(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気管に配置される蓄熱体であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置されている蓄熱部材と、
前記蓄熱部材と離間されて対向配置されている加熱部材と、
前記ハウジング内に形成されている、前記内燃機関から排気される排気ガスが流れるガス流路部であって、前記加熱部材と前記蓄熱部材とが離間して配置されていることにより前記加熱部材と前記蓄熱部材との間に形成されている離間空間であるガス流路部と、
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、さらに、
前記蓄熱部材と前記加熱部材とを離間させるための支持手段を備える、
蓄熱体。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄熱体において、
前記支持手段は、前記蓄熱部材および前記加熱部材の少なくともいずれか一方に形成されている突状部である、
蓄熱体。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の蓄熱体において、
前記加熱部材は前記蓄熱部材に内包されている、蓄熱体。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄熱体において、
前記加熱部材は前記蓄熱部材の少なくとも一部に内包されている、蓄熱体。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項に記載の蓄熱体において、
前記加熱部材は前記蓄熱部材を内包している、蓄熱体。
【請求項７】
請求項６に記載の蓄熱体において、
前記加熱部材は前記蓄熱部材の少なくとも一部を覆っている、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、
前記蓄熱部材の少なくとも一部には潜熱蓄熱体が含まれている、蓄熱体。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の蓄熱体において、
前記蓄熱部材の融点は、前記ハウジングの融点よりも低い、蓄熱体。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の蓄熱体において、
前記加熱部材は、前記ハウジング内における前記排気ガスの流れる方向に延伸している、蓄熱体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の蓄熱体において、
前記加熱部材は棒状であり、
前記ガス流路部は、前記加熱部材と、前記加熱部材の外周に配置されている前記ハウジングまたは前記蓄熱部材とによって規定されている流路空間である、蓄熱体。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の蓄熱体において、
前記加熱部材は複数備えられている、蓄熱体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の蓄熱体において、
前記ガス流路部は、複数の前記加熱部材のそれぞれの周囲に配置されている、蓄熱体。
【請求項１４】
内燃機関の排気経路に配置される排気ガスの浄化システムであって、
前記排気ガスを浄化するための浄化装置と、
前記浄化装置の前段に配置されている請求項１から１３のいずれか一項に記載されている蓄熱体と、
を備える浄化システム。
【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に配置される蓄熱体および内燃機関における排気ガスの浄化システムに関する。
【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、排気管経路に蓄熱体を配置して、排気管経路の温度維持を図る技術（たとえば、特許文献１）や、排気管経路を加熱装置によって加熱する技術（たとえば、特許文献２）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７５６２０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２３５３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、内燃機関から排気される排気ガス温度が浄化装置の最適温度域よりも高い場合に、浄化装置が劣化する、排気ガスが有する熱エネルギを有効活用できない、加熱装置による浄化装置の加熱を効率的に実行できないという問題があった。
【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、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、ハウジングと、前記ハウジング内に配置されている蓄熱部材と、前記蓄熱部材と離間されて対向配置されている加熱部材と、前記ハウジング内に形成されている、前記内燃機関から排気される排気ガスが流れるガス流路部とを備える。
【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、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、さらに、前記蓄熱部材と前記加熱部材とを離間させるための支持手段を備えても良く、前記支持手段は、前記蓄熱部材および前記加熱部材の少なくともいずれか一方に形成されている突状部であっても良い。この場合には、蓄熱部材と加熱部材との間の熱交換を抑制または防止することができる。
【００１０】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記加熱部材は前記蓄熱部材に内包されていても良く、前記加熱部材は前記蓄熱部材の少なくとも一部に内包されていても良い。この場合には、蓄熱部材によって加熱部材から放出される熱エネルギの拡散を抑制または防止することができる。
【００１１】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記加熱部材は前記蓄熱部材を内包していても良く、前記加熱部材は前記蓄熱部材の少なくとも一部を覆っていても良い。この場合には、加熱部材によって蓄熱部材をも加熱することができる。
【００１２】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記蓄熱部材の少なくとも一部には潜熱蓄熱体が含まれていても良い。この場合には、蓄熱部材による所定の温度での加熱を長時間にわたり持続することができる。
【００１３】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記ガス流路部は、前記加熱部材と前記蓄熱材とが離間して配置されていることにより前記加熱部材と前記蓄熱材との間に形成されている離間空間であっても良い。この場合には、加熱部材および蓄熱部材の少なくとも一方によって排気ガスの温度を昇温させることができると共に、排気ガス流路部を別途備えることなく外気ガスを流動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、前記蓄熱部材の融点は、前記ハウジングの融点よりも低くても良い。この場合には、蓄熱部材の蓄熱に際し、ハウジングの損傷を抑制または防止することができる。
【００１５】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記加熱部材は前記ハウジング内における前記排気ガスの流れる方向に延伸していても良い。この場合には、排気ガスと加熱部材との接触面積を大きくすることができる。
【００１６】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記加熱部材は棒状であり、前記ガス流路部は、前記加熱部材と、前記加熱部材の外周に配置されている前記ハウジングまたは前記蓄熱材とによって規定されている流路空間であっても良い。この場合には、排気ガスと加熱部材との接触面積を大きくすることができる。
【００１７】
第１の態様に係る蓄熱体において、前記加熱部材は複数備えられていても良く、前記ガス流路部は、複数の前記加熱部材のそれぞれの周囲に配置されていても良い。この場合には、排気ガスと加熱部材との接触面積を増大させることが可能となり、排気ガスの昇温効率を向上させることができる。
【００１８】
第２の態様は、内燃機関の排気経路に配置される排気ガスの浄化システムを提供する。第２の態様に係る浄化システムは、前記排気ガスを浄化するための浄化装置と、前記浄化装置の前段に配置されている上記第１の態様に係るいずれかの蓄熱体とを備える。
【００１９】
第２の態様に係る浄化システムによれば、内燃機関から排出される排気ガスの温度に依存せず、効率良く浄化装置の性能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】本実施形態において用いられる蓄熱体を図１中の３−３線で切断したの断面図である。
【図４】本実施形態に係る蓄熱体内部における蓄熱部材によるヒータの支持態様の一例を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係る蓄熱体および従来の蓄熱体における出口排気ガス温度の時間的変化を概念的に示す説明図である。
【図６】第１の変形例に係る蓄熱体を一部縦断面図にて示す模式図である。
【図７】第１の変形例に係る蓄熱体を図６中の７−７線にて切断した横断面図である。
【図８】第２の変形例に係る蓄熱体を一部縦断面図にて示す模式図である。
【図９】第２の変形例に係る蓄熱体を図８中の９−９線にて切断した横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
浄化システム１０は、排気管１１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。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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（ハウジング）、加熱部材としてのヒータ２２、潜熱蓄熱材２３１および顕熱蓄熱材２３２を含む蓄熱部材２３、ヒータ２２と蓄熱部材２３との間に区画形成されている空間としての排気ガス流路（流路部）２４、断熱材２５、上流側蓋２６１、下流側蓋２６２および整流部材２６３を備えている。
【００３０】
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、１２１ｃへの排気ガスの流動を円滑にしている。
【００３１】
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の結合されており、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の内壁面には断熱材２５が配置されており、蓄熱部材２３からの熱伝導が抑制されているが、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。
【００３２】
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、ヒータ２２および蓄熱部材２３との間の複数の排気ガス流路２４には均一に排気ガスが行き渡る。蓄熱部材２３は、排気ガス温度が蓄熱部材２３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２３の温度を上昇させ、維持（蓄熱）し、排気ガス温度が蓄熱部材２３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２３との間では、両者の温度差に基づく熱交換が行われる。
【００３３】
図４は本実施形態に係る蓄熱体内部における蓄熱部材によるヒータの支持態様の一例を示す説明図である。ヒータ２２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、例えば、本実施形態においては、８本のヒータ２２が用いられている。ヒータ２２が複数個備えられることにより、ヒータ２２と排気ガスとの接触面積を増大させ、ヒータ２２による排気ガスの昇温効率を向上させることができる。本実施形態において用いられるヒータは、たとえば、ステンレス製のハウジング内部に配置されている発熱体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である。図２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、各ヒータ２２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、外部のヒータコントローラ（図示しない）と接続され、通電による加熱温度が制御される。本実施形態においては、ヒータ２２は、排気ガス温度が所定温度よりも低く、蓄熱部材２３の温度が所定の温度よりも低い場合に、排気ガス温度を所定温度まで上昇させるために、あるいは、蓄熱部材２３の温度を所定温度まで上昇させるために用いられる。ここで、蓄熱部材２３の温度が所定の温度よりも低いか否かの判断は、蓄熱体２０内部に設けられた温度センサ、または蓄熱体２０の下流側外部に設けられた排気ガス温度センサといった、温度センサによって判断されても良く、あるいは、エンジン５１０の始動直後、または、エンジン５１０の始動後からの経過時間によって、一律に判断されても良い。
【００３４】
蓄熱部材２３のうち、潜熱蓄熱材２３１は、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蓄熱材であり、例えば、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を用いることができる。なお、本実施形態における潜熱蓄熱材２３１の望ましい融点は２００℃〜６００℃であり、ケース２１の融点よりも低い。顕熱蓄熱材２３２は、例えば、ステンレス鋼、軟鋼、セラミックス材、金属粉末の焼結体、メタルハニカム等を用いることができる。
【００３５】
顕熱蓄熱材２３２は、各ヒータ２２をそれぞれ独立して収容するヒータ収容空間２３２ａ、潜熱蓄熱材２３１を収容するための横断面視で略放射状の潜熱蓄熱材収容空間を備えている。なお、潜熱蓄熱材２３１は、固相状態時の体積よりも液相状態時の体積が大きいことから、潜熱蓄熱材収容空間は、液相状態における潜熱蓄熱材２３１の体積に合わせた容量を有している。また、潜熱蓄熱材収容空間の形状は、液相状態における潜熱蓄熱材２３１の横断面視の形状と同一であるから潜熱蓄熱材２３１に対する符号にで示し、個別の符号を省略する。顕熱蓄熱材２３２の潜熱蓄熱材収容空間の内壁には、潜熱蓄熱材２３１の含浸を防止・抑制するためにシール処理が施されていることが望ましい。顕熱蓄熱材２３２における潜熱蓄熱材収容空間の両端面は、蓄熱部材蓋２３１ａによって封止されている。蓄熱部材蓋２３１ａは、顕熱蓄熱材２３２と同様の材質から形成されている。
【００３６】
ヒータ収容空間２３２ａは、横断面視において、ヒータ２２の外周に沿う円管状部２３２ｂと円管状部から外形方向に延伸して形成されている６つの放射状の空間２４を有している。ヒータ収容空間２３２ａは、長手方向に貫通する貫通空間であっても良く、貫通しない非貫通空間であっても良い。横断面視において、放射状（歯車形状）の空間２４は、蓄熱部材２３を長手方向に貫通して排気ガス流路２４を形成している。すなわち、本実施形態においては、ヒータ２２と蓄熱体２０とは離間されて配置されており、導入部２１１ｂ、２１２ｂから蓄熱体２０に導入された排気ガスは、排気ガス流路２４を流れて排出部２１１ｃ、２１２ｃから蓄熱体２０の外部に排出される。なお、ヒータ２２と蓄熱部材２３とが離間されて配置されているとは、ヒータ２２と蓄熱部材２３との間に接触による実質的な熱伝導が発生せず、また、ヒータ２２と蓄熱部材２３とがそれぞれ排気ガスとの間で熱交換を実行できる配置関係を意味し、ヒータ２２と蓄熱部材２３との間に点接触、部分的な線接触等が存在しても構わない。本実施形態においては、ヒータ収容空間２３２ａの内、円管状部２３２ｂには、ヒータ２２をヒータ収容空間２３２ａにおいて顕熱蓄熱材２３２から離間させて支持するための支持手段としての突状部２７が形成されている。突状部２７は、例えば、図４に示すように、円管状部２３２ｂの両端付近に対向して２つずつ形成されていても良く、円管状部２３２ｂの中間領域にさらに備えられていても良い。いずれにしても、突状部２７は、ヒータ２２をヒータ収容空間２３２ａにおいて顕熱蓄熱材２３２から離間させて支持できるように形成されていれば良い。また、突状部２７は、顕熱蓄熱材２３２の内周の一部として形成されても良く、あるいは、ヒータ２２の外周の一部として形成されても良い。
【００３７】
図３に示すように、潜熱蓄熱材２３１は、中心部と中心部から放射状に延びる８つの延伸部２３１ｂを備えている（換言すれば、顕熱蓄熱材２３２は、中心部と中心部から放射状に延びる８つの延伸部２３１ｂを含む潜熱蓄熱材収容空間を備えている）。各延伸部２３１ｂは各ヒータ収容空間２３２ａ（排気ガス流路２４）の間に配置され、排気ガス流路２４を流れる排気ガスからの熱エネルギーの吸収、排気ガスに対する熱エネルギーの放出、ヒータ２２からの熱エネルギーの吸収の効率化が図られている。
【００３８】
断熱材２５は、顕熱蓄熱材２３２の外周面にわたって配置されており、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２５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。
【００３９】
以下、本実施形態に係る蓄熱体２０および当該蓄熱体２０を備える排気ガスの浄化システム１０の動作および技術的利点について説明する。図５は本実施形態に係る蓄熱体および従来の蓄熱体における出口排気ガス温度の時間的変化を概念的に示す説明図である。図５において特性線Ｌ１は本実施形態に係る蓄熱体における出口排気ガス温度の時間的変化を概念的に示し、特性線Ｌ２は従来の蓄熱体（蓄熱材）およびヒータを有さず排気管のみの場合の出口排気ガス温度の時間的変化を概念的に示し、特性線Ｌ３は従来の蓄熱体における出口排気ガス温度の時間的変化を概念的に示す。なお、特性線Ｌ３に関する従来の蓄熱体とは、顕熱蓄熱材のみを有し、ヒータを有しない蓄熱体を意味する。
【００４０】
始動直後の時間領域Ｔ１（低温排気ガス導入時）においては、排気ガス温度は２００℃以下であり、また、冷間時間が長い場合には、蓄熱体の温度も低下している。この結果、従来の排気管のみ（Ｌ２）および従来の蓄熱体のみ（Ｌ３）においては、出口温度の上昇は鈍く、時間領域Ｔ１にわたって後段のＳＣＲ装置において尿素水からアンモニアへの変換が適正に実現される適正動作温度Ｔｅ１（例えば、２００℃）に到達できない。また、従来の蓄熱体（Ｌ３）においては、蓄熱体が排気ガスの熱エネルギーを吸収するため、蓄熱体を有しない従来の排気管（Ｌ２）に比べさらに出口温度の上昇が鈍くなる。この結果、ＮＯｘの処理が十分に行われないことがある。これに対して、本実施形態（Ｌ１）においては、エンジン始動時には、ヒータ２２に通電を行いヒータ２２による加熱を実行する（Ｈ１）。この結果、出口温度は、適正動作温度Ｔｅ１に迅速に到達し、選択触媒還元装置（ＳＣＲ）１４を適切に動作させることができる。この結果、選択触媒還元装置（ＳＣＲ）１４において尿素水からアンモニアへの変換が適正に実現され、エンジン始動直後からＮＯｘを処理することが可能となる。
【００４１】
車両運転中の時間領域Ｔ２（排気ガス変動時）においては、導入される排気ガス温度は低温（例えば、１００℃）〜高温（例えば、６００℃）の間を変動する。従来の排気管（Ｌ２）においては、排気ガス温度上昇時には温度上昇と共に直ちに温度が上昇し、排気ガス温度下降時には直ちに温度が下降していた。すなわち、排気ガス温度上昇時における熱エネルギーを十分に吸収できず、排気ガス温度下降時には熱エネルギーを十分に保持できなかった。したがって、出口温度は、例えば、適正動作温度Ｔｅ１を境にして、ＳＣＲ温度不足領域とＳＣＲ最適温度領域との間で変動していた。この結果、後段のＳＣＲ装置におけるＮＯｘの処理が不安定となり、ＮＯｘの処理が十分に行われないことがある。また、従来の蓄熱体（Ｌ３）は、温度の変動を少なくする効果は示すものの、排気ガス温度下降時には、後段のＳＣＲ装置において尿素水からアンモニアへの変換が適正に実現される適正動作温度Ｔｅ１（例えば、２００℃）に到達できない場合がある（図中Ｔ２’で示す期間）。
【００４２】
これに対して、本実施形態（Ｌ１）においては、蓄熱体２０は潜熱蓄熱材２３１を備えているので、導入排気ガス温度が上昇しても相変化が完了するまでは潜熱蓄熱材２３１温度は上昇せず、排気ガスが有するより多くの熱エネルギーが潜熱蓄熱材２３１の蓄熱に用いられ（Ｈ２）、蓄熱体２０の温度上昇は緩やかである。一方、導入排気ガス温度が下降する場合にも、相変化が完了するまでは潜熱蓄熱材２３１温度は下降せず、また、下降した後もヒータ２２による加熱（Ｈ１）によって蓄熱体２０の温度下降は緩やかである。すなわち、蓄熱体２０（潜熱蓄熱材２３１）とヒータ２２との協働によって蓄熱体２０から排出される排気ガス温度を平準化することができる。したがって、出口温度は、適正動作温度Ｔｅ１よりも高いＳＣＲ最適温度領域に維持され、この結果、後段のＳＣＲ装置におけるＮＯｘの処理が安定し、ＮＯｘの処理を十分に行うことができる。車両運転中の時間領域Ｔ２（排気ガス変動時）においては、ヒータ２２に対する通電は、導入排気ガス温度が所定温度よりも低い場合には実行され、導入排気ガス温度が所定温度よりも高い場合には停止される。従来の蓄熱体（Ｌ３）では、図中Ｔ２’で示す期間においてＳＣＲ装置の適正動作温度Ｔｅ１に到達していなかったが、ヒータ２２による加熱により、適正動作温度Ｔｅ１よりも高い温度とすることができる。なお、所定温度は、予め定められた一の温度でも良く、この場合には、通電の実行および停止の判断に用いられる所定温度にヒステリシスが設定されていても良い。すなわち、熱応答性が劣る温度変化方向に対しては、所定温度よりも高いまたは低い所定温度が設定されても良い。さらに、所定温度に代えて、または、加えて、温度変化率が所定変化率を超えるまたは下回る際に、通電の実行および停止が行われても良い。この場合には、所定温度を挟む温度変動をより緩やかにすることができる。
【００４３】
車両運転中の時間領域Ｔ３（高温排気ガス導入時）においては、導入される排気ガス温度は高温（例えば、６００℃以上）となる。この高温排気ガスの生成は、例えば、蓄熱体２０の前段のディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）１３において再生処理が実行された場合に発生し、例えば、２０分間にわたり継続される。従来の排気管（Ｌ２）においては、排気ガス温度が高温になると、熱エネルギーを十分に吸収できずにそのまま追随して温度が上昇し、出口温度は、ＳＣＲ装置に劣化をもたらす、ＳＣＲ劣化温度領域に至っていた。この結果、後段のＳＣＲ装置に熱的な損傷をもたらす可能性がある。蓄熱体（Ｌ３）では、温度上昇に対する抑制効果は有するものの、蓄熱材として顕熱蓄熱材が用いられているので、排気ガスからの熱エネルギーを十分に吸収することができず、ＳＣＲ劣化温度領域に至る可能性がある。  
【００４４】
これに対して、本実施形態（Ｌ１）においては、蓄熱体２０は潜熱蓄熱材２３１を備えているので、導入排気ガス温度が上昇しても相変化が完了するまでは潜熱蓄熱材２３１温度は上昇せず、排気ガスが有するより多くの熱エネルギーが潜熱蓄熱材２３１の蓄熱に用いられ（Ｈ２）、蓄熱体２０の温度上昇は緩やかである。この結果、ＤＰＦ再生時においても、出口温度は、ＳＣＲ装置に劣化をもたらす、ＳＣＲ劣化適温領域に至ることはなく、この結果、後段のＳＣＲ装置に熱的な損傷をもたらすこともない。
【００４５】
以上述べたように、本実施形態に係る蓄熱体２０によれば、ヒータ２２と蓄熱部材２３とが離間されて配置され、ヒータ２２および蓄熱部材２３により区画形成される空間２４が排気ガス流路２４として機能する。したがって、蓄熱部材２３の温度が低い場合であってもヒータ２２によって、蓄熱体２０内に導入される排気ガスを迅速に加熱することができる。ヒータ２２と蓄熱部材２３とが接触していると、蓄熱部材２３の温度が低い場合には、ヒータ２２によって発生された熱エネルギーが蓄熱部材２３に吸収され（蓄熱部材２３の加熱に用いられ）、排気ガスの温度を効率よく、また、迅速に上昇させることができない。
【００４６】
本実施形態においては、排気ガス流路２４がヒータ２２と蓄熱部材２３との間に配置されている。したがって、排気ガスとヒータ２２および蓄熱部材２３とは直接接触し、独立して（相互の熱容量の影響を受けることなく）、排気ガスとの間で熱の授受を実行することができる。この結果、排気ガス温度が低い場合には、ヒータ２２および蓄熱部材２３の少なくとも一方によって排気ガス温度を効率よく上昇させることができると共に、排気ガス温度が高い場合には蓄熱部材２３によって排気ガスが有する熱エネルギを効率よく吸収し、蓄熱することができる。
【００４７】
本実施形態における蓄熱部材２３は、潜熱蓄熱材２３１を備えているので、蓄熱体２０から排出される排気ガスの温度変動を抑制し、または、排気ガスの温度が所定温度範囲から外れることを抑制または防止することができる。すなわち、潜熱蓄熱材２３１として、融点が所定温度範囲の中間温度に対応する潜熱蓄熱材２３１を用いることによって、蓄熱部材２３の温度を比較的長い期間にわたって中間温度近傍に維持することができる。この結果、導入された排気ガスを加熱する場合、導入された排気ガスによって加熱される場合の双方において、蓄熱体２０から排出される排気ガス温度を中間温度近傍とすることができる。加えて、本実施形態に係る蓄熱体２０は、ヒータ２２を備えているので、エンジン始動直後といった蓄熱部材２３の温度が低い条件下においても、導入された排気ガスを加熱し、迅速に所定温度範囲の排気ガスを排出することができる。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。
【００４８】
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２０を備えている。蓄熱体２０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２０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、既述のように、蓄熱体２０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。
【００４９】
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が不要となり、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。
【００５０】
変形例：
本実施形態に係る蓄熱体２０は上記の構成の他、以下の構成を採っても良い。図６は第１の変形例に係る蓄熱体２０ａを一部縦断面図にて示す模式図である。図７は第１の変形例に係る蓄熱体２０ａを７−７線にて切断した横断面図である。図８は第２の変形例に係る蓄熱体２０ｂを一部縦断面図にて示す模式図である。図９は第２の変形例に係る蓄熱体２０ｂを９−９線にて切断した横断面図である。
【００５１】
（１）図６および７に示す、第１の変形例に係る蓄熱体２０ａは、円筒形のケース２１の中心軸に沿って円柱状のヒータ２２が複数配置され、各ヒータ２２が蓄熱部材２３の少なくとも一部に覆われている構成を備えている。図６では２個のヒータ２２を備える例が示されているが、ヒータ２２は１個または３個以上であっても良い。ヒータ２２が複数個備えられる場合には、ヒータ２２と排気ガスとの接触面積を増大させ、ヒータ２２による排気ガスの昇温効率を向上させることができる。また、上記実施形態において示すように径方向に複数個配置されていても良い。さらに、ヒータ２２は、蓄熱体２０ａにおける排気ガス排出側若しくは排気ガス排出側寄りにのみ配置され、あるいは、排気ガス排出側若しくは排気ガス排出側寄りに数多く配置され、高い排気ガス温度の排出を実現しても良い。この場合には、ヒータ２２の個数を低く抑えつつ、排気ガスの加熱を効率的に行うことができる。
【００５２】
各ヒータ２２と蓄熱部材２３とは離間して配置されており、各ヒータ２２の外周面と蓄熱部材２３の内周面の間には、排気ガス流路として機能する空間２４が区画形成されている。各ヒータ２２は、支持手段としての突状部２７を介して蓄熱部材２３によって点支持され、これにより各ヒータ２２の外周面と蓄熱部材２３の内周面の間に空間２４が区画形成される。第１の変形例に係る蓄熱体２０ａにおいても、各ヒータ２２と蓄熱部材２３とは離間して配置されているので、蓄熱部材２３が低温の場合にも、各ヒータ２２により迅速に排気ガスを加熱することが可能となり、また、蓄熱部材２３が高温の際には蓄熱部材２３によって排気ガスを加熱することができる。さらに、排気ガスが高温の場合には、蓄熱部材２３は排気ガスによって加熱され、排気ガスから得られた熱を蓄熱する。加えて、蓄熱部材２３に潜熱蓄熱材が含まれている場合には、排出される排気ガス温度を所定温度範囲内に維持することができる。
【００５３】
（２）図８および９に示す第２の変形例に係る蓄熱体２０ｂは、円筒形のケース２１の中心軸に沿って円柱状の蓄熱部材２３が配置され、蓄熱部材２３の周囲を複数のヒータ２２が覆う構成を備えている。すなわち、各ヒータ２２は蓄熱部材２３の少なくとも一部を覆っている。図８では２個のヒータ２２を備える例が示されているが、ヒータ２２は１個または３個以上であっても良い。ヒータ２２が複数個備えられる場合には、ヒータ２２と排気ガスとの接触面積を増大させ、ヒータ２２による排気ガスの昇温効率を向上させることができる。また、ヒータ２２は、板状（円筒状）で蓄熱部材２３の全周を覆っていてもよく、棒状で蓄熱部材２３の周囲の一部に配置されていても良い。さらに、ヒータ２２は、蓄熱体２０ｂにおける排気ガス排出側若しくは排気ガス排出側寄りにのみ配置され、あるいは、排気ガス排出側若しくは排気ガス排出側寄りに数多く配置され、高い排気ガス温度の排出を実現しても良い。この場合には、ヒータ２２の個数を低く抑えつつ、排気ガスの加熱を効率的に行うことができる。
【００５４】
各ヒータ２２はケース２１の内周面に沿って配置されており、各ヒータ２２と蓄熱部材２３とは離間して配置されている。蓄熱部材２３は顕熱蓄熱材２３２には部分的に潜熱蓄熱材２３１を内包しており、蓄熱部材２３は少なくとも一部に潜熱蓄熱材２３１を含んでいるといえる。ヒータ２２の内周面と蓄熱部材２３の外周面の間には、排気ガス流路として機能する空間２４が区画形成されている。蓄熱部材２３は、支持手段としての突状部２７を介してヒータ２２によって点支持され、これによりヒータ２２の内周面と蓄熱部材２３の外周面の間に空間２４が区画形成される。第２の変形例に係る蓄熱体２０ｂにおいても、ヒータ２２と蓄熱部材２３とは離間して配置されているので、蓄熱部材２３が低温の場合にも、ヒータ２２により迅速に排気ガスを加熱することが可能となり、また、蓄熱部材２３が高温の際には蓄熱部材２３によって排気ガスを加熱することができる。さらに、排気ガスが高温の場合には、蓄熱部材２３は排気ガスによって加熱され、排気ガスから得られた熱を蓄熱する。また、蓄熱部材２３には潜熱蓄熱材２３１が含まれているので排出される排気ガス温度を所定温度範囲内に維持することができる。
【００５５】
（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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
（５）上記実施形態においては、蓄熱部材２３とヒータ２２との間の空間２４が排気ガス流路として用いられているが、蓄熱部材２３、およびヒータ２２のそれぞれに別々に排気ガスが接触する排気ガス流路が備えられていても良い。この場合であっても、蓄熱部材２３とヒータ２２とが離間して配置されている限り、ヒータ２２は蓄熱部材２３によって熱エネルギ（熱量）を奪われることなく、排気ガスを加熱することが可能となり、本実施形態によって得られる利点を得ることができる。排気ガスは、蓄熱部材２３によっても加熱され、あるいは、蓄熱部材２３を加熱する。また、蓄熱部材２３とヒータ２２との間の空間２４が排気ガス流路として用いられているが、この排気ガス流路は金属製のハニカム構造を有していても良い。
【００５９】
（６）上記実施形態においては、一の蓄熱部材２３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２３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。
【００６０】
（７）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。
【００６１】
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】
【００６２】
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
２０…蓄熱体
２０ａ…蓄熱体
２０ｂ…蓄熱体
２１…ケース
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
２２…ヒータ
２３…蓄熱部材
２３１…潜熱蓄熱材
２３１ａ…蓄熱部材蓋
２３２…顕熱蓄熱材
２３２ａ…ヒータ収容空間
２３２ｂ…円管状部
２４…空間、排気ガス流路
２５…断熱材
２７…突状部
２６１…上流側蓋
２６２…下流側蓋
２６３…整流部材
５００…車両
５１０…ディーゼルエンジン
５２０…車輪
【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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