JP7350171B2 - 排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。より具体的には、本発明は、背圧の上昇を抑制しつつ小型化及び暖機性能の向上を達成することが可能な排気浄化装置に関する。

ガソリンエンジン及びディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気には、例えば煤等からなる粒子状物質（ＰＭ）、一酸化炭素（ＣＯ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ：ＨｙｄｒｏＣａｒｂｏｎ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等の特定物質が含まれる。そこで、地球環境保護等の観点から、例えばＰＭを捕集するガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ：Ｇａｓｏｌｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）等のフィルタ並びに酸化触媒（ＯＣ：Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）、三元触媒（ＴＷＣ：Ｔｈｒｅｅ－Ｗａｙ Ｃａｔａｌｙｓｔ）、選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）及びアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ：Ａｍｍｏｎｉａ Ｓｌｉｐ Ｃａｔａｌｙｓｔ）等の排気浄化触媒等の排気浄化ユニットを含む排気浄化装置を内燃機関の排気流路に介装して、これらの特定物質を除去することが広く行われている。

昨今の車輛においてはエンジンルーム内における内燃機関の側部近傍に排気浄化装置が搭載されることが一般的である。最近では、排気浄化装置の内部に複数の排気浄化ユニット（例えば、触媒コンバータ及びフィルタ等）が内蔵され且つ各々の排気浄化ユニットが大容量化（大型化）される傾向にあるため、エンジンルームにおける限られたスペースに排気浄化装置を収容することが益々困難になってきている。

例えば、当該技術分野においては、エンジンルームにおける限られたスペースにおいて排気の偏流を抑制しつつ排気浄化触媒の昇温を速めることを目的として排気管から排気浄化触媒へと排気を導入する部分の構造に特徴を有する排気管構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかしながら、排気浄化装置の内部においては複数の排気浄化ユニットが直線状に配置されているため、排気浄化装置全体としては長大化しており、三次元的に傾斜して配置することによりエンジンルーム内に辛うじて収容されているのが実情である。

また、所定の角度にて互いに傾斜したハニカムフィルタ及び触媒担持ハニカム構造体を缶体内に保持することにより暖機を早めると共に小型化を達成する排ガス処理装置も提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。具体的には、当該排ガス処理装置においては、上流側の触媒担持ハニカム構造体が下流側のハニカムフィルタの流入側（上流側）の端面にオーバーラップするように配置されている。

当該技術分野においては、上記と同様に暖機を早めると共に小型化を達成することを目的として上流側の排気浄化ユニットが下流側の排気浄化ユニットの流入側（上流側）の端面にオーバーラップするように配置された様々な排気ガス浄化装置及び触媒コンバータが提案されている（例えば、特許文献３及び特許文献４を参照。）。

しかしながら、上記のように下流側の排気浄化ユニットの入口側の端面の軸方向における延長線上に上流側の排気浄化ユニットが存在する構成は下流側の排気浄化ユニット内への排気の流入の障害となり易く、背圧の上昇（圧力損失の増大）を招き、エンジン性能の低下に繋がる虞がある。また、排気の流れの淀みを生じ易く、淀みが生じた領域において煤の堆積等の問題が生ずる虞もある。このような問題は、上記とは逆に上流側の排気浄化ユニットの出口側の端面の軸方向における延長線上に下流側の排気浄化ユニットが存在する構成においても同様に生じ得る。

更に、当該技術分野においては、平行に配設された２つの排気浄化ユニットがＳ字状の連通管によって繋がれたレイアウトも多用されている。例えば、それぞれが排気浄化ユニットを内蔵する第１コンバータと第２コンバータとが還元剤の噴射ノズルが設置されたＳ字状の連結管によって互いに平行に位置するように接続された排ガス浄化装置が提案されている（例えば、特許文献５を参照。）。しかしながら、当該排ガス浄化装置が備えるＳ字状の連通管は上流側において排気中に添加された還元剤の攪拌及び混合を目的として設けられるものであり、還元剤の添加が不要な場合においては、このような構成は必須ではない。それどころか、例えば背圧の上昇の抑制、小型化及び暖機性能の向上等の観点からは、上記のような連通管は出来る限り短くあるべきである。

ところで、例えば二輪自動車等の鞍乗型車両においては、消音装置の設計自由度の低下を防ぎつつ排気の漏れを低減することを目的として、ケーシングの入口部及び出口部に２つの排気浄化ユニットをそれぞれ溶接された消音装置が提案されている（例えば、特許文献６を参照。）。当該消音装置においては２つの排気浄化ユニットがケーシングの内部において仕切られた２つの空間にそれぞれ配設されている。しかしながら、当該消音装置は四輪自動車に比べてスペース面での制約が小さい鞍乗型車両への搭載を前提としたものであり、例えば背圧の上昇の抑制、小型化及び暖機性能の向上等については何ら言及されていない。

特許第６５３７６０６号公報 特開２０１１－１１７４０９号公報 特開２０１１－２４１７０５号公報 特開２０２０－０４５８９７号公報 特開２０１４－０８４８５０号公報 特許第６４０４７０１号公報

前述したように、当該技術分野においては、背圧の上昇を抑制しつつ小型化及び暖機性能の向上を達成することが可能な排気浄化装置が求められている。

本発明者は鋭意研究の結果、ケーシングの内部において上流側の排気浄化ユニット及び下流側の排気浄化ユニットの外側面同士が互いに直接的に対向する領域が存在し且つこれらの排気浄化ユニットの一方の端面に他方がオーバーラップしないように配置することにより、上記課題を解決することができることを見出した。

即ち、本発明に係る排気浄化装置（以降、「本発明装置」と称呼される場合がある。）は、ケーシングと、第１ユニットと、第２ユニットと、を備える排気浄化装置である。ケーシングは、内燃機関から排出される排気の流路である排気流路の一部としての１つの内部空間である第１空間を画定する容器であり且つ排気流路における上流側に形成された開口である第１開口及び排気流路における下流側に形成された開口である第２開口を備える。第１ユニットは、排気流路において上流側に配設された排気浄化ユニットである。第２ユニットは、排気流路において第１ユニットよりも下流側に配設された排気浄化ユニットである。

第１ユニットは、筒状の形状を有する第１ハウジング及び第１ハウジングの内部に保持されて排気を浄化する１つ以上の部材である第１浄化部材を備える。第２ユニットは、筒状の形状を有する第２ハウジング及び第２ハウジングの内部に保持されて排気を浄化する１つ以上の部材である第２浄化部材を備える。ケーシングの第１開口は第１ハウジングの外側面に外嵌し、ケーシングの第２開口は第２ハウジングの外側面に外嵌している。

更に、第１空間において互いに対向する第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とによって挟まれた領域である第１領域が存在する。加えて、第１柱体と第２柱体とは第１空間において交差しない。第１柱体は、第１ハウジングの軸方向に延長された第１ハウジングの外側面によって囲まれる仮想的な柱体である。第２柱体とは、第２ハウジングの軸方向に延長された第２ハウジングの外側面によって囲まれる仮想的な柱体である。

上記のように、本発明装置においては、第１空間において互いに対向する第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とによって挟まれた領域である第１領域が存在し且つ第１柱体と第２柱体とが交差しないように第１ユニット及び第２ユニットが配置されている。即ち、第１ユニット及び第２ユニットは、少なからぬ部分がケーシングの内部に収容されており且つケーシングの内部において一方の端面に他方がオーバーラップしないように配置されている。

上記の結果、例えば、前述した従来技術に係る排気浄化装置（以降、「従来装置」と称呼される場合がある。）のように複数の排気浄化ユニットを直線状に配置する場合に比べて、ケーシングをより小型化することができる。また、ケーシングの小型化により、外部への放熱が低減され、例えば昇温速度の上昇及び保温性の向上等、本発明装置の暖機性能を向上させることができる。

更に、前述した別の従来装置のように一方の排気浄化ユニットの端面に他方の排気浄化ユニットがオーバーラップする場合に比べて、上流側の排気浄化ユニット（第１ユニット）から排出された排気が下流側の排気浄化ユニット（第２ユニット）へと円滑に流入することができる。その結果、当該従来装置に比べて、背圧の上昇を抑制することができる。

加えて、第１ユニットから排出された排気が第１領域を通過して第２ユニットへと流れる際には、第１ハウジング及び第２ハウジングの外側面に沿って排気が流れるので、第１ユニット及び第２ユニットが排気によって加熱される。その結果、本発明装置の暖機性能を更に向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、背圧の上昇を抑制しつつ小型化及び暖機性能の向上を達成することが可能な排気浄化装置を提供することができる。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の第１実施態様に係る排気浄化装置（第１装置）の外観の一例を示す模式的な斜視図である。 図１に例示した第１装置の内部構造の一例を示す模式的な断面図である。 本発明の第２実施態様に係る排気浄化装置（第２装置）の外観の一例を示す模式的な斜視図である。 図３に例示した第２装置の内部構造の一例を示す模式的な断面図である。 本発明の第３実施態様に係る排気浄化装置（第３装置）の外観の１つの例を示す模式的な斜視図である。 図５に例示した第３装置の内部構造の一例を示す模式的な断面図である。 本発明の第３実施態様に係る排気浄化装置（第３装置）の外観のもう１つの例を示す模式的な斜視図である。 図７に例示した第３装置の模式的な斜視図及び六面図である。 図７及び図８に例示した第３装置の内部構造の一例を示す模式的な断面図である。 本発明の第１実施例に係る排気浄化装置（第１実施例装置）の模式的な正面図である。 図１０に示した直線Ｌ３を含む平面によって切断された第１実施例装置を示す模式図である。 図１０に示した第１実施例装置の構成を示す模式的な左側面図である。 図１０に示した第１実施例装置の構成を示す模式的な右側面図である。 本発明の第２実施例に係る排気浄化装置（第２実施例装置）の模式的な斜視図である。 図１４に示した第２実施例装置を構成するケーシングの上側の半体を取り除いてケーシングの内部における第１ユニット及び第２ユニットの配置を示す模式的な斜視図である。 図１４に示した第２実施例装置を構成するケーシング並びに第１ユニット及び第２ユニットの一部を取り除いて第１ユニット及び第２ユニットの構成を示す模式的な斜視図である。

《第１実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第１実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第１装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

〈構成〉
第１装置は、ケーシングと、第１ユニットと、第２ユニットと、を備える排気浄化装置である。ケーシングは、内燃機関から排出される排気の流路である排気流路の一部としての１つの内部空間である第１空間を画定する容器であり且つ排気流路における上流側に形成された開口である第１開口及び排気流路における下流側に形成された開口である第２開口を備える。第１ユニットは、排気流路において上流側に配設された排気浄化ユニットである。第２ユニットは、排気流路において第１ユニットよりも下流側に配設された排気浄化ユニットである。

第１ユニットは、筒状の形状を有する第１ハウジング及び第１ハウジングの内部に保持されて排気を浄化する１つ以上の部材である第１浄化部材を備える。第２ユニットは、筒状の形状を有する第２ハウジング及び第２ハウジングの内部に保持されて排気を浄化する１つ以上の部材である第２浄化部材を備える。ケーシングの第１開口は第１ハウジングの外側面に外嵌し、ケーシングの第２開口は第２ハウジングの外側面に外嵌している。

更に、第１空間において互いに対向する第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とによって挟まれた領域である第１領域が存在する。加えて、第１柱体と第２柱体とは第１空間において交差しない。第１柱体は、第１ハウジングの軸方向に延長された第１ハウジングの外側面によって囲まれる仮想的な柱体である。第２柱体とは、第２ハウジングの軸方向に延長された第２ハウジングの外側面によって囲まれる仮想的な柱体である。

上記のように、ケーシングは、第１ユニット及び第２ユニットの外側面に第１開口及び第２開口がそれぞれ外嵌することにより、第１ユニット及び第２ユニットの一部を外部に露出しつつ、その他の部分を第１空間に内包する容器状の部材である。ケーシングの具体的な構成は、上述した要件を満たし且つ排気浄化装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、ケーシングは、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる筒状の部材によって構成されていてもよく、或いはプレス成型された複数の部材を重ね合わせる製法（所謂「モナカ製法」）によって構成されていてもよい。

尚、第１装置は、内燃機関から排出される排気を第１ユニット及び第２ユニットに導いて当該排気に含まれる前述したような特定物質及び／又は物体を除去及び／又は無害化することによって当該排気を浄化する排気浄化装置である。従って、ケーシングの第１開口と第１ハウジングの外側面との間及びケーシングの第２開口と第２ハウジングの外側面との間は気密に接合される必要がある。上述したモナカ製法によってプレス成型された複数の部材を重ね合わせることによりケーシングを構成する場合は、これらの複数の部材の間もまた、気密に接合される必要がある。このような接合を達成するための手法の具体例としては、例えば溶接等の手法を挙げることができる。

上述したように、第１ユニットは排気流路において上流側に配設された排気浄化ユニットであり、第２ユニットは排気流路において第１ユニットよりも下流側に配設された排気浄化ユニットである。従って、内燃機関から排出され第１装置に導かれた排気は先ず第１開口を介して第１ユニットに導入され、第１ユニットから排出された排気はケーシングの内部空間である第１空間を経由して第２ユニットに導入され、第２ユニットから排出された排気は第２開口を介してケーシングの外部へと排出される。

また、第１ユニットは、筒状の形状を有する第１ハウジング及び第１ハウジングの内部に保持されて排気を浄化する１つ以上の部材である第１浄化部材を備える。第２ユニットもまた、筒状の形状を有する第２ハウジング及び第２ハウジングの内部に保持されて排気を浄化する１つ以上の部材である第２浄化部材を備える。第１ハウジング及び第２ハウジングは、それぞれ第１ユニット及び第２ユニットを内包する筒状の部材である。

第１ハウジング及び第２ハウジングの具体的な構成は、それぞれ第１ユニット及び第２ユニットを内部に収容し且つ内燃機関から排出される排気を第１ユニット及び第２ユニットに導き且つ排気浄化装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。具体的には、第１ハウジング及び第２ハウジングは、例えばステンレス鋼等の金属材料からなる管状部材（パイプ）によって構成されていてもよく、或いは上述したモナカ製法によって構成されていてもよい。第１ハウジング及び第２ハウジングの大きさ及び形状等は、例えば、内部に保持される第１浄化部材及び第２浄化部材の大きさ及び形状等に応じて、適宜定めることができる。

上記のように、第１浄化部材及び第２浄化部材は排気を浄化する部材である。具体的には、第１浄化部材及び第２浄化部材は、内燃機関から排出される排気に含まれる前述したような特定物質を除去及び／又は無害化することにより当該排気を浄化する機能を有する部材である。このような部材の具体例としては、例えば、ＰＭを捕集するガソリンパティキュレートフィルタ（ＧＰＦ）及びディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等のフィルタ並びに酸化触媒（ＯＣ）、三元触媒（ＴＷＣ）、選択触媒還元脱硝装置（ＳＣＲ）及びアンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）等の排気浄化触媒等を挙げることができる。特定物質を除去及び／又は無害化において例えば還元剤等の添加剤を必要とする第１浄化部材及び／又は第２浄化部材を第１装置が備える場合は、当該添加剤を必要とする当該部材よりも上流側の排気流路に当該添加剤を供給するための装置を第１装置が備えていてもよい。

更に、第１浄化部材及び第２浄化部材は、例えば、一対の電極を介して通電することによって発熱して排気浄化触媒を加熱する発熱体を備える浄化部材である電気加熱式触媒（ＥＨＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｈｅａｔｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ）及び／又は当該発熱体であってもよい。

第１ハウジングの内部に保持される第１浄化部材の数は１つであっても或いは２つ以上であってもよい。後者の場合、複数の第１浄化部材の全てが同じ部材であっても或いは異なる部材が含まれていてもよい。また、これら複数の第１浄化部材は直列に配置されていても或いは並列に配置されていてもよい。第２ハウジングの内部に保持される第２浄化部材についても上記と同様である。更に、第１ハウジングの内部に保持される第１浄化部材と第２ハウジングの内部に保持される第２浄化部材とが同じ部材であっても或いは異なっていてもよい。

また、第１浄化部材及び第２浄化部材の大きさ及び形状等は、例えば個々の部材に求められる排気浄化性能及び圧力損失並びに第１装置が搭載されるスペース等に応じて、適宜定めることができる。具体的には、第１浄化部材及び第２浄化部材は、例えば真円形及び楕円形、並びに三角形、四角形、台形及び菱形等の多角形等の断面形状を有していてもよい。即ち、第１浄化部材及び第２浄化部材は、例えば円柱及び楕円柱、並びに三角柱及び四角柱等の多角柱等の外形を有していてもよい。

尚、第１浄化部材及び第２浄化部材を第１ハウジング及び第２ハウジングの内部にそれぞれ保持するための具体的な手法は、第１浄化部材及び第２浄化部材を第１ハウジング及び第２ハウジングの内部の所定の位置にそれぞれ固定し且つ排気浄化装置としての使用環境及び使用条件に耐えることが可能である限り、特に限定されない。例えば、第１装置においては、圧縮に対する反発としての復元力を作用することが可能であり且つ十分な耐熱性を有する材料からなる緩衝材である保持部材（マット）を第１浄化部材と第１ハウジングとの間及び第２浄化部材と第２ハウジングとの間に挟圧保持し、当該保持部材の復元力によって第１浄化部材及び第２浄化部材を第１ハウジング及び第２ハウジングの内部の所定の位置に保持することができる。

上記のように第１浄化部材と第１ハウジングとの間及び第２浄化部材と第２ハウジングとの間に保持部材を挟圧保持し、当該保持部材の復元力によって第１浄化部材及び第２浄化部材を第１ハウジング及び第２ハウジングの内部の所定の位置に保持するための手法の具体例としては、例えば圧入工法及びサイジング工法等の用いる手法を挙げることができる。圧入工法及びサイジング工法の詳細については当業者に周知であるので、ここでの説明は省略する。

尚、上記のような保持部材を構成する材料の具体例としては、例えばアルミナ系繊維及びアルミナ－シリカ系繊維等の無機繊維及びこのような無機繊維にバインダとしての樹脂を加えたものを挙げることができる。バインダとして使用される樹脂の具体例としては、例えば、アクリルゴム、ニトリルゴム、ポリビニルアルコール及びアクリル樹脂等を挙げることができる。

更に、上述したように、第１空間において互いに対向する第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とによって挟まれた領域である第１領域が存在する。換言すれば、第１領域においては第１ユニット及び第２ユニットのケーシングの内部に収容されている部分の（第１ハウジング及び第２ハウジングの）外側面同士が互いに対向している。

加えて、上述したように、第１ハウジングの軸方向に延長された外側面によって囲まれる仮想的な柱体である第１柱体と第２ハウジングの軸方向に延長された外側面によって囲まれる仮想的な柱体である第２柱体とは第１空間において交差しない。換言すれば、第１空間において、第１ユニットは第２ユニットの流入側（上流側）の端面にオーバーラップせず且つ第２ユニットは第１ユニットの流出側（下流側）の端面にオーバーラップしない。即ち、第１ユニット及び第２ユニットは、第１ユニットからの排気の流出及び第２ユニットへの排気の流入の何れも妨げないように配置されている。但し、第１空間の外部においては、第１柱体と第２柱体とが交差していてもよい。

従って、前述した従来装置のように複数の排気浄化ユニットを直線状に配置する場合に比べて、ケーシングをより小型化することができる。また、ケーシングの小型化により、外部への放熱が低減され、例えば昇温速度の上昇及び保温性の向上等、本発明装置の暖機性能を向上させることができる。更に、第１ユニットから排出された排気が第２ユニットへと円滑に流入することができるので、背圧の上昇を抑制することができる。加えて、第１ユニットから第１空間を経由して第２ユニットへと流れる排気は第１ハウジング及び第２ハウジングの外側面に沿って流れ、当該排気の一部は第１領域を通過するので、第１ユニット及び第２ユニットを排気によって加熱することができる。

ところで、第１装置における背圧の上昇（圧力損失の増大）を低減する観点からは、第１領域において排気の流れを妨げる部材が存在しない又は出来るだけ少ないことが望ましい。また、上記のように第１ユニットから第２ユニットへと流れる排気により第１ユニット及び第２ユニットを加熱する観点からも、第１領域において排気の流れを妨げる部材が存在しない又は出来るだけ少なく、第１ユニットから排出された排気が第２ハウジングに容易に接触することができることが望ましい。更に、第１ユニットは上流側に存在するが故に相対的に高い温度となり、第２ユニットは下流側に存在するが故に相対的に低い温度となる。第１ユニットからの輻射熱によって第２ユニットを加熱する観点からは、第１領域において第１ユニットから第２ユニットへの輻射熱を遮る部材が存在しない又は出来るだけ少ないことが望ましい。

そこで、１つの変形例に係る第１装置は、上述した第１装置であって、第１割合が第２割合よりも大きいことを特徴とする排気浄化装置である。第１割合とは、第１領域において第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とが他の部材を介すること無く互いに直接的に対向している部分の占める割合である。第２割合とは、第１領域において第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とが他の部材を介して互いに間接的に対向している部分の占める割合である。このように第１割合が第２割合よりも大きいことにより、第１領域において排気の流れが妨げられ難くなるので、第１装置における背圧の上昇（圧力損失の増大）を更に低減することができる。また、第１ユニットから第２ユニットへと流れる排気による第１ユニット及び第２ユニットの加熱並びに第１ユニットからの輻射熱による第２ユニットの加熱が促進されるので、第１装置の暖機性能を更に向上させることができる。

より好ましくは、第１領域において第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面との間において、排気の流れを妨げたり輻射熱の伝達を妨げたりする部材が存在しない。そこで、もう１つの変形例に係る第１装置は、上述した第１装置であって、第１領域において第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とが他の部材を介すること無く互いに直接的に対向していることを特徴とする排気浄化装置である。換言すれば、第１領域において、第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面との間には他の部材が存在しない。これにより、第１領域においては排気の流れ及び輻射熱の伝達が妨げられないので、第１装置における背圧の上昇（圧力損失の増大）をより一層低減すると共に第１装置の暖機性能をより一層向上させることができる。

図１は、上述したような構成を有する第１装置の外観の一例を示す模式的な斜視図である。図１に例示する第１装置１０１は、ケーシング１０と第１ユニット２１と第２ユニット２２とを備える排気浄化装置である。この例においては、ケーシング１０は直方体状の外形を有する容器状の部材であり、上述したモナカ製法により、プレス成型された２つの部材を破線によって図中に示す箇所において貼り合わせることによって構成されている。

ケーシング１０の上流側（図面に向かって上側）に形成された開口である第１開口１１及び下流側（図面に向かって下側）に形成された開口である第２開口１２が第１ユニット２１及び第２ユニット２２の外側面にそれぞれ外嵌している。白抜きの矢印によって図中に示すように、図示しない内燃機関から排出される排気は、第１ユニット２１の上流側の端部から第１装置１０１の内部へと導かれ、第２ユニット２２の下流側の端部から第１装置１０１の外部へと導かれる。即ち、第２ユニット２２は、排気流路において第１ユニット２１よりも下流側に配設された排気浄化ユニットである。尚、第１装置１０１においては、第１ユニット２１を構成する第１ハウジングの軸ＡＸ１と第２ユニット２２を構成する第２ハウジングの軸ＡＸ２とが平行になるように第１ユニット２１及び第２ユニット２２が配置されている。

図２は、図１に例示した第１装置の内部構造の一例を示す模式的な断面図である。図２の（ａ）は、図１に例示した第１ハウジングの軸ＡＸ１及び第２ハウジングの軸ＡＸ２の両方を含む平面による第１装置１０１の断面図である。一方、図２の（ｂ）は、（ａ）に示した直線Ｌ１を含み軸ＡＸ１及びＡＸ２に垂直な平面による第１装置１０１の断面図である。

図２に示すように、第１空間１０ｓにおいて互いに対向する第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とによって挟まれた領域である第１領域１０ｒが存在する（斜線部を参照）。また、上述したように、第１装置１０１においては、第１ハウジング２１ｈの軸ＡＸ１と第２ハウジング２２ｈの軸ＡＸ２とが平行になるように第１ユニット２１及び第２ユニット２２が配置されている。従って、第１ハウジング２１ｈの軸ＡＸ１の方向に延長された外側面によって囲まれる仮想的な柱体（第１柱体２１ｖ）と第２ハウジング２２ｈの軸ＡＸ２の方向に延長された外側面によって囲まれる仮想的な柱体（第２柱体２２ｖ）とは第１空間１０ｓにおいて交差しない。換言すれば、第１空間１０ｓにおいて、第１ユニット２１は第２ユニット２２の流入側（上流側）の端面にオーバーラップせず且つ第２ユニット２２は第１ユニット２１の流出側（下流側）の端面にオーバーラップしない。即ち、第１ユニット２１及び第２ユニット２２は、第１ユニット２１からの排気の流出及び第２ユニット２２への排気の流入の何れも妨げないように配置されている。

尚、図１及び図２に例示した第１装置１０１においては、上述したように、第１ハウジング２１ｈの軸ＡＸ１と第２ハウジング２２ｈの軸ＡＸ２とが平行になるように第１ユニット２１及び第２ユニット２２が配置されている。しかしながら、第１装置において第１ハウジングの軸と第２ハウジングの軸とが平行であることは必須の要件ではではなく、上述したように第１柱体２１ｖと第２柱体２２ｖとが第１空間１０ｓにおいて交差しなければよい。また、図１及び図２に例示した第１装置１０１においては、第１空間１０ｓを挟んで互いに対向するケーシング１０の外殻に第１開口１１及び第２開口１２がそれぞれ形成されている。しかしながら、第１空間を挟んで互いに対向するケーシングの外殻に第１開口１１及び第２開口１２がそれぞれ形成されていることは必須の要件ではではない。例えば、第１開口及び第２開口は、ケーシングの同じ側の外殻に形成されていてもよく、或いはケーシングの異なる側の外殻に形成されていてもよい。

尚、図２に例示した第１領域１０ｒにおいては、第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とが他の部材を介すること無く互いに直接的に対向している。即ち、第１領域１０ｒにおいては第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面との間に他の部材が存在せず、第１ユニット２１から排出された排気が第２ユニット２２へとより円滑に流入することができる。従って、第１装置１０１における背圧の上昇を更に低減することができる。更に、第１ユニット２１から第２ユニット２２へと流れる排気により第１ユニット２１及び第２ユニット２２をより有効に加熱することができる。加えて、上流側に存在するが故に相対的に高い温度となる第１ユニット２１から下流側に存在するが故に相対的に低い温度となる第２ユニット２２へと輻射熱が伝わり易い。これらにより、第１装置１０１の暖機性能をより一層向上させることができる。

〈効果〉
以上のように、第１装置によれば、前述した従来装置のように複数の排気浄化ユニットを直線状に配置する場合に比べて、ケーシングをより小型化することができる。また、ケーシングの小型化により、外部への放熱が低減され、例えば昇温速度の上昇及び保温性の向上等、第１装置の暖機性能を向上させることができる。更に、第１ユニットから排出された排気が第２ユニットへと円滑に流入することができるので、背圧の上昇を抑制することができる。加えて、第１領域を通過する排気は第１ハウジング及び第２ハウジングの外側面に沿って流れるので、第１ユニット及び第２ユニットを排気によって加熱することができる。その結果、第１装置の暖機性能を更に向上させることができる。

上記に加えて、第１空間において第１領域が存在し且つ第１柱体と第２柱体とが交差しないという要件さえ満たしていれば上記のような効果を達成することができるので、排気浄化装置としての設計自由度が高く、第１装置が搭載されるスペースに応じた構成を柔軟に設計することができる。また、例えば、前述したように別体としてのＳ字状の連通管によって第１ユニットと第２ユニットとを連通させる場合に比べて、例えば第１ユニットから第２ユニットへと排気を導く流路の内径及び／又は横断面形状の推移パターン並びに第２ユニットへの排気の流入部における内部空間の形状等を自由に設定することができる。従って、例えば第２ユニットの最も上流側に配設された第２浄化部材への排気の当たりの均一性（一様度）の向上等の効果を容易に達成することができる。

《第２実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第２実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第２装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

上述した第１装置に関する説明において述べたように、第１装置において第１ユニットを構成する第１ハウジングの軸と第２ユニットを構成する第２ハウジングの軸とが平行であることは必須の要件ではではなく、上述したように第１柱体と第２柱体とが第１空間において交差しなければよい。また、第１装置において第１空間を挟んで互いに対向するケーシングの外殻に第１開口及び第２開口がそれぞれ形成されていることは必須の要件ではなく、第１開口及び第２開口は、ケーシングの同じ側の外殻に形成されていてもよく、或いはケーシングの異なる側の外殻に形成されていてもよい。

〈構成〉
そこで、第２装置は、上述した第１装置であって、第１ハウジングの軸を通る直線と第２ハウジングの軸を通る直線とが空間幾何学的ねじれの位置にあることを特徴とする排気浄化装置である。

「２つの直線が空間幾何学的ねじれの位置にある」とは、当業者に周知であるように、それら２つの直線が「互いに平行ではなく且つ交差もしない」という状態にあることを意味する。この場合、それら２つの直線は、同一平面上に存在しない。また、上述した第１装置を始めとする本発明装置においては、第１空間において互いに対向する第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とによって挟まれた領域である第１領域が存在する。換言すれば、第１空間において第１ユニットと第２ユニットとは互いに接触も交差もせず離れており、互いの間に隙間が存在する。従って、第２装置においては、第１柱体と第２柱体とが第１空間において交差しない状態を確実に達成することができる。

図３は、上述したような構成を有する第２装置の外観の一例を示す模式的な斜視図である。図３に例示する第２装置１０２もまた、図１に例示した第１装置１０１と同様に、ケーシング１０と第１ユニット２１と第２ユニット２２とを備える排気浄化装置である。この例においても、ケーシング１０は直方体状の外形を有する容器状の部材であり、上述したモナカ製法により、プレス成型された２つの部材を破線によって図中に示す箇所において貼り合わせることによって構成されている。

但し、第２装置１０２においては、第１ハウジング２１の軸ＡＸ１を通る直線と第２ハウジング２２の軸ＡＸ２を通る直線とが空間幾何学的ねじれの位置にある。尚、この例においては、第１ハウジング２１の軸ＡＸ１を通る直線に平行な方向と第２ハウジング２２の軸ＡＸ２を通る直線に平行な方向とがなす角が直角となるように第１ユニット２１及び第２ユニット２２が配置されている。従って、第１開口１１はケーシング１０の上流側（図面に向かって上側）に形成されており、第２開口１２はケーシング１０の下流側（図面に向かって手前側）に形成されている。第２装置１０２においても、第１装置１０１と同様に、第１ユニット２１及び第２ユニット２２の外側面に第１開口１１及び第２開口１２それぞれ外嵌しており、排気流路において第１ユニット２１よりも下流側に第２ユニット２２が配設されている。その結果、白抜きの矢印によって図中に示すように、図示しない内燃機関から排出される排気は、第１ユニット２１の上流側の端部から第２装置１０２の内部へと導かれ、第２ユニット２２の下流側の端部から第２装置１０２の外部へと導かれる。

図４は、図３に例示した第２装置の内部構造の一例を示す模式的な断面図である。図４の（ａ）は、図３に例示した第１ハウジングの軸ＡＸ１を含み且つ第２ハウジングの軸ＡＸ２に直交する平面による第２装置１０２の断面図である。一方、図４の（ｂ）は、図３に例示した第２ハウジングの軸ＡＸ２を含み且つ第１ハウジングの軸ＡＸ１に直交する平面による第２装置１０２の断面図である。

図４に示すように、第１空間１０ｓにおいて互いに対向する第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とによって挟まれた領域である第１領域１０ｒが存在する（斜線部を参照）。また、上述したように、第２装置１０２においては、第１ハウジング２１の軸ＡＸ１を通る直線と第２ハウジング２２の軸ＡＸ２を通る直線とが空間幾何学的ねじれの位置にある。従って、第１ハウジング２１ｈの軸ＡＸ１の方向に延長された外側面によって囲まれる仮想的な柱体（第１柱体２１ｖ）と第２ハウジング２２ｈの軸ＡＸ２の方向に延長された外側面によって囲まれる仮想的な柱体（第２柱体２２ｖ）とは第１空間１０ｓにおいて交差しない。換言すれば、第１空間１０ｓにおいて、第１ユニット２１は第２ユニット２２の流入側（上流側）の端面にオーバーラップせず且つ第２ユニット２２は第１ユニット２１の流出側（下流側）の端面にオーバーラップしない。即ち、第２装置１０２においても、第１装置１０１と同様に、第１ユニット２１及び第２ユニット２２は、第１ユニット２１からの排気の流出及び第２ユニット２２への排気の流入の何れも妨げないように配置されている。

尚、図３及び図４に例示した第２装置１０２においては、上述したように、第１ハウジング２１の軸ＡＸ１を通る直線に平行な方向と第２ハウジング２２の軸ＡＸ２を通る直線に平行な方向とがなす角が直角となるように第１ユニット２１及び第２ユニット２２が配置されている。しかしながら、第２装置において上記角が直角となることは必須の要件ではではなく、上述したように第１ハウジング２１の軸ＡＸ１を通る直線と第２ハウジング２２の軸ＡＸ２を通る直線とが空間幾何学的ねじれの位置にあることにより、第１柱体２１ｖと第２柱体２２ｖとが第１空間１０ｓにおいて交差しない状態が確実に達成されていればよい。換言すれば、第２装置１０２においては、第１ハウジング２１の軸ＡＸ１を通る直線に平行な方向と第２ハウジング２２の軸ＡＸ２を通る直線に平行な方向とがなす角が直角以外の任意の角度となるように第１ユニット２１及び第２ユニット２２が配置されていてもよい。この場合、第１開口１１及び第２開口１２は、ケーシング１０の外殻において、第１ユニット２１及び第２ユニット２２の配置に応じた位置に形成される。

尚、図４に例示した第１領域１０ｒにおいても、第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とが他の部材を介すること無く互いに直接的に対向している。即ち、第１領域１０ｒにおいては第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面との間に他の部材が存在せず、第１ユニット２１から排出された排気が第２ユニット２２へとより円滑に流入することができる。従って、第１装置１０１における背圧の上昇を更に低減することができる。更に、第１ユニット２１から第２ユニット２２へと流れる排気により第１ユニット２１及び第２ユニット２２をより有効に加熱することができる。加えて、上流側に存在するが故に相対的に高い温度となる第１ユニット２１から下流側に存在するが故に相対的に低い温度となる第２ユニット２２へと輻射熱が伝わり易い。これらにより、第２装置１０２の暖機性能をより一層向上させることができる。

〈効果〉
以上のように、第２装置においては、第１ハウジング２１の軸を通る直線と第２ハウジング２２の軸を通る直線とが空間幾何学的ねじれの位置にあることにより、第１柱体と第２柱体とが第１空間において交差しない状態が確実に達成される。従って、第２装置によれば、背圧の上昇を抑制しつつ小型化及び暖機性能の向上を達成することができる。また、第２装置においては、第１ハウジングの軸を通る直線に平行な方向と第２ハウジングの軸を通る直線に平行な方向とがなす角が直角以外の任意の角度となるように第１ユニット及び第２ユニットが配置されていてもよい。従って、第２装置においては、排気浄化装置としての設計自由度が更に高く、第２装置が搭載されるスペースに応じた構成を更に柔軟に設計することができる。

《第３実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第３実施形態に係る排気浄化装置（以降、「第３装置」と称呼される場合がある。）について説明する。

前述した第１装置に関する説明において述べたように、内燃機関から排出され第１装置に導かれた排気は先ず第１開口を介して第１ユニットに導入され、第１ユニットから排出された排気はケーシングの内部空間である第１空間を経由して第２ユニットに導入され、第２ユニットから排出された排気は第２開口を介してケーシングの外部へと排出される。このように第１装置を始めとする本発明装置においては、第１ユニットから第２ユニットへと排気を導くための別個の部材を必要としないので、排気浄化装置の構成を単純化すると共に排気浄化装置を小型化することができる。

加えて、第１ユニットから排出された排気が第１領域を通過して第２ユニットへと流れる際には、第１ハウジング及び第２ハウジングの外側面に沿って排気が流れるので、第１ユニット及び第２ユニットが排気によって加熱される。その結果、本発明装置の暖機性能を更に向上させることができる。

従って、本発明装置の暖機性能を維持しつつ本発明装置を更に小型化する観点からは、ケーシングの内部空間である第１空間のうち第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面とによって挟まれた領域である第１領域以外の領域を縮小又は排除することが望ましい。

そこで、第３装置は、上述した第１装置又は第２装置であって、互いに対向する第１ハウジングの外側面及び第２ハウジングの外側面並びに当該互いに対向する第１ハウジングの外側面と第２ハウジングの外側面との間に介在して互いに対向するケーシングの内壁面同士によって画定される空間である独立流路が第１空間に形成されていることを特徴とする排気浄化装置である。

換言すれば、第３装置には、互いに対向する第１ハウジングの外側面及び第２ハウジングの外側面と、これらの互いに対向する第１ハウジング及び第２ハウジングの外側面に接合されたケーシングの外殻と、によって構成された略筒状の部材によって取り囲まれた空間（独立流路）が第１空間に形成されている。この独立流路の横断面の形状及び面積は、例えば独立流路を取り囲む第１ハウジングの外側面及び第２ハウジングの外側面並びにケーシングの外殻の形状によって定まり、第３装置における背圧の上昇及び独立流路に流れる排気による暖機性能の向上の程度に影響を及ぼす。従って、独立流路を取り囲む第１ハウジングの外側面及び第２ハウジングの外側面並びにケーシングの外殻の形状は、例えば、第３装置における背圧の上昇を抑制しつつ独立流路に流れる排気による暖機性能を向上させるように定めることが望ましい。

更に、第３装置においては、第１空間における独立流路よりも上流側の空間と第１空間における独立流路よりも下流側の空間とが独立流路のみによって連通されている。即ち、第３装置においては、第１ユニットから排出された排気が第２ユニットに到達するには、独立流路を排気が通過しなければならない。換言すれば、第３装置においては、第１ユニットから排出されて第２ユニットに導入される排気は独立流路を必ず経由する。従って、第３装置においては、第１空間における独立流路以外の領域を排除することができるので、本発明装置の暖機性能を維持しつつ本発明装置を更に小型化することができる。

図５は、上述したような構成を有する第３装置の外観の１つの例を示す模式的な斜視図である。図６は、図５に例示した第３装置の内部構造の一例を示す模式的な断面図である。図６の（ａ）は、図５に例示した第１ハウジングの軸ＡＸ１及び第２ハウジングの軸ＡＸ２の両方を含む平面による第３装置１０３ａの断面図である。一方、図６の（ｂ）は、（ａ）に示した直線Ｌ２を含み軸ＡＸ１及びＡＸ２に垂直な平面による第３装置１０３ａの断面図である。

図５及び図６に例示する第３装置１０３ａは、図１及び図２を参照しながら説明した第１装置１０１に対応する排気浄化装置である。第３装置１０３ａにおいては、互いに対向する第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とによって挟まれた領域である第１領域１０ｒ（斜線部）、第１ユニット２１から第１領域１０ｒへと排気が流入するための領域であり上流側領域及び第１領域１０ｒから第２ユニット２２へと排気が流入するための領域である下流側領域のみによって第１空間１０ｓが構成されており、これら以外の領域は排除されている。

上記の結果、第３装置１０３ａにおいては、互いに対向する第１ハウジング２１の外側面及び第２ハウジング２２の外側面並びに当該互いに対向する第１ハウジング２１の外側面と第２ハウジング２２の外側面との間にそれぞれ介在して互いに対向するケーシング１０の内壁面同士によって第１領域１０ｒが画定されている。即ち、第３装置１０３ａにおいては、第１領域１０ｒが独立流路として形成されている。また、第１空間における独立流路、上述した上流側領域及び下流側領域以外の領域は排除されている。即ち、第３装置１０３ａにおいては、第１空間１０ｓにおける独立流路よりも上流側の空間と第１空間における独立流路よりも下流側の空間とが独立流路のみによって連通されている。換言すれば、第３装置１０３ａは、第１ユニット２１から排出されて第２ユニット２２に導入される排気が独立流路を必ず経由するように構成されている。

一方、図７は、上述したような構成を有する第３装置の外観のもう１つの例を示す模式的な斜視図である。図８は、図７に例示した第３装置の模式的な斜視図及び六面図である。図８の（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す黒塗りの矢印の方向から観察した場合における正面図であり、（ｃ）は平面図（頂面図）であり、（ｄ）は底面図であり、（ｅ）は左側面図であり、（ｆ）は右側面図である。尚、背面図は（ｄ）に示す底面図と同様であるので省略した。また、図８においては、第３装置の構成を見易く示すことを目的として、符号を省略した。次に、図９は、図７及び図８に例示した第３装置の内部構造の一例を示す模式的な断面図である。図９の（ａ）は、図７に例示した第１ハウジングの軸ＡＸ１を含み且つ第２ハウジングの軸ＡＸ２に直交する平面による第３装置１０３ｂの断面図である。一方、図９の（ｂ）は、図７に例示した第２ハウジングの軸ＡＸ２を含み且つ第１ハウジングの軸ＡＸ１に直交する平面による第３装置１０３ｂの断面図である。

図７乃至図９に例示する第３装置１０３ｂは、図３及び図４を参照しながら説明した第２装置１０２に対応する排気浄化装置である。第３装置１０３ｂにおいては、互いに対向する第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とによって挟まれた領域である第１領域１０ｒ（斜線部）、第１ユニット２１から第１領域１０ｒへと排気が流入するための領域であり上流側領域及び第１領域１０ｒから第２ユニット２２へと排気が流入するための領域である下流側領域のみによって第１空間１０ｓが構成されており、これら以外の領域は排除されている。また、図示しないが、上流側領域から第１領域１０ｒを経由すること無く下流側領域へと排気が流れないように、第１空間の内部における所定の位置に仕切り板が設けられている。

上記の結果、第３装置１０３ｂにおいても、第３装置１０３ａと同様に、互いに対向する第１ハウジング２１の外側面及び第２ハウジング２２の外側面並びに当該互いに対向する第１ハウジング２１の外側面と第２ハウジング２２の外側面との間に介在して互いに対向するケーシング１０の内壁面同士によって第１領域１０ｒが画定されている。即ち、装置１０３ｂにおいても、第３装置１０３ａと同様に、第１領域１０ｒが独立流路として形成されている。また、第１空間における独立流路、上述した上流側領域及び下流側領域以外の領域は排除されている。即ち、第３装置１０３ｂにおいても、第３装置１０３ａと同様に、第１空間１０ｓにおける独立流路よりも上流側の空間と第１空間における独立流路よりも下流側の空間とが独立流路のみによって連通されている。換言すれば、第３装置１０３ｂもまた、第３装置１０３ａと同様に、第１ユニット２１から排出されて第２ユニット２２に導入される排気が独立流路を必ず経由するように構成されている。

〈効果〉
以上のように、第３装置においては、互いに対向する第１ハウジングの外側面及び第２ハウジングの外側面と、これらの互いに対向する第１ハウジング及び第２ハウジングの外側面に接合されたケーシングの外殻と、によって構成された略筒状の部材によって取り囲まれた空間である独立流路が第１空間に形成されている。更に、第３装置は、第１ユニットから排出されて第２ユニットに導入される排気が独立流路を必ず経由するように構成されている。その結果、第３装置によれば、排気浄化装置としての暖機性能を維持しつつ装置全体を更に小型化することができる。

本発明の第１実施例に係る排気浄化装置（以降、「第１実施例装置」と称呼される場合がある。）につき、図面を参照しながら、以下に詳しく説明する。

図１０は第１実施例装置の模式的な正面図であり、図１１は図１０に示した直線Ｌ３を含む平面によって切断された第１実施例装置を示す模式図であり、図１２及び図１３はそれぞれ図１０に示した第１実施例装置の構成を示す模式的な左側面図及び右側面図である。尚、図１０乃至図１３においては、第１実施例装置の構成についての理解を容易にすることを目的として、ケーシングの輪郭が太線によって描かれている。

図１０乃至図１３に例示するように、第１実施例装置２０１は、エキゾーストマニホールド（以降、「エキマニ」と略称される場合がある。）部分３１と一体的に構成されたエキマニ一体型排気浄化装置（排気処理ユニット）である。このような排気浄化装置は「マニバータ」とも称呼される。第１実施例装置２０１は、エキマニ部分３１のヘッドフランジ３１ｆを介して図示しない四気筒型内燃機関のエンジヘッドの側面に取り付けられる。また、第１実施例装置２０１においては、上流側の排気浄化ユニットである第１ユニット２１と下流側の排気浄化ユニットである第２ユニット２２とが互いに平行になるように配置されている。

ケーシング１０は、前述した「モナカ製法」によって集成されている。具体的には、ケーシング１０は、図１０における手前－奥方向（表裏方向）にケーシング１０が二分割された形状となるようにステンレス鋼板からプレス成型された２つの半体を相互に溶接することによって集成されている。

エキマニ部分３１の下流側の端部は、第１ユニット２１を構成する第１ハウジング２１ｈの上流側の端部に外嵌されて溶接によって固定されている。ケーシング１０の上流側の開口である第１開口１１は、第１ハウジング２１ｈの外側面の第２ハウジング２２ｈに対向する領域の大部分及び第１ハウジング２１ｈの下流側の端部を覆うように開口しており、第１ハウジング２１ｈの下流側の端部及び外側面に外嵌されて溶接によって固定されている。一方、ケーシング１０の下流側の開口である第２開口１２は、第２ハウジング２２ｈの外側面の第１ハウジング２１ｈに対向する領域の大部分及び第２ハウジング２２ｈの上流側の端部を覆うように開口しており、第２ハウジング２２ｈの下流側の端部及び外側面に外嵌されて溶接によって固定されている。

上記構成により、第１実施例装置２０１においては、図１１に示すように、ケーシング１０の１つの内部空間である第１空間において互いに対向する第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とによって挟まれ且つケーシング１０の内壁面同士によって挟まれた領域である第１領域が大きく形成されている。この第１領域においても、第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とが他の部材を介すること無く互いに直接的に対向している。従って、第１ユニット２１から排出された排気が第２ユニット２２へとより円滑に流入することができる。その結果、第１実施例装置２０１における背圧の上昇を更に低減することができる。更に、第１ユニット２１から第２ユニット２２へと流れる排気により第１ユニット２１及び第２ユニット２２をより有効に加熱することができる。加えて、上流側に存在するが故に相対的に高い温度となる第１ユニット２１から下流側に存在するが故に相対的に低い温度となる第２ユニット２２へと輻射熱が伝わり易い。これらにより、第１実施例装置２０１の暖機性能をより一層向上させることができる。

また、第１ユニット２１から第２ユニット２２へと排気を導く略Ｓ字状の流路が第１空間によって最短且つ最小に形成されている。更に、第１領域においては、互いに対向する第１ハウジング２１ｈの外側面及び第２ハウジング２２ｈの外側面並びに当該互いに対向する第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面との間に介在して互いに対向するケーシング１０の内壁面同士によって画定される空間である独立流路が形成されている。第１ユニット２１から排出されて第２ユニット２２に導入される排気は独立流路を必ず経由する。即ち、第１実施例装置２０１は、前述した第３装置に該当する排気浄化装置である。

尚、図１０乃至図１３に例示する第１実施例装置２０１が備えるケーシング１０には、例えば上述した独立流路としての第１領域の内部を流れる排気の温度等を検知するセンサを挿入するためのセンサ挿入孔１０ｈが形成されている。また、第１実施例装置２０１が適用される（図示しない）内燃機関は、排気再循環（ＥＧＲ）システムを備えるため、ＥＧＲ管２３を接続するための更なる開口として第３開口１３がケーシング１０に設けられている。第３開口１３は、円形状の開口であり、ＥＧＲ管２３と嵌合されて溶接によって固定されている。但し、本発明装置は必ずしも上記のようなセンサを備える必要は無く、本発明装置が適用される内燃機関は必ずしもＥＧＲシステムを備える必要は無い。即ち、センサ挿入孔１０ｈ、第３開口１３及びＥＧＲ管２３は本発明の必須の構成要件ではない。

ところで、上述したように、第１実施例装置２０１においては、上流側の第１ユニット２１と下流側の第２ユニット２２とが互いに平行になるように配置されており且つ第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とによって挟まれた領域である第１領域が第１空間に形成されている。即ち、第１ハウジング２１ｈの軸方向に延長された第１ハウジング２１ｈの外側面によって囲まれる仮想的な柱体（第１柱体）と第２ハウジングの軸方向に延長された第２ハウジング２２ｈの外側面によって囲まれる仮想的な柱体（第２柱体）とは第１空間において交差しない。即ち、第１ユニット２１及び第２ユニット２２は、ケーシング１０の内部において一方の端面に他方がオーバーラップしないように配置されている。

以上のような構成により、第１実施例装置２０１によれば、ケーシング１０の小型化により、外部への放熱が低減され、例えば昇温速度の上昇及び保温性の向上等、第１実施例装置２０１の暖機性能を向上させることができる。特に、第１実施例装置２０１においては、上述したように、互いに対向する第１ハウジング及び第２ハウジングの外側面並びにケーシング１０の内壁面によって画定される空間である独立流路が形成されており、第１ユニット２１から第２ユニット２２へと流れる排気が独立流路を必ず経由する。従って、第１ユニット２１及び第２ユニット２２を排気によって効果的に加熱することができる。その結果、第１実施例装置２０１の暖機性能を更に向上させることができる。更に、第１ユニット２１から排出された排気が第２ユニット２２へと円滑に流入することができるので、背圧の上昇を抑制することができる。しかも、第１領域において、第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面との間には他の部材が存在しない。これにより、第１領域においては排気の流れ及び輻射熱の伝達が妨げられないので、第１実施例装置２０１における背圧の上昇（圧力損失の増大）をより一層低減すると共に第１実施例装置２０１の暖機性能をより一層向上させることができる。

また、例えば、前述したように別体としてのＳ字状の連通管によって第１ユニット２１と第２ユニット２２とを連通させる場合に比べて、例えば第１ユニット２１から第２ユニット２２へと排気を導く流路の内径及び／又は横断面形状の推移パターン並びに第２ユニット２２への排気の流入部における内部空間の形状等を自由に設定することができる。従って、例えば第２ユニット２２の最も上流側に配設された第２浄化部材（図示せず）への排気の当たりの均一性（一様度）の向上等の効果を容易に達成することができる。尚、第１装置に関する説明において述べたように、第１ハウジングの軸と第２ハウジングの軸とが平行であることは必須の要件ではではなく、第１柱体と第２柱体とが第１空間において交差しなければよい。例えば、後述する実施例２に係る排気浄化装置におけるように、第１ユニットと第２ユニットとが空間幾何学的ねじれの位置にあってもよい。

本発明の第２実施例に係る排気浄化装置（以降、「第２実施例装置」と称呼される場合がある。）につき、図面を参照しながら、以下に詳しく説明する。

図１４は、第２実施例装置の模式的な斜視図であり、図１５は図１４に示した第２実施例装置を構成するケーシングの上側の半体を取り除いてケーシングの内部における第１ユニット及び第２ユニットの配置を示す模式的な斜視図である。また、図１６は、図１４に示した第２実施例装置を構成するケーシング並びに第１ユニット及び第２ユニットの一部を取り除いて第１ユニット及び第２ユニットの構成を示す模式的な斜視図である。

第２実施例装置２０２を構成するケーシング１０もまた、前述した「モナカ製法」によって集成されている。具体的には、ケーシング１０は、図１４乃至図１６における上下方向にケーシング１０が二分割された形状となるようにステンレス鋼板からプレス成型された２つの半体を相互に溶接することによって集成されている。

図１４乃至図１６に例示するように、第１ユニット２１及び第２ユニット２２の互いに対向する部分を内包し且つ第１ユニット２１の上流側の端部及び第２ユニット２２の下流側の端部がそれぞれ第１開口１１及び第２開口１２から外部に突出するようにケーシング１０が構成されている。このようなケーシング１０の内部空間である第１空間は第１ユニット２１から第２ユニット２２へと排気を導く流路として機能する。

図１６に示すように、第２実施例装置２０２においては、第１浄化部材２１ｍと第１ハウジング２１ｈとの間及び第２浄化部材２２ｍと第２ハウジング２２ｈとの間に保持部材（マット）２１ｂ及び２２ｂがそれぞれ挟圧保持されている。これらの保持部材２１ｂ及び２２ｂの復元力により、第１浄化部材２１ｍ及び第２浄化部材２２ｍが第１ハウジング２１ｈ及び第２ハウジング２２ｈの内部の所定の位置にそれぞれ保持されている。

また、図１４乃至図１６に例示するように、第２実施例装置２０２においては、第１ユニット２１及び第２ユニット２２が「互いに平行ではなく且つ交差もしない」状態にある。即ち、第１ユニット２１及び第２ユニット２２は空間幾何学的ねじれの位置にある。従って、第２実施例装置２０２においても、第１ユニット２１及び第２ユニット２２は、ケーシング１０の内部において一方の端面に他方がオーバーラップしないように配置されている。更に、図１５及び図１６に示すように、ケーシング１０の内部空間である第１空間１０ｓにおいて互いに対向する第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とによって挟まれた領域である第１領域１０ｒが存在する（斜線部を参照）。このように、第２実施例装置２０２は、前述した第２装置に該当する排気浄化装置である。尚、第２実施例装置２０２においても、第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面とが第１領域において他の部材を介すること無く互いに直接的に対向している。

以上のような構成により、第２実施例装置２０２によれば、ケーシング１０の小型化により、外部への放熱が低減され、例えば昇温速度の上昇及び保温性の向上等、第２実施例装置２０２の暖機性能を向上させることができる。更に、第１ユニット２１から排出された排気が第２ユニット２２へと円滑に流入することができるので、背圧の上昇を抑制することができる。加えて、第１ユニット２１から第１空間１０ｓを経由して第２ユニット２２へと流れる排気は第１ハウジング２１ｈ及び第２ハウジング２２ｈの外側面に沿って流れ、当該排気の一部は第１領域１０ｒを通過するので、第１ユニット２１及び第２ユニット２２を排気によって効率的に加熱することができる。その結果、第２実施例装置２０２の暖機性能を更に向上させることができる。

しかも、第１領域１０ｒにおいては第１ハウジング２１ｈの外側面と第２ハウジング２２ｈの外側面との間に他の部材が存在しないので、第１ユニット２１から排出された排気が第２ユニット２２へとより円滑に流入することができる。その結果、第２実施例装置２０２における背圧の上昇を更に低減することができる。更に、第１ユニット２１から第２ユニット２２へと流れる排気により第１ユニット２１及び第２ユニット２２をより有効に加熱することができる。加えて、上流側に存在するが故に相対的に高い温度となる第１ユニット２１から下流側に存在するが故に相対的に低い温度となる第２ユニット２２へと輻射熱が伝わり易い。これらにより、第２実施例装置２０２の暖機性能をより一層向上させることができる。

上記に加えて、第２実施例装置２０２においては、第１ハウジング２１ｈの軸を通る直線と第２ハウジング２２ｈの軸を通る直線とが空間幾何学的ねじれの位置にあることにより、第１柱体と第２柱体とが第１空間において交差しない状態が確実に達成される。第２実施例装置２０２においては、第１ハウジング２１ｈの軸を通る直線に平行な方向と第２ハウジング２２ｈの軸を通る直線に平行な方向とがなす角を直角以外の任意の角度となるように第１ユニット２１及び第２ユニット２２が配置されていてもよい。従って、第２実施例装置２０２によれば、排気浄化装置としての設計自由度を更に高めて、第２実施例装置２０２が搭載されるスペースに応じた構成を更に柔軟に設計することができる。

例えば、第２実施装置２０２を内燃機関の側方に配置し、鉛直方向における上向きに開口する第１開口１１に対してエキマニ又はターボチャージャを介して上方から排気を流入させ且つ内燃機関から遠ざかる向きに開口する第２開口１２に接続された後流排気管へと排気を流出させるようなレイアウトとすることにより、内燃機関の周辺の狭い空間を有効に活用することができる。

以上、本発明を説明することを目的として、特定の構成を有する幾つかの実施形態及び実施例につき、時に添付図面を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は、これらの例示的な実施形態及び実施例に限定されると解釈されるべきではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載された事項の範囲内で、適宜修正を加えることが可能であることは言うまでも無い。

１０１、１０２、１０３ａ、１０３ｂ、２０１、２０２…排気浄化装置、１０…ケーシング、１０ｓ…第１空間、１０ｒ…第１領域、１１…第１開口、１２…第２開口、１３…第３開口、１０ｈ…センサ挿入孔、２１…第１ユニット、２１ｈ…第１ハウジング、２１ｍ…第１浄化部材、２１ｖ…第１柱体、２２…第２ユニット、２２ｈ…第２ハウジング、２２ｍ…第２浄化部材、２２ｖ…第２柱体、２２ｃ…コーン部、２２ｐ…アウトレットパイプ、２２ｆ…アウトレットフランジ、２３…ＥＧＲ管、２３ｆ…ＥＧＲフランジ、３１…エキマニ部分、３１ｆ…ヘッドフランジ、ＡＸ１…第１ハウジングの軸、ＡＸ２…第２ハウジングの軸。

Claims (2)

1. 内燃機関から排出される排気の流路である排気流路の一部としての１つの内部空間である第１空間を画定する容器であり且つ前記排気流路における上流側に形成された開口である第１開口及び前記排気流路における下流側に形成された開口である第２開口を備えるケーシングと、前記排気流路において上流側に配設された排気浄化ユニットである第１ユニットと、前記排気流路において前記第１ユニットよりも下流側に配設された排気浄化ユニットである第２ユニットと、を備える排気浄化装置であって、
   前記第１ユニットは、筒状の形状を有する第１ハウジング及び前記第１ハウジングの内部に保持されて前記排気を浄化する１つ以上の部材である第１浄化部材を備え、
   前記第２ユニットは、筒状の形状を有する第２ハウジング及び前記第２ハウジングの内部に保持されて前記排気を浄化する１つ以上の部材である第２浄化部材を備え、
   前記第１開口が前記第１ハウジングの外側面に外嵌し、
   前記第２開口が前記第２ハウジングの外側面に外嵌し、
   前記第１空間において互いに対向する前記第１ハウジングの前記外側面と前記第２ハウジングの前記外側面とによって挟まれた領域である第１領域が存在し、
   前記第１ハウジングの軸方向に延長された前記第１ハウジングの前記外側面によって囲まれる仮想的な柱体である第１柱体と前記第２ハウジングの軸方向に延長された前記第２ハウジングの前記外側面によって囲まれる仮想的な柱体である第２柱体とは前記第１空間において交差せず、
   互いに対向する前記第１ハウジングの前記外側面及び前記第２ハウジングの前記外側面並びに当該互いに対向する前記第１ハウジングの前記外側面と前記第２ハウジングの前記外側面との間にそれぞれ介在して互いに対向する前記ケーシングの内壁面同士によって画定される空間である独立流路が前記第１空間に形成されており、
   前記第１空間における前記独立流路よりも上流側の空間と前記第１空間における前記独立流路よりも下流側の空間とは前記独立流路のみによって連通されている、
   ことを特徴とする、排気浄化装置。
2. 請求項１に記載された排気浄化装置であって、
   前記第１ハウジングの軸を通る直線と第２ハウジングの軸を通る直線とが空間幾何学的ねじれの位置にある、
   ことを特徴とする、排気浄化装置。

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