WO2021240876A1 - 排気浄化装置 - Google Patents

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WO2021240876A1
WO2021240876A1 PCT/JP2021/002560 JP2021002560W WO2021240876A1 WO 2021240876 A1 WO2021240876 A1 WO 2021240876A1 JP 2021002560 W JP2021002560 W JP 2021002560W WO 2021240876 A1 WO2021240876 A1 WO 2021240876A1
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WO
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housing
unit
exhaust gas
space
flow path
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/002560
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English (en)
French (fr)
Inventor
達樹 深川
英介 鵜飼
Original Assignee
株式会社三五
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas purification device. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification device capable of achieving miniaturization and improvement of warm-up performance while suppressing an increase in back pressure.
  • Exhausts emitted from internal combustion engines such as gasoline engines and diesel engines include particulate matter (PM) consisting of soot and the like, carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (HC: HydroCarbon), and nitrogen oxides (HC: HydroCarbon). Includes specific substances such as NOx). Therefore, from the viewpoint of protecting the global environment, for example, filters such as a gasoline particulate filter (GPF: Gasolin Particulate Filter) and a diesel particulate filter (DPF: Diesel Particulate Filter) that collect PM, and an oxidation catalyst (OC: Oxidation Catalyst) are used.
  • PM particulate matter
  • CO carbon monoxide
  • HC HydroCarbon
  • NOx nitrogen oxides
  • Exhaust purification unit including exhaust purification catalyst such as three-way catalyst (TWC: Three-Way Catalyst), selective catalytic reduction denitration device (SCR: Selective Catalytic Reduction) and ammonia slip catalyst (ASC: Ammonia Sleep Catalyst).
  • TWC Three-Way Catalyst
  • SCR Selective Catalytic Reduction
  • ASC Ammonia Sleep Catalyst
  • an exhaust gas treatment device that accelerates warm-up and achieves miniaturization by holding a honeycomb filter and a catalyst-supported honeycomb structure that are inclined to each other at a predetermined angle in the can body (for example, Patent Document 2). See.).
  • the catalyst-supported honeycomb structure on the upstream side is arranged so as to overlap the end face of the inflow side (upstream side) of the honeycomb filter on the downstream side.
  • the upstream exhaust purification unit overlaps the inflow side (upstream) end face of the downstream exhaust purification unit for the purpose of accelerating warm-up and achieving miniaturization as described above.
  • Various exhaust gas purification devices and catalytic converters arranged in such a manner have been proposed (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
  • the configuration in which the upstream exhaust gas purification unit exists on the extension line in the axial direction of the end face on the inlet side of the downstream exhaust purification unit hinders the inflow of exhaust gas into the downstream exhaust gas purification unit. It is easy to cause an increase in back pressure (increase in pressure loss), which may lead to a decrease in engine performance. In addition, stagnation of the exhaust flow is likely to occur, and there is a possibility that problems such as soot accumulation may occur in the stagnation area. Contrary to the above, such a problem may occur even in a configuration in which the exhaust gas purification unit on the downstream side exists on the extension line in the axial direction of the end face on the outlet side of the exhaust gas purification unit on the upstream side.
  • an exhaust gas purification device in which the first converter and the second converter, each of which has a built-in exhaust gas purification unit, are connected so as to be positioned parallel to each other by an S-shaped connecting pipe in which a reducing agent injection nozzle is installed.
  • the S-shaped communication pipe provided in the exhaust gas purification device is provided for the purpose of stirring and mixing the reducing agent added to the exhaust on the upstream side, and when the addition of the reducing agent is unnecessary, the reducing agent may not be added.
  • the communication pipe as described above should be as short as possible from the viewpoint of suppressing an increase in back pressure, downsizing, and improving warm-up performance.
  • Japanese Patent No. 6537606 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-117409 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-241705 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-045897 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-0848550 Japanese Patent No. 6404701
  • the present inventor has a region inside the casing in which the outer surfaces of the exhaust gas purification unit on the upstream side and the exhaust gas purification unit on the downstream side directly face each other, and one of these exhaust gas purification units. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by arranging the end faces so that the other does not overlap.
  • the exhaust gas purification device (hereinafter, may be referred to as “the device of the present invention") is an exhaust gas purification device including a casing, a first unit, and a second unit.
  • the casing is a container that defines the first space, which is one internal space as a part of the exhaust flow path, which is the flow path of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and is an opening formed on the upstream side of the exhaust flow path. It is provided with a first opening which is an opening and a second opening which is an opening formed on the downstream side in the exhaust flow path.
  • the first unit is an exhaust purification unit arranged on the upstream side in the exhaust flow path.
  • the second unit is an exhaust purification unit arranged on the downstream side of the first unit in the exhaust flow path.
  • the first unit includes a first housing having a cylindrical shape and a first purification member which is one or more members held inside the first housing to purify exhaust gas.
  • the second unit includes a second housing having a cylindrical shape and a second purification member which is one or more members held inside the second housing to purify the exhaust gas.
  • the first opening of the casing is fitted on the outer surface of the first housing, and the second opening of the casing is fitted on the outer surface of the second housing.
  • first region which is a region sandwiched between the outer surfaces of the first housing and the outer surfaces of the second housing facing each other in the first space.
  • first pillar and the second pillar do not intersect in the first space.
  • the first prism is a virtual prism surrounded by the outer surface of the first housing extending in the axial direction of the first housing.
  • the second pillar is a virtual pillar surrounded by the outer surface of the second housing extending in the axial direction of the second housing.
  • first region which is a region sandwiched between the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing facing each other in the first space, and the first prism
  • the first unit and the second unit are arranged so that the second pillar and the second prism do not intersect with each other. That is, in the first unit and the second unit, not a few portions are housed inside the casing, and the other is arranged so as not to overlap with one end face inside the casing.
  • the casing can be made smaller. Further, by reducing the size of the casing, heat dissipation to the outside can be reduced, and the warm-up performance of the apparatus of the present invention can be improved, for example, an increase in the heating rate and an improvement in heat retention.
  • the exhaust gas discharged from the upstream exhaust gas purification unit (first unit) is discharged. It can smoothly flow into the exhaust gas purification unit (second unit) on the downstream side. As a result, it is possible to suppress an increase in back pressure as compared with the conventional device.
  • the exhaust gas discharged from the first unit passes through the first region and flows to the second unit, the exhaust gas flows along the outer surfaces of the first housing and the second housing, so that the first unit And the second unit is heated by the exhaust.
  • the warm-up performance of the apparatus of the present invention can be further improved.
  • an exhaust gas purification device capable of achieving miniaturization and improvement of warm-up performance while suppressing an increase in back pressure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of the first apparatus illustrated in FIG. 1. It is a schematic perspective view which shows an example of the appearance of the exhaust gas purification apparatus (second apparatus) which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of the second device illustrated in FIG. It is a schematic perspective view which shows one example of the appearance of the exhaust gas purification apparatus (third apparatus) which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of the third device illustrated in FIG. It is a schematic perspective view which shows another example of the appearance of the exhaust gas purification apparatus (third apparatus) which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view and a hexagonal view of the third device illustrated in FIG. 7.
  • 7 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of the third apparatus illustrated in FIGS. 7 and 8.
  • It is a schematic front view of the exhaust gas purification apparatus (1st Example apparatus) which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • It is a schematic diagram which shows the 1st Example apparatus cut by the plane including the straight line L3 shown in FIG.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing the arrangement of the first unit and the second unit inside the casing by removing the upper half body of the casing constituting the second embodiment device shown in FIG.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing the configurations of the first unit and the second unit by removing the casing constituting the second embodiment device and a part of the first unit and the second unit shown in FIG.
  • first device the exhaust gas purification device
  • the first device is an exhaust gas purification device including a casing, a first unit, and a second unit.
  • the casing is a container that defines the first space, which is one internal space as a part of the exhaust flow path, which is the flow path of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, and is an opening formed on the upstream side of the exhaust flow path. It is provided with a first opening which is an opening and a second opening which is an opening formed on the downstream side in the exhaust flow path.
  • the first unit is an exhaust purification unit arranged on the upstream side in the exhaust flow path.
  • the second unit is an exhaust purification unit arranged on the downstream side of the first unit in the exhaust flow path.
  • the first unit includes a first housing having a cylindrical shape and a first purification member which is one or more members held inside the first housing to purify exhaust gas.
  • the second unit includes a second housing having a cylindrical shape and a second purification member which is one or more members held inside the second housing to purify the exhaust gas.
  • the first opening of the casing is fitted on the outer surface of the first housing, and the second opening of the casing is fitted on the outer surface of the second housing.
  • first region which is a region sandwiched between the outer surfaces of the first housing and the outer surfaces of the second housing facing each other in the first space.
  • first pillar and the second pillar do not intersect in the first space.
  • the first prism is a virtual prism surrounded by the outer surface of the first housing extending in the axial direction of the first housing.
  • the second pillar is a virtual pillar surrounded by the outer surface of the second housing extending in the axial direction of the second housing.
  • the first opening and the second opening are fitted on the outer surfaces of the first unit and the second unit, respectively, so that a part of the first unit and the second unit is exposed to the outside.
  • the specific configuration of the casing is not particularly limited as long as it can meet the above-mentioned requirements and can withstand the usage environment and usage conditions as an exhaust gas purification device.
  • the casing may be composed of a tubular member made of a metal material such as stainless steel, or may be configured by a manufacturing method (so-called "Monaka manufacturing method") in which a plurality of press-molded members are superposed. It may have been done.
  • the first device guides the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the first unit and the second unit to remove and / or detoxify the above-mentioned specific substances and / or objects contained in the exhaust gas. It is an exhaust purification device that purifies the exhaust. Therefore, it is necessary to airtightly join between the first opening of the casing and the outer surface of the first housing and between the second opening of the casing and the outer surface of the second housing.
  • the casing is formed by superimposing a plurality of members press-molded by the above-mentioned Monaca manufacturing method, it is also necessary to airtightly join the plurality of members. Specific examples of the method for achieving such joining include a method such as welding.
  • the first unit is an exhaust purification unit arranged on the upstream side in the exhaust flow path
  • the second unit is an exhaust purification unit arranged on the downstream side of the first unit in the exhaust flow path. be. Therefore, the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and guided to the first device is first introduced into the first unit through the first opening, and the exhaust gas discharged from the first unit passes through the first space which is the internal space of the casing. Then, it is introduced into the second unit, and the exhaust gas discharged from the second unit is discharged to the outside of the casing through the second opening.
  • the first unit includes a first housing having a cylindrical shape and a first purification member which is one or more members held inside the first housing to purify the exhaust gas.
  • the second unit also includes a second housing having a cylindrical shape and a second purifying member which is one or more members held inside the second housing to purify the exhaust gas.
  • the first housing and the second housing are tubular members containing the first unit and the second unit, respectively.
  • the specific configuration of the first housing and the second housing accommodates the first unit and the second unit, respectively, and guides the exhaust gas discharged from the internal combustion engine to the first unit and the second unit, respectively, as an exhaust purification device.
  • the first housing and the second housing may be made of a tubular member (pipe) made of a metal material such as stainless steel, or may be made of the above-mentioned Monaca manufacturing method.
  • the size and shape of the first housing and the second housing can be appropriately determined, for example, according to the size and shape of the first purification member and the second purification member held inside.
  • the first purification member and the second purification member are members that purify the exhaust gas.
  • the first purification member and the second purification member have a function of purifying the exhaust gas by removing and / or detoxifying the above-mentioned specific substances contained in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine. It is a member.
  • Specific examples of such a member include filters such as a gasoline particulate filter (GPF) and a diesel particulate filter (DPF) for collecting PM, an oxidation catalyst (OC), and a three-way catalyst (TWC).
  • Exhaust gas purification catalysts such as a catalytic reduction denitration device (SCR) and an ammonia slip catalyst (ASC) can be mentioned.
  • the first device includes a first purification member and / or a second purification member that requires an additive such as a reducing agent for removing and / or detoxifying a specific substance, the member that requires the additive.
  • the first device may be provided with a device for supplying the additive to the exhaust flow path on the upstream side.
  • first purification member and the second purification member are, for example, an electric heating type catalyst (EHC: Electrically) which is a purification member including a heating element which generates heat by energizing through a pair of electrodes to heat an exhaust purification catalyst. Heated Catalyst) and / or the heating element may be used.
  • EHC electric heating type catalyst
  • the number of first purification members held inside the first housing may be one or two or more. In the latter case, all of the plurality of first purification members may be the same member or may contain different members. Further, these plurality of first purification members may be arranged in series or in parallel. The same applies to the second purification member held inside the second housing. Further, the first purification member held inside the first housing and the second purification member held inside the second housing may be the same member or different from each other.
  • the size and shape of the first purification member and the second purification member may be appropriately determined according to, for example, the exhaust gas purification performance and pressure loss required for each member, the space in which the first device is mounted, and the like. can.
  • the first purification member and the second purification member may have a cross-sectional shape such as a perfect circle and an ellipse, and a polygon such as a triangle, a quadrangle, a trapezoid, and a rhombus. That is, the first purification member and the second purification member may have an outer shape such as a cylinder and an elliptical column, and a polygonal column such as a triangular prism and a quadrangular prism.
  • the first purification member and the second purification member are placed in the first housing and the second housing. It is not particularly limited as long as it can be fixed at a predetermined position inside the housing and can withstand the usage environment and usage conditions as an exhaust purification device.
  • a holding member (mat) which is a cushioning material made of a material capable of exerting a restoring force as a repulsion against compression and having sufficient heat resistance is used as a first purification member and a first. Cushioning is held between the housing and between the second purification member and the second housing, and the first purification member and the second purification member are designated inside the first housing and the second housing by the restoring force of the holding member. Can be held in the position of.
  • the holding member is sandwiched and held between the first purifying member and the first housing and between the second purifying member and the second housing, and the restoring force of the holding member is used to hold the first purifying member and the second purifying member and the second.
  • Specific examples of the method for holding the purification member at a predetermined position inside the first housing and the second housing include methods used by, for example, a press-fitting method and a sizing method. Since the details of the press-fitting method and the sizing method are well known to those skilled in the art, the description thereof is omitted here.
  • the material constituting the holding member as described above include inorganic fibers such as alumina-based fibers and alumina-silica fibers, and those obtained by adding a resin as a binder to such inorganic fibers. Can be done.
  • the resin used as the binder include acrylic rubber, nitrile rubber, polyvinyl alcohol, and acrylic resin.
  • first region which is a region sandwiched between the outer surfaces of the first housing and the outer surfaces of the second housing facing each other in the first space.
  • the outer surfaces (of the first housing and the second housing) of the portions housed inside the casings of the first unit and the second unit face each other.
  • the first prism which is a virtual prism surrounded by the axially extended outer surface of the first housing
  • the second prism which is a virtual prism, in the first space.
  • the first unit does not overlap the inflow side (upstream side) end face of the second unit
  • the second unit overlaps the outflow side (downstream side) end face of the first unit. do not. That is, the first unit and the second unit are arranged so as not to interfere with either the outflow of the exhaust gas from the first unit or the inflow of the exhaust gas into the second unit.
  • the first pillar and the second pillar may intersect.
  • the casing can be made smaller than the case where a plurality of exhaust gas purification units are linearly arranged as in the conventional device described above. Further, by reducing the size of the casing, heat dissipation to the outside can be reduced, and the warm-up performance of the apparatus of the present invention can be improved, for example, an increase in the heating rate and an improvement in heat retention. Further, since the exhaust gas discharged from the first unit can smoothly flow into the second unit, it is possible to suppress an increase in back pressure. In addition, the exhaust gas flowing from the first unit to the second unit via the first space flows along the outer surfaces of the first housing and the second housing, and a part of the exhaust gas passes through the first region. , 1st unit and 2nd unit can be heated by exhaust gas.
  • the first device is the above-mentioned first device, which is an exhaust gas purification device characterized in that the first ratio is larger than the second ratio.
  • the first ratio is the ratio of the portion where the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing are directly opposed to each other in the first region without interposing other members.
  • the second ratio is the ratio of the portion in which the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing indirectly face each other via other members in the first region. Since the first ratio is larger than the second ratio in this way, the flow of exhaust gas is less likely to be obstructed in the first region, so that the increase in back pressure (increase in pressure loss) in the first device can be further reduced. can. Further, since the heating of the first unit and the second unit by the exhaust gas flowing from the first unit to the second unit and the heating of the second unit by the radiant heat from the first unit are promoted, the warm-up performance of the first device is improved. It can be further improved.
  • the first device according to another modification is the above-mentioned first device, in which the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing in the first region do not interfere with each other without intervening other members. It is an exhaust gas purification device characterized by being directly opposed to each other. In other words, in the first region, there are no other members between the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the appearance of the first apparatus having the above-mentioned configuration.
  • the first device 101 exemplified in FIG. 1 is an exhaust gas purification device including a casing 10, a first unit 21, and a second unit 22.
  • the casing 10 is a container-shaped member having a rectangular parallelepiped outer shape, and is configured by bonding two press-molded members at the locations shown in the figure by broken lines by the above-mentioned Monaca manufacturing method. There is.
  • the first unit 21 is the first opening 11 which is an opening formed on the upstream side (upper side toward the drawing) of the casing 10 and the second opening 12 which is an opening formed on the downstream side (lower side toward the drawing). And the outer surface of the second unit 22 are fitted to each other.
  • the exhaust gas discharged from the internal combustion engine (not shown) is guided from the upstream end of the first unit 21 to the inside of the first device 101, and is guided to the inside of the first device 101 of the second unit 22. It is guided to the outside of the first device 101 from the end on the downstream side. That is, the second unit 22 is an exhaust purification unit arranged on the downstream side of the first unit 21 in the exhaust flow path.
  • the first unit 21 and the second unit 21 and the second unit 21 are parallel to each other so that the shaft AX1 of the first housing constituting the first unit 21 and the shaft AX2 of the second housing constituting the second unit 22 are parallel to each other.
  • the unit 22 is arranged.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of the first apparatus exemplified in FIG.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the first device 101 in a plane including both the shaft AX1 of the first housing and the shaft AX2 of the second housing exemplified in FIG.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of the first apparatus 101 including the straight line L1 shown in FIG. 2 and a plane perpendicular to the axes AX1 and AX2.
  • first region 10r which is a region sandwiched between the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h facing each other in the first space 10s (see the shaded area). ).
  • first unit 21 and the second unit 22 are arranged so that the axis AX1 of the first housing 21h and the axis AX2 of the second housing 22h are parallel to each other. .. Therefore, it is surrounded by a virtual prism (first prism 21v) surrounded by an outer surface extending in the direction of the axis AX1 of the first housing 21h and an outer surface extended in the direction of the axis AX2 of the second housing 22h.
  • the first unit 21 does not overlap the end surface of the inflow side (upstream side) of the second unit 22, and the second unit 22 is on the outflow side (downstream side) of the first unit 21. Does not overlap the end face of. That is, the first unit 21 and the second unit 22 are arranged so as not to interfere with either the outflow of the exhaust gas from the first unit 21 or the inflow of the exhaust gas into the second unit 22.
  • Two units 22 are arranged.
  • the axis of the first housing and the axis of the second housing are parallel in the first device, and as described above, the first prism 21v and the second prism 22v are the first. It does not have to intersect in the space 10s.
  • the first opening 11 and the second opening 12 are formed in the outer shells of the casings 10 facing each other with the first space 10s interposed therebetween.
  • the first opening 11 and the second opening 12 are formed in the outer shells of the casings facing each other with the first space interposed therebetween.
  • the first opening and the second opening may be formed in the outer shell on the same side of the casing, or may be formed in the outer shell on the different side of the casing.
  • the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h directly face each other without interposing other members. That is, in the first region 10r, there is no other member between the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h, and the exhaust gas discharged from the first unit 21 goes to the second unit 22. And can flow in more smoothly. Therefore, the increase in back pressure in the first device 101 can be further reduced. Further, the first unit 21 and the second unit 22 can be heated more effectively by the exhaust gas flowing from the first unit 21 to the second unit 22.
  • radiant heat is likely to be transmitted from the first unit 21 which has a relatively high temperature because it exists on the upstream side to the second unit 22 which has a relatively low temperature because it exists on the downstream side.
  • the warm-up performance of the first device 101 can be further improved.
  • the casing can be made smaller than the case where a plurality of exhaust gas purification units are linearly arranged as in the conventional apparatus described above. Further, by reducing the size of the casing, heat dissipation to the outside can be reduced, and the warm-up performance of the first device can be improved, for example, an increase in the heating rate and an improvement in heat retention. Further, since the exhaust gas discharged from the first unit can smoothly flow into the second unit, it is possible to suppress an increase in back pressure. In addition, the exhaust gas passing through the first region flows along the outer surfaces of the first housing and the second housing, so that the first unit and the second unit can be heated by the exhaust gas. As a result, the warm-up performance of the first device can be further improved.
  • the above effect can be achieved as long as the first region exists in the first space and the requirement that the first pillar and the second pillar do not intersect is satisfied, so that the exhaust gas can be achieved.
  • the degree of freedom in designing the purification device is high, and the configuration can be flexibly designed according to the space in which the first device is mounted. Further, for example, as compared with the case where the first unit and the second unit are communicated with each other by an S-shaped communication pipe as a separate body as described above, for example, a flow path for guiding the exhaust gas from the first unit to the second unit.
  • Second Embodiment the exhaust gas purification device (hereinafter, may be referred to as “second device”) according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the first device it is an essential requirement that the axis of the first housing constituting the first unit and the axis of the second housing constituting the second unit are parallel in the first device. Instead, as described above, the first prism and the second prism do not have to intersect in the first space. Further, in the first apparatus, it is not an essential requirement that the first opening and the second opening are formed in the outer shells of the casings facing each other across the first space, and the first opening and the second opening are not required. It may be formed on the outer shell on the same side of the casing, or it may be formed on the outer shell on a different side of the casing.
  • the second device is the first device described above, and is characterized in that the straight line passing through the axis of the first housing and the straight line passing through the axis of the second housing are at the positions of the spatial geometric twist. It is a purification device.
  • the two straight lines are in the position of a spatial geometric twist means that the two straight lines are "not parallel to each other and do not intersect", as is well known to those skilled in the art. .. In this case, those two straight lines do not exist on the same plane.
  • the apparatus of the present invention including the above-mentioned first apparatus, there is a first region which is a region sandwiched between the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing facing each other in the first space. do. In other words, in the first space, the first unit and the second unit are separated from each other without contacting or crossing each other, and there is a gap between them. Therefore, in the second device, it is possible to surely achieve a state in which the first pillar body and the second pillar body do not intersect in the first space.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the appearance of the second device having the above-mentioned configuration.
  • the second device 102 illustrated in FIG. 3 is also an exhaust gas purification device including a casing 10, a first unit 21 and a second unit 22, similar to the first device 101 illustrated in FIG.
  • the casing 10 is a container-shaped member having a rectangular parallelepiped outer shape, and is configured by bonding two press-molded members at the locations shown in the figure by broken lines by the above-mentioned Monaca manufacturing method. There is.
  • the straight line passing through the axis AX1 of the first housing 21 and the straight line passing through the axis AX2 of the second housing 22 are at the positions of the spatial geometric twist.
  • the first unit 21 has a right angle so that the angle formed by the direction parallel to the straight line passing through the axis AX1 of the first housing 21 and the direction parallel to the straight line passing through the axis AX2 of the second housing 22 is a right angle.
  • the second unit 22 are arranged. Therefore, the first opening 11 is formed on the upstream side (upper side toward the drawing) of the casing 10, and the second opening 12 is formed on the downstream side (front side toward the drawing) of the casing 10.
  • the second device 102 also has the first opening 11 and the second opening 12 fitted on the outer surfaces of the first unit 21 and the second unit 22, respectively, and is the first in the exhaust flow path.
  • the second unit 22 is arranged on the downstream side of the unit 21.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of the second device illustrated in FIG.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view of the second device 102 including the axis AX1 of the first housing illustrated in FIG. 3 and having a plane orthogonal to the axis AX2 of the second housing.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the second device 102 including the axis AX2 of the second housing illustrated in FIG. 3 and having a plane orthogonal to the axis AX1 of the first housing.
  • first region 10r which is a region sandwiched between the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h facing each other in the first space 10s (see the shaded area). ).
  • first prism 21v a virtual prism surrounded by an outer surface extending in the direction of the axis AX1 of the first housing 21h and an outer surface extended in the direction of the axis AX2 of the second housing 22h.
  • the first unit 21 does not overlap the end surface of the inflow side (upstream side) of the second unit 22, and the second unit 22 is on the outflow side (downstream side) of the first unit 21. Does not overlap the end face of. That is, in the second device 102 as well, in the first unit 21 and the second unit 22, both the outflow of the exhaust gas from the first unit 21 and the inflow of the exhaust gas into the second unit 22 It is arranged so as not to interfere.
  • the direction parallel to the straight line passing through the axis AX1 of the first housing 21 and the direction parallel to the straight line passing through the axis AX2 of the second housing 22 are parallel.
  • the first unit 21 and the second unit 22 are arranged so that the angle formed by the direction is a right angle.
  • the angles be right angles in the second device, and as described above, the straight line passing through the axis AX1 of the first housing 21 and the straight line passing through the axis AX2 of the second housing 22 are spatial geometry.
  • the angle formed by the direction parallel to the straight line passing through the axis AX1 of the first housing 21 and the direction parallel to the straight line passing through the axis AX2 of the second housing 22 is arbitrary except for a right angle.
  • the first unit 21 and the second unit 22 may be arranged so as to be at an angle.
  • the first opening 11 and the second opening 12 are formed in the outer shell of the casing 10 at positions corresponding to the arrangement of the first unit 21 and the second unit 22.
  • the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h directly face each other without interposing other members. That is, in the first region 10r, there is no other member between the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h, and the exhaust gas discharged from the first unit 21 goes to the second unit 22. And can flow in more smoothly. Therefore, the increase in back pressure in the first device 101 can be further reduced. Further, the first unit 21 and the second unit 22 can be heated more effectively by the exhaust gas flowing from the first unit 21 to the second unit 22.
  • radiant heat is likely to be transmitted from the first unit 21 which has a relatively high temperature because it exists on the upstream side to the second unit 22 which has a relatively low temperature because it exists on the downstream side.
  • the warm-up performance of the second device 102 can be further improved.
  • the straight line passing through the axis of the first housing 21 and the straight line passing through the axis of the second housing 22 are at the positions of the spatial geometric twists, so that the first prism body and the first prism are present.
  • a state in which the two prisms do not intersect in the first space is surely achieved. Therefore, according to the second device, it is possible to achieve miniaturization and improvement of warm-up performance while suppressing an increase in back pressure.
  • the first device is such that the angle formed by the direction parallel to the straight line passing through the axis of the first housing and the direction parallel to the straight line passing through the axis of the second housing is an arbitrary angle other than a right angle.
  • a unit and a second unit may be arranged. Therefore, in the second device, the degree of freedom in designing the exhaust gas purification device is further high, and the configuration according to the space in which the second device is mounted can be further flexibly designed.
  • third device the exhaust gas purification device (hereinafter, may be referred to as “third device”) according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the exhaust gas discharged from the internal combustion engine and guided to the first device is first introduced into the first unit through the first opening, and the exhaust gas discharged from the first unit is It is introduced into the second unit via the first space, which is the internal space of the casing, and the exhaust gas discharged from the second unit is discharged to the outside of the casing through the second opening.
  • the device of the present invention including the first device does not require a separate member for guiding the exhaust from the first unit to the second unit, so that the configuration of the exhaust purification device is simplified and the exhaust gas is exhausted.
  • the purification device can be miniaturized.
  • the exhaust gas discharged from the first unit passes through the first region and flows to the second unit, the exhaust gas flows along the outer surfaces of the first housing and the second housing, so that the first unit And the second unit is heated by the exhaust.
  • the warm-up performance of the apparatus of the present invention can be further improved.
  • the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing in the first space which is the internal space of the casing It is desirable to reduce or eliminate the area other than the first area, which is the area sandwiched by the above.
  • the third device is the first device or the second device described above, and the outer surface of the first housing facing each other, the outer surface of the second housing, and the outer surface of the first housing facing each other and the second device. It is an exhaust gas purification device characterized in that an independent flow path, which is a space defined by inner wall surfaces of casings facing each other and interposed between the outer surface of the housing, is formed in the first space.
  • the third device includes the outer surfaces of the first housing and the outer surface of the second housing facing each other, and the outside of the casing joined to the outer surfaces of the first housing and the second housing facing each other.
  • a space (independent flow path) surrounded by a shell and a substantially cylindrical member composed of the shell is formed in the first space.
  • the shape and area of the cross section of the independent flow path are determined by, for example, the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing surrounding the independent flow path, and the shape of the outer shell of the casing, and the back pressure in the third device increases. And it affects the degree of improvement of warm-up performance by the exhaust flowing in the independent flow path.
  • the shape of the outer surface of the first housing, the outer surface of the second housing, and the outer shell of the casing surrounding the independent flow path is, for example, due to the exhaust gas flowing in the independent flow path while suppressing the increase in the back pressure in the third device. It is desirable to set it to improve the warm-up performance.
  • the space upstream of the independent flow path in the first space and the space downstream of the independent flow path in the first space are communicated only by the independent flow path. That is, in the third device, in order for the exhaust gas discharged from the first unit to reach the second unit, the exhaust gas must pass through an independent flow path. In other words, in the third device, the exhaust gas discharged from the first unit and introduced into the second unit always passes through the independent flow path. Therefore, in the third device, the region other than the independent flow path in the first space can be excluded, so that the device of the present invention can be further miniaturized while maintaining the warm-up performance of the device of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing one example of the appearance of the third device having the above-described configuration.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of the third device illustrated in FIG.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the third device 103a in a plane including both the shaft AX1 of the first housing and the shaft AX2 of the second housing exemplified in FIG.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the third device 103a including the straight line L2 shown in FIG. 6 and a plane perpendicular to the axes AX1 and AX2.
  • the third device 103a exemplified in FIGS. 5 and 6 is an exhaust gas purification device corresponding to the first device 101 described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the first region 10r hatchched portion
  • the first space 10s is composed only of the upstream side region, which is a region for exhaust gas to flow into 10r, and the downstream side region, which is a region for exhaust gas to flow in from the first region 10r to the second unit 22. , Areas other than these are excluded.
  • the first region 10r is defined by the inner wall surfaces of the casings 10 that are interposed between the two and face each other. That is, in the third device 103a, the first region 10r is formed as an independent flow path. Further, the independent flow path in the first space, the above-mentioned upstream side region and the region other than the downstream side region are excluded.
  • the third device 103a in the third device 103a, the space upstream of the independent flow path in the first space 10s and the space downstream of the independent flow path in the first space are communicated only by the independent flow path.
  • the third device 103a is configured so that the exhaust gas discharged from the first unit 21 and introduced into the second unit 22 always passes through the independent flow path.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing another example of the appearance of the third device having the above-mentioned configuration.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view and a hexagonal view of the third device exemplified in FIG. 7.
  • FIG. 8A is a perspective view
  • FIG. 8B is a front view when observed from the direction of the black arrow shown in FIG. 8A
  • FIG. 8C is a plan view (top view).
  • (D) is a bottom view
  • (e) is a left side view
  • (f) is a right side view. Since the rear view is the same as the bottom view shown in (d), it is omitted.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view and a hexagonal view of the third device exemplified in FIG. 7.
  • FIG. 8A is a perspective view
  • FIG. 8B is a front view when observed from the direction of the black arrow shown in FIG. 8A
  • FIG. 8C is a plan view (top view).
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing an example of the internal structure of the third apparatus exemplified in FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view of the third device 103b including the axis AX1 of the first housing illustrated in FIG. 7 and having a plane orthogonal to the axis AX2 of the second housing.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view of the third device 103b including the axis AX2 of the second housing illustrated in FIG. 7 and having a plane orthogonal to the axis AX1 of the first housing.
  • the third device 103b exemplified in FIGS. 7 to 9 is an exhaust gas purification device corresponding to the second device 102 described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the first region 10r (hatched portion), which is a region sandwiched between the outer surfaces of the first housing 21h and the outer surfaces of the second housing 22h facing each other, and the first unit 21 to the first region.
  • the first space 10s is composed only of the upstream side region, which is a region for exhaust gas to flow into 10r, and the downstream side region, which is a region for exhaust gas to flow in from the first region 10r to the second unit 22. , Areas other than these are excluded.
  • a partition plate is provided at a predetermined position inside the first space so that the exhaust gas does not flow from the upstream side region to the downstream side region without passing through the first region 10r.
  • the first region 10r is defined by the inner wall surfaces of the casings 10 that are interposed between the outer surface of the second housing 22 and face each other. That is, also in the device 103b, the first region 10r is formed as an independent flow path as in the third device 103a. Further, the independent flow path in the first space, the above-mentioned upstream side region and the region other than the downstream side region are excluded.
  • the third device 103b is also configured so that the exhaust gas discharged from the first unit 21 and introduced into the second unit 22 always passes through the independent flow path, like the third device 103a. ..
  • the casing joined to the outer surface of the first housing and the outer surface of the second housing facing each other and the outer surfaces of the first housing and the second housing facing each other.
  • An independent flow path which is a space surrounded by an outer shell and a substantially cylindrical member composed of the outer shell, is formed in the first space.
  • the third device is configured so that the exhaust gas discharged from the first unit and introduced into the second unit always passes through the independent flow path.
  • the entire device can be further miniaturized while maintaining the warm-up performance as the exhaust gas purification device.
  • first embodiment device The exhaust gas purification device according to the first embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as "first embodiment device”) will be described in detail below with reference to the drawings.
  • FIG. 10 is a schematic front view of the first embodiment device
  • FIG. 11 is a schematic view showing the first embodiment device cut by a plane including the straight line L3 shown in FIG. 10
  • 13 is a schematic left side view and right side view showing the configuration of the first embodiment device shown in FIG. 10, respectively.
  • the outline of the casing is drawn by thick lines for the purpose of facilitating the understanding of the configuration of the first embodiment device.
  • the first embodiment device 201 is an exhaust manifold integrated exhaust purification system integrally configured with an exhaust manifold (hereinafter, may be abbreviated as “exhaust manifold”) portion 31. It is a device (exhaust treatment unit). Such an exhaust gas purification device is also called a "maniverter".
  • the first embodiment device 201 is attached to the side surface of the engine head of a four-cylinder internal combustion engine (not shown) via the head flange 31f of the exhaust manifold portion 31. Further, in the first embodiment device 201, the first unit 21 which is an exhaust gas purification unit on the upstream side and the second unit 22 which is an exhaust gas purification unit on the downstream side are arranged so as to be parallel to each other.
  • the casing 10 is assembled by the above-mentioned "Monaka manufacturing method". Specifically, the casing 10 is formed by welding two halves press-molded from a stainless steel plate to each other so that the casing 10 is divided into two in the front-back direction (front and back direction) in FIG. Is assembled by.
  • the downstream end of the exhaust manifold portion 31 is fitted onto the upstream end of the first housing 21h constituting the first unit 21 and fixed by welding.
  • the first opening 11, which is an opening on the upstream side of the casing 10, opens so as to cover most of the region of the outer surface of the first housing 21h facing the second housing 22h and the downstream end of the first housing 21h. It is fitted onto the downstream end and outer surface of the first housing 21h and fixed by welding.
  • the second opening 12 which is an opening on the downstream side of the casing 10, covers most of the region of the outer surface of the second housing 22h facing the first housing 21h and the upstream end of the second housing 22h. It is open to the outside and is fitted to the downstream end and the outer surface of the second housing 22h and fixed by welding.
  • the first region which is a region sandwiched between the side surfaces and the inner wall surfaces of the casing 10, is largely formed. Also in this first region, the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h directly face each other without interposing other members. Therefore, the exhaust gas discharged from the first unit 21 can flow into the second unit 22 more smoothly. As a result, the increase in back pressure in the first embodiment device 201 can be further reduced.
  • first unit 21 and the second unit 22 can be heated more effectively by the exhaust gas flowing from the first unit 21 to the second unit 22.
  • radiant heat is likely to be transmitted from the first unit 21 which has a relatively high temperature because it exists on the upstream side to the second unit 22 which has a relatively low temperature because it exists on the downstream side.
  • the warm-up performance of the first embodiment device 201 can be further improved.
  • a substantially S-shaped flow path that guides the exhaust gas from the first unit 21 to the second unit 22 is formed in the shortest and minimum by the first space. Further, in the first region, between the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h facing each other, and the outer surface of the first housing 21h facing each other and the outer surface of the second housing 22h. An independent flow path is formed, which is a space defined by the inner wall surfaces of the casings 10 that are interposed and face each other. The exhaust gas discharged from the first unit 21 and introduced into the second unit 22 always passes through an independent flow path. That is, the first embodiment device 201 is an exhaust gas purification device corresponding to the above-mentioned third device.
  • the third opening 13 is a casing 10 as a further opening for connecting the EGR pipe 23. It is provided in.
  • the third opening 13 is a circular opening, which is fitted with the EGR pipe 23 and fixed by welding.
  • the apparatus of the present invention does not necessarily have to be equipped with the above-mentioned sensor, and the internal combustion engine to which the apparatus of the present invention is applied does not necessarily have to be equipped with an EGR system. That is, the sensor insertion hole 10h, the third opening 13, and the EGR tube 23 are not essential constituents of the present invention.
  • the first unit 21 on the upstream side and the second unit 22 on the downstream side are arranged so as to be parallel to each other and outside the first housing 21h.
  • a first region which is a region sandwiched between the side surface and the outer surface of the second housing 22h, is formed in the first space. That is, the virtual prism (first prism) surrounded by the outer surface of the first housing 21h extended in the axial direction of the first housing 21h and the second housing 22h extended in the axial direction of the second housing. It does not intersect with the virtual prism (second prism) surrounded by the outer side surface in the first space. That is, the first unit 21 and the second unit 22 are arranged inside the casing 10 so that the other does not overlap with one end face.
  • the heat dissipation to the outside is reduced by downsizing the casing 10, for example, the heating rate is increased and the heat retention is improved.
  • the warm-up performance of 201 can be improved.
  • an independent flow path which is a space defined by the outer surfaces of the first housing and the second housing facing each other and the inner wall surface of the casing 10 is formed.
  • the exhaust gas flowing from the first unit 21 to the second unit 22 always passes through the independent flow path. Therefore, the first unit 21 and the second unit 22 can be effectively heated by the exhaust gas.
  • the warm-up performance of the first embodiment device 201 can be further improved.
  • the exhaust gas discharged from the first unit 21 can smoothly flow into the second unit 22, it is possible to suppress an increase in back pressure.
  • the first region there is no other member between the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h.
  • the flow of exhaust gas and the transmission of radiant heat are not hindered in the first region, so that the increase in back pressure (increase in pressure loss) in the first embodiment device 201 is further reduced and the first embodiment device 201 is further reduced. It is possible to further improve the warm-up performance of.
  • the exhaust air is exhausted from the first unit 21 to the second unit 22. It is possible to freely set the transition pattern of the inner diameter and / or the cross-sectional shape of the flow path leading to the above, and the shape of the internal space in the inflow portion of the exhaust gas to the second unit 22. Therefore, for example, it is possible to easily achieve the effect of improving the uniformity (uniformity) of the exhaust gas hitting the second purification member (not shown) arranged on the most upstream side of the second unit 22. can.
  • the first unit and the second unit may be in a spatial geometric twist position.
  • second embodiment device The exhaust gas purification device according to the second embodiment of the present invention (hereinafter, may be referred to as "second embodiment device”) will be described in detail below with reference to the drawings.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view of the second embodiment device
  • FIG. 15 is a first unit inside the casing by removing the upper half body of the casing constituting the second embodiment device shown in FIG.
  • It is a schematic perspective view which shows the arrangement of a 2nd unit.
  • FIG. 16 is a schematic perspective view showing the configurations of the first unit and the second unit by removing the casing constituting the second embodiment device shown in FIG. 14 and a part of the first unit and the second unit. Is.
  • the casing 10 constituting the second embodiment device 202 is also assembled by the above-mentioned "Monaka manufacturing method". Specifically, the casing 10 is assembled by welding two halves press-molded from a stainless steel plate to each other so that the casing 10 is divided into two in the vertical direction in FIGS. 14 to 16. ing.
  • the portions of the first unit 21 and the second unit 22 facing each other are included, and the upstream end of the first unit 21 and the downstream end of the second unit 22 are included.
  • the casing 10 is configured so as to project outward from the first opening 11 and the second opening 12, respectively.
  • the first space which is the internal space of the casing 10, functions as a flow path for guiding the exhaust gas from the first unit 21 to the second unit 22.
  • the holding member (mat) 21b is between the first purification member 21m and the first housing 21h and between the second purification member 22m and the second housing 22h. And 22b are held in a pinched pressure, respectively. Due to the restoring force of these holding members 21b and 22b, the first purification member 21m and the second purification member 22m are held at predetermined positions inside the first housing 21h and the second housing 22h, respectively.
  • the first unit 21 and the second unit 22 are in a state of "not parallel to each other and do not intersect with each other". That is, the first unit 21 and the second unit 22 are in the position of the spatial geometric twist. Therefore, also in the second embodiment device 202, the first unit 21 and the second unit 22 are arranged inside the casing 10 so that the other does not overlap with one end face. Further, as shown in FIGS. 15 and 16, it is a region sandwiched between the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h facing each other in the first space 10s, which is the internal space of the casing 10. There is a first region 10r (see shaded area).
  • the second embodiment device 202 is an exhaust gas purification device corresponding to the above-mentioned second device. Also in the second embodiment device 202, the outer surface of the first housing 21h and the outer surface of the second housing 22h directly face each other in the first region without interposing other members.
  • the heat dissipation to the outside is reduced by downsizing the casing 10, and for example, the temperature rising rate is increased and the heat retention property is improved.
  • the warm-up performance of 202 can be improved.
  • the exhaust gas discharged from the first unit 21 can smoothly flow into the second unit 22, it is possible to suppress an increase in back pressure.
  • the exhaust gas flowing from the first unit 21 to the second unit 22 via the first space 10s flows along the outer surfaces of the first housing 21h and the second housing 22h, and a part of the exhaust gas is the first. Since it passes through the region 10r, the first unit 21 and the second unit 22 can be efficiently heated by exhaust gas. As a result, the warm-up performance of the second embodiment device 202 can be further improved.
  • the exhaust gas discharged from the first unit 21 goes to the second unit 22. And can flow in more smoothly.
  • the increase in back pressure in the second embodiment device 202 can be further reduced.
  • the first unit 21 and the second unit 22 can be heated more effectively by the exhaust gas flowing from the first unit 21 to the second unit 22.
  • radiant heat is likely to be transmitted from the first unit 21 which has a relatively high temperature because it exists on the upstream side to the second unit 22 which has a relatively low temperature because it exists on the downstream side.
  • the warm-up performance of the second embodiment device 202 can be further improved.
  • the straight line passing through the axis of the first housing 21h and the straight line passing through the axis of the second housing 22h are at the positions of the spatial geometric twist, so that the first column A state in which the body and the second prism do not intersect in the first space is surely achieved.
  • the angle formed by the direction parallel to the straight line passing through the axis of the first housing 21h and the direction parallel to the straight line passing through the axis of the second housing 22h is set to an arbitrary angle other than a right angle.
  • the first unit 21 and the second unit 22 may be arranged in the first unit 21 and the second unit 22. Therefore, according to the second embodiment device 202, the degree of freedom in designing the exhaust gas purification device can be further increased, and the configuration according to the space in which the second embodiment device 202 is mounted can be further flexibly designed.
  • the second implementation device 202 is arranged on the side of the internal combustion engine, and the exhaust gas flows in from above through the exhaust manifold or the turbocharger with respect to the first opening 11 which opens upward in the vertical direction, and the direction away from the internal combustion engine.
  • the layout so that the exhaust gas flows out to the wake exhaust pipe connected to the second opening 12 which opens to the inside, the narrow space around the internal combustion engine can be effectively utilized.

Landscapes

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Abstract

上流側及び下流側の排気浄化ユニットである柱状の第１ユニット及び第２ユニットとケーシングを備える排気浄化装置において、ケーシングの１つの内部空間である第１空間において第１ユニット及び第２ユニットの外側面が所定の間隔を空けて対向する領域である第１領域を形成させると共に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。これにより、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。第１領域においては、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が望ましい。第１ユニットと第２ユニットとを空間幾何学的ねじれの位置に配置してもよい。互いに対向する第１ユニット及び第２ユニットの外側面と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独立流路を第１空間に形成して第１ユニットから第２ユニットへと流れる排気が独立流路を必ず経由するようにしてもよい。

Description

排気浄化装置
　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 (5)

  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空間において交差しない、
    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領域において前記第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１割合が前記第１領域において前記第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第２割合よりも大きい、
    ことを特徴とする、排気浄化装置。
  3. 　請求項１に記載された排気浄化装置であって、
    　前記第１領域において、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。
  4. 　請求項１乃至請求項３の何れか１項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。
  5. 　請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された排気浄化装置であって、
    　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。
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