(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排気される排気ガスを浄化する触媒を有する触媒装置と、
前記触媒装置の排熱を蓄熱する蓄熱手段と、
前記蓄熱手段を介して前記触媒装置の排熱を回収する排熱回収手段と、
前記触媒装置と前記蓄熱手段との伝熱量を可変とする伝熱量可変手段と、
を備えることを特徴とする触媒排熱回収装置。
【請求項２】
前記蓄熱手段は、前記触媒を囲うケーシングと対向するものであり、
前記伝熱量可変手段は、前記ケーシングと前記蓄熱手段との伝熱面積を可変とするものであることを特徴とする請求項１に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項３】
前記ケーシングは、熱を伝達する伝熱部と、熱を遮断する断熱部とにより形成され、
前記蓄熱手段は、前記ケーシングに対して相対移動可能に支持されており、
前記伝熱量可変手段は、前記蓄熱手段を前記伝熱部のみと対向させる第１状態と、当該蓄熱手段を前記断熱部と対向させる第２状態とに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項４】
前記触媒の触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記検出された触媒温度に基づいて、前記伝熱量可変手段を制御する制御手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記検出された触媒温度が前記触媒が活性化する触媒活性化温度未満であると、前記第２状態とし、前記検出された触媒温度が前記触媒活性化温度以上であると、前記第１状態とすることを特徴とする請求項３に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記検出された触媒温度が前記触媒の熱劣化を許容できる触媒許容温度以上であると、前記第２状態とすることを特徴とする請求項４に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項６】
前記第１状態時の第１触媒冷却量および前記第２状態時の第２触媒冷却量を算出する冷却量算出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出された触媒温度が前記触媒許容温度以上であり、かつ前記算出された第２触媒冷却量が第１触媒冷却量を超えると、前記第２状態とすることを特徴とする請求項５に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項７】
前記排気ガスのガス温度を低下するガス温度低減手段をさらに備え、
前記ガス温度低減手段は、前記検出された触媒温度が前記触媒許容温度以上であり、かつ前記算出された第２触媒冷却量が第１触媒冷却量以下であると、前記第１状態で、前記排気ガスのガス温度を低下することを特徴とする請求項６に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項８】
前記エンジンの運転情報から当該エンジンの運転モードを設定する運転モード設定手段と、
前記設定された運転モードに基づいて前記伝熱量可変手段を制御する制御手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記触媒が活性化していない触媒暖機モードであると、前記第２状態とし、高負荷以外で当該エンジンを運転する通常モードであると、前記第１状態とすることを特徴とする請求項３に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記高負荷で当該エンジンを運転する高負荷モードであると、前記第２状態とすることを特徴とする請求項８に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項１０】
前記排熱回収手段による排熱回収量を検出する回収量検出手段と、
前記検出された排熱回収量に基づいて排熱回収変化量を算出する変化量算出手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記高負荷モードであり、前記検出された今回の排熱回収量と前記算出された今回の排熱回収変化量との合計値が前記触媒温度が前記触媒の熱劣化を許容できる触媒許容温度における許容排熱回収量以上であると、前記第２状態とすることを特徴とする請求項９に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項１１】
前記第１状態時の第１触媒冷却量および前記第２状態時の第２触媒冷却量を算出する冷却量算出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記高負荷モードであり、前記合計値が前記許容排熱回収量以上であり、かつ前記算出された第２触媒冷却量が第１触媒冷却量を超えると、前記第２状態とすることを特徴とする請求項１０に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項１２】
前記排気ガスのガス温度を低下するガス温度低減手段をさらに備え、
前記ガス温度低減手段は、前記設定された運転モードが前記高負荷モードであり、前記合計値が前記許容排熱回収量以上であり、かつ前記算出された第２触媒冷却量が第１触媒冷却量以下であると、前記排気ガスのガス温度を低下することを特徴とする請求項１１に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記エンジンの運転を一時的に停止する間欠モードであると、前記第１状態とすることを特徴とする請求項８に記載の触媒排熱回収装置。
【請求項１４】
前記排熱回収手段による排熱回収量を検出する回収量検出手段と、
前記検出された排熱回収量に基づいて排熱回収変化量を算出する変化量算出手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記排熱回収手段の作動を制御するものであり、
前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記間欠モードであり、前記検出された今回の排熱回収量と前記算出された今回の排熱回収変化量との合計値が前記触媒温度が前記触媒が活性化する触媒活性化温度における活性時排熱回収量以下であると、前記排熱回収手段を停止することを特徴とする請求項１３に記載の触媒排熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒排熱回収装置に関し、さらに詳しくは、エンジンから排気される排気ガスを浄化する触媒を有する触媒装置の排熱を回収する触媒排熱回収装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどのエンジンから排気される排気ガスには、各種の有害物質が含まれている。この有害物質は、主に一酸化炭素（ＣＯ）、未燃炭化水素（ＨＣ）、窒化酸化物（ＮＯｘ）などである。これらの有害物質を大気に放出することは、人体に悪影響を与えたり、自然環境を汚染したりすることとなるため、有害物質を大気に放出できる量は一定量の規制されている。一般に、エンジンから排気される排気ガスに含まれる有害物質は、エンジンからの排気経路に設けられた触媒装置の触媒により排気ガスが浄化される。
【０００３】
触媒装置は、高温の排気ガスが触媒を通過する際に受熱し、受熱した熱が外部に排熱される。従来から触媒装置の排熱を回収する触媒排熱回収装置が提案されている。触媒排熱回収装置としては、例えば特許文献１に示すものがある。特許文献１に示す触媒排熱回収装置（ハイブリッド車における蓄熱式触媒装置）は、エンジンが運転状態にあるときに触媒装置の排熱を蓄熱手段により蓄熱し、エンジンの運転停止後に蓄熱手段に蓄熱され、蓄熱された熱により触媒装置の温度低下を抑制するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−８２１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の触媒排熱回収装置では、蓄熱手段が常に触媒装置が熱を奪う。従って、触媒排熱回収装置は、触媒を活性化させるための触媒の暖気時に、触媒の触媒温度が低く触媒が活性化していない状態においても、触媒装置から熱を奪ってしまう。これにより、触媒の暖気性の向上が図れないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、触媒装置の排熱を回収することができるとともに、少なくとも触媒の暖気性の向上を図ることができる触媒排熱回収装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明では、エンジンから排気される排気ガスを浄化する触媒を有する触媒装置と、前記触媒装置の排熱を蓄熱する蓄熱手段と、前記蓄熱手段を介して前記触媒装置の排熱を回収する排熱回収手段と、前記触媒装置と前記蓄熱手段との伝熱量を可変とする伝熱量可変手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記蓄熱手段は、前記触媒を囲うケーシングと対向するものであり、前記伝熱量可変手段は、前記ケーシングと前記蓄熱手段との伝熱面積を可変とするものであることが好ましい。
【０００９】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記ケーシングは、熱を伝達する伝熱部と、熱を遮断する断熱部とにより形成され、前記蓄熱手段は、前記ケーシングに対して相対移動可能に支持されており、前記伝熱量可変手段は、前記蓄熱手段を前記伝熱部のみと対向させる第１状態と、当該蓄熱手段を前記断熱部と対向させる第２状態とに切り替えることが好ましい。
【００１０】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記触媒の触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、前記検出された触媒温度に基づいて、前記伝熱量可変手段を制御する制御手段とをさらに備え、前記制御手段は、前記検出された触媒温度が前記触媒が活性化する触媒活性化温度未満であると、前記第２状態とし、前記検出された触媒温度が前記触媒活性化温度以上であると、前記第１状態とすることが好ましい。
【００１１】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記制御手段は、前記検出された触媒温度が前記触媒の熱劣化を許容できる触媒許容温度以上であると、前記第２状態とすることが好ましい。
【００１２】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記第１状態時の第１触媒冷却量および前記第２状態時の第２触媒冷却量を算出する冷却量算出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記検出された触媒温度が前記触媒許容温度以上であり、かつ前記算出された第２触媒冷却量が第１触媒冷却量を超えると、前記第２状態とすることが好ましい。
【００１３】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記排気ガスのガス温度を低下するガス温度低減手段をさらに備え、前記ガス温度低減手段は、前記検出された触媒温度が前記触媒許容温度以上であり、かつ前記算出された第２触媒冷却量が第１触媒冷却量以下であると、前記第１状態で、前記排気ガスのガス温度を低下することが好ましい。
【００１４】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記エンジンの運転情報から当該エンジンの運転モードを設定する運転モード設定手段と、前記設定された運転モードに基づいて前記伝熱量可変手段を制御する制御手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記触媒が活性化していない触媒暖機モードであると、前記第２状態とし、高負荷以外で当該エンジンを運転する通常モードであると、前記第１状態とすることが好ましい。
【００１５】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記高負荷で当該エンジンを運転する高負荷モードであると、前記第２状態とすることが好ましい。
【００１６】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記排熱回収手段による排熱回収量を検出する回収量検出手段と、前記検出された排熱回収量に基づいて排熱回収変化量を算出する変化量算出手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記高負荷モードであり、前記検出された今回の排熱回収量と前記算出された今回の排熱回収変化量との合計値が前記触媒温度が前記触媒の熱劣化を許容できる触媒許容温度における許容排熱回収量以上であると、前記第２状態とすることが好ましい。
【００１７】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記第１状態時の第１触媒冷却量および前記第２状態時の第２触媒冷却量を算出する冷却量算出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記高負荷モードであり、前記合計値が前記許容排熱回収量以上であり、かつ前記算出された第２触媒冷却量が第１触媒冷却量を超えると、前記第２状態とすることが好ましい。
【００１８】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記排気ガスのガス温度を低下するガス温度低減手段をさらに備え、前記ガス温度低減手段は、前記設定された運転モードが前記高負荷モードであり、前記合計値が前記許容排熱回収量以上であり、かつ前記算出された第２触媒冷却量が第１触媒冷却量以下であると、前記排気ガスのガス温度を低下することが好ましい。
【００１９】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記エンジンの運転を一時的に停止する間欠モードであると、前記第１状態とすることが好ましい。
【００２０】
また、上記触媒排熱回収装置において、前記排熱回収手段による排熱回収量を検出する回収量検出手段と、前記検出された排熱回収量に基づいて排熱回収変化量を算出する変化量算出手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記排熱回収手段の作動を制御するものであり、前記制御手段は、前記設定された運転モードが前記間欠モードであり、前記検出された今回の排熱回収量と前記算出された今回の排熱回収変化量との合計値が前記触媒温度が前記触媒が活性化する触媒活性化温度における活性時排熱回収量以下であると、前記排熱回収手段を停止することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる触媒排熱回収装置は、触媒が活性化している場合は、伝熱量可変手段により例えば第１状態に切り替え、伝熱面積を大きくし、伝熱量を大きくすることで、蓄熱手段が触媒装置の排熱を蓄熱し、排熱回収手段が蓄熱手段に蓄熱された熱を利用することで、触媒排熱回収装置が触媒装置の排熱を回収することができる。一方、触媒が活性化していない場合は、伝熱量可変手段により例えば第２状態に切り替え、伝熱面積を小さくし、伝熱量を小さくすることで、触媒の暖気時に蓄熱手段の熱容量により蓄熱手段が触媒装置から熱を奪うことを抑制することができ、触媒の暖気性の向上を図ることができる。
【００２２】
また、本発明にかかる触媒排熱回収装置では、触媒の熱劣化が許容できなくなり、あるいは排熱回収量に基づいて触媒の熱劣化が許容できなくなると推定される場合、伝熱量可変手段により第２状態に切り替えることで、蓄熱装置の熱容量により触媒の冷却が困難となっても、エンジンが搭載されている車両の走行風により触媒を冷却することができ、蓄熱手段の熱容量により蓄熱手段から触媒装置に熱が伝わることを抑制することができる。従って、触媒の熱劣化を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明にかかる触媒排熱回収装置では、触媒の熱劣化が許容できなくなり、あるいは排熱回収量に基づいて触媒の熱劣化が許容できなくなると推定され、第１状態、すなわち排熱回収より、第２状態、すなわちエンジンが搭載されている車両の走行風が触媒を冷却することができる場合には、第１状態で排熱回収により触媒を冷却するとともに、ガス温度低減手段により排気ガスのガス温度を低下させて、触媒温度を低下させる。従って、排熱回収手段による排熱の回収を行うとともに、触媒の熱劣化を抑制することができる。
【００２４】
また、本発明にかかる触媒排熱回収装置では、エンジンの排気ガスが低温で、排熱回収量に基づいて触媒が活性化していないと推定される場合には、第１状態で排熱回収を停止する。従って、蓄熱手段により蓄熱された熱は、排熱回収手段により回収されないので、触媒装置に伝えることができる。これにより、触媒温度の低下を抑制することができ、触媒が活性化しなくなることを抑制することができ、再度触媒を暖機することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。ここで、以下に説明する触媒排熱回収装置は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどのエンジンの排気経路に配置されるものである。
【００２６】
〔実施の形態１〕
図１は、実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置の構成例（第一状態）を示す図である。また、図２は、触媒排熱回収装置の動作説明図（第２状態）である。実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置１−１は、エンジン１００の排気経路１１０に配置されるものである。図１および図２に示すように触媒排熱回収装置１−１は、触媒装置２と、蓄熱装置３と、排熱回収装置４と、伝熱量可変装置５と、触媒温度センサ６と、制御装置７と、により構成されている。なお、１２０は、エンジン１００を運転制御するエンジンＥＣＵである。ここで、エンジン１００は、排気ガスのガス温度を低下するガス温度低減手段を有する。実施の形態１では、エンジンＥＣＵ１２０が制御装置７からの指示により、エンジン１００に燃料噴射量を増量させることで排気経路１１０に排気される排気ガスのガス温度を低下するが本発明はこれに限定されるものではなく、排気ガスのガス温度を低下することができればいずれの方法であっても良い。
【００２７】
触媒装置２は、エンジン１００の排気経路１１０に配置されるものであり、エンジン１００から排気される排気ガスが通過するものである。触媒装置２は、触媒２１と、ケーシング２２とにより構成されている。触媒２１は、排気ガス中の有害物質を浄化する例えば三元触媒などの浄化触媒である。触媒２１は、実施の形態１では、円筒形状であり、触媒装置２に流入した排気ガスが通過することで、排気ガス中の有害物質を浄化するものである。ここで、触媒２１には、排気ガス中の有害物質を浄化するために活性化する触媒活性化温度Ｔ１と、熱劣化を許容できる触媒許容温度Ｔ２とが予め設定されている。ケーシング２２は、触媒２１を囲うものであり、伝熱部２２ａと、断熱部２２ｂとにより構成されている。伝熱部２２ａは、断熱部２２ｂと比較して熱を伝熱することができる部分であり、熱伝達率の高い部材で形成され、触媒２１と接触するものである。伝熱部２２ａは、実施の形態１では、触媒２１の外周面の大部分を囲うように形成されている。断熱部２２ｂは、熱を遮断する部分であり、熱伝達率の低い部材で形成され、伝熱部２２ａの触媒２１の軸方向の一方（矢印Ａ方向）の端部と接触している。なお、断熱部２２ｂは、実施の形態１では、一部が触媒２１と接触している。なお、触媒装置２により浄化された排気ガスは、図示しない消音装置を介して大気に排出される。
【００２８】
蓄熱装置３は、蓄熱手段であり、触媒装置２の排熱を蓄熱するものである。蓄熱装置３は、触媒装置２の触媒２１を囲うケーシング２２と対向するものである。また、蓄熱装置３は、ケーシング２２に対して相対移動可能に支持されている。蓄熱装置３は、熱を伝達することができるとともに、熱容量の大きい部材で構成されている。蓄熱装置３は、実施の形態１では、ケーシング２２の伝熱部２２ａの軸方向の長さと同一の長さを有するリング状の部材で構成されている。蓄熱装置３は、実施の形態１では、ケーシング２２に対して軸方向に摺動自在に支持されている。なお、蓄熱装置３は、ケーシング２２に対して摺動するため、耐熱性の潤滑剤などを予めケーシング２２の外周面あるいは蓄熱装置３の内周面の少なくともいずれかに塗布、あるいは耐熱性の潤滑剤など適宜ケーシング２２と蓄熱装置３との間に供給しても良い。これにより、蓄熱装置３は、ケーシング２２に対して摺動する際の摺動抵抗を低減することができる。
【００２９】
排熱回収装置４は、排熱回収手段であり、蓄熱装置３を介して触媒装置２の排熱を回収するものである。排熱回収装置４は、蓄熱装置３に取り付けられており、蓄熱装置３に蓄熱された触媒装置２の排熱を回収するものである。ここで、排熱回収装置４は、制御装置７と接続されており、作動と停止が制御装置７により制御されるものである。なお、排熱回収装置４には、回収された触媒装置２の排熱によって発電する例えば、熱電素子などの発電装置、回収された触媒装置２の排熱によってトルクを発生する作動流体を用いたガスタービンなどの変換装置、回収された触媒装置２の排熱によってエンジン１００に供給する燃料の改質を行う燃料改質装置、回収された触媒装置２の排熱によって混合燃料（例えば、アルコールとガソリン）の分離を行う燃料分離装置などがある。
【００３０】
伝熱量可変装置５は、触媒装置２と蓄熱装置３との伝熱量を可変とするものである。伝熱量可変装置５は、ケーシング２２と蓄熱装置３との伝熱面積を可変とすることで、触媒装置２と蓄熱装置３との伝熱量を可変とするものである。伝熱量可変装置５は、実施の形態１では、モータ５１と、伝達機構５２とにより構成されている。モータ５１は、伝達機構５２を介して、ケーシング２２に対して蓄熱装置３を軸方向に摺動させるものである。モータ５１は、制御装置７と接続されており、制御装置７の後述するモータ制御部７２ｄにより駆動制御されるものである。つまり、伝熱量可変装置５は、制御装置７により制御されるものである。伝達機構５２は、モータ５１の回転運動を直線運動に変換するものである。伝達機構５２は、実施の形態１では、シャフトであり、モータ５１の図示しない回転軸に連結され、外表面に雄ねじが形成されている。一方、蓄熱装置３には、伝達機構５２が挿入される穴が形成されており、穴の内表面に、伝達機構５２の雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。従って、蓄熱装置３は、モータ５１が回転することで、伝達機構５２が回転すると、蓄熱装置３は、モータ５１の回転方向に応じて、ケーシング２２に対して軸方向のいずれかに摺動する。これにより、伝熱量可変装置５は、触媒装置２の排熱を伝達することができる伝熱部２２ａと蓄熱装置３との対向面積、すなわちケーシング２２と蓄熱装置３との伝熱面積を可変とすることができる。
【００３１】
また、伝熱量可変装置５は、実施の形態１では、ケーシング２２と蓄熱装置３との相対位置関係を第１状態、第２状態に切り替えるものである。ここで、第１状態とは、図１に示すように、蓄熱装置３をケーシング２２の伝熱部２２ａのみと対向させ、伝熱面積が大きく、伝熱量が大きくなる状態である。一方、第２状態とは、図２に示すように、蓄熱装置３をケーシング２２の断熱部２２ｂと対向させ、伝熱面積が小さく、伝熱量が小さくなる状態である。また、第２状態では、蓄熱装置３が断熱部２２ｂと対向するので、蓄熱装置３の熱が触媒装置２に伝わることを抑制することができる。
【００３２】
触媒温度センサ６は、触媒温度検出手段であり、触媒２１の温度、すなわち触媒温度Ｔを検出するものである。触媒温度センサ６は、実施の形態１では、触媒装置２のケーシング２２に設けられており、実際に検出されたケーシング２２の温度から触媒２１の触媒床温を推定し、触媒温度Ｔとして検出するものである。触媒温度センサ６は、制御装置７と接続されており、検出された触媒温度Ｔが制御装置７に出力される。
【００３３】
制御装置７は、実施の形態１では、検出された触媒温度Ｔに基づいて伝熱量可変装置５を制御するものである。また、制御装置７は、エンジンＥＣＵ１２０に燃料噴射量の増量を指示するものでもある。制御装置７は、入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、処理部７２と、記憶部７３とにより構成されている。ここで、制御装置７は、エンジンＥＣＵ１２０や、他のエンジン１００が搭載されている車両に取り付けられたセンサと接続されている。入出力部７１は、例えば上記触媒温度Ｔ、エンジン１００が搭載された図示しない車両の車速、車両の外部の外気温、車両の始動するためのイグニッションのＯＮ／ＯＦＦ状態などのデータが入力される。制御装置７は、入力されたデータや、記憶部７３に記憶されている各種マップなどに基づいて、排熱回収装置４、伝熱量可変装置５およびエンジンＥＣＵ１２０に制御信号をそれぞれ出力するものである。処理部７２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＣＰＵ（Central Processing Unit）などにより構成されている。処理部７２は、伝熱量可変装置５を制御する伝熱量可変装置の制御方法に基づくプログラムを例えばＲＡＭにロードして実行することにより、実現させるものである。また、記憶部７３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）あるいはＲＡＭ、あるいはこれらの組み合わせなどにより構成されている。
【００３４】
ここで、処理部７２は、少なくとも触媒温度判断部７２ａ、冷却量算出部７２ｂと、冷却量判断部７２ｃと、モータ制御部７２ｄとにより構成されている。触媒温度判断部７２ａは、触媒温度センサ６により検出された触媒温度Ｔと触媒活性化温度Ｔ１および触媒許容温度Ｔ２との関係を判断するものである。
【００３５】
触媒温度判断部７２ａは、検出された触媒温度Ｔと触媒活性化温度Ｔ１および触媒許容温度Ｔ２との関係に基づいて伝熱量可変装置５を制御するものである。
【００３６】
冷却量算出部７２ｂは、冷却量算出手段であり、第１状態時の第１触媒冷却量Ｑ１および第２状態時の第２触媒冷却量Ｑ２を算出するものである。ここで、第１触媒冷却量は、触媒排熱回収装置１−１が排熱回収を行うことで触媒２１を冷却する際の触媒冷却量である。また、第２触媒冷却量は、第２状態時にケーシング２２が外部に露出することとなり、車両の走行風がケーシング２２に直接当たることにより触媒２１を冷却する際の触媒冷却量である。なお、第２触媒冷却量の算出は、制御装置７に入力された外気温と車速とに基づいて算出される。
【００３７】
冷却量判断部７２ｃは、上記算出された第１触媒冷却量と第２触媒冷却量との関係を判断するものである。冷却量判断部７２ｃは、上記算出された第１触媒冷却量と第２触媒冷却量との関係を判断に基づいて伝熱量可変装置５を制御し、エンジンＥＣＵ１２０に燃料噴射量の増量を指示するものである。
【００３８】
モータ制御部７２ｄは、モータ５１を駆動制御することで、伝熱量可変装置５により、第１状態と第２状態とを切り替えるものである。
【００３９】
次に、実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置１−１の動作について説明する。図３は、実施の形態１にかかる排熱回収装置の動作フローを示す図である。ここで、実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置１−１の動作は、伝熱量可変装置５を制御する伝熱量可変装置の制御方法に基づいて行われるものである。なお、伝熱量可変装置５を制御する伝熱量可変装置の制御方法は、制御周期ごとに行われるものである。
【００４０】
まず、制御装置７の処理部７２は、イグニッションがＯＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ１０１）。ここでは、処理部７２は、図示しない車両が始動されているか否かを判断する。なお、イグニッションがＯＦＦであると判断すると（ステップＳＴ１０１否定）、イグニッションがＯＮとなるまで、ステップＳＴ１０１を繰り返す。
【００４１】
次に、処理部７２の触媒温度判断部７２ａは、イグニッションがＯＮであると判断される（ステップＳＴ１０１肯定）と、触媒温度Ｔを取得する（ステップＳＴ１０２）。ここでは、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度センサ６により検出され、制御装置７に出力された触媒２１の触媒温度Ｔを取得する。
【００４２】
次に、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度Ｔが触媒活性化温度Ｔ１を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ１０３）。ここでは、触媒温度判断部７２ａは、触媒２１が活性化されているか否かを判断する。
【００４３】
次に、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度Ｔが触媒活性化温度Ｔ１以下であると判断する（ステップＳＴ１０３否定）と、第２状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータ５１を駆動制御することにより、第２状態に切り替える（ステップＳＴ１０４）。つまり、触媒排熱回収装置１−１は、触媒２１が活性化していない、すなわち触媒２１の暖気時の場合は、図２に示すように、第２状態に切り替えられる。第２状態に切り替えられると、蓄熱装置３がケーシング２２の断熱部２２ｂと対向し、伝熱部２２ａと蓄熱装置３との伝熱面積が小さくなり、触媒装置２と蓄熱装置３との伝熱量が小さくなる。従って、触媒２１を通過する排気ガスの熱が触媒２１の触媒温度上昇に用いられ、蓄熱装置３に奪われることを抑制することができる。これにより、蓄熱装置３の熱容量により蓄熱装置３が触媒装置２から熱を奪うことを抑制することができ、触媒排熱回収装置１−１により排熱回収されないので、触媒２１の暖気性の向上を図ることができる。
【００４４】
また、触媒温度判断部７２ａは、図３に示すように、触媒温度Ｔが触媒活性化温度Ｔ１を超えると判断する（ステップＳＴ１０３肯定）と、第１状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータを駆動制御することにより、第１状態に切り替える（ステップＳＴ１０５）。つまり、触媒排熱回収装置１−１は、触媒２１が活性化している、すなわち触媒２１により排気ガス中の有害物質を十分に浄化できる状態では、図１に示すように、第１状態に切り替えられる。第１状態に切り替えられると、蓄熱装置３がケーシング２２の伝熱部２２ａのみと対向し、伝熱部２２ａと蓄熱装置３との伝熱面積が大きくなり、触媒装置２と蓄熱装置３との伝熱量が大きくなる。従って、触媒２１を活性した状態で、触媒装置２の排熱が蓄熱装置３に蓄熱され、排熱回収装置４が蓄熱装置３に蓄熱された熱を利用することができる。これにより、触媒排熱回収装置１−１により触媒装置２の排熱を回収することができる。また、エンジン１００が運転を停止しても、排熱回収装置４が蓄熱装置３により蓄熱された熱を利用することができるので、触媒排熱回収装置１−１により触媒装置２の排熱を継続して回収することができる。さらに、エンジン１００が運転を停止し、温度の高い排気ガスが触媒２１を通過しなくても、蓄熱装置３が触媒２１を囲うことになるので、触媒２１が保温され、触媒温度Ｔの低下を抑制することができる。これにより、エンジン１００の再始動時に、触媒２１が活性化してない状態となることを抑制でき、エミッションの悪化を抑制することができる。
【００４５】
次に、触媒温度判断部７２ａは、図３に示すように、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ１０６）。ここでは、触媒温度判断部７２ａは、触媒２１の熱劣化を許容できないか否かを判断する。
【００４６】
次に、冷却量算出部７２ｂは、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２以上であると判断される（ステップＳＴ１０６肯定）と、第１触媒冷却量Ｑ１および第２触媒冷却量Ｑ２を算出する（ステップＳＴ１０７）。なお、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２未満であると判断される（ステップＳＴ１０６否定）と、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２以上となるまで、ステップＳＴ１０２〜ステップＳＴ１０６を繰り返す。従って、触媒排熱回収装置１−１は、触媒２１の熱劣化を許容できる間は、第１状態を維持することで、触媒装置２の排熱回収を継続する。
【００４７】
次に、冷却量判断部７２ｃは、上記算出された第２触媒冷却量Ｑ２が算出された第１触媒冷却量Ｑ１を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ１０８）。ここでは、冷却量判断部７２ｃは、第１状態により第２状態が触媒２１を冷却することができる、すなわち触媒排熱回収装置１−１による排熱回収より、図示しない車両の走行風が触媒を冷却することができるか否かを判断する。
【００４８】
次に、冷却量判断部７２ｃは、上記算出された第２触媒冷却量Ｑ２が算出された第１触媒冷却量Ｑ１を超えると判断する（ステップＳＴ１０８肯定）と、第２状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータを駆動制御することにより、第２状態に切り替える（ステップＳＴ１０９）。つまり、触媒排熱回収装置１−１は、触媒温度Ｔに基づいて触媒の熱劣化を許容できない場合、図２に示すように、第２状態に切り替えられる。第２状態に切り替えられると、蓄熱装置３の熱容量により触媒２１の冷却が困難となっても、図示しない車両の走行風により触媒２１を冷却することができる。また、第２状態に切り替えられると、蓄熱装置３が断熱部２２ｂと対向するので、蓄熱装置３の熱が触媒装置２に伝わることを抑制することができる。これらにより、触媒２１の熱劣化を抑制することができる。
【００４９】
次に、触媒温度判断部７２ａは、図３に示すように、触媒温度Ｔを再度取得する（ステップＳＴ１１０）。
【００５０】
次に、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１１）。ここでは、触媒温度判断部７２ａは、触媒２１の熱劣化を許容できるようになったか否かを判断する。なお、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２を超えると判断する（ステップＳＴ１１１否定）と、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２未満となるまで、ステップＳＴ１１０、ステップＳＴ１１１を繰り返す。従って、触媒排熱回収装置１−１は、触媒２１の熱劣化を許容できない間は、第２状態を維持し、触媒２１の冷却を継続する。
【００５１】
次に、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２未満であると判断する（ステップＳＴ１１１肯定）と、第１状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータを駆動制御することにより、第１状態に切り替える（ステップＳＴ１１２）。つまり、触媒排熱回収装置１−１は、触媒２１の熱劣化を許容できるようになった場合は、再度第１状態に切り替え、触媒装置２の排熱を回収する。なお、上記第１状態に切り替えることで、今回の制御周期が終了し、次に制御周期に移行する。
【００５２】
また、冷却量判断部７２ｃは、上記算出された第２触媒冷却量Ｑ２が算出された第１触媒冷却量Ｑ１以下であると判断する（ステップＳＴ１０８否定）と、燃料噴射量の増量、すなわち燃料増量をエンジンＥＣＵ１２０に指示する。指示されたエンジンＥＣＵ１２０は、エンジン１００に燃料噴射量を増量させる（ステップＳＴ１１３）。例えば、現在、算出される燃料噴射量を増量補正し、増量補正した燃料噴射量に基づいて、エンジン１００の図示しない燃料噴射装置を制御する。つまり、触媒排熱回収装置１−１は、触媒温度Ｔに基づいて触媒２１の熱劣化を許容できず、第２状態、すなわち図示しない車両の走行風より、第１状態、すなわち排熱回収が触媒２１を冷却することができる場合には、図１に示すように、第１状態で排熱回収により触媒２１を冷却するとともに、燃料噴射量を増量することで、排気ガスのガス温度を低下させて、触媒温度Ｔを低下させる。従って、触媒排熱回収装置１−１による排熱の回収を行うとともに、触媒２１の熱劣化を抑制することができる。
【００５３】
次に、触媒温度判断部７２ａは、図３に示すように、触媒温度Ｔを再度取得する（ステップＳＴ１１４）。
【００５４】
次に、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１１５）。ここでは、触媒温度判断部７２ａは、触媒２１の熱劣化を許容できるようになったか否かを判断する。なお、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２を超えると判断する（ステップＳＴ１１５否定）と、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２未満となるまで、ステップＳＴ１１４、ステップＳＴ１１５を繰り返す。従って、触媒排熱回収装置１−１は、触媒２１の熱劣化を許容できない間は、エンジン１００の燃料噴射量の増量により、排気ガスの温度を低下させることを維持し、触媒２１の冷却を継続する。
【００５５】
次に、触媒温度判断部７２ａは、触媒温度Ｔが触媒許容温度Ｔ２未満であると判断する（ステップＳＴ１１５肯定）と、燃料噴射量の増量の停止、すなわち燃料増量停止をエンジンＥＣＵ１２０に指示する。指示されたエンジンＥＣＵ１２０は、エンジン１００に燃料噴射量の増量を停止させる（ステップＳＴ１１６）。つまり、触媒排熱回収装置１−１は、触媒２１の熱劣化を許容できるようになった場合は、触媒装置２の排熱を回収のみを維持する。なお、燃料噴射量の増量の停止をすることで、今回の制御周期が終了し、次に制御周期に移行する。
【００５６】
〔実施の形態２〕
次に、実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置について説明する。図４は、実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置の構成例（第一状態）を示す図である。図５は、単位時間当たりの排熱回収量と触媒温度との関係を示す図である。なお、触媒排熱回収装置１−２の第２状態は、図２に示す実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置１−１の第２状態と同様であるので図示は省略する。図４に示す実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置１−２が図１および図２に示す実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置１−１と異なる点は、触媒２１の触媒温度Ｔではなく、エンジン１００の運転情報に基づいて設定されたエンジン１００の運転モードに基づいて伝熱量可変装置５を制御するものである。実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置１−２は、触媒装置２と、蓄熱部材３と、排熱回収装置４と、伝熱量可変装置５と、制御装置７と、排熱回収量センサ８とにより構成されている。なお、実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置１−２の基本的構成および動作のうち、実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置１−１の基本的構成および動作と同一あるいはほぼ同一の部分は、説明を省略あるいは簡略化して説明する。
【００５７】
制御装置７は、実施の形態２では、設定されたエンジン１００の運転モードに基づいて伝熱量可変装置５を制御するものである。また、制御装置７は、エンジンＥＣＵ１２０に燃料噴射量の増量を指示するものでもある。さらに、制御装置７は、排熱回収装置４を制御するものである。ここで、制御装置７は、エンジンＥＣＵ１２０からエンジン１００の運転情報、例えばエンジン１００を冷却する冷却水の水温、エンジン１００に吸気される空気の吸気温、エンジン回転数、エンジン１００に吸気される空気の吸入空気量を制御する図示しないスロットルバルブのスロットル開度、エンジン１００に供給される燃料の燃料噴射量、エンジン１００の図示しない点火プラグの点火時期などデータが入力される。また、処理部７２は、少なくとも冷却量算出部７２ｂと、冷却量判断部７２ｃと、モータ制御部７２ｄと、運転モード設定部７２ｅと、モード判断部７２ｆと、変化量算出部７２ｇと、排熱回収量判断部７２ｈとにより構成されている。
【００５８】
運転モード設定部７２ｅは、運転モード設定手段であり、エンジン１００の運転情報からエンジン１００の運転モードを設定するものである。運転モード設定部７２ｅは、実施の形態２では、エンジン１００の運転情報からエンジン１００の運転モードを、触媒２１の暖機が活性化していない触媒暖機モード、高負荷でエンジン１００を運転する高負荷モード、高負荷以外でエンジン１００を運転する通常モード、エンジン１００の運転を一時的に停止する間欠モードのいずれかに設定する。ここで、エンジン１００の運転情報とは、制御装置７に入力されるデータのうち、エンジン１００を冷却する冷却水の水温、エンジン１００に吸気される空気の吸気温、エンジン回転数、エンジン１００に吸気される空気の吸入空気量を制御する図示しないスロットルバルブのスロットル開度、エンジン１００に供給される燃料の燃料噴射量、エンジン１００の図示しない点火プラグの点火時期、エンジン１００が搭載された図示しない車両の車速の少なくともいずれか１以上である。また、間欠モードは、車両が走行中に燃料噴射が停止されているエコラン状態、図示しない車両がエンジン１００とモータとを駆動源とするハイブリッド車両であれば、モータのみ駆動力が車両に作用しているＥＶ走行状態や車両が停止している状態でエンジン１００が停止しているアイドルストップ状態などであり、エンジン１００の排気ガスが低温となる。
【００５９】
モード判断部７２ｆは、設定された運転モードに基づいて伝熱量可変装置５を制御するものである。
【００６０】
変化量算出部７２ｇは、変化量算出手段であり、排熱回収量センサ８により検出された排熱回収量Ｅに基づいて排熱回収変化量ΔＥを算出するものである。変化量算出部７２ｇは、実施の形態２では、排熱回収量センサ８により検出された今回の排熱回収量Ｅ（ｎ＋１）から排熱回収量センサ８により検出され、記憶部７３に記憶された前回の排熱回収量Ｅ（ｎ）を引いた値を排熱回収変化量ΔＥとして算出する。ここで、単位時間当たりの排熱回収量Ｅと触媒温度Ｔとは、図５に示すように、比例関係にある。つまり、排熱回収装置４による排熱回収量Ｅ（単位時間当たり）を検出することで、触媒２１の触媒温度Ｔを推定することができる。従って、変化量算出部７２ｇは、予め、触媒２１の触媒温度Ｔが触媒２１が活性化する触媒活性化温度Ｔ１における排熱回収量Ｅを活性時排熱回収量Ｅ１とし、触媒２１の触媒温度Ｔが触媒２１の熱劣化を許容できる触媒許容温度Ｔ２における排熱回収量Ｅを許容排熱回収量Ｅ２と設定する。
【００６１】
排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量センサ８により検出された今回の排熱回収量Ｅ（ｎ＋１）と算出された今回の排熱回収変化量ΔＥとの合計値（Ｅ（ｎ＋１）＋ΔＥ）と、触媒温度Ｔが触媒２１の熱劣化を許容できる触媒許容温度Ｔ２における許容排熱回収量Ｅ２と触媒温度Ｔが触媒２１が活性化する触媒活性化温度Ｔ１における活性時排熱回収量Ｅ１との関係を判断するものである。排熱回収量判断部７２ｈは、合計値と許容排熱回収量Ｅ２および活性時排熱回収量Ｅ１との関係に基づいて伝熱量可変装置５を制御し、エンジンＥＣＵ１２０に燃料噴射量の増量を指示し、排熱回収装置４を制御するものである。
【００６２】
排熱回収量センサ８は、回収量検出手段であり、排熱回収装置４による排熱回収量を検出するものである。排熱回収量センサ８は、排熱回収に伴い変化する物理量であり、例えば排熱回収装置４が発電装置であれば電圧値など、変換装置であれば作動流体の温度など、燃料改質装置であれば改質量、改質効率など、燃料分離装置であれば分離量などの物理量を検出するものである。排熱回収量センサ８は、実際に検出された物理量から排熱回収装置４による排熱回収量Ｅを推定し、排熱回収量Ｅを検出するものである。排熱回収量センサ８は、制御装置７と接続されており、検出された排熱回収量Ｅが制御装置７に出力される。
【００６３】
次に、実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置１−２の動作について説明する。図６は、実施の形態２にかかる排熱回収装置の動作フローを示す図である。図７は、排熱回収量と時間との関係（排熱回収量増量時）を示す図である。図８は、排熱回収量と時間との関係（排熱回収量減少時）を示す図である。ここで、実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置１−２の動作は、伝熱量可変装置５を制御する伝熱量可変装置の制御方法に基づいて行われるものである。なお、伝熱量可変装置５を制御する伝熱量可変装置の制御方法は、制御周期ごとに行われるものである。
【００６４】
まず、制御装置７の処理部７２は、イグニッションがＯＮであるか否かを判断する（ステップＳＴ２０１）。なお、イグニッションがＯＦＦであると判断すると（ステップＳＴ２０１否定）、イグニッションがＯＮとなるまで、ステップＳＴ２０１を繰り返す。
【００６５】
次に、処理部７２の運転モード設定部７２ｅは、エンジン１００の運転情報を取得する（ステップＳＴ２０２）。ここでは、運転モード設定部７２ｅは、上記制御装置７に入力されたデータのうち、エンジン１００の運転情報を取得する。
【００６６】
次に、運転モード設定部７２ｅは、取得したエンジン１００の運転情報に基づいてエンジン１００の運転モードを設定する（ステップＳＴ２０３）。ここでは、運転モード設定部７２ｅは、取得したエンジン１００の運転情報に基づいて、触媒暖機モード、高負荷モード、通常モード、間欠モードのいずれかに設定する。
【００６７】
次に、モード判断部７２ｆは、エンジン１００の運転モードが触媒暖機モードであるか否かを判断する（ステップＳＴ２０４）。ここでは、モード判断部７２ｆは、触媒２１が活性化されているか否かを判断する。
【００６８】
次に、モード判断部７２ｆは、エンジン１００の運転モードが触媒暖機モードであると判断する（ステップＳＴ２０４肯定）と、第２状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータを駆動制御することにより、第２状態に切り替える（ステップＳＴ２０５）。つまり、触媒排熱回収装置１−２は、触媒２１が活性化していない、すなわち触媒２１の暖気時の場合は、第２状態に切り替えられる。第２状態に切り替えられると、蓄熱装置３がケーシング２２の断熱部２２ｂと対向し、伝熱部２２ａと蓄熱装置３との伝熱面積が小さくなり、触媒装置２と蓄熱装置３との伝熱量が小さくなる。従って、触媒２１を通過する排気ガスの熱が触媒２１の触媒温度上昇に用いられ、蓄熱装置３に奪われることを抑制することができる。これにより、蓄熱装置３の熱容量により蓄熱装置３が触媒装置２から熱を奪うことを抑制することができ、触媒排熱回収装置１−２により排熱回収されないので、触媒２１の暖気性の向上を図ることができる。
【００６９】
次に、モード判断部７２ｆは、エンジン１００の運転モードが触媒暖機モードでないと判断する（ステップＳＴ２０４否定）と、通常モードであるか否かを判断する（ステップＳＴ２０６）。モード判断部７２ｆは、触媒２１が活性化した状態で、エンジン１００が運転されているか否かを判断する。
【００７０】
次に、モード判断部７２ｆは、エンジン１００の運転モードが通常運転モードであると判断する（ステップＳＴ２０６肯定）と、第１状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータを駆動制御することにより、第１状態に切り替える（ステップＳＴ２０７）。つまり、触媒排熱回収装置１−２は、触媒２１が活性化している、すなわち触媒２１により排気ガス中の有害物質を十分に浄化できる状態では、図４に示すように、第１状態に切り替えられる。第１状態に切り替えられると、蓄熱装置３がケーシング２２の伝熱部２２ａのみと対向し、伝熱部２２ａと蓄熱装置３との伝熱面積が大きくなり、触媒装置２と蓄熱装置３との伝熱量が大きくなる。従って、触媒２１を活性した状態で、触媒装置２の排熱が蓄熱装置３に蓄熱され、排熱回収装置４が蓄熱装置３に蓄熱された熱を利用することができる。これにより、触媒排熱回収装置１−２により触媒装置２の排熱を回収することができる。また、エンジン１００が運転を停止しても、排熱回収装置４が蓄熱装置３により蓄熱された熱を利用することができるので、触媒排熱回収装置１−２により触媒装置２の排熱を継続して回収することができる。さらに、エンジン１００が運転を停止し、温度の高い排気ガスが触媒２１を通過しなくても、蓄熱装置３が触媒２１を囲うことになるので、触媒２１が保温され、触媒温度Ｔの低下を抑制することができる。これにより、エンジン１００の再始動時に、触媒２１が活性化してない状態となることを抑制でき、エミッションの悪化を抑制することができる。
【００７１】
次に、モード判断部７２ｆは、エンジン１００の運転モードが通常運転モードでないと判断する（ステップＳＴ２０６否定）と、高負荷モードであるか否かを判断する（ステップＳＴ２０８）。モード判断部７２ｆは、触媒２１が活性化した状態で、エンジン１００が高負荷で運転されているか否かを判断する。
【００７２】
次に、モード判断部７２ｆは、エンジン１００の運転モードが高負荷モードであると判断する（ステップＳＴ２０８肯定）と、第１状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータを駆動制御することにより、第１状態に切り替える（ステップＳＴ２０９）。
【００７３】
次に、処理部７２は、カウンタのカウントをクリアする（ステップＳＴ２１０）。ここでは、処理部７２は、予め制御装置７に内蔵されている図示しないカウンタのカウントをクリアする（ｎ＝０）。
【００７４】
次に、処理部７２の排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量Ｅ（ｎ）を取得する（ステップＳＴ２１１）。ここでは、排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量センサ８により検出され、制御装置７に出力された排熱回収量Ｅを取得する。
【００７５】
次に、処理部７２は、カウンタのカウントを行う（ステップＳＴ２１２）。ここでは、処理部７２は、予め制御装置７に内蔵されている図示しないカウンタのカウントを行う（ｎ＝１）。
【００７６】
次に、処理部７２の排熱回収量判断部７２ｈは、再度排熱回収量Ｅ（ｎ＋１）を取得する（ステップＳＴ２１３）。ここでは、排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量センサ８により検出され、制御装置７に出力された排熱回収量Ｅを取得する。ここで、エンジン１００が高負荷で運転されている場合は、図７に示すように、排熱回収量Ｅが時間経過に伴い増加する。つまり、排熱回収量センサ８により検出された今回の排熱回収量Ｅ（Ｎ＋１）は、前回の排熱回収量Ｅ（ｎ）よりも大きくなる。
【００７７】
次に、処理部７２の変化量算出部７２ｇは、図６に示すように、排熱回収変化量ΔＥを算出する（ステップＳＴ２１４）。ここでは、変化量算出部７２ｇは、今回の排熱回収量Ｅ（Ｎ＋１）から前回の排熱回収量Ｅ（ｎ）を引いた値を排熱回収変化量ΔＥとして算出する。ここで、排熱回収変化量ΔＥは、エンジン１００が高負荷で運転されている場合、図７に示すように、プラスの値となる。
【００７８】
次に、排熱回収量判断部７２ｈは、今回の排熱回収量Ｅ（ｎ＋１）と上記算出された今回の排熱回収変化量ΔＥとの合計値が許容排熱回収量Ｅ２以上であるか否かを判断する（ステップＳＴ２１５）。ここでは、排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量Ｅに基づいて触媒２１の熱劣化が許容できないと推定されるか否かを判断する。
【００７９】
次に、冷却量算出部７２ｂは、今回の排熱回収量Ｅ（Ｎ＋１）と上記算出された今回の排熱回収変化量ΔＥとの合計値が許容排熱回収量Ｅ２以上であると判断する（ステップＳＴ２１５肯定）と、第１触媒冷却量Ｑ１および第２触媒冷却量Ｑ２を算出する（ステップＳＴ２１６）。
【００８０】
次に、冷却量判断部７２ｃは、上記算出された第２触媒冷却量Ｑ２が算出された第１触媒冷却量Ｑ１を超えるか否かを判断する（ステップＳＴ２１７）。
【００８１】
次に、冷却量判断部７２ｃは、上記算出された第２触媒冷却量Ｑ２が算出された第１触媒冷却量Ｑ１を超えると判断する（ステップＳＴ２１７肯定）と、第２状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータを駆動制御することにより、第２状態に切り替える（ステップＳＴ２１８）。つまり、触媒排熱回収装置１−２は、排熱回収量Ｅに基づいて触媒２１の熱劣化が許容できないと推定される場合、第２状態に切り替えられる。第２状態に切り替えられると、蓄熱装置３の熱容量により触媒２１の冷却が困難となっても、図示しない車両の走行風により触媒２１を冷却することができる。また、第２状態に切り替えられると、蓄熱装置３が断熱部２２ｂと対向するので、蓄熱装置３の熱が触媒装置２に伝わることを抑制することができる。これらにより、触媒２１の熱劣化を抑制することができる。なお、第２状態に切り替えることで、今回の制御周期が終了し、次に制御周期に移行する。
【００８２】
また、冷却量判断部７２ｃは、上記算出された第２触媒冷却量Ｑ２が算出された第１触媒冷却量Ｑ１以下であると判断する（ステップＳＴ２１７否定）と、燃料噴射量の増量、すなわち燃料増量をエンジンＥＣＵ１２０に指示する。指示されたエンジンＥＣＵ１２０は、エンジン１００に燃料噴射量を増量させる（ステップＳＴ２１９）。つまり、触媒排熱回収装置１−２は、排熱回収量Ｅに基づいて触媒２１の熱劣化が許容できないと推定され、第２状態、すなわち図示しない車両の走行風より、第１状態、すなわち排熱回収が触媒２１を冷却することができる場合には、図４に示すように、第１状態で排熱回収により触媒２１を冷却するとともに、燃料噴射量を増量することで、排気ガスのガス温度を低下させて、触媒温度Ｔを低下させる。従って、触媒排熱回収装置１−２による排熱の回収を行うとともに、触媒２１の熱劣化を抑制することができる。なお、触媒排熱回収装置１−２は、排熱回収量Ｅに基づいて触媒２１の熱劣化が許容できると推定され（ステップＳＴ２１５否定）、あるいは第２状態、すなわち図示しない車両の走行風より、第１状態、すなわち排熱回収が触媒２１を冷却することができる（ステップＳＴ２１７肯定）まで、すなわち触媒２１の熱劣化を許容できない間、エンジン１００の燃料噴射量の増量により、排気ガスの温度を低下させることを維持し、触媒２１の冷却を継続する。
【００８３】
次に、排熱回収量判断部７２ｈは、今回の排熱回収量Ｅ（Ｎ＋１）と上記算出された今回の排熱回収変化量ΔＥとの合計値が許容排熱回収量Ｅ２未満であると判断する（ステップＳＴ２１５肯定）と、燃料噴射量の増量が行われている場合、燃料噴射量の増量の停止、すなわち燃料増量停止をエンジンＥＣＵ１２０に指示する。指示されたエンジンＥＣＵ１２０は、燃料噴射量の増量が行われている場合、エンジン１００に燃料噴射量の増量を停止させる（ステップＳＴ２２０）。つまり、触媒排熱回収装置１−２は、触媒２１の熱劣化を許容できるようになった場合は、触媒装置２の排熱を回収のみを維持する。なお、燃料噴射量の増量の停止をすることで、今回の制御周期が終了し、次に制御周期に移行する。
【００８４】
次に、モード判断部７２ｆは、エンジン１００の運転モードが高負荷モードでないと判断する（ステップＳＴ２０８否定）と、エンジン１００の排気ガスが低温である間欠モードであると判断し、第１状態となるようにモータ制御部７２ｄに指示する。指示されたモータ制御部７２ｄは、伝熱量可変装置５のモータを駆動制御することにより、第１状態に切り替える（ステップＳＴ２２１）。従って、エンジン１００が間欠運転であっても、排熱回収装置４が蓄熱装置３により蓄熱された熱を利用することができるので、触媒排熱回収装置１−２により触媒装置２の排熱を継続して回収することができる。
【００８５】
次に、処理部７２は、カウンタのカウントをクリアする（ステップＳＴ２２２）。ここでは、処理部７２は、予め制御装置７に内蔵されている図示しないカウンタのカウントをクリアする（ｎ＝０）。なお、間欠モード時に用いるカウンタは、高負荷モード時に用いた上述のカウンタと同一であっても良い。
【００８６】
次に、処理部７２の排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量Ｅ（ｎ）を取得する（ステップＳＴ２２３）。ここでは、排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量センサ８により検出され、制御装置７に出力された排熱回収量Ｅを取得する。
【００８７】
次に、処理部７２は、カウンタのカウントを行う（ステップＳＴ２２４）。ここでは、処理部７２は、予め制御装置７に内蔵されている図示しないカウンタのカウントを行う（ｎ＝１）。
【００８８】
次に、処理部７２の排熱回収量判断部７２ｈは、再度排熱回収量Ｅ（ｎ＋１）を取得する（ステップＳＴ２２５）。ここでは、排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量センサ８により検出され、制御装置７に出力された排熱回収量Ｅを取得する。ここで、エンジン１００が間欠運転されている場合は、図８に示すように、排熱回収量Ｅが時間経過に伴い減少する。つまり、排熱回収量センサ８により検出された今回の排熱回収量Ｅ（Ｎ＋１）は、前回の排熱回収量Ｅ（ｎ）よりも小さくなる。
【００８９】
次に、処理部７２の変化量算出部７２ｇは、図６に示すように、排熱回収変化量ΔＥを算出する（ステップＳＴ２２６）。ここでは、変化量算出部７２ｇは、今回の排熱回収量Ｅ（Ｎ＋１）から前回の排熱回収量Ｅ（ｎ）を引いた値を排熱回収変化量ΔＥとして算出する。ここで、排熱回収変化量ΔＥは、エンジン１００が間欠運転されている場合、図８に示すように、マイナスの値となる。
【００９０】
次に、排熱回収量判断部７２ｈは、今回の排熱回収量Ｅ（ｎ＋１）と上記算出された今回の排熱回収変化量ΔＥとの合計値が活性時排熱回収量Ｅ１以下であるか否かを判断する（ステップＳＴ２２７）。ここでは、排熱回収量判断部７２ｈは、排熱回収量Ｅに基づいて触媒２１が活性化していないと推定されるか否かを判断する。
【００９１】
次に、排熱回収量判断部７２ｈは、今回の排熱回収量Ｅ（ｎ＋１）と上記算出された今回の排熱回収変化量ΔＥとの合計値が活性時排熱回収量Ｅ１以下であると判断する（ステップＳＴ２２７肯定）と、排熱回収装置４を停止する（ステップＳＴ２２８）。つまり、排熱回収量判断部７２ｈは、エンジン１００の排気ガスが低温で、排熱回収量Ｅに基づいて触媒２１が活性化していないと推定される場合には、第１状態で排熱回収を停止する。従って、蓄熱装置３により蓄熱された熱は、排熱回収装置４により回収されないので、触媒装置２に伝えることができる。これにより、触媒温度Ｔの低下を抑制することができ、触媒２１が活性化しなくなることを抑制することができ、再度触媒２１を暖機することを抑制することができる。なお、排熱回収装置４を停止することで、今回の制御周期が終了し、次に制御周期に移行する。
【００９２】
また、排熱回収量判断部７２ｈは、今回の排熱回収量Ｅ（ｎ＋１）と上記算出された今回の排熱回収変化量ΔＥとの合計値が活性時排熱回収量Ｅ１を超えると判断する（ステップＳＴ２２７否定）と、排熱回収装置４が停止している場合、排熱回収装置４を作動させる（ステップＳＴ２２９）。つまり、触媒排熱回収装置１−２は、触媒２１が活性化した場合は、触媒装置２の排熱の回収を再開する。なお、排熱回収装置４を作動することで、今回の制御周期が終了し、次に制御周期に移行する。
【００９３】
なお、上記実施の形態１，２においては、伝熱量可変装置５は、蓄熱装置３をケーシング２２に対して軸方向に摺動させることで、触媒装置２と蓄熱装置３との伝熱量を可変とするが本発明はこれに限定されるものではない。
【００９４】
伝熱量可変装置５は、例えば、ケーシング２２に対して蓄熱装置３を回転させることで相対位置を変化させ伝熱量を可変としても良い。この場合は、ケーシング２２には、伝熱部２２ａと断熱部２２ｂとを周方向に等間隔で交互に配置し、蓄熱装置３も熱を蓄熱する蓄熱部と熱を遮断する断熱部とを周方向に等間隔で交互に配置する。ここで、ケーシング２２の伝熱部２２ａおよび断熱部２２ｂ、蓄熱装置３の蓄熱部および断熱部の大きさは、各伝熱部２２ａと各蓄熱部とが対向した際に、各蓄熱部が各断熱部２２ｂと対向しないように設定されている。伝熱量可変装置５は、蓄熱装置３の各蓄熱部をケーシング２２の各伝熱部２２ａのみと対向させ、伝熱面積が大きく、伝熱量が大きくなる第１状態と、蓄熱装置３の各蓄熱部をケーシング２２の各断熱部２２ｂのみと対向させ、伝熱面積が小さく、伝熱量が小さくなる第２状態とに切り替える。また、蓄熱装置３の各断熱部のうち、ケーシング２２と対向する面に溝を設けて良い。これにより、蓄熱装置３の各断熱部とケーシング２２の各伝熱部とが対向している第２状態で、図示しない車両の走行風が上記溝に流入し、溝に流入した走行風がケーシング２２を介して触媒２１を冷却することができる。
【００９５】
また、伝熱量可変装置５は、例えば、ケーシング２２と蓄熱装置３とのギャップを変化させ伝熱量を可変としても良い。伝熱量可変装置５は、ケーシング２２に蓄熱装置３を接触させ、伝熱面積が大きく、伝熱量が大きくなる第１状態と、ケーシング２２から蓄熱装置３を離して、伝熱面積が小さく、伝熱量が小さくなる第２状態とに切り替える。なお、第２状態では、ケーシング２２と蓄熱装置３との間にギャップがあるので、図示しない車両の走行風がケーシング２２と蓄熱装置３と間に流入し、ケーシング２２と蓄熱装置３と間に流入した走行風がケーシング２２を介して触媒２１を冷却することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明にかかる触媒排熱回収装置は、エンジンから排気される排気ガスを浄化する触媒を有する触媒装置の排熱を回収する触媒排熱回収装置に有用であり、特に、触媒装置の排熱を回収することができるとともに、少なくとも触媒の暖気性の向上を図るのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置の構成例（第一状態）を示す図である。
【図２】触媒排熱回収装置の動作説明図（第２状態）である。
【図３】実施の形態１にかかる触媒排熱回収装置の動作フローを示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置の構成例（第一状態）を示す図である。
【図５】単位時間当たりの排熱回収量と触媒温度との関係を示す図である。
【図６】実施の形態２にかかる触媒排熱回収装置の動作フローを示す図である。
【図７】排熱回収量と時間との関係（排熱回収量増量時）を示す図である。
【図８】排熱回収量と時間との関係（排熱回収量減少時）を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１−１，１−２  触媒排熱回収装置
２  触媒装置
２１  触媒
２２  ケーシング
２２ａ  伝熱部
２２ｂ  断熱部
３  蓄熱装置（蓄熱手段）
４  排熱回収装置（排熱回収手段）
５  伝熱量可変装置（伝熱量可変手段）
５１  モータ
５２  伝達機構
６  触媒温度センサ（触媒温度検出手段）
７  制御装置（制御手段）
７１  入出力部（Ｉ／Ｏ）
７２  処理部
７２ａ  触媒温度判断部
７２ｂ  冷却量算出部
７２ｃ  冷却量判断部
７２ｄ  モータ制御部
７２ｅ  運転モード設定部
７２ｆ  モード判断部
７２ｇ  変化量算出部
７２ｈ  排熱回収量判断部
７３  記憶部
８  排熱回収量センサ（回収量検出手段）
１００  エンジン
１１０  排気経路
１２０  エンジンＥＣＵ
【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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