特許 7364477 排ガス浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】排ガス浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/20 20060101AFI20231011BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20231011BHJP

   F01N 3/28 20060101ALI20231011BHJP

   F01N 5/02 20060101ALI20231011BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

F01N3/20 J

F01N3/20 K

F01N3/24 L

F01N3/24 N

F01N3/28 301H

F01N3/28 301Q

F01N5/02 B

F01N13/08 B

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2020009236

(22)【出願日】2020-01-23

(65)【公開番号】P2021116711

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-07-29

(73)【特許権者】

【識別番号】391002498

【氏名又は名称】フタバ産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】浅井 竜司

(72)【発明者】

【氏名】山口 裕貴

【審査官】鷲巣 直哉

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６２－１６２３３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１７／１２６１２４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／２０

Ｆ０１Ｎ ３／２４

Ｆ０１Ｎ ３／２８

Ｆ０１Ｎ ５／０２

Ｆ０１Ｎ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のエンジンの排ガスを浄化するよう構成された排ガス浄化装置であって、
前記排ガスの流路の外周を囲む外殻部材と、
前記外殻部材の内側に配置され、前記排ガスを浄化する第１触媒と、
前記排ガスを浄化する触媒であって、前記排ガスの浄化作用が前記第１触媒に比べより早期に活性化される触媒であり、前記排ガスの流路の幅方向に沿って前記第１触媒と並んだ状態で、前記外殻部材の内側に配置される第２触媒と、
前記排ガスの流量が多くなるに従い、前記第１触媒の下流側に配置されたバルブ開口の開度を大きくするよう構成されたバルブと、
前記第２触媒の下流側に配置された触媒開口部と、
前記第１触媒を下流側に配置され、前記バルブ開口と前記触媒開口部とを形成するステーと、
を備え、
前記ステーは、前記バルブ開口よりも下側に位置し、前記第１触媒及び／又は前記第２触媒に溜まった流体を通過させるための流体開口部をさらに有する
排ガス浄化装置。

【請求項2】

請求項１に記載された排ガス浄化装置であって、
前記触媒開口部を通過した前記排ガスと流体との熱交換を行う熱交換器をさらに備える
排ガス浄化装置。

【請求項3】

車両のエンジンの排ガスを浄化するよう構成された排ガス浄化装置であって、
前記排ガスの流路の外周を囲む外殻部材と、
前記外殻部材の内側に配置され、前記排ガスを浄化する第１触媒と、
前記排ガスを浄化する触媒であって、前記排ガスの浄化作用が前記第１触媒に比べより早期に活性化される触媒であり、前記排ガスの流路の幅方向に沿って前記第１触媒と並んだ状態で、前記外殻部材の内側に配置される第２触媒と、
前記排ガスの流量が多くなるに従い、前記第１触媒の下流側に配置されたバルブ開口の開度を大きくするよう構成されたバルブと、
前記第２触媒の下流側に配置された触媒開口部と、
前記触媒開口部を通過した前記排ガスと流体との熱交換を行う熱交換器と、
を備える排ガス浄化装置。

【請求項4】

請求項２又は請求項３に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第２触媒は、前記第１触媒を外周側から囲むように前記外殻部材に沿って配置され、
前記触媒開口部は、前記第２触媒の下流側に前記外殻部材に沿って配置される
排ガス浄化装置。

【請求項5】

請求項４に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第１触媒の下流側から軸方向に延びる前記排ガスの流路を形成する部位であって、下流側の開口が、前記バルブ開口として構成されている部位である回収部をさらに備え、
前記熱交換器は、前記回収部の側方に配置され、
前記触媒開口部は、前記回収部よりも上流側に設けられる
排ガス浄化装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第２触媒は、通電により前記排ガスの浄化作用が活性化するよう構成されている、
排ガス浄化装置。

【請求項7】

請求項６に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第２触媒は、前記第１触媒の上側に位置する
排ガス浄化装置。

【請求項8】

車両のエンジンの排ガスを浄化するよう構成された排ガス浄化装置であって、
前記排ガスの流路の外周を囲む外殻部材と、
前記外殻部材の内側に配置され、前記排ガスを浄化する第１触媒と、
前記排ガスを浄化する触媒であって、前記排ガスの浄化作用が前記第１触媒に比べより早期に活性化される触媒であり、前記排ガスの流路の幅方向に沿って前記第１触媒と並んだ状態で、前記外殻部材の内側に配置される第２触媒と、
前記排ガスの流量が多くなるに従い、前記第１触媒の下流側に配置されたバルブ開口の開度を大きくするよう構成されたバルブと、
前記第２触媒の下流側に配置された触媒開口部と、
を備え、
前記第２触媒は、通電により前記排ガスの浄化作用が活性化するよう構成されており、
前記第２触媒は、前記第１触媒の上側に位置する
排ガス浄化装置。

【請求項9】

請求項６から請求項８のうちのいずれか１項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第１及び第２触媒が配置される領域を、触媒領域とし、
前記第２触媒は、前記触媒領域における最も外周側に位置する
排ガス浄化装置。

【請求項10】

請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第２触媒とは、前記第１触媒よりも、排ガスの浄化を促す物質をより多く担持する
排ガス浄化装置。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第１触媒は、前記排ガスの流路における前記幅方向の略中央を含む領域に配置され、
前記バルブ開口は、前記排ガスの流路における前記幅方向の略中央を含む領域に、前記排ガスの流下方向に沿って前記第１触媒と対面するように配置される
排ガス浄化装置。

【請求項12】

請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記バルブは、
前記バルブ開口を開閉する部位であって、前記バルブ開口へと流下する前記排ガスにより押圧されると、前記バルブ開口を開放する方向に変位するよう構成された部位である弁体と、
前記バルブ開口を閉鎖する方向に前記弁体を変位させる力を発生させるよう構成された閉鎖部材と、
を有する排ガス浄化装置。

【請求項13】

車両のエンジンの排ガスを浄化するよう構成された排ガス浄化装置であって、
前記排ガスの流路の外周を囲む外殻部材と、
前記外殻部材の内側に配置され、前記排ガスを浄化する第１触媒と、
前記排ガスを浄化する触媒であって、前記排ガスの浄化作用が前記第１触媒に比べより早期に活性化される触媒であり、前記排ガスの流路の幅方向に沿って前記第１触媒と並んだ状態で、前記外殻部材の内側に配置される第２触媒と、
前記排ガスの流量が多くなるに従い、前記第１触媒の下流側に配置されたバルブ開口の開度を大きくするよう構成されたバルブと、
前記第２触媒の下流側に配置された触媒開口部と、
前記第１及び第２触媒の下流側に位置し、前記バルブ開口と前記触媒開口部とを形成する下流側部材と、
を備え、
前記バルブは、
回転軸を中心に回転することで前記バルブ開口を開閉する部位であって、前記バルブ開口へと流下する前記排ガスにより押圧されると、前記バルブ開口を開放する方向に回転するよう構成された部位である弁体と、
前記バルブ開口を閉鎖する方向に前記弁体を回転させる力を発生させるよう構成された閉鎖部材と、
を有する排ガス浄化装置。

【請求項14】

請求項１３に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第２触媒は、通電により前記排ガスの浄化作用が活性化するよう構成されている、
排ガス浄化装置。

【請求項15】

請求項１４に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第１及び第２触媒が配置される領域を、触媒領域とし、
前記第２触媒は、前記触媒領域における最も外周側に位置する
排ガス浄化装置。

【請求項16】

請求項１３に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第２触媒とは、前記第１触媒よりも、排ガスの浄化を促す物質をより多く担持する
排ガス浄化装置。

【請求項17】

請求項１３から請求項１６のうちのいずれか１項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記第１触媒は、前記排ガスの流路における前記幅方向の略中央を含む領域に配置され、
前記バルブ開口は、前記排ガスの流路における前記幅方向の略中央を含む領域に、前記排ガスの流下方向に沿って前記第１触媒と対面するように配置される
排ガス浄化装置。

【請求項18】

請求項１から請求項１１のうちのいずれか１項に記載された排ガス浄化装置であって、
前記バルブは、前記車両のエンジンの制御状態に応じて開閉される
排ガス浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両の排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電気式加熱触媒（以後、ＥＨＣとも記載）により、車両の排ガスを浄化する浄化装置が知られている。このような浄化装置の一例として、特許文献１には、メイン触媒の上流側に第１及び第２流路を設けると共に、第１流路にＥＨＣを、第２流路にバルブをそれぞれ配置した触媒コンバータが記載されている。該触媒コンバータでは、エンジン始動直後のように、排ガスの温度が低く、メイン触媒が活性化される前には、バルブが閉鎖されて全ての排ガスが第１流路のＥＨＣに流入する。一方、メイン触媒の活性化後には、バルブが開放され、第１及び第２流路に排ガスが流入する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－２７１１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の触媒コンバータでは、第１流路のＥＨＣとメイン触媒とは、排ガスの流下方向に沿って並んでいる。このため、第１流路に流入した排ガスは、ＥＨＣとメイン触媒とを通過するが、第２流路に流入した排ガスは、メイン触媒のみを通過する。その結果、第１流路の通気抵抗は第２流路の通気抵抗よりも大きくなり、特に第２流路のバルブ閉鎖時に、車両の燃費が悪化したり、車両のエンジン出力に悪影響を与えたりする恐れがある。

【0005】

さらに、第２流路のバルブ開放時には、排ガスは、第１流路よりも通気抵抗の小さい第２流路に主に流入し、その後、メイン触媒における第２流路の下流側の部分に流入する。このため、メイン触媒の内部では、排ガスの流れが第２流路の下流側の部分に集中し、メイン触媒の浄化性能が十分に発揮されないと共に、該部分が早期に劣化する恐れがある。

【0006】

一方、第２流路のバルブ閉鎖時には、排ガスは、メイン触媒における第２流路の下流側の部分には流入し難くなる。これにより、エンジン始動から一定時間が経過しても、該部分の温度が十分に上昇せず、該部分が十分に活性化されない恐れがある。その結果、第２流路のバルブ開放の直後には、メイン触媒における第２流路の下流側の部分に流入した排ガスが、十分に浄化されない恐れがある。

【0007】

本開示の一態様においては、エンジン始動直後における排ガスの浄化を促進すると共に、車両の走行中においても良好に排ガスを浄化するのが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様は、車両のエンジンの排ガスを浄化するよう構成された排ガス浄化装置であって、外殻部材と、第１触媒と、第２触媒と、バルブと、触媒開口部と、を備える。外殻部材は、排ガスの流路の外周を囲む。第１触媒は、外殻部材の内側に配置され、排ガスを浄化する。第２触媒は、排ガスを浄化する触媒であって、排ガスの浄化作用が第１触媒に比べより早期に活性化され得る触媒であり、排ガスの流路の幅方向に沿って第１触媒と並んだ状態で、外殻部材の内側に配置される。バルブは、排ガスの流量が多くなるに従い、第１触媒の下流側に配置されたバルブ開口の開度を大きくするよう構成されている。触媒開口部は、第２触媒の下流側に配置される。

【0009】

上記構成によれば、第１触媒の下流側に、バルブ開口を開閉するバルブが設けられると共に、第１触媒よりも浄化作用が早期に活性化され得る第２触媒の下流側には、触媒開口部が設けられる。そして、エンジンの始動時等のように、排ガスの流量が少なく、第１触媒が十分に活性化されていない可能性のある場合には、バルブが閉鎖されるか、又は、バルブの開度が小さくなる。このため、該場合には、排ガスが触媒開口部に向かって流下し、主に第２触媒により排ガスが浄化される。これにより、第１触媒が十分に活性化されていない場合でも、排ガスを十分に浄化し得る。

【0010】

また、第１及び第２触媒は排ガスの流路の幅方向に並んでいると共に、バルブは第１及び第２触媒の下流側に設けられている。このため、バルブが閉鎖されていたり、開度が小さかったりする場合であっても、排ガスは第１触媒に流入し得る。これにより、第１触媒の温度が上昇し、第１触媒の浄化作用が活性化される。このため、排ガスの流量の増加によりバルブの開度が増加し、より多くの排ガスが第１触媒に流入するようになったときに、第１触媒により十分に排ガスを浄化し得る。

【0011】

したがって、エンジン始動直後における排ガスの浄化を促進できると共に、車両の走行中においても良好に排ガスを浄化できる。
なお、第２触媒は、通電により排ガスの浄化作用が活性化するよう構成されていても良い。

【0012】

上記構成によれば、車両のエンジンの始動時等に、第１触媒よりも早期に第２触媒の浄化作用が活性化され得る。
また、第２触媒は、第１触媒の上側に位置していても良い。

【0013】

上記構成によれば、電極等といった第２触媒の通電のための構成を上側に配置できる。このため、該構成の付近に凝縮水等が溜まるのを抑制でき、該構成が劣化したり、漏電が生じたりするのを抑制できる。

【0014】

また、第１及び第２触媒が配置される領域を、触媒領域とし、第２触媒は、触媒領域における最も外周側に位置していても良い。
上記構成によれば、第２触媒が触媒領域の外周面に沿って配置されるため、第２触媒に通電を行うための配線等の構成を、触媒領域の内部ではなく、触媒領域の外部に設けることが可能となる。このため、第２触媒に通電を行うための構成を簡略化できる。

【0015】

また、第２触媒とは、第１触媒よりも、排ガスの浄化を促す物質をより多く担持していても良い。
上記構成によれば、車両のエンジンの始動時等に、第１触媒よりも早期に第２触媒の浄化作用が活性化され得る。

【0016】

また、第１触媒は、排ガスの流路における幅方向の略中央を含む領域に配置されても良い。また、バルブ開口は、排ガスの流路における幅方向の略中央を含む領域に、排ガスの流下方向に沿って第１触媒と対面するように配置されても良い。

【0017】

排ガスの流量が少なくなるに従い、排ガスは流路の外周側の部分を流下し難くなる。これに対し、上記構成によれば、第１触媒とバルブ及びバルブ開口とは、流路の幅方向の略中央に配置される。このため、第１触媒と流路の幅方向に並ぶ第２触媒は、流路の外周側に位置し、第２触媒の下流側に位置する触媒開口部もまた、流路の外周側に位置する。

【0018】

したがって、排ガスの流量が少ないバルブの閉鎖時には、排ガスは、流路の外周側に位置する第２触媒を流下するように促され、バルブの開放時には、排ガスは主に第１触媒を流下する。これにより、第１及び第２触媒の双方を活用して排ガスを浄化することが可能となるため、熱負荷が局所的に第１及び第２触媒に生じるのを抑制でき、その結果、第１及び第２触媒の劣化を抑制することができる。

【0019】

また、バルブは、弁体と閉鎖部材とを有していても良い。弁体とは、バルブ開口を開閉する部位であって、バルブ開口へと流下する排ガスにより押圧されると、バルブ開口を開放する方向に変位するよう構成された部位であっても良い。また、閉鎖部材は、バルブ開口を閉鎖する方向に弁体を変位させる力を発生させるよう構成されていても良い。

【0020】

上記構成によれば、簡易的な構成により、排ガスの流量が多くなるに従いバルブ開口の開度を大きくすることができる。このため、排ガス浄化装置の製造コストを抑制できる。
また、バルブは、車両のエンジンの制御状態に応じて開閉されても良い。

【0021】

上記構成によれば、高い精度でバルブ開口の開度を調整できる。このため、エンジン始動直後における排ガスの浄化を好適に促進できると共に、車両の走行中においても、より良好に排ガスを浄化できる。

【0022】

また、排ガス浄化装置は、第１触媒を下流側に配置され、バルブ開口と触媒開口部とを形成するステーをさらに備えても良い。そして、ステーは、バルブ開口よりも下側に位置し、第１触媒及び／又は第２触媒に溜まった流体を通過させるための流体開口部を有していても良い。

【0023】

上記構成によれば、第１及び第２触媒に溜まった凝縮水等の流体を、流体開口部を介して第１及び第２触媒の外部に放出できる。このため、第１及び第２触媒の劣化や損傷を抑制できる。

【0024】

また、排ガス浄化装置は、触媒開口部を通過した排ガスと流体との熱交換を行う熱交換器をさらに備えていても良い。
上記構成によれば、車両のエンジンの始動時等に第２触媒により浄化され、その際の反応熱により加熱された排ガスの熱が、熱交換器により流体に伝達される。このため、より多くの熱量を流体に伝達できる。

【0025】

また、第２触媒は、第１触媒を外周側から囲むように外殻部材に沿って配置されても良い。そして、触媒開口部は、第２触媒の下流側に外殻部材に沿って配置されても良い。
排ガスの流量が少なくなるに従い、排ガスは流路の外周側の部分を流下し難くなる。これに対し、上記構成によれば、第２触媒により囲まれる第１触媒は、流路の幅方向の略中央に位置すると共に、バルブ及びバルブ開口もまた、流路の幅方向の略中央に位置する。このため、バルブの閉鎖時には、排ガスが、流路の外周側に位置する第２触媒を流下するように促される。このため、エンジン始動時等のような排ガスの流量が少ない場合に、第２触媒を有効に活用して排ガスを浄化できる。

【0026】

また、排ガス浄化装置は、第１触媒の下流側から軸方向に延びる排ガスの流路を形成する部位であって、下流側の開口が、バルブ開口として構成されている部位である回収部をさらに備えても良い。そして、熱交換器は、回収部の側方に配置され、触媒開口部は、前記回収部よりも上流側に設けられても良い。

【0027】

上記構成によれば、第２触媒を通過した排ガスは、回収部よりも上流側に設けられた触媒開口部を通過して熱交換器へと誘導される。このため、排ガスから熱を回収する際の排ガスの流れがスムーズになり、通気抵抗を抑制しながら排ガスの熱を回収できる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】ステーが透過的に示された第１実施形態の排ガス浄化装置の斜視図である。

【図2】第１実施形態の排ガス浄化装置の側面図である。

【図3】第１実施形態の排ガス浄化装置におけるステー及びバルブを下流側から見た正面図である。

【図4】図３におけるIV-IV断面図である。

【図5】バルブ開放時における図３のIV-IV断面図である。

【図6】第１実施形態の触媒部の断面図である。

【図7】第１実施形態の触媒部の断面図である。

【図8】第１実施形態におけるバルブの開度の調整パターンを示すグラフである。

【図9】第２実施形態の排ガス浄化装置の側面図である。

【図10】図９におけるX-X断面図である。

【図11】図９におけるX-X断面に直交する断面図である。

【図12】図９におけるXII-XII断面図である。

【図13】図９におけるXIII-XIII断面図である。

【図14】第２実施形態の触媒部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本開示の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

【0030】

［第１実施形態］
［１．全体の構成］
第１実施形態の排ガス浄化装置１は、車両のエンジンの排ガスを浄化するよう構成されおり、車両における排ガスの流路に設けられる（図１～４参照）。排ガス浄化装置１は、外殻部材２と、触媒部３と、ステー４と、バルブ５とを備える。

【0031】

［２．外殻部材の構成］
外殻部材２は、排ガスの流路の外周を囲む壁状（一例として、筒状）の部材である。外殻部材２は、排ガスの流下方向（以後、軸方向１０）に沿って直線状に延びる。また、外殻部材２の軸方向１０に直交する断面は、略円形である。以後、軸方向１０に直交する断面を、単に断面と記載する。また、外殻部材２の断面の中心を通過する線を、軸線１１と記載する。一例として、排ガス浄化装置１は、軸線１１が略水平方向に延びるように車両に搭載される。また、以後、車両に搭載された排ガス浄化装置１における上側、下側を、単に上側、下側と記載する。また、上流側、下流側の開口を、それぞれ、入口、出口と記載する。

【0032】

外殻部材２は、触媒ケース２０と、バルブケース２５とを備える。また、触媒ケース２０は、本体部２１と、入口部２２と、第１及び第２電極２３、２４とを備える。
本体部２１は、径が略一定である筒状の部位であり、排ガスを浄化するための触媒部３が内部に配置される（図４、５参照）。また、本体部２１の外周面には、ＥＨＣ（Electrically Heated Catalyst）として構成された第２触媒３１（詳細は後述する）への通電に用いられる第１及び第２電極２３、２４が設けられる。

【0033】

入口部２２は、本体部２１の入口から上流側に延びる筒状の部位であり、上流側に向かうに従い縮径するテーパ状に形成されている。排ガスは、触媒ケース２０の入口部２２から本体部２１内に流入する。

【0034】

一方、バルブケース２５は、本体部２１の出口から下流側に延びる筒状の部位である。バルブケース２５は、下流に向かうに従い縮径するテーパ状の部分を有しており、排ガスは、該テーパ状の部分に形成された出口から外殻部材２の下流側に流出する。

【0035】

［３．触媒部の構成］
触媒部３は、排ガスとの接触により排ガス中の有害物質（例えば、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等）を改質又は捕集することで、排ガスを浄化する（図４～７参照）。触媒部３は、円柱状に形成されており、軸方向１０に延び、且つ、断面の中心の位置が軸線１１の位置と略一致するように、触媒ケース２０の本体部２１に配置される。また、触媒部３の上流側、下流側の端面は、それぞれ、本体部２１の入口、出口に位置する。

【0036】

触媒部３は、排ガスを浄化する第１及び第２触媒３０、３１を有し、第２触媒３１は、第１触媒３０よりも排ガスの浄化作用が早期に活性化され得る。第１及び第２触媒３０、３１は、触媒部３における上流側の端面から下流側の端面にわたって延びており、軸方向１０に直交する方向（換言すれば、排ガス流路の幅方向）に沿って並ぶ。そして、第１及び第２触媒３０、３１を結合させることで、円柱状の触媒部３が形成される。

【0037】

第１触媒３０は、板状の材料を格子状に配置した構造（例えば、ハニカム構造）の触媒担体を有しており、該触媒担体の内部には、軸方向１０に延びる多数の排ガス流路が形成される。なお、該触媒担体は、例えば、多孔質の材料により構成されていても良い。また、該触媒担体は、導電性を有していても良いし、有していなくても良い。また、該触媒担体は、排ガス中の有害物質の酸化及び／又は還元を促す物質（例えば、プラチナ、パラジウム、ロジウム、金、銀、イリジウム、ルテニウム等の貴金属）を担持している。また、第１触媒３０は、加熱により浄化作用が活性化される。

【0038】

一方、第２触媒３１は、上述したようにＥＨＣとして構成されており、車両のエンジン始動後、一定期間にわたって、第１及び第２電極２３、２４を介して通電される。第２触媒３１は、該通電により加熱されて第１触媒３０よりも早期に活性化され、エンジンの始動直後の期間には、第１触媒３０よりも高い浄化作用を有する。

【0039】

第２触媒３１は、第１触媒３０と同様、格子状の構造の触媒担体を有すると共に、該触媒担体は、排ガス中の有害物質の酸化、還元を促す貴金属を担持している。しかし、第２触媒３１の触媒担体は、例えば、炭化ケイ素系セラミック、又は、メタル触媒担体等といった導電性の材料から構成されており、触媒担体を通電することで第２触媒３１が加熱される。なお、エンジン始動後、第１触媒３０が十分に加熱された後には、第２触媒３１への通電は停止される。

【0040】

第１実施形態では、第２触媒３１の体積は、第１触媒３０の体積以下である。また、第２触媒３１は、第１触媒３０よりも上側に配置される。より詳しくは、第２触媒３１は、触媒ケース２０の本体部２１における上側の部分に隣接し、該部分に沿って広がるように配置されている。すなわち、第２触媒３１は、触媒部３（換言すれば、第１及び第２触媒３０、３１の配置領域）における最も外周側且つ上側に位置し、触媒部３の外周面に沿って広がる。

【0041】

具体的には、第１実施形態では、一例として、第２触媒３１は、第１触媒３０との境界面３２が略水平方向に広がり、且つ、境界面３２が軸線１１よりも上側に位置するように配置されている（図６参照）。なお、第２触媒３１は、触媒部３の断面において、境界面３２が水平面に対し傾斜するように配置されても良い。この他にも、例えば、第２触媒３１は、触媒部３の断面において、触媒部３の外周面に沿って円弧状に延びるように配置されていても良い（図７参照）。また、第１実施形態では、一例として、第２触媒３１は、基準面１２に対し略対称となるように配置されている。なお、基準面１２とは、軸線１１を通過して鉛直方向（換言すれば、上下方向）に広がる仮想的な面を意味する。

【0042】

一方、第１触媒３０は、第２触媒３１の下側に配置されている。また、触媒部３において、触媒部３（換言すれば、触媒ケース２０）の断面における略中心（換言すれば、軸線１１）を含む円柱状の部分を、中央部と記載する。第１触媒３０は、該中央部を含む領域に配置される。

【0043】

なお、例えば、触媒部３を、導電性を有する円柱状の触媒担体を有する１つの触媒として構成しても良い。そして、該触媒担体を部分的に通電させることで、該触媒の一部分を第２触媒３１として用い、残りの部分を第１触媒３０として用いても良い。具体的には、例えば、該触媒の一部を挟むように、該触媒の外周面に複数の電極を配置し、これらの電極に挟まれた部分に向けて電流を流すことで、該部分を第２触媒３１として用いるようにしても良い。

【0044】

また、第２触媒３１をＥＨＣとして構成せず、第２触媒３１の触媒担体に、排ガス中の有害物質の酸化及び／又は還元を促す物質を、第１触媒３０よりも多く担持させるようにしても良い。このような構成を有する場合、エンジン始動時、第２触媒３１では、第１触媒３０よりも活発に排ガスが浄化され、その際の化学反応による発熱により、第２触媒３１は第１触媒３０よりも早期に活性化される。そして、第２触媒３１は、第１触媒３０よりも高い排ガスの浄化作用を奏する。また、このような構成を有する場合には、触媒ケース２０には、第１及び第２電極２３、２４は設けられない。

【0045】

また、触媒部３の形状は、円柱状に限らず、例えば、断面が多角形の柱状に形成されても良い。
［４．ステーの構成］
ステー４は、バルブケース２５の内側に配置され、触媒部３の下流側に位置する（図１、３～５参照）。また、ステー４は、バルブケース２５の入口２６から軸方向１０に延びる筒状の部材であり、下流側に向かうに従い縮径する略テーパ状に形成されている。

【0046】

ステー４は、バルブケース２５の入口２６における第１触媒３０に対面する部分を下流側から覆う。そして、ステー４の入口は、第１触媒３０の正面に位置する第１開口部４０を形成している。つまり、第１開口部４０は、第１触媒３０を下流側から覆う。なお、第１実施形態では、一例として、第１開口部４０は、触媒部３の下流側の端面に隣接する。しかし、第１開口部４０は、触媒部３から離間していても良い。

【0047】

一方、バルブケース２５の入口２６における第２触媒３１に対面する部分は、ステー４に覆われていない。該部分は、第２触媒３１の正面に位置し、ステー４の外周面とバルブケース２５の内周面との間の空間へと連通する開口を有する第２開口部４１を形成している。つまり、第２開口部４１は、第２触媒３１を下流側から覆う。

【0048】

より詳しくは、ステー４の入口（換言すれば、第１開口部４０）の縁部の一部は、バルブケース２５の入口２６の縁部に接合されている。そして、ステー４の入口の縁部の残りの部分は、バルブケース２５の入口の縁部から離間して開口を形成しており、この開口が形成された部分が、第２開口部４１となる。

【0049】

無論、これに限らず、第１開口部４０は、さらに、第２触媒３１の一部を下流側から覆っても良いし、第２開口部４１もまた、さらに、第１触媒３０の一部を下流側から覆っていても良い。また、第１及び第２開口部４０、４１には、複数の開口が形成されていても良い。

【0050】

また、ステー４の出口は、軸方向１０を向いており、後述するバルブ５により開閉されるバルブ開口４２を形成する。バルブ開口４２は、バルブケース２５の断面における略中央に位置する。つまり、バルブ開口４２は、第１触媒３０の下流側に位置し、第１触媒３０とバルブ開口４２とは、軸方向１０に対面する。

【0051】

なお、ステー４におけるバルブ開口４２の下側には、流体開口部４３が形成されていても良い（図３参照）。流体開口部４３は、第１及び／又は第２触媒３０、３１に溜まった凝縮水等の流体を排ガスの流路の下流側に流出させるための少なくとも１つの孔を有する。図３に示すように、流体開口部４３は、一例として、ステー４の最も下側の位置に設けられ、バルブケース２５の入口２６の縁部に沿って広がる孔を有していてもよい。このような構成によれば、ＥＨＣである第２触媒３１の漏電等を抑制できる。

【0052】

［５．バルブの構成］
バルブ５は、バルブケース２５の内側にて第１触媒３０の下流側に配置され、ステー４に形成されたバルブ開口４２を下流側から開閉する（図１、３～５参照）。バルブ５は、弁体５０と、第１及び第２軸部５１、５２と、アーム部５４と、バネ５５と、緩衝材５６とを有する。

【0053】

弁体５０は、バルブ開口４２を開閉する蓋状の部位である。
緩衝材５６は、弁体５０がバルブ開口４２を閉鎖する際の衝撃を緩和するために設けられる。緩衝材５６は、例えば、ワイヤメッシュ等から構成されており、バルブ開口４２を囲むようにステー４の外周面に設けられる。

【0054】

第１、第２軸部５１、５２は、それぞれ、軸方向１０に直交する軸であって、ステー４の内側空間を貫通する軸である回転軸５３を中心に回転可能な棒状の部位である。第１、第２軸部５１、５２は、それぞれ、ステー４の外周面から突出し、バルブケース２５に形成された開口を通過するように配置される。そして、第１、第２軸部５１、５２の端部は、バルブケース２５の外部に露出する。

【0055】

アーム部５４は、第１、第２軸部５１、５２の各々と、弁体５０とを接続する帯状の部位である。
バネ５５は、第１及び第２軸部５１、５２の各々に設けられており、回転軸５３に沿って延びるように配置されたねじりコイルばねとして構成されている。

【0056】

第１及び第２軸部５１、５２が回転軸５３を中心に第１方向に回転すると、アーム部５４及び弁体５０もまた回転軸５３を中心に回転し、弁体５０は、開位置５０ｂから閉位置５０ａに変位する。そして、弁体５０が閉位置５０ａに到達すると、弁体５０はバルブ開口４２を下流側から覆い、バルブ５が閉鎖される。一方、第１及び第２軸部５１、５２が回転軸５３を中心に、第１方向の反対側である第２方向に回転すると、同様にして弁体５０もまた回転する。これにより、弁体５０は、閉位置５０ａから開位置５０ｂへと変位し、バルブ５の開度が徐々に大きくなる。そして、開位置５０ｂに到達した弁体５０は、ステー４と外殻部材２との隙間に配置され、バルブ５の開度が最大となる。

【0057】

そして、各バネ５５は、第１方向に回転するように第１及び第２軸部５１、５２を付勢する。このため、ステー４に流入した排ガスの流量が少ない場合（換言すれば、該排ガスの圧力が小さい場合）には、バルブ５は閉鎖される。一方、第１及び第２軸部５１、５２は、ステー４を流下する排ガスによる弁体５０の押圧に応じて、第２方向に回転する。このため、該排ガスの流量が多くなり、該排ガスの圧力が各バネ５５の付勢力よりも大きくなると、弁体５０は開位置５０ｂへと変位し始める。そして、該排ガスの流量が増加するに従いバルブ５の開度が増加し、該排ガスの流量が一定値を超えると、バルブ５は完全に開放される。

【0058】

このため、エンジンの始動時等のように排ガスの流量が少ない場合には、バルブ５は閉鎖される。そして、エンジンの始動後、一定時間が経過し、排ガスの流量が多くなると、バルブ５の開度が徐々に大きくなり、該流量が所定値を超えると、バルブ５の開度は最大値となる。

【0059】

また、排ガスの流量に対するバルブ５の開度の調整パターンは、適宜定められ得る。具体的には、バルブ５の開度は、例えば、図８における第１パターンのように、直線的に調整されても良いし、第２及び第３パターンのように、曲線的に調整されても良い。また、例えば、第４パターンのように、排ガスの流量が閾値に達するまではバルブ５を閉鎖し、排ガスの流量が閾値を超えると、バルブ５を開放してもよい。無論、これに限らず、バルブ５の開度は、様々な方法で調整され得る。

【0060】

なお、第１実施形態では、ねじりコイルばねとして構成されたバネ５５により、弁体５０を閉位置５０ａへと変位させる力が加えられる。これにより、バルブ５の構成を簡略化でき、その結果、排ガス浄化装置１の製造コストを抑制できる。しかし、ねじりコイルばね以外の弾性部材により、同様の力が加えられても良い。また、例えば、錘又はアクチュエータ等といった弾性部材以外の部材により、同様の力が加えられても良い。

【0061】

また、例えば、バルブ５の開閉は、マイクロコントローラ等を有する制御部１３により、電子的に制御されても良い（図３参照）。具体的には、制御部１３は、モータ等のアクチュエータにより、エンジンの制御状態に応じてバルブ５の開度を調整しても良い。なお、エンジンの制御状態とは、例えば、車両のアクセルの開度や、エンジンの回転数や、エンジンに吸入される空気の量等であっても良い。

【0062】

より詳しくは、制御部１３は、エンジンの制御状態に基づき、触媒部３を通過する排ガスの流量を予測し、該流量が下限値以下である場合にはバルブ５を閉鎖しても良い。そして、制御部１３は、該流量が下限値を超えた場合には、該流量が大きくなるに従いバルブ５の開度を大きくし、該流量が上限値を超えると、バルブ５の開度を最大値としても良い。これにより、高い精度でバルブ５の開度を調整できる。

【0063】

この他にも、例えば、バルブ５に加えられる排ガスの圧力が所定値に達した場合に、バルブ５を開放したり、該圧力が大きくなるに従い、バルブ５の開度を大きくしたりしても良い。また、排ガス、第１触媒３０、又は第２触媒３１の温度や、外気温等を検出し、該温度が所定値に達した場合にバルブ５を開放しても良い。また、後述する第２実施形態のように、排ガス浄化装置に排ガスと冷却液との熱交換器が設けられている場合には、冷却液の温度を検出し、該温度が所定値に達した場合にバルブ５を開放しても良い。また、例えば、エンジンの作動時間を計測し、該作動時間に基づきバルブ５の開度を調整しても良い。また、上述した排ガスの圧力、上記温度、又は作動時間等に対するバルブ５の開度の調整パターンは、例えば、図８に示すように、直線的又は曲線的であっても良い。また、例えば、排ガスの圧力等が閾値に達するまではバルブ５を閉鎖し、排ガスの圧力が閾値を超えると、バルブ５を開放してもよい。無論、これに限らず、バルブ５の開度は、様々な方法で調整され得る。

【0064】

［６．効果］
（１）第１実施形態によれば、第１触媒３０の下流側に、バルブ開口４２を開閉するバルブ５が設けられていると共に、第１触媒３０よりも浄化作用が早期に活性化し得る第２触媒３１の下流側には、第２開口部４１が設けられている。そして、例えば、エンジンの始動時やモード走行時等のように、排ガスの流量が少なく、第１触媒３０が十分に活性化されていない可能性のある場合には、バルブ５が閉鎖されるか、又は、バルブ５の開度が小さくなる。このため、該場合には、排ガスが第２開口部４１に向かって流下し、主に第２触媒３１により排ガスが浄化される。これにより、第１触媒３０が十分に活性化されていない場合であっても、排ガスを十分に浄化し得る。なお、上述したモード走行とは、エンジンの燃費を一定以下に抑えた状態での走行を意味する。

【0065】

また、第１及び第２触媒３０、３１は排ガスの流路の幅方向に並び、バルブ５は第１及び第２触媒３０、３１の下流側に位置する。このため、バルブ５が閉鎖されていたり、開度が小さかったりする場合であっても、排ガスは第１触媒３０に流入し得る。これにより、第１触媒３０の温度が上昇し、第１触媒３０の浄化作用が活性化される。さらに、バルブ５の閉鎖時には、バルブ５の上流側に隣接する領域に存在する排ガスは高圧となるため、該排ガスの温度が上昇し、これにより、第１触媒３０の温度が上昇する。このため、排ガスの流量の増加によりバルブ５の開度が増加し、より多くの排ガスが第１触媒３０に流入するようになった時に、第１触媒３０により十分に排ガスを浄化し得る。

【0066】

また、排ガスの流量が多くなった場合には、バルブ５が開放されるため、排ガスは、排ガス浄化装置１内をスムーズに流下できる。このため、車両のエンジン出力への悪影響を抑制できる。そして、バルブ５の開放時には、排ガスは、第１及び第２触媒３０、３１の双方を流下できるため、排ガスが触媒部３を通過する際の通気抵抗の増加や、触媒部３内での排ガスの流れの偏りを抑制できる。これにより、排ガスを効率良く浄化できると共に、触媒部３に局所的な熱負荷が生じるのを抑制でき、触媒部３の劣化が抑制され得る。

【0067】

また、触媒部３の一部をなす第２触媒３１がＥＨＣとして構成されているため、少ない消費電力で早期に第２触媒３１を活性化できる。
したがって、エンジン始動直後における排ガスの浄化を促進できると共に、車両の走行中においても良好に排ガスを浄化できる。

【0068】

（２）また、第２触媒３１は、第１触媒３０の上側に位置する。このため、電極等といった第２触媒３１の通電のための構成を、上側に配置できる。このため、該構成の付近に凝縮水等が溜まるのを抑制でき、該構成の劣化や漏電を抑制できる。

【0069】

（３）また、第２触媒３１は、触媒部３の外周面に沿って配置される。このため、第２触媒３１に通電を行うための配線等の構成を、触媒部３の内部ではなく、触媒部３の外部に設けることが可能となる。このため、該構成を簡略化できる。

【0070】

（４）また、排ガスの流量が少なくなるに従い、排ガスは流路の外周側の部分を流下し難くなる。これに対し、第１実施形態によれば、第１触媒３０とバルブ５及びバルブ開口４２とは、流路の幅方向の略中央に配置される。また、第２触媒３１及び第２開口部４１は、流路の外周側に位置する。このため、排ガスの流量の少ないバルブ５の閉鎖時には、排ガスが、流路の外周側に位置する第２触媒３１を流下するように促され、バルブ５の開放時には、排ガスは主に第１触媒３０を流下する。これにより、第１及び第２触媒３０、３１の双方を活用して排ガスを浄化することが可能となるため、熱負荷が局所的に触媒部３に生じるのを抑制でき、その結果、触媒部３の劣化を抑制できる。

【0071】

［第２実施形態］
［７．全体の構成］
第２実施形態の排ガス浄化装置１００は、第１実施形態の排ガス浄化装置１と同様にして、触媒部３により排ガスを浄化するよう構成されている（図９～１４参照）。しかし、第２実施形態の排ガス浄化装置１００は、排ガスの浄化と排ガスの熱の回収とを行う一体型排気熱回収装置として構成されている点で、第１実施形態と相違する。つまり、排ガス浄化装置１００では、排ガスの浄化に加えて、触媒部３を通過した排ガスとエンジンの冷却液との間で熱交換が行われる。なお、冷却液とは、例えば、冷却水又は油液であっても良い。以下では、第１実施形態との相違点を中心に、第２実施形態の排ガス浄化装置１００について説明する。排ガス浄化装置１００は、外殻部材６と、触媒部３と、排気熱回収部７と、バルブ８とを備える。

【0072】

［８．外殻部材の構成］
外殻部材６は、第１実施形態の外殻部材２と同様の筒状の部材であり、軸方向１０１に沿って直線状に延びる（図９～１１参照）。また、第２実施形態の排ガス浄化装置１００もまた、軸線１０２が略水平方向に延びるように車両に搭載される。

【0073】

外殻部材６は、触媒ケース６０と、バルブケース６５と、出口部６９とを備える。
触媒ケース６０は、第１実施形態と同様、本体部６１と、入口部６２と、第１及び第２電極６３、６４とを備える（図９～１１参照）。

【0074】

バルブケース６５は、本体部６１の出口から下流側に延びる、径が略一定である筒状の部材である（図９～１３参照）。バルブケース６５は、冷却液入口部６６と、冷却液出口部６７とを有する。

【0075】

冷却液入口部６６及び冷却液出口部６７は、バルブケース６５の外周面から突出する筒状の部位であり、軸線１０２を挟んで対面すると共に、バルブケース６５の側方に向かって開口する。排気熱回収部７での熱交換に用いられる冷却液は、冷却液入口部６６を介して流入する。また、排気熱回収部７にて熱交換が行われた冷却液は、冷却液出口部６７を介して流出する。

【0076】

出口部６９は、バルブケース６５の出口から下流側に延びる筒状の部位であり、下流に向かうに従い縮径するテーパ状に形成されている。排ガスは、出口部６９の出口から外殻部材６の下流側に流出する。

【0077】

［９．触媒部の構成］
触媒部３は、第１実施形態の触媒部３と同様に構成されていると共に、第１実施形態と同様にして、触媒ケース６０の本体部６１に配置される（図１０、１１参照）。しかし、第２実施形態の触媒部３は、第１及び第２触媒３０、３１が配置される領域が、第１実施形態と相違する。

【0078】

すなわち、第２実施形態では、第２触媒３１は、触媒部３の最も外周面側に位置し、軸線１０２を囲むように該外周面（換言すれば、バルブケース６５）に沿って配置される（図１４参照）。一方、第１触媒３０は、触媒部３における断面の略中心（換言すれば、軸線１０２）を含む部分に配置される。つまり、第１触媒３０は、外周側から第２触媒３１により囲まれる。

【0079】

より詳しくは、第２実施形態では、一例として、第２触媒３１は、軸線１０２を囲むようにバルブケース６５に沿って略一定の厚さで配置される。また、第１触媒３０は、触媒部３における軸線１０２を含む円柱状の部分に配置される。つまり、触媒部３の断面において、第１触媒３０の外周縁と、第２触媒３１の外周縁とは、略同心円を形成する。しかしながら、第１及び第２触媒３０、３１の配置領域は、これに限らず、適宜定められ得る。

【0080】

［１０．排気熱回収部の構成］
排気熱回収部７は、バルブケース６５の内側に配置され、触媒部３の下流側に位置する（図１０～１３参照）。排気熱回収部７は、縮小部７０と、回収部７２と、仕切り部７３と、複数のプレート７６とを備える。

【0081】

縮小部７０は、バルブケース６５の入口６８付近から軸方向１０１に延びる筒状の部位であり、下流側に向かうに従い縮径するテーパ状に形成されている。つまり、縮小部７０は、軸方向１００に直交する基準面１０３に対し傾斜している。また、縮小部７０の入口７０ａを囲む縁部には、入口７０ａを挟んで対面する第１及び第２接合部７０ｂ、７０ｃが設けられている（図１０、１２参照）。第１及び第２接合部７０ｂ、７０ｃは、それぞれ、バルブケース６５の内周面に接合される。また、縮小部７０の入口７０ａは、第１触媒３０と第２触媒３１の大部分とを覆うと共に、略円形であり、入口７０ａの中心は、軸線１０２の位置と略一致する。

【0082】

そして、縮小部７０の入口７０ａの縁部における第１及び第２接合部７０ｂ、７０ｃが形成されていない部分は、バルブケース６５の内周面から離間している。つまり、これらの部分とバルブケース６５の内周面との間には、軸線１０２を挟んで対面し、バルブケース６５に沿って円弧状に延びる細長い２つの隙間が形成される。これらの隙間は、第２触媒３１の下流側に位置し、排ガス入口部７１（詳細は後述する）を形成する。

【0083】

回収部７２は、第１触媒３０の下流側の位置から軸方向１０１に延びる排ガスの流路を形成する。具体的には、回収部７２は、縮小部７０の下流側の出口の縁部から軸方向１０１に略直線状に延びる筒状の部位である。回収部７２の入口及び出口は、第１触媒３０に対し軸方向１０１に沿って対面する。また、回収部７２の出口は、後述するバルブ８により開閉されるバルブ開口７２ａを形成する。

【0084】

仕切り部７３は、回収部７２の外周面からバルブケース６５の内周面にかけて広がる壁状の部位であり、回収部７２の外周面を囲むように広がる。仕切り部７３は、縮小部７０に対面しており、縮小部７０と同様に基準面１０３に対し傾斜したテーパ状に形成されている。つまり、仕切り部７３及び縮小部７０における傾斜の向き及び度合いは、略同一となっている。

【0085】

また、仕切り部７３の外周縁は、全てバルブケース６５の内周面に接合されている。一方、仕切り部７３の内周縁は、回収部７２の外周面との間に２つの隙間を形成しながら、該外周面に接合される。これらの隙間は、回収部７２の外周面に沿って円弧状に延びており、排ガス出口部７４（詳細は後述する）を形成する。

【0086】

また、縮小部７０と、回収部７２と、仕切り部７３と、バルブケース６５の内周面とに囲まれた空間は、熱交換室７５を構成する。熱交換室７５は、回収部７２の側方を囲むように広がる。そして、熱交換室７５には、複数のプレート７６が配置される。

【0087】

また、上述した排ガス入口部７１、排ガス出口部７４は、それぞれ、熱交換室７５への排ガスの入口、出口を形成する。
具体的には、排ガス入口部７１における縮小部７０の外周縁とバルブケース６５の内周面との間の２つの隙間は、それぞれ、触媒部３を通過した排ガスを熱交換室７５へと誘導する入口に相当する。これらの２つの入口は、軸線１０２を囲むように配置され、第１触媒３０よりも第２触媒３１に近接している。

【0088】

また、排ガス出口部７４における仕切り部７３の内周縁と回収部７２の外周面との間の２つの隙間は、それぞれ、熱交換室７５の排ガスを下流側へと流出させる出口に相当する。これらの２つの出口は、回収部７２を挟んで対面する。

【0089】

なお、第２実施形態では、一例として、排ガス入口部７１における２つの入口の総面積は、排ガス出口部７４における２つの出口の総面積よりも大きい。また、排ガス入口部７１は、１つの入口、又は、３つ以上の入口を有していても良い。また、排ガス出口部７４もまた、１つの出口、又は、３つ以上の出口を有していても良い。

【0090】

また、縮小部７０は、冷却液入口部６６及び冷却液出口部６７の上流側に配置され、仕切り部７３は、冷却液入口部６６及び冷却液出口部６７の下流側に配置される。このため、熱交換室７５は、冷却液入口部６６及び冷却液出口部６７の開口に連通する。

【0091】

［１１．複数のプレートの構成］
複数のプレート７６は、排ガスと冷却液との熱交換を行う熱交換器を構成する（図１０、１１参照）。各プレート７６は、円環状に形成された、幅が略一定の扁平な帯状の部材である。各プレート７６には、冷却液を流下させる熱交換流路が形成されており、熱交換流路は、プレート７６の内部を周回するように延びる。なお、各プレート７６は、同様の構成を有する。

【0092】

複数のプレート７６は、隣り合うプレート７６との間に隙間を有しながら、軸方向１０１に沿って並んで配置される。また、最上流側のプレート７６と縮小部７０との間と、最下流側のプレート７６と仕切り部７３との間とには、それぞれ、隙間が形成されている。また、各プレート７６は、回収部７２を囲むように回収部７２の側方に配置される。また、各プレート７６は、縮小部７０及び仕切り部７３と同様に基準面１０３に対し傾斜するテーパ状に形成されており、縮小部７０及び仕切り部７３に沿うように配置される。

【0093】

また、各プレート７６の外周縁には、熱交換流路への冷却液の入口７６ａと、熱交換流路からの冷却液の出口７６ｂとが設けられている。入口７６ａ及び出口７６ｂは、プレート７６の中心（換言すれば、軸線１０２）を挟んで対面するように配置される。そして、複数のプレート７６は、各入口７６ａ及び各出口７６ｂが、それぞれ、軸方向１０１に沿って並んだ状態で配置される。

【0094】

また、複数のプレート７６における各入口７６ａ、各出口７６ｂは、それぞれ、冷却液入口部６６、冷却液出口部６７の正面に位置する（図１０参照）。そして、冷却液は、冷却液入口部６６を介して各プレート７６の入口７６ａに流入し、各熱交換流路を流下する。その後、冷却液は、各熱交換流路の出口７６ｂに到達すると、冷却液出口部６７を通過して外部に流出する。

【0095】

なお、第２実施形態では、各プレート７６は円環状に形成されているが、各プレート７６は、例えば、楕円形状、又は、多角形状の閉路に沿って延びる形状に形成されていても良い。また、第２実施形態では、縮小部７０、仕切り部７３、及び、各プレート７６は、基準面１０３に対し傾斜している。しかしながら、これらの部位は、例えば、基準面１０３に沿って設けられていても良い。

【0096】

［１２．バルブの構成］
バルブ８は、第１実施形態のバルブ５と同様に構成されており、バルブケース６５の内側にて第１触媒３０の下流側に配置され、回収部７２に形成されたバルブ開口７２ａを下流側から開閉する（図９～１１、１３参照）。バルブ８は、第１実施形態と同様に構成された弁体８０と、第１及び第２軸部８１、８２と、アーム部８４と、バネ８５と、緩衝材８６とを有する。

【0097】

弁体８０は、バルブ開口７２ａを開閉する蓋状の部位である。
緩衝材８６は、バルブ開口７２ａを囲むように回収部７２の外周面に設けられる。
第１、第２軸部８１、８２は、それぞれ、軸方向１０１に直交し、且つ、回収部７２の内側空間を貫通する回転軸８３を中心に回転可能な棒状の部位として構成されている。第１、第２軸部８１、８２は、それぞれ、回収部７２の外周面から突出し、また、第１、第２軸部８１、８２の端部は、バルブケース６５の外部に露出する。

【0098】

なお、アーム部８４及びバネ８５については、第１実施形態と同様の構成であるため、説明を省略する。
第１実施形態と同様、弁体８０は、第１及び第２軸部８１、８２の回転に応じて、閉位置８０ａから開位置８０ｂ、又は、開位置８０ｂから閉位置８０ａへと変位し、これにより、バルブ８が開閉される。

【0099】

また、第１実施形態と同様、ねじりコイルばねとして構成されたバネ８５が第１及び第２軸部８１、８２を付勢することで、弁体８０を閉位置８０ａへと変位させる力が加えられる。このため、回収部７２内の排ガスの流量が多くなるに従い、弁体８０は開位置８０ｂへと変位する。

【0100】

無論、これに限らず、ねじりコイルばね以外の弾性部材により、同様の力が加えられても良い。また、例えば、弾性部材以外の部材により、同様の力が加えられても良い。具体的には、例えば、錘により同様の力が加えられても良いし、アクチュエータにより、同様の力が加えられても良い。また、第１実施形態と同様、バルブ８の開閉は、例えば、マイクロコントローラ等を有する制御部１０４により、電子的に制御されても良い。なお、バルブ８の開度は、第１実施形態と同様に調整されても良い。

【0101】

［１３．排気熱回収部の動作］
第２実施形態では、第１実施形態と同様、エンジン始動時等のように排ガスの流量が少ない場合には、バルブ８は閉鎖される（図１０～１３参照）。そして、排ガスの流量が増えるに従いバルブ８の開度が徐々に大きくなり、該流量が所定値を超えると、バルブ８の開度は最大値となる。

【0102】

このため、排ガスの流量が少ない場合には、外殻部材６内の排ガスの流路内において、回収部７２の内側の空間や回収部７２の上流側の空間では、排ガスは相対的に高圧になる。このため、排ガスは、流路の外周側（換言すれば、バルブケース６５側）へと誘導され、第２触媒３１を通過してバルブケース６５と縮小部７０との間に形成された排ガス入口部７１に向かうように促される。

【0103】

そして、排ガス入口部７１を通過した排ガスは、熱交換室７５に流入し、複数のプレート７６に形成された隙間を通過して熱交換室７５の内周側へと流下する。このとき、排ガスが複数のプレート７６と接触することで、排ガスの熱が各プレート７６を流下する冷却液に伝達し、排ガスの熱が回収される。その後、排ガスは、回収部７２の外周面に沿って設けられた排ガス出口部７４から熱交換室７５の下流側に流出し、出口部６９へと向かう。そして、排ガスは、出口部６９を通過して外殻部材６の下流側に流出する。

【0104】

一方、排ガスの流量が増加すると、バルブ５の開度が徐々に大きくなり、これに伴い、回収部７２の内側の空間における排ガスの相対的な圧力は低くなる。このため、バルブ５の開度が大きくなるに従い、回収部７２に流入する排ガスの量が多くなると共に、熱交換室７５に流入する排ガスの量は少なくなる。回収部７２に流入した排ガスは、バルブ開口７２ａを通過すると出口部６９へと流下し、出口部６９を通過して外殻部材６の下流側に流出する。このため、排ガスは、バルブ８の開度が大きくなるに従い、よりスムーズに排気熱回収部７を流下する。

【0105】

［１４．効果］
（１）第２実施形態によれば、複数のプレート７６が配置された熱交換室７５に排ガスを流入させる排ガス入口部７１は、第２触媒３１の下流側に配置されている。このため、車両のエンジンの始動時等のように、バルブ８が閉鎖されるか、又は、バルブ８の開度が小さい場合には、第２触媒３１により浄化され、その際の反応熱により加熱された排ガスが、熱交換室７５へと流入する。そして、該排ガスの熱が複数のプレート７６により冷却液に伝達されるため、冷却液に伝達させる熱量を増加させ得る。したがって、排ガスを浄化しつつエンジンの暖気を促進し、燃費を改善できる。

【0106】

（２）また、特に触媒ケース６０の幅がバルブケース６５の幅よりも大きい場合等には、排ガスの流量が少なくなるに従い、排ガスは流路の外周側の部分を流下し難くなる。これに対し、第２実施形態では、バルブ８及びバルブ開口７２ａは、流路の幅方向の略中央に位置する。一方、第２触媒３１は、流路の外周側にて触媒ケース６０に沿って配置され、熱交換室７５への排ガス入口部７１は、流路の外周側にてバルブケース６５に沿って設けられる。このため、バルブ８の閉鎖時には、排ガスが、流路の外周側に位置する第２触媒３１を流下するように促されると共に、第２触媒３１を通過した排ガスを、良好に熱交換室７５に誘導できる。このため、エンジン始動時等のような排ガスの流量が少ない場合に、第２触媒３１を有効に活用して排ガスを浄化できると共に、良好に排ガスから熱を回収できる。

【0107】

（３）また、第２触媒３１を通過した排ガスは、回収部７２よりも上流側に設けられた排ガス入口部７１を通過して、熱交換室７５に配置された複数のプレート７６へと誘導される。そして、複数のプレート７６により熱が回収された排ガスは、複数のプレート７６の下流側に設けられた排ガス出口部７４から熱交換室７５の外部に流出する。このため、排ガスの流れがスムーズになり、通気抵抗を抑制しながら排ガスの熱を回収できる。

【0108】

しかも、排ガス入口部７１は、熱交換室７５の外周側に位置し、排ガス出口部７４は、熱交換室７５の内周側に位置する。そして、縮小部７０、複数のプレート７６、及び仕切り部７３は、テーパ状に形成されており、複数のプレート７６における隙間を流下する排ガスは、熱交換室７５の内周側に向かいながら下流側へと流下する。このため、排ガスの流下方向を大きく変化させること無く排ガスから熱を回収することができ、通気抵抗を抑制できる。

【0109】

さらに、排ガス入口部７１に形成された熱交換室７５への２つの入口の総面積は、排ガス出口部７４に形成された熱交換室７５の２つの出口の総面積よりも大きい。このため、第２触媒３１を通過した高温の排ガスを、面積の広い排ガス入口部７１を介して熱交換室７５に流入させることができる。そして、複数のプレート７６により熱が回収され、温度が低下した排ガスを、面積の小さい排ガス出口部７４を介して熱交換室７５から流出させることができる。このため、熱交換室７５を通過する際の排ガスの流れを、よりスムーズにすることができる。

【0110】

［１５．他の実施形態］
（１）第１、第２実施形態では、第２触媒３１は、触媒部３の上流側の端面から下流側の端面にわたって配置されている。しかしながら、これに限らず、触媒部３の上流側の端面及び／又は下流側の端面から離間した領域に、第２触媒３１を配置しても良い。そして、触媒部３の上流側の端面と第２触媒３１との間の領域、及び／又は、触媒部３の下流側の端面と第２触媒３１との間の領域には、第１触媒３０を配置しても良い。このような構成を有する場合であっても、同様の効果が得られる。

【0111】

（２）第１実施形態において、ステー４は、第１触媒３０を通過した排ガスを、ステー４とバルブケース２５の内周面との間の空間に誘導する少なくとも１つの開口を形成していても良い。また、該開口は、ステー４の入口（換言すれば、第１開口部４０）の縁部と、バルブケース２５の入口２６の縁部との間に形成されていても良いし、ステー４を貫通する孔として構成されていても良い。このような開口を設けることで、ステー４を流下する排ガスの量を低減することができ、バルブ５の開度を好適に調整することが可能となる。

【0112】

（３）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

【0113】

［１６．文言の対応関係］
第１及び第２実施形態において、触媒ケース２０、６０における触媒部３が配置された領域が触媒領域の一例に、第２開口部４１及び排ガス入口部７１が触媒開口部の一例に、バネ５５、８５が閉鎖部材の一例に相当する。

【符号の説明】

【0114】

１…排ガス浄化装置、１０…軸方向、１２…基準面、１３…制御部、２…外殻部材、２０…触媒ケース、２５…バルブケース、３…触媒部、３０…第１触媒、３１…第２触媒、４…ステー、４０…第１開口部、４１…第２開口部、４２…バルブ開口、４３…流体開口部、５…バルブ、５０…弁体、５５…バネ、６…外殻部材、６０…触媒ケース、６５…バルブケース、７…排気熱回収部、７０…縮小部、７１…排ガス入口部、７２…回収部、７２ａ…バルブ開口、７３…仕切り部、７４…排ガス出口部、７５…熱交換室、７６…プレート、８…バルブ、８０…弁体、８５…バネ、１００…排ガス浄化装置、１０１…軸方向、１０３…基準面、１０４…制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】