(57)【要約】      （修正有）【課題】排気ガスを効率よく浄化すること。【解決手段】微粒子捕集システムは、内燃機関の排気ガス中の微粒子を捕集する。微粒子捕集システムは、第１の微粒子捕集フィルタ１３と、熱を蓄熱または放熱可能な第２の微粒子捕集フィルタ３０と、第２の微粒子捕集フィルタ３０を加熱するための加熱部材３１と、第１の微粒子捕集フィルタ１３による微粒子の捕集、第１の微粒子捕集フィルタ１３および第２の微粒子捕集フィルタ３０による微粒子の捕集、および加熱部材３１による第２の微粒子捕集フィルタ３０の加熱、を選択的に実行する制御部を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集システムであって、
第１の微粒子捕集フィルタと、
第２の微粒子捕集フィルタと、
前記第２の微粒子捕集フィルタを加熱するための加熱部材と、
前記第１の微粒子捕集フィルタによる微粒子の捕集、前記第１の微粒子捕集フィルタおよび前記第２の微粒子捕集フィルタによる微粒子の捕集、および前記加熱部材による前記第２の微粒子捕集フィルタの加熱、を選択的に実行する制御部と、
を備える微粒子捕集システム。
【請求項２】
請求項１に記載の微粒子捕集システムにおいて、前記加熱部材は、回生により得られた電力によって発熱して、前記第２の微粒子捕集フィルタを再生させる、微粒子捕集システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の微粒子捕集システムにおいて、前記微粒子捕集システムは、前記内燃機関の排気管路に配置されている排気ガス浄化装置の前段に配置されている、微粒子捕集システム。
【請求項４】
請求項３に記載の微粒子捕集システムにおいて、前記排気ガス浄化装置は、選択触媒還元装置または三元触媒または酸化触媒である、微粒子捕集システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の微粒子捕集システムにおいて、さらに、
前記第２の微粒子捕集フィルタを内包し、前記排気ガスの流路を構成する第１の流路部と、
前記第１の流路部とは異なる、前記排気ガスの流路を構成する第２の流路部と、
前記排気ガスの流路を前記第１の流路部と前記第２流路部のいずれか一方に切り替える換える切替部とを備え、
前記第１の微粒子捕集フィルタは、前記第１の流路部および前記第２の流路部の前段または後段に配置され、
前記制御部は、前記切替部を制御することによって、前記第１の微粒子捕集フィルタによる微粒子の捕集、前記第１の微粒子捕集フィルタおよび前記第２の微粒子捕集フィルタによる微粒子の捕集、および前記加熱部材による前記第２の微粒子捕集フィルタの加熱、を選択的に実行する、微粒子捕集システム。
【請求項６】
請求項５に記載の微粒子捕集システムにおいて、
前記制御部は、前記内燃機関の負荷が所定範囲の負荷よりも高い場合に、前記第１の流路部に前記排気ガスを導くよう前記切替部を切り替え、前記内燃機関の負荷が前記所定範囲の負荷よりも低い場合に、前記第２の流路部に前記排気ガスを導くよう前記切替部を切り替えると共に前記加熱部材を発熱させる、微粒子捕集システム。
【請求項７】
請求項６に記載の微粒子捕集システムにおいて、
前記制御部は、前記内燃機関の負荷が前記所定範囲の負荷である場合に、前記第２の流路部に前記排気ガスを導くよう前記切替部を切り替える、微粒子捕集システム。
【請求項８】
内燃機関の排気管路に配置される微粒子捕集装置であって、
前記内燃機関からの排気ガスを導入するための導入部と、
導入された前記排気ガスを排出するための排出部と、
前記導入部または前記排出部に配置されている第１の微粒子捕集フィルタと、
前記導入部と前記排出部とを連通し、熱を蓄熱または放熱可能な第２の微粒子捕集フィルタおよび加熱部材が配置されている第１の流路部と、
前記第１の流路部とは異なる、前記導入部と前記排出部とを連通する第２の流路部と、
前記排気ガスが流れる流路を、前記第１の流路部または前記第２の流路部のいずれか一方に切り換える切替部と、
を備える微粒子捕集装置。
【請求項９】
請求項８に記載の微粒子捕集装置において、
前記加熱部材は、前記第２の微粒子捕集フィルタと一体化されている、微粒子捕集装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の微粒子捕集装置において、さらに、
前記排出部に配置されている第２の加熱部材を備える、微粒子捕集装置。
【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、微粒子捕集システムおよび微粒子捕集装置に関する。
【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、化学物質は最適な浄化性能を発揮するための温度域を有する(たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６１４２３号公報
【０００４】
しかしながら、ディーゼルエンジンにおいては、加速時や高負荷時にＮＯｘとＰＭの発生量が増大する傾向にある。したがって、加速時に発生するＰＭ量に応じてＰＭ浄化装置、たとえば、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）を設計しなければならず、あるいは、ＤＰＦの再生処理を頻繁に行わなければならなかった。加速時に応じたＰＭ浄化装置を設計する場合には、必要頻度に対してＰＭ浄化装置が大型化するという問題があり、特に、低温プラズマによってＰＭを除去するプラズマＤＰＦにおいてはプラズマ発生に要する回路の大型化、多消費電力という問題がある。また、ＤＰＦの再生処理では、再生処理のために燃料を消費するので、頻繁なＤＰＦ再生処理は、燃料消費率を悪化させるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、排気ガスを効率よく浄化することが望まれている。
【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、内燃機関の排気ガス中の微粒子を捕集する微粒子捕集システムを提供する。第１の態様に係る微粒子捕集システムは、第１の微粒子捕集フィルタと、熱を蓄熱または放熱可能な第２の微粒子捕集フィルタと、前記第２の微粒子捕集フィルタを加熱するための加熱部材と、前記第１の微粒子捕集フィルタによる微粒子の捕集、前記第１の微粒子捕集フィルタおよび前記第２の微粒子捕集フィルタによる微粒子の捕集、および前記加熱部材による前記第２の微粒子捕集フィルタの加熱、を選択的に実行する制御部と、を備える。
【０００８】
第１の態様に係る微粒子捕集システムによれば、排気ガスを効率よく浄化することができる。
【０００９】
第１の態様係る微粒子捕集システムにおいて、前記加熱部材は、回生により得られた電力によって発熱して、前記第２の微粒子捕集フィルタを再生させても良い。この場合には、車両全体におけるエネルギー効率を低下させることなく、加熱部材を発熱させて第２の微粒子捕集フィルタを再生することができる。
【００１０】
第１の態様に係る微粒子捕集システムにおいて、前記微粒子捕集システムは、前記排気管路に配置されている排気ガス浄化装置の前段に配置されていても良い。この場合、第２の微粒子捕集フィルタに蓄熱されている場合には、第２の微粒子捕集フィルタの蓄熱によって排気ガスを加熱し、加熱された排気ガスによって排気ガス浄化装置の温度を適正な作動温度域に調整または調整を補助することができる。
【００１１】
第１の態様に係る微粒子捕集システムにおいて、前記排気ガス浄化装置は、選択触媒還元装置または三元触媒または酸化触媒であっても良い。この場合、第２の微粒子捕集フィルタに蓄熱されている場合には、第２の微粒子捕集フィルタの蓄熱によって排気ガスを加熱し、加熱された排気ガスによって選択触媒還元装置または三元触媒の温度を適正な作動温度域に調整または調整を補助することができる。
【００１２】
第１の態様に係る微粒子捕集システムにおいて、さらに、前記第２の微粒子捕集フィルタを内包し、前記排気ガスの流路を構成する第１の流路部と、前記第１の流路部とは異なる、前記排気ガスの流路を構成する第２の流路部と、前記排気ガスの流路を前記第１の流路部と前記第２流路部のいずれか一方に切り替える換える切替部とを備え、前記第１の微粒子捕集フィルタは、前記第１の流路部および前記第２の流路部の前段または後段に配置され、前記制御部は、前記切替部を制御することによって、前記第１の微粒子捕集フィルタによる微粒子の捕集、前記第１の微粒子捕集フィルタおよび前記第２の微粒子捕集フィルタによる微粒子の捕集、および前記加熱部材による前記第２の微粒子捕集フィルタの加熱、を選択的に実行しても良い。この場合には、排気ガスの流路を、第２の微粒子捕集フィルタを介する流路と、第２の微粒子捕集フィルタを介さない流路とに切り替え、第２の微粒子捕集フィルタにおける微粒子の捕集を選択的に行うことができる。
【００１３】
第１の態様に係る微粒子捕集システムにおいて、前記制御部は、前記内燃機関の負荷が所定範囲の負荷よりも高い場合に、前記第１の流路部に前記排気ガスを導くよう前記切替部を切り替え、前記内燃機関の負荷が前記所定範囲の負荷よりも低い場合に、前記第２の流路部に前記排気ガスを導くよう前記切替部を切り替えると共に前記加熱部材を発熱させても良い。この場合には、内燃機関の負荷が所定範囲の負荷よりも高い場合に多く発生する微粒子を第２の微粒子捕集フィルタによって捕集し、内燃機関の負荷が所定範囲の負荷よりも低い場合に第２の微粒子捕集フィルタを再生処理することができる。
【００１４】
第１の態様に係る微粒子捕集システムにおいて、前記制御部は、前記内燃機関の負荷が前記所定範囲の負荷である場合に、前記第２の流路部に前記排気ガスを導くよう前記切替部を切り替えても良い。この場合には、第１の微粒子捕集フィルタによって微粒子を捕集することができる。
【００１５】
第２の態様は、内燃機関の排気管路に配置される微粒子捕集装置を提供する。第２の態様に係る微粒子捕集装置は、前記内燃機関からの排気ガスを導入するための導入部と、導入された前記排気ガスを排出するための排出部と、前記導入部または前記排出部に配置されている第１の微粒子捕集フィルタと、前記導入部と前記排出部とを連通し、熱を蓄熱または放熱可能な第２の微粒子捕集フィルタおよび加熱部材が配置されている第１の流路部と、前記第１の流路部とは異なる、前記導入部と前記排出部とを連通する第２の流路部と、前記排気ガスが流れる流路を、前記第１の流路部または前記第２の流路部のいずれか一方に切り換える切替部と、を備える。
【００１６】
第２の態様に係る微粒子捕集装置によれば、排気ガスを効率よく浄化することができる。
【００１７】
第２の態様に係る微粒子捕集装置において、前記加熱部材は、前記第２の微粒子捕集フィルタと一体化されていても良い。この場合には、加熱部材を用いた第２の微粒子捕集フィルタの蓄熱の効率を向上させることができる。
【００１８】
第２の態様に係る微粒子捕集装置において、さらに、前記排出部に配置されている第２の加熱部材を備えても良い。この場合には、第２の微粒子捕集フィルタによる昇温によっては不足する熱量を第２の加熱部材によって補うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態において用いられる微粒子捕集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】第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【図３】図２に示す３−３線にて切断した、第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の模式的な横断面図である。
【図４】定常運転時における第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。
【図５】加速時における第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。
【図６】減速時における第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。
【図７】従来のＤＰＦを備える排気ガス浄化システムを示す説明図である。
【図８】第１の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９】第１の実施形態における微粒子捕集装置の動作を制御するための処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】定常状態における第２の実施形態における微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。
【図１１】加速時における第２の実施形態における微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。
【図１２】減速時における第２の実施形態における微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。
【図１３】第１の実施形態に係る排気ガス温度制御装置の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係る微粒子捕集システムの一態様として、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は第１の実施形態において用いられる微粒子捕集システムを備える車両を概略的に示す説明図である。
【００２１】
第１の実施形態：
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および微粒子捕集システム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微粒子捕集システム１０を介して大気に排出する。なお、第１の実施形態において用いられる図１に示す車両構成は、他の実施形態においても同様に用いられ得る。
【００２２】
排気ガス浄化システムは、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、微粒子捕集装置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、微粒子捕集装置２０には、第１の温度センサ１９１が配置され、微粒子捕集装置２０の前段には、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は、微粒子捕集装置２０の上流側・下流側のいずれに備えられていても良く、第２の温度センサ１９２は微粒子捕集装置２０に導入される排気ガス温度を検出できる位置に配置されていれば良く、たとえば、ＤＰＦ１３の下流側（出口側）に配置されて良い。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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スまたは金属の微細な間隙で捕集するフィルタであり、広義には排気ガス浄化装置の一態様ではあるが、本明細書においては、ＰＭの捕集に注目し、第１の微粒子捕集フィルタとして扱う。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ＮＯｘ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。
【００２５】
なお、ＤＰＦ１３としては、粒子状物質を物理的に捕集して炭化水素の触媒燃焼により粒子状物質を酸化させるタイプの他、プラズマ生成装置において低温プラズマを発生させてＯ３を中心とする活性種を生成し、生成された活性種をＤＰＦに供給し、ＨＣ、Ｃといった粒子状物質成分を、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２に変換（酸化）するプラズマＤＰＦが用いられても良い。プラズマＤＰＦにおいては、燃料を用いることなく粒子状物質を酸化することができる一方で、物理的形状にて粒子状物質を捕集しないため、予め処理すべき粒子状物質量に応じた活性種量を生成できるようプラズマ生成装置を設計することが求められている。
【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、たとえば、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】
第１の実施形態に係る微粒子捕集システム１０に用いられる微粒子捕集装置２０について以下に詳述する。図２は第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の概略構成を示す外観斜視図である。図３は図２に示す３−３線にて切断した、第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の模式的な横断面図である。
【００２９】
微粒子捕集装置２０は、ケース２０１（筐体）、第１の流路管２１、第２の流路管２２、蓄熱体３０、加熱部材３１、断熱材２３、流路切替弁２５を備えている。なお、本実施形態においては蓄熱・放熱性能の高い微粒子捕集フィルタを蓄熱体３０と称して用いているが、蓄熱・放熱性能を有しないまたは低い微粒子捕集フィルタの場合には単に微粒子捕集フィルタと呼んでも良い。ケース２０１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ている。第１の流路管２１は排気ガスが流れる第１の流路部２１ａを規定し、第２の流路管２２は排気ガスが流れる第２の流路部２２ａを規定し、第１の流路管２１と第２の流路管２２とは平行に配置されている。ケース２０１は、排気ガスを内部に導入するための導入部２０ａと排気ガスを外部に排出するための排出部２０ｂとを備えている。導入部２０ａと第１の流路管２１および第２の流路管２２、排出部２０ｂと第１の流路管２１および第２の流路管２２とは連通されている。なお、第１の流路管２１および第２の流路管２２は、中空矩形形状を有しているが、円筒形状並びに他の形状を有していても良い。
【００３０】
流路切替弁２５は、ケース２０１の導入部２０ａ側に、排気ガスが流れる流路管を第１の流路管２１と第２の流路管２２との間で切り替えるために備えられている。流路切替弁２５としては、図示するように一端に備えられている軸を中心にして板状の弁体が揺動することによって流路を選択的に切り替える切替弁、内部に連通路を有する回転弁体が１軸を中心に回動することによって流路を選択的に切り替える切替弁、板状の弁体が直線移動することによって流路を選択的に切り替える切替弁等を用いることができる。弁体を駆動するアクチュエータとしては、ステッピングモータ等のモータ、電磁式のアクチュエータ、空気、オイルといった流体式のアクチュエータが用いられ得る。なお、後述するように、流路は、選択的、すなわち、排他的に切り替えられなくても良い場合があり、流路切替弁２５としては、第１および第２の流路管２１、２２の双方に対して導入部２０ａから導入された排気ガスを導くことができることが求められる。流路切替弁２５は、各流路管２１、２２に対してそれぞれ備えられていても良い。この場合には、一方の流路管を塞いだ上で、他の流路管に流れる排気ガス流量を調整することができる。すなわち、各流路管における外気ガス流量をそれぞれ独立して制御することができる。
【００３１】
蓄熱体３０は、第１の流路管２１の内部に部分的に配置されている。蓄熱体３０は、第１の流路管２１の形状に合わせて矩形形状を有しているが円柱形状等他の形状を有していても良い。蓄熱体３０は、内部に排気ガスの流動を許容する内部流路を備えるセラミック材、金属粉末の焼結体、メタルハニカム、エキスパンドメタル等を用いることができる。本実施形態において、蓄熱体３０は、ＰＭを捕集するための第２の微粒子捕集フィルタとしても機能するので、微粒子を捕集するための微粒子捕集部として機能する細孔、穿孔、空隙や突部等を備えている。なお、内部流路は、意図的に形成された流路、たとえば直線流路であっても良く、材料の性質上形成される空隙により形成される流路、たとえば惰行流路であっても良い。また、蓄熱体３０は、必要な熱容量またはＰＭ捕集量に応じて、第１の流路管２１の全部に配置されても良い。
【００３２】
加熱部材（加熱器）３１は、蓄熱体３０に内包されている。図２および３の例では、第１の流路管２１が矩形形状を有しており、これに合わせて蓄熱体３０も矩形形状を有しているので、加熱部材３１は矩形渦巻き形状の断面を有する形状を備えているが、円形渦巻き形状の断面を有する形状を備えていても良い。加熱部材３１は、蓄熱体３０に熱を蓄熱させるため、あるいは、蓄熱体３０に捕集されているＰＭを燃焼させるために用いられるので、蓄熱体３０の一部または全部に内包されていても良く、あるいは、蓄熱体３０の外周面の一部または全部に近接配置または接合されていても良い。加熱部材３１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して積層されることにより形成され、板材自身が通電により発熱する加熱部材であっても良い。この場合、金属製の板材には発熱表面積を増大させるために穿孔処理あるいは凹凸処理が施されていることが望ましい。加熱部材３１としては、棒状形状を有し排気ガスの流動方向に沿って蓄熱体３０の内部流路に内挿されている複数の加熱部材が用いられても良い。なお、本実施形態における、加熱部材とは、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（発熱部材）であって、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っても良く、また、熱容量が小さく、蓄熱体としてあまり機能しない炭化ケイ素、カーボン等の非金属材であっても良い。あるいは、ケース内においてマグネシア等の粉末無機絶縁物に覆われて配置されている抵抗発熱体を備える加熱部材、すなわち、一般的にヒーターと呼ばれる態様の加熱部材であっても良い。
【００３３】
なお、蓄熱体３０を別途備えることなく、加熱部材３１を蓄熱体として用いても良い。たとえば、加熱部材３１が、板材が積層されることによって渦巻き形状の断面を有する態様を備える場合、板材が積層されることによって矩形の立体形状を有する場合には、各金属製の板材は顕熱蓄熱部材として機能し得るため、所定の熱容量を有する蓄熱体３０として機能する。加えて、各板材に対して、穿孔処理または凹凸処理が施されることにより、微粒子捕集フィルタとしても機能し得るため、蓄熱体によるＰＭ捕集をも実現することができる。積層されている各板材間の離間空間は、内部流路として機能し得ると共に微粒子捕集部として機能する。
【００３４】
さらに、加熱部材３１は、蓄熱体３０に内包されていなくても良く、蓄熱体３０の上流側（エンジン側）および下流側の少なくともいずれか一方に近接して配置されていても良い。すなわち、蓄熱体３０を加熱して蓄熱させることができればその配置態様は問わない。
【００３５】
第１の流路管２１および第２の流路管２２と、ケース２０１との間には断熱材２３が配置または充填されている。断熱材２３としては、たとえば、セラミック製のシート材、円筒状の硬質セラミック材、発泡性のセラミック材等が用いられる。断熱材２３を備えることによって、金属製のケース２０１への熱伝導量を抑制し、微粒子捕集装置２０の保温効率が所望のレベルに維持され得る。なお、ケース２０１は更なる断熱性向上のために、空気層を挟む２重壁構造を備えていても良い。
【００３６】
車両の運転状態に応じた流路切替弁２５の切り替えの態様および加熱部材３１による蓄熱体３０の加熱の態様、すなわち、第１の実施形態に係る微粒子捕集装置２０の動作態様について図４〜図６を参照して説明する。図４は定常運転時における第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。図５は加速時における第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。図６は減速時における第１の実施形態に係る微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。
【００３７】
第１の実施形態に係る微粒子捕集システム１０は、ＤＲＦ１３が微粒子捕集装置２０の前段、すなわち、導入部２０ａ側に配置されている。ＤＰＦ１３として、孔径の大きなフィルタを用い、比較的大きなＰＭを捕集し、より小さなＰＭについてはより孔径の小さい蓄熱体３０において捕集する構成、あるいは、ＤＰＦ１３として、プラズマＤＰＦを備える構成を備えている。これらのＤＰＦ１３が用いられる場合には、加速時に発生するＰＭ量は、ＤＰＦ１３において捕集可能なＰＭ量を超えるため、第１の実施形態においては、蓄熱体３０によって加速時におけるＰＭ捕集を補っている。なお、本明細書において、所定の範囲の負荷とは車両の運転状態が定常運転状態にある場合の負荷を意味し、所定の範囲の負荷よりも高い負荷とは車両の運転状態が加速状態にある場合の負荷を意味し、所定の範囲の負荷よりも低い負荷とは車両の運転状態が減速状態にある場合の負荷を意味する。
【００３８】
車両の運転状態が定常運転状態にある場合には、図４に示すように、流路切替弁２５は、第１の流路管２１を塞ぎ、エンジン５１０からの排気ガスを第２の流路管２２、すなわち、第２の流路部２２ａへと導くように切り替えられる。すなわち、ＤＰＦ１３によってＰＭが捕集される。定常運転時にあっては、発生するＰＭ量は加速時と比較して少なく、上流側のＤＰＦ１３によって十分に捕集し得る。なお、流路切替弁２５は、第１の流路管２１および第２の流路管２２の双方を導入部２０ａと連通し、エンジン５１０からの排気ガスを第１の流路管２１および第２の流路管２２、すなわち、第１の流路部２１ａおよび第２の流路部２２ａへと導くように切り替えられても良い。この場合には、微粒子捕集装置２０に導入される排気ガスに蓄熱体３０を曝すことによって蓄熱体３０を加熱し、蓄熱体３０に蓄熱させることができる。蓄熱体３０に蓄熱させておくことにより、加速時における加熱部材３１によるＰＭ燃焼を迅速に行うことができる。
【００３９】
車両の運転状態が加速状態にある場合には、図５に示すように、流路切替弁２５は、第２の流路管２２を塞ぎ、エンジン５１０からの排気ガスを第１の流路管２１、すなわち、第１の流路部２１ａへと導くように切り替えられる。すなわち、ＤＰＦ１３および蓄熱体３０によってＰＭが捕集される。加速時にあっては、エンジン負荷も高まり、ＮＯｘおよびＰＭの排出量も増加すると共に、排気ガス流量自体が増大する。したがって、上流側のＤＰＦ１３によっては、全てのＰＭを捕集できず、蓄熱体３０によって捕集されなかったＰＭを捕集する。なお、既述の通り、蓄熱体３０の孔径は、ＤＰＦ１３のフィルタ孔径よりも小さいため、ＤＰＦ１３において捕集されなかった小径のＰＭも捕集される。
【００４０】
車両の運転状態が減速状態にある場合には、図６に示すように、流路切替弁２５は、第１の流路管２１を塞ぎ、エンジン５１０からの排気ガスを第２の流路管２２、すなわち、第２の流路部２２ａへと導くように切り替えられる。すなわち、蓄熱体３０が加熱部材３１によって加熱される。本実施形態に係る車両は、後述するように、減速時、オルタネータによって減速時の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することによって回生電力を得ることができる。そこで、減速時には、スイッチ６１を閉じ、回生電力を用いて加熱部材３１を発熱させ、蓄熱体３０を加熱する。加熱部材３１は捕集されているＰＭを変換（酸化）するために求められる熱量を発することが望ましい。蓄熱体３０には、加速時に捕集されたＰＭが捕集されており、加熱部材３１の発熱によって、捕集されているＰＭは、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２に変換（酸化）される。この結果、蓄熱体３０は再生されると共に、蓄熱される。
【００４１】
図７は従来のＤＰＦを備える排気ガス浄化システムを示す説明図である。図７に示す従来のＤＰＦ１３Ｐでは、ＤＰＦ１３Ｐのみで小径のＰＭをも捕集することが要求されており、その孔径は小さく、加速時に発生するＰＭによってＰＭ捕集容量に容易に到達してしまう。また、プラズマＤＰＦが採用されている場合には、加速時に発生するＰＭ量に合わせてプラズマ生成装置を設計することが求められ、ＤＰＦが大型化すると共に、消費電力が嵩んでいた。
【００４２】
図８は第１の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。
【００４３】
車両５００は、流路切替弁２５、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。流路切替弁２５は、上述の構成を備えており、制御ユニット６０とは制御信号線によって接続され、制御ユニット６０からの制御信号によって、アクチュエータが弁体を駆動することによって、排気ガスの流路を第１の流路管２１、第２の流路管２２、または第１および第２の流路管２１、２２に切り替える。制御ユニット６０は、微粒子捕集装置２０におけるＰＭ捕集の有無を制御する制御部として機能する。
【００４４】
制御ユニット６０は、ＤＰＦ１３によるＰＭの捕集、ＤＰＦ３１および蓄熱体３０によるＰＭの捕集、および加熱部材３１による蓄熱体３０の加熱を適宜選択的に切り替える。なお、本明細書においては、制御ユニット６０を含む微粒子捕集装置２０を微粒子捕集システム１０と呼び、装置自体を示す場合には微粒子捕集装置２０と称するが、微粒子捕集システム１０と微粒子捕集装置２０とは、相互に同一の意味で使用されても良い。
【００４５】
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。
【００４６】
オルタネータ４０の出力端子は、第１のリレー６１を介して加熱部材３１に電気的に接続されていると共に、第２のリレー６２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。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。オルタネータ４０、車両補機４１、加熱部材３１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。
【００４７】
第１のリレー６１は、加熱部材３１をオンまたはオフ、すなわち、加熱部材３１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、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および第２のリレー６１、６２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は微粒子捕集装置２０（蓄熱体３０）の温度を検出するために用いられ、第２の温度センサ１９２は微粒子捕集装置２０に導入される排気ガス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。
【００４８】
本実施形態においては、第１のリレー６１をオンし、第２のリレー６２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、加熱部材３１に供給することができる。たとえば、車両減速時にバッテリ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を作動させて加熱部材３１を発熱するために電力を供給することができる。したがって、バッテリ４２に充電する際には、オルタネータ４０の出力電圧は１２Ｖまたは２４Ｖに制限されるが、加熱部材３１に直接電力を供給する場合には、１２Ｖ〜１００Ｖの電圧で電力を供給することができる。加熱部材３１により生成された熱エネルギーは、蓄熱体３０を加熱するために用いられ、蓄熱体３０に捕集されているＰＭの変換（酸化）を実現すると共に、蓄熱体３０に熱が蓄熱される。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、蓄熱体３０に捕集されているＰＭの再生処理を実行することができる。また、蓄熱体３０に蓄えられた熱は、車両の運転状態に応じて排気ガスの温度を上昇させるために用いられる。
【００４９】
第１の実施形態における、微粒子捕集装置２０の作動制御について図９を参照して説明する。図９は第１の実施形態における微粒子捕集装置の動作を制御するための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。
【００５０】
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、微粒子捕集装置２０の前段に配置されている温度センサ１９２から入力される入力信号に基づいて車両の運転状態が加速状態、減速状態、定常運転状態にあるか否かを判断することができる。
【００５１】
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する（ステップＳ１００）。制御ユニット６０は、車両の運転状態が減速状態にあると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、流路切替弁２５に制御信号を送信して、図６に示すように、第１の流路管２１（第１の流路部２１ａ）を閉鎖させ（ステップＳ１０２）、導入部２０ａと第２の流路管２２（第２の流路部２２ａ）とを連通し、排気ガスを第２の流路部２２ａに導く。すなわち、排気ガスの流れに蓄熱体３０が曝されないようにして、以下に示す加熱部材３１による蓄熱体３０に捕集されているＰＭの再生処理を効率的に実行する。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。制御ユニット６０は、第２のリレー６２をオフし（ステップＳ１０４）、第１のリレー６１をオンして（ステップＳ１０６）、運転状態の検知へリターンする。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、バッテリ４２とオルタネータ４０との接続が切り離される。一方、第１のリレー６１がオンされることによって、減速に伴いオルタネータ４０によって生成された回生電力は、加熱部材３１に供給され、加熱部材３１は発熱し、蓄熱体３０は加熱される。蓄熱体３０に捕集されているＰＭは、加熱部材３１による加熱によって、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２に変換（酸化）される。この結果、蓄熱体３０は再生されると共に、蓄熱される。
【００５２】
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。この手順は、流路切替弁２５に対する弁位置の切替制御、第１のリレー６１に対するオン・オフ制御においても同様である。
【００５３】
制御ユニット６０は、車両の運転状態が減速状態にないと判定した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、車両の運転状態が加速状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。制御ユニット６０は、車両の運転状態が加速状態にあると判定した場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、流路切替弁２５に制御信号を送信して、図５に示すように、第２の流路管２２（第２の流路部２２ａ）を閉鎖させ（ステップＳ１１０）、導入部２０ａと第１の流路管２１（第１の流路部２１ａ）とを連通し、排気ガスを第１の流路部２１ａに導く。制御ユニット６０は、たとえば、アクセルペダルの開度が所定角度以上であること、車両の時間あたりの車速の変化が所定値以上である場合には、車両の運転状態は加速状態にあると判断する。制御ユニット６０は、第１および第２のリレー６１、６２をオフして（ステップＳ１１２）、運転状態の検知へリターンする。第１および第２のリレー６１、６２がオフ位置に切り替えられることによって、加熱部材３１がオフされ（電力回路から切り離され）、バッテリ４２とオルタネータ４０との接続が切り離される。なお、少なくとも第２のリレー６２はオフされなくても良く、また、加速時にはオルタネータ４０による発電を行わない制御が実行されても良い。加速時には、排気ガスの流量が増大し、ＰＭ量およびＮＯｘ量も増大するので、蓄熱体３０を排気ガスに曝すことによって、蓄熱体３０にＰＭを捕集させる。また、蓄熱体３０に蓄えられている熱エネルギーによって、あるいは、バッテリ４２からの電力により加熱部材３１または排出部２０ｂに備えられている別の加熱部材を発熱させることによって排気ガスを加熱して、微粒子捕集装置２０から排出される排気ガス温度を所望の温度まで上昇させる。なお、所望の温度とは、たとえば、ＳＣＲ装置１４が適切に作動し、ＮＯｘをを窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に変換できる温度域の温度である。
【００５４】
制御ユニット６０は、車両の運転状態が加速状態にないと判定した場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、車両の運転状態は定常状態にあると判定し、流路切替弁２５に制御信号を送信して、図４に示すように、第１の流路管２１（第１の流路部２１ａ）を閉鎖させ（ステップＳ１１８）、導入部２０ａと第２の流路管２２（第２の流路部２２ａ）とを連通し、排気ガスを第２の流路部２２ａに導く。本明細書において、定常状態とは、車両の運転状態が減速状態および加速状態にないことを意味する。なお、エンジン５１０に対する負荷が低い低負荷状態、たとえば、アクセルペダルの開度が所定開度未満であり、車速が略一定である場合、低温始動状態も、定常状態から除外されても良い。制御ユニット６０は、第１のリレー６１をオフして（ステップＳ１２０）、運転状態の検知へリターンする。第１のリレー６１がオフ位置に切り替えられることによって、加熱部材３１がオフされる（電力回路から切り離される）。第２のリレー６２は、バッテリ４２の蓄電状態に応じてオンされていてもオフされていても良い。定常状態においては、排気ガスの流量も加速時よりも少なく、ＤＰＦ１３によって十分にＰＭは捕集され得る。
【００５５】
以上説明した第１の実施形態に係る微粒子捕集システム１０によれば、第２の微粒子捕集フィルタとしての蓄熱体３０によって、加速時に増大するＰＭを捕集することができるので、第１の微粒子捕集フィルタとしてのＤＰＦ１３によって捕集されるＰＭ量を削減し、走行に要しない燃料を消費するＤＰＦ１３における再生処理回数を低減することができる。この結果、車両の燃料消費率を向上させることができる。
【００５６】
ＤＰＦ１３としてプラズマＤＰＦが用いられる場合には、ＤＰＦ１３によって捕集すべきＰＭ量が低減されるので、加速時に増大するＰＭ捕集を考慮しても、プラズマ生成装置を小型化することが可能となり、また、プラズマ生成に要する電力量の低減によるＤＰＦ処理の省エネルギー化を図ることができる。
【００５７】
さらに、蓄熱体３０に捕集されたＰＭの変換処理、すなわち、蓄熱体３０の再生処理に際して加熱部材３１に供給される電力として、車両減速時に際して得られる回生電力が用いられるので、蓄熱体３０の再生処理に伴い、加熱部材３１を発熱させるための電力を得るために内燃機関５１０を余分に作動させる（燃料を消費する）必要はなく、走行に関係のない余分なエネルギーを要することはない。また、蓄熱体３０が微粒子捕集フィルタとして機能するので、加速時の比較的温度の高い排気ガスによって蓄熱体３０に蓄熱されている場合には、電気式の加熱部材のみを用いる場合と比較して短い時間で必要な温度まで加熱することが可能となり、再生処理に要する時間の短縮化を図ることができると共に、蓄熱体３０の再生処理に要する電力も少なくてすむ。
【００５８】
以上の通り、第１の実施形態に係る微粒子捕集システム１０によれば、第１の微粒子捕集フィルタとしてのＤＰＦ１３および第２の微粒子捕集フィルタとしての蓄熱体３０を備えているので、排気ガスを効率よく浄化することができる。この結果、車両全体におけるエネルギー効率を低下させることなく、排気ガスを所望の浄化レベルまで浄化することができる。
【００５９】
第２の実施形態：
図１０〜図１２を参照して、第２の実施形態に係る微粒子捕集システム１０Ａにおける微粒子捕集装置２０について説明する。図１０は定常状態における第２の実施形態における微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。図１１は加速時における第２の実施形態における微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。図１２は減速時における第２の実施形態における微粒子捕集装置の動作状態を示す説明図である。
【００６０】
第２の実施形態に係る微粒子捕集システム１０Ａは、微粒子捕集装置２０の下流（後段）、すなわち、排出部２０ｂ側にＤＰＦ１３を備える点において第１の微粒子捕集システム１０とは異なる。第２の実施形態において、ＤＰＦ１３は蓄熱体３０と同等、あるいは、蓄熱体３０よりも小径の孔径を有している。また、ＤＰＦ１３とし、プラズマＤＰＦが用いられても良い。第２の実施形態においては、ＤＰＦ１３の前段にＰＭを捕集可能な蓄熱体３０（微粒子捕集装置２０）を備えているので、加速時においてもＤＰＦ１３において捕集すべきＰＭ量は多くなく、ＤＰＦ１３の設計に当たり、加速時にけるＰＭ捕集量を考慮しなくても良い。
【００６１】
図１０に示す定常状態にある場合には、流路切替弁２５は、第１の流路管２１を塞ぎ、エンジン５１０からの排気ガスを第２の流路部２２ａへと導くように切り替えられる。すなわち、ＤＰＦ１３によってＰＭが捕集される。定常運転時にあっては、発生するＰＭ量は加速時と比較して少なく、下流側のＤＰＦ１３によって十分に捕集し得る。なお、流路切替弁２５は、第１の流路管２１および第２の流路管２２の双方を導入部２０ａと連通し、エンジン５１０からの排気ガスを第１の流路部２１ａおよび第２の流路部２２ａへと導くように切り替えられても良い。
【００６２】
図１１に示す加速状態にある場合には、流路切替弁２５は、第２の流路管２２を塞ぎ、エンジン５１０からの排気ガスを第１の流路管２１、すなわち、第１の流路部２１ａへと導くように切り替えられる。すなわち、ＤＰＦ１３および蓄熱体３０によってＰＭが捕集される。加速時にあっては、エンジン負荷も高まり、ＮＯｘおよびＰＭの排出量も増加すると共に、排気ガス流量自体が増大する。したがって、下流側のＤＰＦ１３によっては捕集できないであろうＰＭ相当量を蓄熱体３０によって捕集する。なお、既述の通り、ＤＰＦ１３のフィルタ孔径は、蓄熱体３０の孔径と同等または小さいので、蓄熱体３０において捕集されなかったＰＭはＤＰＦ１３によって捕集される。
【００６３】
図１２に示す減速状態にある場合には、流路切替弁２５は、第１の流路管２１を塞ぎ、エンジン５１０からの排気ガスを第２の流路部２２ａへと導くように切り替えられる。すなわち、蓄熱体３０が加熱部材３１によって加熱される。減速時には、スイッチ６１を閉じ、減速に応じて得られた回生電力を用いて加熱部材３１を発熱させ、蓄熱体３０を加熱する。加速時に蓄熱体３０に捕集されたＰＭは、加熱部材３１の発熱によって、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２に変換（酸化）される。この結果、蓄熱体３０は再生されると共に、蓄熱される。
【００６４】
以上説明した第２の実施形態に係る微粒子捕集システム１０Ａによれば、第１の実施形態において得られる利点に加えて、ＤＰＦ１３の前段に微粒子捕集装置２０が配置されているので、従来のＤＰＦに対して、追加的に微粒子捕集装置２０を適用し、ＤＰＦにおける再生処理回数を低減することができる。すなわち、第２の微粒子捕集フィルタとしての蓄熱体３０に対しては、ＤＰＦ１３を介することなく直接排気ガスが供給されるので、ＤＰＦ１３として孔径を調整することなく蓄熱体３０にてＰＭの捕集を実行することができる。
【００６５】
また、第２の実施形態に係る微粒子捕集システム１０Ａにおいては、微粒子捕集装置２０がＤＰＦ１３の前段に配置されているので、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。
【００６６】
変形例：
（１）図２および図３に示す第１の実施形態に係る微粒子捕集装置２０は、水平方向に平行に並ぶ第１の流路管２１および第２の流路管２２を備えているが、図１３に示すように、鉛直方向に並ぶ第１の流路管２１および第２の流路管２２を備えていても良い。図１３は第１の実施形態に係る排気ガス温度制御装置の変形例を示す説明図である。たとえば、水平方向に搭載スペースがない場合には、鉛直（垂直）方向に搭載スペースを見出すことによって、第１の実施形態に係る微粒子捕集装置２０を車両に搭載することができる。
【００６７】
（２）上記各実施形態においては、蓄熱体３０に設けられた第１の温度センサ１９１、蓄熱体３０の前段に備えられた第２の温度センサ１９２によって、蓄熱体３０、および排気ガス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、加熱部材３１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。
【００６８】
（３）上記各実施形態に係る微粒子捕集装置２０はＳＣＲ装置１４の前段に備えられているので、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。
【００６９】
（４）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、本実施形態に係る微粒子捕集装置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、本実施形態に係る微粒子捕集装置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。
【００７０】
（５）上記各実施形態においては、一の蓄熱体３０が用いられているが、蓄熱体３０は、複数の独立した蓄熱体から構成されても良い。この場合には各蓄熱体３０間における排気ガス温度の拡散、混合により蓄熱体３０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。また、上記各実施形態においては、微粒子捕集装置２０は、蓄熱体３０を第２の微粒子捕集フィルタとして用いているが、蓄熱・放熱性能を有しない、あるいは、蓄熱・放熱性能が低く一般的には蓄熱体として用いられない構成・材質から形成される微粒子捕集フィルタが蓄熱体３０に代えて用いられても良い。
【００７１】
（６）上記各実施形態においては、微粒子捕集装置２０は矩形箱型形状を有しているが、導入部２０ａから排出部２０ｂ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く、円筒形状を有していても良い。また、上記各実施形態においては、直線状に延びる微粒子捕集装置２０を例にとって説明しているが、微粒子捕集装置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。たとえば、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、微粒子捕集装置２０は平行部または交差部のいずれに配置されても良い。
【００７２】
（７）上記各実施形態において、図１２に示すように、微粒子捕集装置２０の排出部２０ｂに、第２の加熱部材３５が備えられていても良い。第１の実施形態においては、第２の加熱部材によって排出される排気ガス温度を上昇させることによって、微粒子補修装置２０の後段に備えられているＳＣＲ装置１４の温度を適正な動作温度に昇温・維持することが可能となる。第２の実施形態においては、ＤＰＦ１３に対してより高温の排気ガスを供給することが可能となり、さらに、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。
【００７３】
（８）上記各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、上記各実施形態に係る微粒子捕集装置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。ガソリンエンジンにおいても、燃焼室内に燃料を直接噴射するいわゆる直噴型のガソリンエンジンにおいては、ＰＭが発生することもある。そこで、微粒子捕集装置２０を三元触媒の前段に配置することによってＰＭを除去することができる。また、蓄熱体３０の蓄熱を利用して排気ガスを加熱することにより、三元触媒の早期暖気を実現することができる。したがって、各実施形態に係る微粒子捕集装置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。
【００７４】
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。たとえば、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】
【００７５】
１０…微粒子捕集システム
１０Ａ…微粒子捕集システム
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…微粒子捕集装置
２０ａ…導入部
２０ｂ…排出部
２０１…ケース
２１…第１の流路管
２１ａ…第１の流路部
２２…第２の流路管
２２ａ…第２の流路部
２３…断熱材
２５…流路切替弁
３０…蓄熱体
３１…加熱部材
３５…第２の加熱部材
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
６４…電流計
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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