縦断面とは排気ガスが流れる方向に平行に蓄熱体を切断した図面を意味し、横断面とは排気ガスが流れる方向に直角に交差する方向において蓄熱体を切断した図面を意味する。
【００６２】
本実施形態に係る蓄熱体２０は、円筒状のケース（筐体）２１内に、第１の発熱部材３０１を中心として、蓄熱部材３０２、ハウジング３０３、第２の発熱部材３１１が横断面視において略同心円状に配置されている。なお、第１の発熱部材３０１、蓄熱部材３０２およびハウジング３０３は、第１の加熱器（ヒータ）３０として規定することができる。なお、後述するように、蓄熱部材３０２としてセラミックス等の固体部材が用いられる場合、ハウジング３０３は不要であり、第１の発熱部材３０１および蓄熱部材３０２によって第１の加熱器３０が構成される。
【００６３】
第１の加熱器３０はケース２１内における排気ガスの流動方向に延伸する棒状の外形形状を有している。本実施形態における発熱部材は、周囲を絶縁材で覆われておらず、部材通電により部材自身が発熱する抵抗発熱体であり、ニクロム線、銅線、タングステン線といった線状の、またはステンレス材、銅材、アルミニウム材といった板状の裸の金属材である。なお、本実施形態における発熱部材は、熱容量が小さく、蓄熱体として機能しない炭化ケイ素、カーボン等の非金属材によって形成されていても良い。
【００６４】
第１の発熱部材３０１は、線状の発熱部材であり、ケース２１内における排気ガスの流動方向と平行に、かつ、ケース２１の中心軸に沿って配置されている。第１の発熱部材３０１の一端からは電源の＋端子に電気的に接続される図示しない＋側リード線が延び、他端３０１ａからは接地される−側リード線が延びている。第１の発熱部材３０１のリード線（＋）は、ケース２１の側面の任意の位置に形成されるリード線取り出し孔からケース２１の外部に導かれ、第１のリレー６１と接続され、接地用リード線（−）はケース２１にの内側または外側においてケース２１の接地線２１ａまたは第２の発熱部材３１１の接地線と結線され、ボディーアースされる。第１の発熱部材３０１は、Ｉ字状で両側にリード線が設けられている形状、Ｕ字状（折り返し形状）で一方の側にリード線が設けられていても良く、あるいは、複数の折り返し部を有するサーペンタイン形状で、両側または一方の側にリード線が設けられていても良い。
【００６５】
蓄熱部材３０２は、たとえば、マグネシア等の粉末無機絶縁物であり、ステンレス材から形成されている筒状のハウジング３０３内において、第１の発熱部材３０１の周囲に充填されている。蓄熱部材３０３としてはこの他に、ステンレス鋼、軟鋼、セラミックス材、金属粉末の焼結体、メタルハニカムといった顕熱蓄熱材を用いることができる。なお、蓄熱部材３０３が金属製の場合には、第１の発熱部材３０１と蓄熱部材３０３との間に絶縁部材が配置される。蓄熱部材３０３としてはさらに、アルミニウム潜熱蓄熱材、ＬｉＮＯ２、ＮａＮＯ２等の硝酸塩系溶融塩、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ等の塩化物系溶融塩、ＬｉＣＯ２、Ｋ２ＣＯ２等のアルカリ金属炭酸塩系溶融塩といった、常温では固相であり、排気ガスの熱によって液相に相転移する潜熱蓄熱材が用いられても良い。潜熱蓄熱材が用いられる場合には、潜熱蓄熱材は袋状の容器に封止され、第１の発熱部材３０１の周囲に配置される。なお、顕熱蓄熱材と潜熱蓄熱材とは組み合わされて用いられても良い。
【００６６】
第１の加熱器３０としては、発熱部材３０１と接続されている電極から延びる２本のリード線が一の端部から延出するカートリッジヒータを用いることができる。図６においては説明を容易にするために２本のリード線は図示していないが、第１の加熱器３０のリード線（＋）は、ケース２１の側面の任意の位置に形成されるリード線取り出し孔からケース２１の外部に導かれ、第１のリレー６１と接続され、接地用リード線（−）はケース２１の接地線または第２の発熱部材３１１の接地線と結線され、ボディーアースされる。
【００６７】
第２の発熱部材３１１は、筒状にされた複数の板状の金属材を互いに所定間隔で離間させて、第１の加熱器３０を中心に、同心円状に積層されてなる発熱部材である。板材は波形形状および平板形状のいずれの形状を有していても良く、波形形状および平板形状とが組み合わされて用いられても良い。各筒状材を所定間隔で離間する離間部３１２は、排気ガスが流れる排気ガス流路部として機能する。なお、各筒状の金属材がそれぞれ一の第２の発熱部材３１１を構成するが、本明細書においては、各筒状体の集合体を総称して第２の発熱部材３１１と呼び、各筒状体については各第２の発熱部材３１１と呼ぶ。各第２の発熱部材３１１は図示しない支持部材によって相互に結合され支持されている。第２の発熱部材３１１は、一枚の金属板が渦巻き状に巻かれることによって形成されても良い。この場合、第２の発熱部材３１１の一端は第１の加熱器３０のハウジング３０３に結合される固定端であってもよく、他端はケース２１の内壁面に近接して位置する自由端であっても良い。あるいは、第２の発熱部材３１１の一端が加熱器３０のハウジング３０３の近傍に配置されている自由端であり、他端がケース２１の内壁面に結合されている固定端であってもよい。
【００６８】
本実施形態において、第１の加熱器３０がハウジング３０３を有する場合、有しない場合のいずれの態様においても、第１の発熱部材３０１の全表面積に対する蓄熱部材３０２に接触する表面積の割合は、第２の発熱部材３１１の全表面積に対する蓄熱部材３０２に接触する表面積の割合よりも大きい。したがって、第１の発熱部材３０１は、蓄熱部材３０２をより効率よく加熱することが可能であり、蓄熱部材３０２を加熱するために用いられるということができ、第２の発熱部材３１１は、第１の発熱部材と対比した場合、蓄熱部材３０２を効率よく加熱することはできず、排気ガスの加熱に用いられる発熱部材であるということができる。
【００６９】
第２の発熱部材３１１の任意の一端と、当該一端に対抗する他端３１１ａには、それぞれリード線（一端に接続されているリード線の図示は省略）が備えられている。第２の発熱部材３１１のリード線（＋）は、ケース２１の側面の任意の位置に形成されるリード線取り出し孔からケース２１の外部に導かれ、第２のリレー６２と接続され、接地用リード線（−）はケース２１にの内側または外側においてケース２１の接地線２１ａまたは第１の発熱部材３０１の接地線と結線され、ボディーアースされる。ただし、第２の発熱部材３１１の他端がケース２１の内壁面に結合されている固定端である場合には、第２の発熱部材３１１における接地用リード線は不要である。
【００７０】
第２の発熱部材３１１は、この他に、金属板あるいは絶縁性材料からなる板状材に対して第１の発熱部材３０１と同様の線状の発熱部材を配置する態様であっても良い。この場合には、線状の発熱部材に対して通電が行われ、板状材に対しては直接の通電は行われない。この態様によれば、線状の発熱部材の配置を適宜設定することにより、第２の発熱部材３１１により得られる熱量を所望の分布とすることができる。
【００７１】
第２の発熱部材３１１は、板状の部材が巻回されることによって形成されているため排気ガスとの接触面積が大きく、排気ガスとの間で熱交換を行うための熱交換器としての機能をも有する。熱交換器としての機能を向上させるため、第２の発熱部材３１１を構成する板状材には、複数の尖孔が形成されていても良く、板状材としてメッシュ構造を有する板状材が用いられてもよい。
【００７２】
以上説明した第１の実施形態に係る蓄熱体２０によれば、第１の発熱部材３０１によって蓄熱部材３０２を加熱し、蓄熱させ、排気ガスを加熱することができるので、発熱部材を作動させて排気ガスを加熱する場合と比較して迅速に排気ガスの加熱を開始することができる。また、第１の発熱部材３０１に対して供給する電力として、車両減速時におけるオルタネータ４０による発電により得られた電力（いわゆる回生電力）を用いるので、車両の運動エネルギーを有効に活用して排気ガスの加熱を行うことができる。また、オルタネータ４０から第１の発熱部材３０１に対して直接供給する構成を備えているので、より高い電圧で第１の発熱部材３０１を発熱させることが可能となり、迅速かつより高い熱量を蓄熱部材３０２に蓄熱させることができる。
【００７３】
第１の実施形態に係る蓄熱体２０によれば、たとえば、車両がアイドリング状態にある場合、スタート・ストップ機能により停止している場合、加速状態にある場合に、蓄熱体２０（蓄熱部材３０２）からの放熱によって、排気ガスを加熱することができる。また、蓄熱部材３０２による熱量では排気ガスの加熱に要する熱量が不足する場合、第２の発熱部材３１１に通電することによって不足する熱量を補うことができる。また、第１の発熱部材３０１に対して更に通電することによっても不足する熱量を補うことができる。特に第１の発熱部材３０１に対する電力供給に際しては、オルタネータ４０から直接電力を供給することができるため、より高い電圧で第１の発熱部材３０１を発熱させることが可能となり、より大きな熱量を単位時間あたりに得ることができる。したがって、蓄熱体２０の後段（下流側）に所定温度範囲で機能する排気ガスの浄化装置が備えられている場合には、エンジン５１０の運転状態に依存することなく幅広い条件下で浄化装置の動作させることが可能となり、浄化装置の動作割合を向上させることができる。
【００７４】
第１の実施形態に係る蓄熱体２０では、排気ガスの流動方向における第２の発熱部材３１１の長さは、第１の加熱器３０よりも短いので、排気ガスが第２の発熱部材３１１を通過する際の圧損を低下させて排気ガスの円滑な排出を促すことができる。
【００７５】
図８および図９を参照して第１の態様に係る蓄熱体２０の変形例について説明する。図８は第１の実施形態に係る蓄熱体の変形例である蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。図９は第１の実施形態に係る蓄熱体の変形例である蓄熱体の横断面を模式的に示す説明図である。変形例に係る蓄熱体２０ａは、第２の発熱部材３１１が有する離間部３１２に熱交換部材３１３を備えている。第２の発熱部材３１１と熱交換部材３１３とは、第２の加熱器３１を構成する。この変形例において、第２の発熱部材３１１は、線状であっても良く、あるいは板状であっても良いが、説明のために図９では線状の発熱部材を用いている。なお、第１の実施形態に係る蓄熱体２０における構成と同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７６】
熱交換部材３１３は、第１の加熱器３０のハウジング３０３の外表面と接して配置され、第２の発熱部材３１１を支持する支持材としても機能する。熱交換部材３１３を備えることによって、第１の加熱器３０が有する第１の発熱部材３０１により生成された熱および蓄熱部材３０３に蓄熱されている熱を排気ガスに対して効率よく熱伝達することが可能となり、また、第２の発熱部材３１１により生成された熱を排気ガスに対して効率よく熱伝達することが可能となる。熱交換部材３１３としては、２次元または３次元メッシュ構造を有する板状材、エキスパンドメタル、あるいはハニカム形状の中空棒状材が用いられ得る。なお図８および図９には表されていないが、熱交換部材３１３は、排気ガス流路として機能する離間部３１２に配設されており、複数の内部流路を備えている。
【００７７】
図９に線状の第２の発熱部材３１１と、ハニカム形状の中空棒状材からなる熱交換部材３１３とを備える構成例を示す。第２の発熱部材３１１は、中空棒状材の空孔または中空棒状材中に嵌入され、両者は接触している。この結果、第２の発熱部材３１１が発熱することにより生成された熱は、中空棒状材を介して空孔内を流れる排気ガスに伝達される。また、第１の加熱器３０からの熱も同様にして空孔内を流れる排気ガスに伝達される。
【００７８】
第２の実施形態：
第２の実施形態に係る蓄熱体について図１０を用いて説明する。図１０は第２の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。第２の実施形態に係る蓄熱体２０ｂは、蓄熱部材３０２に加えて、第１の加熱器３０と第２の発熱部材３１１との間に第２の蓄熱部材３２を備える点において第１の実施形態に係る蓄熱体２０の変形例である蓄熱体２０ａと異なる。なお、第１の実施形態に係る蓄熱体２０における構成と同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７９】
第２の蓄熱部材３２は、一の面が第１の加熱器３０のハウジング３０３に接触して第１の加熱器３０を覆うように配置されており、第２の蓄熱部材３２の他の面は第２の加熱器３１に接触している。第２の蓄熱部材３２としては、既述の顕熱蓄熱材および潜熱蓄熱材を用いることができる。ただし、第２の蓄熱部材３２は、排気ガス流路として機能する第１の加熱器３０と第２の加熱器３１との間の空間部に配置されるので、排気ガスを通過させる形状を備えていることが求められ、たとえば、セラミックス等の絶縁性材料から形成される多孔質体が用いられ得る。第２の実施形態において、第１の加熱器３０の熱膨張係数（主には、ハウジング３０３）は、第２の蓄熱部材３２の熱膨張係数よりも大きいことが望ましい。この場合には、第１の加熱器３０の外周に配置されている第２の蓄熱部材３２との間の製造上発生する隙間を埋めて、第１の加熱器３０と第２の蓄熱部材３２との密着性を高めることができる。この結果、第１の加熱器３０と第２の蓄熱部材３２との間における熱伝導効率を向上させることができる。
【００８０】
第２の実施形態に係る蓄熱体２０ｂによれば、第１の加熱器３０に備えられている蓄熱部材３０３に加えて第２の蓄熱部材３２を備えているので、排気ガス温度が高い場合には、排気ガスが有する熱エネルギーを第２の蓄熱部材３２に蓄えることが可能となり、蓄熱体２０ｂの蓄熱性能並びに蓄熱効率を向上させることができる。たとえば、頻繁にエンジン５１０を停止させる、いわゆる、スタートストップ、アイドリングストップ機能が搭載されている車両、特に、モータとエンジンとで駆動力を提供するハイブリッド車両においては、エンジン停止時間が長く、蓄熱体に求められる熱容量が大きくなる場合がある。このような場合には、第２の実施形態に係る蓄熱体２０ｂは有用であり、種々のエンジン再始動の場面において、排気ガスを排気ガス浄化装置の適正温度まで迅速に上昇させることが可能となり、車両に要求される排気ガス特性を満足させることができる。
【００８１】
本実施形態に係る排気ガスの浄化システム１０は、ＳＣＲ装置１４の前段に本実施形態に係る蓄熱体２０ｂ（２０）を備えている。蓄熱体２０ｂの前段にはＤＰＦ１３が備えられており、ＤＰＦ１３の再生処理時には、ＤＰＦ１３から排出される排気ガス温度は６００℃程度となり、このような高温の排気ガスはＳＣＲ装置１４の触媒に熱劣化をもたらすおそれがある。本実施形態に係る排気ガスの浄化システム１０は、ＤＰＦ１３とＳＣＲ装置１４との間に蓄熱体２０ｂを備えているので、ＤＰＦ１３から６００℃を超える温度の排気ガスが排出されたとしても、蓄熱体２０ｂによって、例えば、４００℃程度まで温度が低下された排気ガスをＳＣＲ装置１４に向けて排出することができる。この結果、ＳＣＲ装置１４における触媒の熱劣化を抑制または防止することができる。
【００８２】
第３の実施形態：
図１１を参照して第３の実施形態に係る蓄熱体２０ｃについて説明する。図１１は第３の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。第３の実施形態に係る蓄熱体２０ｃでは、蓄熱部材３０２は、所定の厚さを有する平板形状を有しており、また、図示しない容器に封入されている粉末体または容器による規制を要することなく定形を有する固体から形成されている。第１の発熱部材３０１は蓄熱部材３０２に内包されておらず、蓄熱部材３０２の下方に離間してあるいは蓄熱部材３０２に接して配置されている。図１１に示す第３の実施形態における第１の発熱部材３０１は、排気ガスの流動方向に対して交差または直交するように配置されており、また、第１の発熱部材３０１の周囲空間は、排気ガス流路として機能し得る。第２の発熱部材３１１は、複数の板状材または複数の線状材から構成されており、蓄熱部材３０２の対抗面に対して平行にかつ対向面から離間して配置されている。第１の発熱部材３０１の蓄熱部材３０２に対する離間距離は、第２の発熱部材３１１に対する離間距離よりも短い（第１の発熱部材３０１は、より蓄熱部材３０２に近接して配置されている）。すなわち、第１の発熱部材３０１は発熱部材３０２を加熱するために配置されており、第２の発熱部材３１１は排気ガスを加熱するために配置されている。
【００８３】
第３の実施形態に係る蓄熱体２０ｃによれば、第１の発熱部材３０１を蓄熱部材３０２に内包させることなく、蓄熱体２０ｃを構成することができる。第３の実施形態に係る蓄熱体２０ｃは、箱形形状を有しており、たとえば、車両の床下等に対してデッドスペースを形成することなく配置することができる。なお、第１の発熱部材３０１もまた、第２の発熱部材３１１と同様に平板状をなしていても良く、また、排気ガスの流動方向と平行に配置されている線状形状をなしていても良い。
【００８４】
第４の実施形態：
図１２および図１３を参照して第４の実施形態に係る蓄熱体２０ｄについて説明する。図１２は第４の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。図１３は第４の実施形態に係る蓄熱体の横断面を模式的に示す説明図である。
【００８５】
第４の実施形態に係る蓄熱体２０は、板状の蓄熱部材３０２に内包されている線状の第１の発熱部材３０１、熱交換部材３１３を備える板状の第２の発熱部材３１１、蓄熱部材３０２と熱交換部材３１３（または第２の発熱部材３１１）との間において両者に接して配置されている第２の蓄熱部材３２を備えている。
【００８６】
第４の実施形態に係る蓄熱体２０ｄは、図１３に示すように箱形形状を有しており、蓄熱部材３０２、熱交換部材３１３を備える第２の発熱部材３１１は、その表面が排気ガスの流動方向に平行をなすように配置されている。
【００８７】
第４の態様に係る蓄熱体２０ｄによれば、第２の蓄熱部材３２を備えることによって第２の態様に係る蓄熱体２０ｂと同様の効果を得ることができる。また、第４の実施形態に係る蓄熱体２０は、車両の床下等に対してデッドスペースを形成することなく配置することができる。
【００８８】
第５の実施形態：
図１４を参照して第５の実施形態に係る蓄熱体２０ｅについて説明する。図１４は第５の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。第５の実施形態に係る蓄熱体２０ｅは、第２の発熱部材３１１の下流側において、排気ガスの流動方向に対して直交するように第１の加熱器３０が配置され、第２の発熱部材３１１が蓄熱体２０ｅの横断面全体に配置されている点において第１の実施形態に係る蓄熱体２０と異なる。第５の実施形態に係る蓄熱体２０ｅによれば、第２の発熱部材３１１と排気ガスとの接触面積を大きく採ることができるので、第２の発熱部材３１１による排気ガスの加熱を効率よく行うことができる。
【００８９】
第５の実施形態において、図１５に示すように、第１の加熱器３０は、第２の発熱部材３１１の下流側において、その長手方向が排気ガスの流動方向と平行をなすように配置されても良い。図１５は第５の実施形態に係る蓄熱体の変形例である蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。この場合には、第２の発熱部材３１１と第１の加熱器３０との接触面積を小さくすることができるので、第２の発熱部材３１１から第１の加熱器３０内の蓄熱部材３０２への熱伝導を抑制することが可能となり、たとえば、低温始動時における効率の良い排気ガスの加熱を実現することができる。なお、図１４および図１５に示す構成において、第２の発熱部材３１１を第１の加熱器３０の下流側に配置する構成が採られても良い。この場合には、第１の加熱器３０の温度が低い場合（蓄熱部材３０２自体の温度が低い場合、第１の発熱部材３０１が十分に作動していない場合）に、第２の発熱部材３１１によって加熱された排気ガスの熱エネルギーが第１の加熱器３０によって吸収されることを抑制または防止することができる。
【００９０】
第６の実施形態：
図１６を参照して第６の実施形態に係る蓄熱体２０ｆについて説明する。図１６は第６の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。第６の実施形態に係る蓄熱体２０ｆは、第２の発熱部材３１１が第１の加熱器３０の全長にわたって配置されている点において第１の実施形態に係る蓄熱体２０と異なる。第６の実施形態に係る蓄熱体２０ｆによれば、第２の発熱部材３１１と排気ガスとの接触面積を大きく採ることができるので、第２の発熱部材３１１による排気ガスの加熱を効率よく行うことができる。
【００９１】
第７の実施形態：
図１７を参照して第７の実施形態に係る蓄熱体２０ｇについて説明する。図１７は第７の実施形態に係る蓄熱体の縦断面を模式的に示す説明図である。第７の実施形態に係る蓄熱体２０ｇは、第２の発熱部材３１１が蓄熱体２０ｇの中心軸上に配置され、第１の加熱器３０がケース２１の内周面に沿って配置されている点において第１の実施形態に係る蓄熱体２０と異なる。第７の実施形態に係る蓄熱体２０ｇによれば、第１の加熱器３０（第１の発熱部材３０１、蓄熱部材３０２）と排気ガスの流動方向との接触面積をより増大させて、効率よく排気ガスの温度を上昇させることができる。第７の実施形態に係る蓄熱体２０ｇによれば、第２の発熱部材３１１が蓄熱体２０ｇの中央空間に配置されているので、排気ガスの流動抵抗をより低減させることができる。なお、離間部３１２は第２の蓄熱部材３２が配置されていても良いことは言うまでもない。
【００９２】
変形例：
（１）上記第１の実施形態においては、蓄熱体２０に設けられた温度センサ、およびＳＣＲ装置１４にもうけられた温度センサによって、蓄熱体２０、およびＳＣＲ装置１４の温度が取得されているが、エンジン５１０の始動後からの経過時間に基づいて、あるいは、第１の発熱部材３０１および第２の発熱部材３１１に対する通電履歴に基づいて、一律に各温度が求められても良い。
【００９３】
（２）本実施形態に係る排気ガスの浄化システム１０は、蓄熱体２０をＳＣＲ装置１４の前段に備えているので、ＳＣＲ装置１４に対して、定常的にＮＯｘ浄化に適当な温度の排気ガスを供給することが可能となり、この結果、ＳＣＲ装置１４では、従来、排気ガス温度の低下によりＮＯｘ浄化を実行できなかった条件下においてもＮＯｘ浄化が実行され得ることとなり、ＮＯｘの大気への排出量をさらに低減させることができる。また、従来、排気ガス温度を上昇させるためにＤＯＣ１２やＤＰＦ１３において実行されていた、燃料燃焼による排気ガス温度の上昇処理を不要、若しくは減らすことができるため、走行とは関係なく消費される燃料量を低減させることができる。
【００９４】
（３）本実施形態に係る排気ガスの浄化システム１０は、上記の構成の他、以下の構成を採っても良い。上記実施形態に係る排気ガスの浄化システム１０においては、ＤＰＦ１３とＳＣＲ装置１４の間に蓄熱体２０が配置されていたが、蓄熱体２０は、ＤＰＦ１３の前段に配置されていても良い。この場合には、ＤＰＦ１３に導入される排気ガス温度を高温に維持することが可能となり、燃料噴射を伴う強制的な再生処理を伴うことなく、定期的に自発的な再生処理の実行が期待され得る。この結果、再生処理のために燃料を消費する必要がなくなり、車両の燃費性能を向上させることができる。
【００９５】
なお、本明細書における浄化装置とは、触媒によって排気ガス中の特定の成分（物質）を非有害成分（物質）へ変換する、いわゆる化学反応式の浄化触媒に止まらず、排気ガス中の特定成分を捕集するフィルタ式浄化装置も含まれる。フィルタ式浄化装置においても、適当に再生動作を実行するための適性温度範囲が存在する場合があり、本実施形態に係る蓄熱体２０を用いれば、フィルタ式浄化装置に導入される排気ガス温度を適性温度範囲に維持することができ、フィルタ式浄化装置はエンジン５１０の運転状況に依存することなく広い条件下において所期の性能を発揮することができる。したがって、本実施形態に係る蓄熱体２０は、所定の温度範囲の排気ガスの導入により性能が発揮される浄化装置であれば、どのような浄化装置の前段に用いられても良く、そのような浄化装置の前段に用いられることによって浄化装置の性能を幅広い条件下で発揮させることができる。
【００９６】
（４）上記実施形態においては、ディーゼルエンジン５１０を例にとって説明したが、本実施形態に係る蓄熱体２０は、ガソリンエンジンにおける排気経路に配置され、ガソリンエンジン用の排気ガスの浄化システムを構成しても良い。ガソリンエンジンの排気ガス温度は、ディーゼルエンジンの排気ガス温度よりは高いが、エンジン始動当初から十分な排気ガスの浄化を実現するために、触媒が所期の性能を発揮する温度域まで触媒温度を上昇させるための種々の試みが成されている。たとえば、ガソリンエンジンの浄化装置として一般的に用いられている三元触媒をエキゾーストマニホールド直下に配置することによって触媒の早期暖気が試みられている。しかしながら、排気ガス温度の熱分布に依存して触媒の配置位置を決定する場合には、触媒の配置位置に自由度がなく、エンジン周りの設計に自由度がなかった。これに対して、本実施形態に係る蓄熱体２０を適用すれば、三元触媒の配置位置にかかわらず、早期暖気を実現することが可能となり、車両設計上の自由度が高まるという利点がある。
【００９７】
（５）上記実施形態においては、一の蓄熱部材３０２を備える蓄熱体２０が用いられているが、蓄熱体２０は、複数の独立した蓄熱部材３０２を有していてもよい。この場合には各蓄熱部材２３間における排気ガス温度の拡散、混合により蓄熱体２０内における排気ガスの温度分布の均一化を期待することができる。
【００９８】
（６）上記実施形態においては、蓄熱体２０は直線状の筒型（円筒）形状を有しているが、導入部２１１ｂ、２１２ｂから排出部２１１ｃ、２１２ｃに至るまで複数回折り返された冗長な形状を備えていても良い。また、上記実施形態においては、蓄熱体２０の搭載システムとして、直線状に延びる排気ガスの浄化システム１０を例にとって説明しているが、蓄熱体２０は、一部の構成または配管が他の構成または配管と交差する方向に配置され、折り返し状に形成された浄化システムに適用されても良い。例えば、車載時に地面に対して平行に配置される平行部と、平行部と交差する交差部とを有する折り返し形状を備え、排気ガスの流動方向への長さを短くした浄化システムに適用されても良い。なお、交差部は、地面に対して垂直な垂直部であり、垂直方向に嵩を有する浄化システムであっても良い。この場合、蓄熱体２０は平行部または交差部のいずれに配置されても良い。
【００９９】
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１０…浄化システム
１１…排気管
１１ａ…マニフォールド
１１ｂ…マフラエンドパイプ
１２…ディーゼル酸化触媒
１３…ディーゼル微粒子フィルタ
１４…選択触媒還元装置
１５…ディーゼル酸化触媒
１７…燃料噴射装置
１８…尿素水噴射装置
１９１…第１の温度センサ
１９２…第２の温度センサ
２０…蓄熱体
２０ａ〜２０ｇ…蓄熱体
２１…ケース
２１ａ…接地線
２１１…外側ケース
２１１ａ…本体部
２１１ｂ…導入部
２１１ｃ…排出部
２１２…内側ケース
２１２ａ…本体部
２１２ｂ…導入部
２１２ｃ…排出部
２５…断熱材
２６１…上流側蓋
２６２…下流側蓋
２６３…整流部材
３０…第１の加熱器
３０１…第１の発熱部材
３０１ａ…接地側端子
３０２…蓄熱部材
３０３…ハウジング
３１…第２の加熱器
３１１…第２の発熱部材
３１１ａ…接地側端子
３１２…離間部
３１３…熱交換部材
３２…第２の蓄熱部材
４０…オルタネータ
４０１…オルタネータ側プーリー
４１…補機
４２…バッテリ
５００…車両
５１０…ディーゼルエンジン
５１１…エンジン側プーリー
５１２…ベルト
５２０…車輪
６０…制御ユニット
６１…第１のリレー
６２…第２のリレー
６３…第３のリレー
６４…電流計
【図１】
0006468877.tif 000002
【図２】
0006468877.tif 000003
【図３】
0006468877.tif 000004
【図４】
0006468877.tif 000005
【図５】
0006468877.tif 000006
【図６】
0006468877.tif 000007
【図７】
0006468877.tif 000008
【図８】
0006468877.tif 000009
【図９】
0006468877.tif 000010
【図１０】
0006468877.tif 000011
【図１１】
0006468877.tif 000012
【図１２】
0006468877.tif 000013
【図１３】
0006468877.tif 000014
【図１４】
0006468877.tif 000015
【図１５】
0006468877.tif 000016
【図１６】
0006468877.tif 000017
【図１７】
0006468877.tif 000018