(57)【要約】【課題】この排気ガス浄化装置は，排気ガス中のパティキュレート物質と窒素酸化物を反応除去するフィルタの上流側の排気通路に導電性多孔質ヒータを設け，フィルタへ流れる排気ガスの温度を触媒が活性化する温度にまで昇温する。【解決手段】排気ガス浄化装置７は，排気ガスＥＧ中のパティキュレート物質を捕集反応除去し，窒素酸化物を分解反応除去するため，排気通路１５に多孔質部材１８から成る導電性多孔質ヒータ７が配置されている。第１フィルタ８は，パティキュレート物質を捕集反応除去するためパティキュレート物質の酸化反応を促進する第１触媒が担持されている。第２フィルタ９は，窒素酸化物の還元反応を促進する第２触媒が担持されている。導電性多孔質ヒータ７は，排気ガスＥＧの温度を第１と第２の触媒が活性化する温度にまで昇温させる。【選択図】        図１
2004156564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源から排出される排気ガスに含まれるパティキュレート物質を捕集反応除去すると共に窒素酸化物を分解反応除去するため，前記排気ガスの排気通路に配置された排気ガス浄化装置において，前記パティキュレート物質を捕集反応除去するため前記排気通路に配置され且つ前記パティキュレート物質の酸化反応を促進する第１触媒が担持された第１フィルタ，前記第１フィルタの下流側に配置され且つ前記窒素酸化物の還元反応を促進する第２触媒が担持された第２フィルタ，及び前記第１触媒と前記第２触媒を活性化させる温度にまで排気ガス温度を上昇させるため前記第１フィルタの上流側の前記排気通路に配置された多孔質部材から成る導電性多孔質ヒータを有することを特徴とする触媒活性化装置を備えた排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記導電性多孔質ヒータは前記エンジンの駆動力で発電する発電機を電源とし，前記発電機は永久磁石部材から成るロータ及び高電圧側として多い巻数の巻線と，車両電源及び充電用の低電圧側として少ない巻数の巻線が同一のステータコアに巻き上げられたステータから成る２系統の電圧発電特性を有し，前記導電性多孔質ヒータ側へは，スイッチを介して前記高電圧側の巻線に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記導電性多孔質ヒータの下流側の前記排気通路には温度センサが設けられ，前記温度センサで検出された前記排気ガスの温度が前記触媒を活性化する適正な所定の温度に到達した時点で前記スイッチをＯＦＦして前記導電性多孔質ヒータの電流を切る制御をすることを特徴とする請求項２に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記導電性多孔質ヒータは，矩形断面を持ってスパイラル状又は短冊状に連続した帯形状で排気ガスが断面内を通り抜けるような前記多孔質部材から成り，前記多孔質部材の隙間部及び線剤が重ならないようにずらしながら配置され，前記排気ガスは，上流端から流入して下流端から排出され，前記多孔質部材の通過時に熱交換して前記排気ガスが適正な温度に到達するまで加熱されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記多孔質部材の前記排気ガスが通過する側の表面には，アルミニウム皮膜とその表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されるようにし，前記排気ガスが流れる時に熱交換量が多くなるように前記排気ガスが接触する前記多孔質部材の表面積が増大されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
前記導電性多孔質ヒータを構成する前記多孔質部材は，三つのヒータ部に分割されており，前記発電機の三相電流がそれぞれの前記多孔質部材の前記ヒータ部に供給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項７】
前記導電性多孔質ヒータは，スパイラル状又は蛇腹状に折り曲げられた前記多孔質部材が複数並列に三つのヒータ部に絶縁材によって分けられ，断熱材を持つ外筒ケースに収納されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項８】
前記導電性多孔質ヒータは，中心部から同一の幅でスパイラル状の帯に切断加工され，外側に渦巻き状に延伸され，所定の半径に拡大した所で前記帯間に大きな隙間ができないように中心部をずらし，円錐台状に変形させたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項９】
３つのヒータ部の前記多孔質部材は，絶縁セラミックスを挟んで並列に配置され，放熱熱量を減少させるため前記導電性多孔質ヒータの外側には断熱材又は空気層が配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１０】
永久磁石式の前記発電機の前記低電圧側のコイルの巻線端子には磁束制御のソレノイドコイルが接続され，前記ソレノイドコイルにＯＮ−ＯＦＦスイッチを介して接続されたバッテリには電圧計が設けられ，前記電圧計によって検出された電圧が所定値以下の電圧の時に，前記ＯＮ−ＯＦＦスイッチをＯＮする制御をすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１１】
前記多孔質部材には，前記排気ガス中に含まれる物質の酸化反応を促進してヒータ効果をアップするため，Ａｌ２  Ｏ３  等のセラミック材を担体とし，白金，ロジウム，ニッケル，パラジウム等の前記触媒とが付加されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１２】
前記ロータは，ハウジングに回転可能に支持された永久磁石部材を備えており，前記ステータは，前記ロータの外周側で前記ハウジングに固定され且つ多数のスロット部で隔置した櫛部を有しており，前記櫛部には巻数の異なる高電圧側の巻線と低電圧側の巻線が巻き上げられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，エンジン，燃焼器等の熱源から排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート物質と窒素酸化物を，捕集反応させて分解除去するため，触媒が活性化する温度に排気ガス温度を上昇させる触媒活性化装置を備えた排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，ディーゼルエンジン，燃焼器等の熱源から排出される排気ガス中には，パティキュレート物質，窒素酸化物（ＮＯＸ  ）等の有害成分が含まれている。近年，上記有害成分を排気ガスから反応除去するため，フィルタに触媒を担持させ，その触媒を用いてパティキュレート物質を酸化反応させ，また，触媒を用いて窒素酸化物を還元反応させ，排気ガス中から有害成分を除去する排気ガス浄化装置が種々に開発されている。
【０００３】
排気ガス浄化装置において，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｒｕ，Ｒｈ等の触媒をフィルタに担持させ，パティキュレート物質の主成分のカーボン微粒子を酸化反応させてパティキュレート物質を除去する基本的な反応式は，次のとおりである。
２ＮＯ＋Ｏ２  →２ＮＯ２  
Ｃ＋２ＮＯ２  →ＣＯ２  ＋２ＮＯ
また，排気ガス浄化装置において，Ｐｔ，Ｃｅ２  Ｏ３  等の触媒をフィルタに担持させ，窒素酸化物を除去する基本的な反応式は，還元剤がＨＣとなって次のとおりである。
１０ＮＯ＋４ＨＣ→５Ｎ２  ＋４ＣＯ２  ＋２Ｈ２  Ｏ
【０００４】
従来，永久磁石式発電機は，発電機のロータに永久磁石を用いるので，構造が簡単で大きな発電電力を得ることができる。そのため，永久磁石式発電機は，従来のハイブリッド車の発電機や電動機として用いられ，近年，永久磁石式発電機を用いたシステムが自動車用として利用されることが多くなってきた。発電機と電動機とを備えたハイブリッド車に上記システムを設け，発電した電力を電動機に送る場合に，発電機の回転上昇と共に電圧が変動しても，電動機電圧を大きくすればよいので，その機能は十分に発揮できるが，この電力を自動車の全ての装置を駆動しているバッテリ電圧に合わせる場合に，電圧変動を一定の電圧に揃える操作をしなければならない。
【０００５】
一方，大電力を消費する機器類を運転させるためには，自動車のバッテリ電圧と同一にするためには電流を大きくしなければならないので，それら機器を駆動させるには電圧を高くする必要がある。上記の問題を解決するため，２系統の電力発電特性を持つ発電装置が開発されている。このような発電装置は，ステータにおける巻線の巻き数を異ならせて２系統の電力発電を達成するものであり，ステータは，ロータの外周との間に隙間を形成した内側円筒部と内側円筒部上に円周方向に隔置してスロット部を形成するように立設した櫛部とから成る円形外開き型櫛状部材，櫛状部材と別体に形成され且つ櫛状部材に嵌合された外側円筒部の磁路円筒部，予め決められたスロット部間に跨がって櫛部に分布巻きされた少ない巻数の低電力用巻線と多い巻数の高電力用巻線とから構成された２系統の巻線，及び所定の低電力用巻線と高電力用巻線とに接続された端子を備えた端子線から構成されている（例えば，特許文献１参照）。
【０００６】
また，触媒を用いて排気ガス中のＮＯＸ  を分解除去するフィルタを備えた排気ガス処理装置が知られている。該排気ガス処理装置は，排気ガス中のパティキュレートを捕集する一対の第１フィルタ，パティキュレートを加熱焼却するため第１フィルタに設けられた加熱装置，第１フィルタのそれぞれの出口側の排気ガス出口通路に設けられた排気ガス中のＮＯＸ  を分解除去する第２フィルタを有するものである。また，第２フィルタは，セラミック繊維材の表面に少なくともブラウンミラライト型構造の化合物を有するＮＯＸ  分解触媒を被覆した被覆繊維材をランダムに積層した構造を有し，被覆繊維材にはブラウンミラライト型構造の化合物とＰｔ，Ｒｈ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｉｒ等の貴金属との混合粉末がＡｌ２  Ｏ３  ，ＳＯ２  ，Ｙ２  Ｏ３  ，Ｂ等の複合ガラス質の薄膜材に着装されている（例えば，特許文献２参照）。
【０００７】
また，ディーゼルパティキュレートフィルタ装置として，フィルタに設けた触媒層によって排気ガス中のＨＣの酸化反応を利用して，パティキュレート物質の燃焼温度を低減して加熱焼却し，フィルタの耐久性を向上させたものが知られている。該フィルタ３は金属材にＰｔ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｃｅ２  Ｏ３  等の触媒を担持した触媒層とＳｉ３  Ｎ４  ，ＳｉＣ，Ａｌ２  Ｏ３  等のセラミックス繊維を積層した不織布層とを交互に積層した積層構造に構成され，フィルタは全体として蛇腹状に折り曲げられてハウジング内に一端から他端へ延びる状態で配置されている。触媒は，金属多孔材，金網等の金属部材に分散付着されている（例えば，特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２９８９２６号公報（第２頁，図１）
【特許文献２】
特開２０００−７３７３９号公報（第１頁，図１）
【特許文献２】
特開２００２−１８８４２７号公報（第１頁，図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，排気ガス浄化装置について，パティキュレート物質を触媒の存在下で酸化反応させたり，また，窒素酸化物（ＮＯＸ  ）を触媒の存在下で還元反応させて分解させる反応は，エンジンから排出される排気ガスが高い温度，例えば，３５０℃以上の温度でなければ，触媒が活性化しないという問題がある。通常，ディーゼルエンジンから排出される排気ガスの温度は，アイドリング時では１００℃，都市内を走行するような部分負荷時では２００℃程度であり，排気ガスが触媒の活性温度に到達しないというのが現状である。そこで，排気ガスの温度が低い場合には，排気ガスを昇温させて，触媒を活性化させることができなければ，都市等の低速で走行する場合には，排気ガスのエミッションの低減を達成できないことになる。そこで，従来のディーゼルパティキュレートフィルタでは，排気ガスの温度を上昇させるため，排気ガスを吸気に循環させるＥＧＲを実行すること，或いは，吸気量を絞って燃料当たりの空気に与える熱量を増加させて排気管内に燃料を噴射する等の対策を実施し，ようやく排気ガスの温度を３００℃に昇温させ，触媒反応を活性化させようとしている。しかしながら，上記の方法では，排気ガス浄化装置の構造が複雑になり，また，車両の発進時にはシステムが作動せず，排気ガスが浄化されないまま排出され，排気ガス浄化装置が排気ガスの排気後の車両の後方に位置する場合に，排気ガス温度が低下し，触媒を活性化させる反応温度に達しない状況である。
【００１０】
また，自動車には，二つの電力機能が必要である。自動車に取り付けられた産業機器を駆動する動力駆動と，自動車が備えている補機類等の機器を駆動する低電圧機能とであり，これらの二種類の電力を出力できる装置が必要である。また，発電機の回転変動が大きい自動車用では，最高回転数と最低回転時の速度の差が６〜７倍と大きく，電圧変動が大きく一定電圧を必要とする側では，上記の磁束制御だけでは，必ずしも一定の発電電圧を発生させることができない。しかし，永久磁石式発電機では，ロータの回転数が大きくなると，発電機のステータに巻いた巻線にリアクタンス抵抗が発生し，電流の流れを減少させる現象がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，エンジン，燃焼器等の熱源から排出される排気ガスに含まれるパティキュレート物質を捕集反応除去すると共に窒素酸化物を分解反応除去するため，前記排気ガスが流れる排気通路に導電性多孔質ヒータを配置し，高電圧電力と一般車両用の低電圧電力との２系統の電圧発電特性を持つ発電機を用い，発電機の高電圧側からの電力を導電性多孔質ヒータに供給し，それによって排気ガス温度を上昇させ，酸化反応や還元反応に促進させる触媒を活性化させ，排気ガスを浄化する触媒活性化装置を備えた排気ガス浄化装置を提供することである。
【００１２】
この発明は，熱源から排出される排気ガスに含まれるパティキュレート物質を捕集反応除去すると共に窒素酸化物を分解反応除去するため，前記排気ガスの排気通路に配置された排気ガス浄化装置において，前記パティキュレート物質を捕集反応除去するため前記排気通路に配置され且つ前記パティキュレート物質の酸化反応を促進する第１触媒が担持された第１フィルタ，前記第１フィルタの下流側に配置され且つ前記窒素酸化物の還元反応を促進する第２触媒が担持された第２フィルタ，及び前記第１触媒と前記第２触媒を活性化させる温度にまで排気ガス温度を上昇させるため前記第１フィルタの上流側の前記排気通路に配置された多孔質部材から成る導電性多孔質ヒータを有することを特徴とする触媒活性化装置を備えた排気ガス浄化装置に関する。
【００１３】
前記導電性多孔質ヒータは，前記エンジンの駆動力で発電する発電機を電源とし，前記発電機は，永久磁石部材から成るロータ及び高電圧側として多い巻数の巻線と，車両電源及び充電用の低電圧側として少ない巻数の巻線が同一のステータコアに巻き上げられたステータから成る２系統の電圧発電特性を有しており，前記導電性多孔質ヒータ側へは，スイッチを介して前記高電圧側の巻線に接続されている。
【００１４】
この排気ガス浄化装置は，前記導電性多孔質ヒータの下流側の前記排気通路には温度センサが設けられ，前記温度センサで検出された前記排気ガスの温度が前記触媒を活性化する適正な所定の温度に到達した時点で前記スイッチをＯＦＦして前記導電性多孔質ヒータの電流を切る制御をするものである。
【００１５】
前記導電性多孔質ヒータは，矩形断面を持ってスパイラル状又は短冊状に連続した帯形状で排気ガスが断面内を通り抜けるような前記多孔質部材から成り，前記多孔質部材の隙間部及び線剤が重ならないようにずらしながら配置され，前記排気ガスは，上流端から流入して下流端から排出され，前記多孔質部材の通過時に熱交換して前記排気ガスが適正な温度に到達するまで加熱されるものである。
【００１６】
この排気ガス浄化装置は，前記多孔質部材の前記排気ガスが通過する側の表面には，アルミニウム皮膜とその表面に酸化アルミニウム皮膜が形成されるようにし，前記排気ガスが流れる時に熱交換量が多くなるように前記排気ガスが接触する前記多孔質部材の表面積が増大されているものである。
【００１７】
前記導電性多孔質ヒータを構成する前記多孔質部材は，三つのヒータ部に分割されており，前記発電機の三相電流がそれぞれの前記多孔質部材の前記ヒータ部に供給される。
【００１８】
前記導電性多孔質ヒータは，スパイラス状又は蛇腹状に折り曲げられた前記多孔質部材が複数並列に三つのヒータ部に絶縁材によって分けられ，断熱材を持つ外筒ケースに収納されている。
【００１９】
前記導電性多孔質ヒータは，中心部から同一の幅でスパイラル状の帯に切断加工され，外側に渦巻き状に延伸され，所定の半径に拡大した所で前記帯間に大きな隙間ができないように中心部をずらし，円錐台状に変形させたものである。
【００２０】
３つのヒータ部の前記多孔質部材は，絶縁セラミックスを挟んで並列に配置され，放熱熱量を減少させるため前記導電性多孔質ヒータの外側には断熱材又は空気層が配置されている。
【００２１】
この排気ガス浄化装置は，永久磁石式の前記発電機の前記低電圧側のコイルの巻線端子には磁束制御のソレノイドコイルが接続され，前記ソレノイドコイルにＯＮ−ＯＦＦスイッチを介して接続されたバッテリには電圧計が設けられ，前記電圧計によって検出された電圧が所定値以下の電圧の時に，前記ＯＮ−ＯＦＦスイッチをＯＮする制御をするものである。
【００２２】
この排気ガス浄化装置は，前記多孔質部材には，前記排気ガス中に含まれる物質の酸化反応を促進してヒータ効果をアップするため，Ａｌ２  Ｏ３  等のセラミック材を担体とし，白金，ロジウム，ニッケル，パラジウム等の前記触媒とが付加されているものである。
【００２３】
前記ロータは，ハウジングに回転可能に支持された永久磁石部材を備えており，前記ステータは，前記ロータの外周側で前記ハウジングに固定され且つ多数のスロット部で隔置した櫛部を有しており，前記櫛部には巻数の異なる高電圧側の巻線と低電圧側の巻線が巻き上げられている。
【００２４】
この排気ガス浄化装置は，上記のように構成したので，ベース，車両等に搭載して使用すると，排気ガスの温度をフィルタに担持された触媒を活性化させ，排気ガス浄化の性能を向上させ，ディーゼルエンジン等の熱源から排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート物質及び窒素酸化物を捕集し反応させて分解し，排気ガスを浄化してクリーンにする。ディーゼルエンジン等から排出される排気ガスは，アイドリング，部分負荷時に排気ガス温度が低く，触媒が活性化せず，パティキュレート物質やＮＯＸ  の反応分解作用が十分ではないが，本発明のように，排気ガスの温度を上昇させるための導電性多孔質ヒータを設けることによって，導電性多孔質ヒータをクイックに発熱させてエンジンのアイドリングや部分負荷時にも，排気ガスの浄化作用を高めることができ，クリーンな排気ガスとすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照して，この発明による排気ガス浄化装置の実施例を説明する。この排気ガス浄化装置は，例えば，自動車の車両等のベースに搭載されたエンジンに設けた発電機１を電源とし，エンジンのアイドリングや部分負荷時に排気ガスＥＧの温度が低い時に，発電機１からの電力を，エンジンの排気通路１５に設けた導電性多孔質ヒータ６に供給して排気ガスＥＧの温度を昇温させるものである。
【００２６】
排気ガス浄化装置７は，エンジン等の熱源から排出される排気ガスＥＧに含まれるパティキュレート物質を捕集反応除去すると共に，窒素酸化物（ＮＯＸ  ）を分解反応除去するため，排気ガスＥＧの排気通路１５に配置されている。排気ガス浄化装置７は，パティキュレート物質を捕集反応除去するため排気通路１５に配置され且つパティキュレート物質の酸化反応を促進する第１触媒が担持された第１フィルタ８，前記第１フィルタの下流側に配置され且つ窒素酸化物の還元反応を促進する第２触媒が担持された第２フィルタ９，及び第１触媒と第２触媒を活性化させる温度にまで排気ガス温度を上昇させるため第１フィルタ８の上流側の排気通路１５に配置された多孔質部材から成る導電性多孔質ヒータ６を有している。
【００２７】
導電性多孔質ヒータ６を構成する多孔質部材１８には，排気ガスＥＧ中に含まれる物質の酸化反応を促進してヒータ効果をアップするため，Ａｌ２  Ｏ３  等のセラミック材を担体とし，白金，ロジウム，ニッケル，パラジウム等の触媒とが付加されている。また，排気ガス浄化装置７において，第１フィルタ８に担持された触媒は，例えば，Ｐｔ，Ｎｉ等の元素から成り，また，第２フィルタ９に担持された触媒は，例えば，Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｕ，Ｐｄ，Ｉｒ等の金属，或いはＣｅＯ２  である。
【００２８】
導電性多孔質ヒータ６は，エンジンの駆動力で発電する発電機１を電源としている。発電機１は，ハウジング２０に軸受２３を介して回転可能に支持された回転軸２を有するロータ３と，ロータ３の外周側でハウジング２０に固定されたステータ４から構成されている。ロータ３は，回転軸２に透磁部材４０を介して取り付けられた複数の永久磁石部材６を有している。ステータ４は，多数のスロット部１１で隔置した櫛部１０を有しており，櫛部１０には巻数の異なる高電圧側の巻線１２と低電圧側の巻線１３が巻き上げられている。発電機１は，特に，永久磁石部材５から成るロータ３及び高電圧側の多い巻数の巻線１２と低電圧側の少ない巻数の巻線１３が巻き上げられたステータ４から成る２系統の電圧発電特性を有しているものである。巻線１２，１３は，ステータ４への巻き方は，限定されるものではなく，例えば，図１に示すように，高電圧側の巻線１２がステータ４の櫛部１０の半径方向外側に巻き上げられ，低電圧側の巻線１３がステータ４の櫛部１０の半径方向内側に巻き上げられている。導電性多孔質ヒータ６は，スイッチ１６を介して高電圧側の巻線１２に接続されている。
【００２９】
また，発電機１では，高電圧側巻線１２によって三相交流を発生させるそれぞれのＵ相，Ｖ相及びＷ相の端子３６に，導電性多孔質ヒータ６におけるＵ相，Ｖ相及びＷ相に対応するグループ即ちヒータ部２４，２５，２６の多孔質部材１８がスイッチ１６を介して接続されている。高電圧側巻線１２のＵ相，Ｖ相及びＷ相の端子３６が接続されたヒータ部２４，２５，２６の多孔質部材１８は，三相の中性点（図示せず）に接続されている。また，低電圧側では，ステータ４に高電圧側と同様にＵ相，Ｖ相及びＷ相が配置されているが，端子部分に高回転時の電圧上昇を抑制するソレノイドコイルを介してバッテリ側に接続している。
【００３０】
排気ガス浄化装置７では，導電性多孔質ヒータ６の下流側の排気通路１５には，温度センサ１７が設けられている。排気ガス浄化装置７は，温度センサ１７で検出された排気ガスＥＧの温度が触媒を活性化する適正な所定の温度に到達した時点で，スイッチ１６をＯＦＦして導電性多孔質ヒータ６を加熱機能を切る制御をするように構成されている。
【００３１】
また，導電性多孔質ヒータ６は，例えば，図１〜図３に示すように，ケース２８内に支え部材（図示せず）で支持され，隙間１９を設けて複数（図では３個）配置された円錐形の多孔質部材１８から構成されている。導電性多孔質ヒータ６は，排気ガスＥＧにヒータ部２４，２５，２６の熱を伝達する熱交換器を構成し，多孔質部材１８の中心部の円形を基点として同一の幅でスパイラル状に細長く切断されている。多孔質部材１８は，図示していないが，スパイラル状に限らず，蛇腹状又は短冊状に形成することもできる。導電性多孔質ヒータ６を形成する金属製の多孔質部材１８の切断は，レーザによって切断すると，切断加工の溝３５の幅が１ｍｍ以下に切断することができ，溝３５は渦巻き蚊とり線香のような渦巻き状の形状になる。渦巻き状に切断された金属製の多孔質部材１８は，図２に示すように，３枚のヒータ部２４，２５，２６が流れ方向に隙間即ち空隙１９を置いて配設され，最外周部を取付け部とするためフランジ部３８に切断形成されている。フランジ部３８の所定の位置には，三相電流の端子３６が接続されている。３枚のヒータ部２４，２５，２６の間には，アルミナ等の耐熱セラミックス材３９を挟み込み，それぞれのヒータ部２４，２５，２６を絶縁する。
【００３２】
導電性多孔質ヒータ６では，ヒータ部２４，２５，２６を構成する多孔質部材１８は，表面積が大きく形成されているので，排気ガスＥＧが通り抜ける時に，熱伝達量が増加し，ヒータ部２４，２５，２６の熱が効率的に気体即ち排気ガスＥＧに伝達される。多孔質部材１８は，その周りをアルミナ等でコーティングされているので，それぞれの材料間で接触してもショートすることがなく，良好な伝熱材料に構成できる。スパイラル状のヒータ部２４，２５，２６は，図２に示すように，それぞれが全体的に円錐形即ちすり鉢状に変形され，表面積が大きく形成され，ガス通過面積が大きく形成されている。また，ヒータ部２４，２５，２６は，スパイラル状ですり鉢状であり，耐熱合金板にアルミナコーティングされた保持板即ち支え部材で絶縁材４３を介してケース２８に支持されており，振動，ガス圧力の脈動に耐えるように構成されている。３枚のヒータ部２４，２５，２６は，中心部を通し部材２１に溶着部２２で連結されており，通し部材２１が中性点として構成され，外周部の導電接点に端子３６を接続されている。これらの接点連結は，ニッケル，クロム等の粉体をフラックス状にして線材に付着させ，加熱溶融し，接合されている。
【００３３】
排気ガス浄化装置７において，多孔質部材１８を蛇腹状に折り曲げた両端における折り曲げた部分は，電気抵抗値を大きくするため，厚さが薄く形成されており，多孔質部材１８の薄く切り取られた領域には，絶縁と形状保持を確保するため酸化マグネシウム，アルミナ，ケイ素等のセラミックスが埋め込まれている。３つのヒータ部２４，２５，２６の多孔質部材１８は，セラミックス等の絶縁材４３を挟んで並列に配置され，放熱熱量を減少させるため導電性多孔質ヒータ６の外側には断熱材２７が配置されている。
【００３４】
排気ガス浄化装置７について，図示していないが，例えば，第１フィルタ８を一対のフィルタから構成し，いずれか一方を順次に作動し，一方で排気ガスＥＧ中に含まれるパティキュレート物質が捕集し，パティキュレート物質を捕集していない他方を加熱装置に通電してパティキュレート物質を加熱焼却してフィルタを再生し，連続して排気ガスＥＧからパティキュレート物質を捕集するように構成することもできる。また，第１フィルタ８の後流に配置された第２フィルタ９で排気ガスＥＧに含まれるＮＯＸ  が還元分解処理され，排気ガスＥＧ中のパティキュレート物質やＮＯＸ  が除去され，排気ガスＥＧがクリーンに浄化される。また，排気ガスＥＧは，触媒を活性化させるため，ＮＯＸ  の還元処理に必要な所定の温度以上の温度を必要とするが，導電性多孔質ヒータ６によって排気ガスＥＧを加温することができ，最適状態で触媒の存在下でＮＯＸ  を分解処理するとができる。例えば，所定の温度に維持されたブラウンミラライト様構造の化合物にＮＯＸ  が付着すると，ＮＯＸ  が還元されてＮ２  とＯ２  が生成されると共に，Ｎ２  と一部のＯ２  とが上記化合物から脱離するが，残りのＯ２  が脱離し難い。しかしながら，上記化合物に対してＲｈ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ等の貴金属触媒が存在すると，付着したＯ２  はＨＣと反応し，Ｈ２  ＯとＣＯ２  とになり，上記化合物上から残りのＯ２  が脱離することになり，ブラウンミラライト様構造の化合物が安定化する。
【００３５】
この排気ガス浄化装置７において，発電機１の低電圧側のコイルの巻線端子３７には，磁束制御のソレノイドコイル３１が接続されている。即ち，発電機１では，低電圧側巻線１３によって三相交流を発生させるそれぞれのＵ相，Ｖ相及びＷ相の端子３７に，巻線１３にそれぞれ発生する発電電圧を抑制させる巻き数に設定された磁束制御ソレノイドコイル３１が接続されている。バッテリ３３は，ソレノイドコイル３１に電子制御装置のＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２を介して接続されている。発電機１について，バッテリ３３には電圧計（図示せず）が設けられ，電圧計によって検出された電圧が所定値以下の電圧の時に，ＯＮ−ＯＦＦスイッチ３２をＯＮする制御をするように構成されている。
【００３６】
発電機１では，回転軸２には，例えば，回転軸２の一端部に入力となるベルトプーリ２９が固定され，ベルトプーリ２９にエンジンの出力軸に取り付けたベルトが掛けられている。また，回転軸２の他端部には，ロータ３やステータ４で発生する熱を放熱するため冷却ファン３４が取り付けられている。ロータ３の透磁部材４０とハウジング１には，冷却ファン３４で発生する冷却風が流れる通風孔が形成されている。ステータ４は，周方向に所定間隔のスロット部１１を形成するように隔置された櫛歯状の櫛部１０と外周部を形成するリング状継鉄部から成る薄板積層形のステータコア４５，櫛部１０に巻き上げられるようにスロット部１１内に配設された巻線１２，１３，及び巻線１２，１３を成形固定するためスロット部１１内に配設された非磁性材から構成されている。図４には，ステータコア４５の櫛部１０に巻き上げられる巻線１２，１３が図示されていないが，巻線１２，１３は，例えば，巻き上げられる櫛部１０間に３個の櫛部１０を跳ばして巻き上げられ，このような分布巻きをステータコア４５の全周にわたって多数巻き上げられ，それぞれの巻線１２，１３の端子３６にＵ相，Ｖ相及びＷ相の三相電流が流れるように構成されている。
【００３７】
発電機１において，巻線１２，１３は，例えば，ステータ４のステータコア４５の櫛部１０に巻き上げられた巻数の多い高電圧側巻線１２と，櫛部１０に巻き上げられた巻数の少ない低電圧側巻線１３とから構成されている。ステータコア４５におけるスロット部１１と櫛部１０との内周側には，図示していないが，磁束制御装置を接触状態に且つステータ４に対して揺動移動可能に配置することもできる。この場合には，磁束制御装置は，ハウジング１に軸受を介して回転又は揺動自在に取り付けるか，又は軸受を使用することなく，ステータコア４５に回転自在に接触状態に嵌合させることによってステータコア４５に対して回転可能に取り付けることができる。
【００３８】
ロータ３は，回転軸２の外周に取り付けられた冷却用の通風孔を備えた透磁部材４０に形成し，透磁部材４０の外周面に永久磁石部材５を配置し，永久磁石部材５の外周面に固定された非磁性の補強部材４７を備えている。永久磁石部材５は，周方向に隔置して極性が交互に異なる状態に配置され且つ軸方向に延びる永久磁石板片４７と，隣接する永久磁石板片４７間に介在された非磁性材４６とから構成されている。また，非磁性材４６は，巻線１２，１３の発熱によって溶損しない耐熱性材料で構成されている。また，透磁部材４０は，例えば，透磁材と非磁性材が周方向に交互に配置して軸方向に延びて円筒状に形成されている。発電機１は，ロータ３の一端には，回転軸２に設けられたねじに押さえ板４８を介して固定ナット４９が螺入され，他端には回転軸２に固定された押さえ板４８が設けられ，固定ナット４９で締め付けることによってロータ３が回転軸２の所定位置に固定されている。
【００３９】
【発明の効果】
この発明による排気ガス浄化装置は，上記のように構成されているので，排気ガスを加温するため，導電性多孔質ヒータを加熱ヒータとして用いているが，多孔質部材の隙間を排気ガスが通って流れる間の熱交換作用により，排気ガス温度を極めて効果的に上昇させることができ，また，発電機では，巻線の多い側を導電性多孔質ヒータの触媒補助ヒータに接続した場合に，エンジンの回転が上昇し，電圧が上昇しても補助ヒータに流れる電流による発熱は排気ガスの流れによって冷却されるので，フィルタが異常過熱することがない。更に，発電機の巻線の少ない側では，バッテリへの充電電圧が低いので，高速時での電圧上昇を抑制するためソレノイドコイルを設けている。車両側のバッテリ電圧が低下する場合及び車両の消費電力が増大する場合に，その電圧降下をセンスして発電電流を送るので，効果的な充電機能を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による排気ガス浄化装置に設けた導電性多孔質ヒータの一実施例を示す概略図である。
【図２】図１の導電性多孔質ヒータにおける３個のヒータ部を説明するための断面図である。
【図３】図２の導電性多孔質ヒータの概略正面図である。
【図４】導電性多孔質ヒータへ電力を供給する発電機から巻線を取り除いた状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１    発電機
２    回転軸
３    ロータ
４    ステータ
５    永久磁石部材
６    導電性多孔質ヒータ
７    排気ガス浄化装置
８    第１フィルタ
９    第２フィルタ
１０  櫛部
１１  スロット部
１２  高電圧側巻線
１３  低電圧側巻線
１４  巻線
１５  排気通路
１６  スイッチ
１７  温度センサ
１８  多孔質部材
１９  空隙
２１  通し部材
２２  溶着部
２４，２５，２６  ヒータ部
２７  絶縁材
３１  磁束制御ソレノイドコイル
３２  電子制御装置（ＯＮ−ＯＦＦスイッチ）
３３  バッテリ
３５  溝
３６，３７  出力端子
３８  フランジ部
３９  耐熱セラミックス材
４１  上流端
４２  下流端
４３  絶縁材
ＥＧ  排気ガス
【図１】
2004156564.tif 000003
【図２】
2004156564.tif 000004
【図３】
2004156564.tif 000005
【図４】
2004156564.tif 000006