(57)【要約】【課題】小型で且つ圧損が少なく浄化性能に優れた内燃機関の排気浄化装置を提供すること。【解決手段】内燃機関の排気通路２に設けられ、第１のハニカム担体１１に排気を浄化するための触媒が担持され第１の排気浄化部１０と、第１の排気浄化部１０の外側に設けられ、第２のハニカム担体２１に排気を浄化するための触媒が担持された第２の排気浄化部２０と、第１の排気浄化部１０から流出した排気流の方向を反転させて第２の排気浄化部２０に導く排気流方向反転部４０と、を備え、第１のハニカム担体１１は、排気の流入側から流出側に向って螺旋を描くように複数の第１段セルが延伸する螺旋セル構造を有する、内燃機関の排気浄化装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられ、第１のハニカム担体に排気を浄化するための触媒が担持された第１の排気浄化部と、
前記第１の排気浄化部の外側に設けられ、第２のハニカム担体に排気を浄化するための触媒が担持された第２の排気浄化部と、
前記第１の排気浄化部から流出した排気流の方向を反転させて前記第２の排気浄化部に導く排気流方向反転部と、を備え、
前記第１のハニカム担体は、排気の流入側から流出側に向って螺旋を描くように複数の第１段セルが延伸する第１の螺旋セル構造を有する、内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記第１のハニカム担体は、外形が概略筒状体をなし、前記複数の第１段セルは、排気の流入側の方が流出側よりも前記螺旋の曲率が小さい請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
前記第２のハニカム担体は、外形が概略中空筒状体をなし、前記第１段セルにおける螺旋とは旋回方向が逆転した螺旋を描くように複数の第２段セルが当該中空筒状体の軸方向延伸する第２の螺旋セル構造を有する、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
前記第１のハニカム担体は、外形が概略筒状体をなし、前記複数の第１段セルは、前記第１のハニカム担体の中心側のセルほど外周側のセルよりも曲率が大きい螺旋を描くように構成されている請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
前記第１のハニカム担体は、排気の流出側端面の形状が、外周側よりも中心側ほど排気の流出方向に突出する凸状である請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
前記第１のハニカム担体は、排気の流入側端面の形状が、外周側よりも中心側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
前記第１のハニカム担体は、前記第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部及び放射状の側壁部を有している請求項２から６の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
前記第１のハニカム担体は、前記第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部及びこの周壁部と交差する方向の側壁部を有し、
前記周壁部及び側壁部は、各前記第１段セルの断面積が等しくなるように配置されている請求項２から６の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
前記第１のハニカム担体は、前記第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部及びこの周壁部と交差する方向の側壁部を有し、
前記周壁部及び側壁部は、前記第１段セルの断面積が中心軸側よりも外周側ほど大きくなるように配置されている請求項２から６の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化装置について、種々小型化のための提案がなされている。例えば、入口から流入した排気をハニカム担体の往流領域内を通った後、反転手段によって方向転換させ、還流領域を通って逆流させるようにした排気浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の排気浄化装置では組込みスペースが僅かで済み、特に排気ターボ過給機の側方にあるスペースを有効に使用できるとされている。
【０００３】
ところで、特許文献１の排気浄化装置におけるように、排気の流れを反転手段によって方向転換させるように構成する場合、排気の流れに偏りが生じる。このため、反転した排気が流れる領域では、触媒の体積効率が低下して浄化性能が悪化するおそれがある。また、排気の流れに関する圧損が増大して内燃機関の出力低下を来すおそれがある。
【０００４】
この状況にあって、排気の流れを反転させる構造を採る場合における上述のような問題に対処するための技術も既にいくつか提案されている。排気の流れを反転させる部位において、往流側後端のハニカム担体出口に対して還流側始端のハニカム担体入口を後退させるという提案（例えば、特許文献２参照）や、往流側後端近傍で排気の一部を外周側に導出する部材を設けるという提案（例えば、特許文献３参照）等である。
【０００５】
尚、以上は排気浄化装置である触媒コンバータの構造に関する提案であるが、ハニカムフィルタに関して、次のような提案もある。即ち、ハニカムフィルタの排気流入面から流出面に到るセルを螺旋状に構成し、このセルの螺旋状の流路を辿るうち排気中の煤やアッシュを効果的に捕集するというものである（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５１５４０１号公報
【特許文献２】特表２００７−５０６８９３号公報
【特許文献３】特表２０１４−５１１９６９号公報
【特許文献４】特開２０１３−１９４５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
既述のように、特許文献１の排気浄化装置では排気の流れに偏りが生じ、浄化性能が悪化したり圧損が増大するという問題がある。
また、特許文献２の排気浄化装置では、特許文献１の技術における上述の問題に対処するために、特許文献１のものよりデッドスペースが拡大してしまう。このため、小型化の点では不利である。
更に、特許文献３の排気浄化装置では、排気の一部を外周側に導出する部材を特設することを要し、圧損が増加してしまう等の問題が派生する。
一方、特許文献４所載の技術は、セルの流路が閉塞したフィルタ（ウォールフロー型）に適用されるものであり、通常の触媒（ウォールスルー型）には適用できない。仮に、適用しようとすれば、排気が流れない無駄なセルが増大する。即ち、デッドボリュームが大きくなって相対的に触媒の有効体積率が減少し、浄化性能の悪化や圧損の増加等が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、触媒の有効体積率を向上でき小型化が可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）内燃機関の排気通路（例えば、後述する排気通路２）に設けられ、第１のハニカム担体（例えば、後述する第１のハニカム担体１１）に排気を浄化するための触媒が担持された第１の排気浄化部（例えば、後述する第１の排気浄化部１０）と、
前記第１の排気浄化部の外側に（例えば、後述するように、第１のハニカム担体１１の外側で外周を囲むように）設けられ、第２のハニカム担体（例えば、後述する第２のハニカム担体２１）に排気を浄化するための触媒が担持された第２の排気浄化部（例えば、後述する第２の排気浄化部２０）と、
前記第１の排気浄化部から流出した排気流の方向を反転させて前記第２の排気浄化部に導く排気流方向反転部（例えば、後述する排気流方向反転部４０）と、を備え、
前記第１のハニカム担体は、排気の流入側から流出側に向って螺旋を描くように複数の第１段セルが延伸する螺旋セル構造を有する、内燃機関の排気浄化装置。
【００１０】
上記（１）の内燃機関の排気浄化装置では、第１のハニカム担体が、排気の流入側から流出側に向って螺旋を描くように複数の第１段セルが延伸する螺旋セル構造を有する。このため、螺旋状に延伸した螺旋セル構造から流出した排気は、旋回による遠心力により排気流方向反転部で効率よく外側に流れて反転し、第２の排気浄化部に流入する。
このため、排気流の方向の反転による圧損の増加を極小に留めながら、第１のハニカム担体の外側に設けられた第２の排気浄化部に排気を流通させることができ、排気浄化装置の全長を短縮できる。加えて、螺旋により流路を長くできるため、触媒の有効体積率を向上でき、小型化できる。
【００１１】
（２）前記第１のハニカム担体は、外形が概略筒状体をなし、前記複数の第１段セルは、排気の流入側の方が流出側よりも前記螺旋の曲率が小さい（１）の内燃機関の排気浄化装置。
【００１２】
上記（２）の内燃機関の排気浄化装置では、上記（１）の内燃機関の排気浄化装置において特に、複数の第１段セルは、排気の流入側の方が流出側よりも前記螺旋の曲率が小さい。このため、通常では圧損が大きい部位、即ち、第１のハニカム担体の流入側に排気が直進して第１のハニカム担体の端面から内部に進入する当初の部位における圧損の増加が効果的に抑制される。従って、排気浄化装置全体としての圧損が低減される。
【００１３】
（３）前記第２のハニカム担体は、外形が概略中空筒状体（例えば、後述する図１２の形状）をなし、前記第１段セルにおける螺旋とは旋回方向が逆転した螺旋を描くように複数の第２段セルが当該中空筒状体の軸方向に延伸する第２の螺旋セル構造を有する、上記（１）又は（２）の内燃機関の排気浄化装置。
【００１４】
上記（３）の内燃機関の排気浄化装置では、上記（１）又は（２）の内燃機関の排気浄化装置において特に、第２のハニカム担体は、外形が概略中空筒状体をなし、前記第１段セルにおける螺旋とは旋回方向が逆転した螺旋を描くように複数の第２段セルが当該中空筒状体の軸方向に延伸する第２の螺旋セル構造を有する。これにより、第１のハニカム担体内の複数の第１段セルを透過し流出端から吐出した排気流が、排気流方向反転部で流れの方向が反転し、第２のハニカム担体内の複数の第２段セルにその流入端から流入し、第２のハニカム担体２１内の螺旋状の複数の第２段セルを流通するに際して、排気の進行に沿って見たときのセルの旋回方向が変化せず、圧損の増加が極小に抑制されて、高効率で排気の浄化が行われ得る。
【００１５】
（４）前記第１のハニカム担体は外形が概略筒状体をなし、前記複数の第１段セルは、前記第１のハニカム担体の中心側のセルほど外周側のセルよりも曲率が大きい螺旋を描くように構成されている（１）から（３）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。
【００１６】
上記（４）の内燃機関の排気浄化装置では、上記（１）から（３）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、複数の第１段セルは、中心軸側のセルほど外周側のセルよりも曲率が大きい螺旋を描くように構成されている。このため、第１のハニカム担体の流出側端面では、中心軸に近い位置から流出する排気ほど相対的に強い遠心力が作用して方向転換向し、外側にあって距離が離れた第２の排気浄化部の流入側に急速に向かうことができる。即ち、排気流方向反転部での排気流の方向の反転が高効率で行われる。第２のハニカム担体の流入端に流入する排気に偏在が生じ難く、触媒の有効体積率の減少が抑制される。この結果、排気浄化装置としての排気浄化性能が高水準に維持される。
【００１７】
（５）前記第１のハニカム担体は、流出側端面（例えば、後述する流出端１１１ｂ）の形状が外周側よりも中心側ほど排気の流出方向に突出する凸状である（１）から（４）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。
【００１８】
上記（５）の内燃機関の排気浄化装置では、上記（１）から（４）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、第１の排気浄化部における第１のハニカム担体の流出側端面の形状が外周側よりも中心側ほど排気の流出方向に突出する凸状である。このため第１のハニカム担体の複数の第１段セルを通って流出側端面から旋回流となって外側に吹き出す各個のセルからの排気が放射状に分散して相互に干渉することが回避される。従って、第１の排気浄化部の第１のハニカム担体の流出側端面から流出した排気が、排気流方向反転部を経て、効率よく外側の第２の排気浄化部の第２のハニカム担体（複数の第２段セル）に流入する。この結果、排気浄化装置全体としての圧損が低減される。
【００１９】
（６）前記第１のハニカム担体は、流入側端面（例えば、後述する流入端１１１ａ）の形状が外周側よりも中心側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である（５）の内燃機関の排気浄化装置。
【００２０】
上記（６）の内燃機関の排気浄化装置では、上記（５）の内燃機関の排気浄化装置において特に、第１の排気浄化部における第１のハニカム担体の流入側端面の形状が外周側よりも中心軸側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である。即ち、上記（５）の如く、第１のハニカム担体の流出側端面の形状が外周側よりも中心軸側ほど排気の流出方向に突出する凸状であっても、これに対応して、第１のハニカム担体の流入側端面の形状が外周側よりも中心側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である。このため、第１のハニカム担体の中心に近い流路と中心から離隔した流路とで流路長に差が生じない。従って、各流路の圧損に差が生ぜず、排気の分布に偏りが生じない。この結果、第１のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が抑制される。
【００２１】
（７）前記第１のハニカム担体は、前記第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部（例えば、後述する同心状の周壁部Ｓ６１、Ｓ６２、Ｓ６３、Ｓ６４、…Ｓ６ｎ）及び放射状の側壁部（例えば、後述する放射状の側壁部Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ６３、Ｒ６４、…Ｒ６ｍ）を有している（２）から（６）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。
【００２２】
上記（７）の内燃機関の排気浄化装置では、上記（２）から（６）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、第１のハニカム担体は、各第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において、同心状の周壁部及び放射状の側壁部を有している。このため、第１のハニカム担体は外形が概略筒状体をなしていても、外周面に臨む位置におけるセルも外周の湾曲に応じて狭められることがなく、断面積が確保される。従って、第１のハニカム担体の断面における位置によらず、各セル（第１段セル）が有効に機能する。この結果、第１のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が回避される。
【００２３】
（８）前記第１のハニカム担体は、前記第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部（例えば、後述する周壁部Ｓ７１、Ｓ７２、Ｓ７３、Ｓ７４、…Ｓ７ｎ）及びこの同心状の周壁部と交差する方向の側壁部（例えば、後述する側壁部Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、…）を有し、前記周壁部及び側壁部は、各前記第１段セル（例えば、後述する各セルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３、…）の断面積が等しくなるように配置されている（２）から（６）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。
【００２４】
上記（８）の内燃機関の排気浄化装置では、上記（２）から（６）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、第１のハニカム担体は、各第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部及びこの同心状の周壁部と交差する方向の側壁部を有し、周壁部及び側壁部は、各セルの断面積が等しくなる配置されている。このため、第１のハニカム担体は外形が概略筒状体をなしていても、外周面に臨む位置におけるセルも中心軸近傍のセルも圧損が等しい。従って、排気の分布に偏りが生じない。この結果、第１のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が抑制される。
【００２５】
（９）前記第１のハニカム担体は、前記第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部（例えば、後述する周壁部Ｓ８１、Ｓ８２、Ｓ８３、Ｓ８４、…Ｓ８ｎ）及びこの周壁部と交差する方向の側壁部（例えば、後述する側壁部Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、…）を有し、前記周壁部及び側壁部は、前記第１段セル（例えば、後述する各セルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３、…）の断面積が中心軸側よりも外周側ほど大きくなるように配置されている（２）から（６）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置。
【００２６】
上記（９）の内燃機関の排気浄化装置では、上記（２）から（６）の何れか一の内燃機関の排気浄化装置において特に、第１のハニカム担体は、前記第１段セルを区画するセル壁が、中心軸に直交する断面視において同心状の周壁部及びこの周壁部と交差する方向の側壁部を有し、周壁部及び側壁部は、第１段セルの断面積が中心軸側よりも外周側ほど大きくなるように配置されている。このため、概略筒状体である第１のハニカム担体の外周面に臨む位置におけるセルほど中心軸近傍のセルよりも圧損が小さい。従って、当該排気浄化装置が内燃機関と滑らかに接続されるべく排気流入口の径が絞り込まれている場合においても、内燃機関からの排気が、第１のハニカム担体の外周側にも適度に分散する。この結果、第１のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が抑制され、全体的な圧損も抑制される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、触媒の有効体積率を向上でき小型化が可能な内燃機関の排気浄化装置を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施形態の断面斜視図である。
【図２】図１の内燃機関の排気浄化装置の部分側断面を表す模式図である。
【図３】図１の内燃機関の排気浄化装置の部分横断面を表す模式図である。
【図４】図１、図２、及び、図３における第１のハニカム担体内のセルによって構成される排気の流路の一態様を表す模式図である。
【図５】図４の排気の流路を断面視した様子を表す模式図である。
【図６】図１、図２、及び、図３における第１のハニカム担体内のセルによって構成される排気の流路の他の態様を表す模式図である。
【図７】図１、図２、及び、図３における第１のハニカム担体内のセルによって構成される排気の流路の更に他の態様を説明するための図である。
【図８】図７により説明される排気の流路について詳細を図示する第１のハニカム担体内の一部分を表す図である。
【図９】図８により表された第１のハニカム担体内の一部分を詳細に示す斜視図である。
【図１０】図１の内燃機関の排気浄化装置の第１のハニカム担体における螺旋セル構造の一例をその断面で表す模式図である。
【図１１】図１の内燃機関の排気浄化装置の第１のハニカム担体における螺旋セル構造の他の例をその断面で表す模式図である。
【図１２】図１、図２、図３、及び、図６における第２のハニカム担体の一つの態様における斜視図である。
【図１３】図１２の第２のハニカム担体における螺旋セル構造を表す模式図である。
【図１４Ａ】図３、図４、図６、及び図７の内燃機関の排気浄化装置の更に他の態様の要部を表す模式図である。
【図１４Ｂ】図１４Ａのような態様を採らなかった場合の作用を対比的に説明する模式図である。
【図１５】図１、図２、及び、図３の内燃機関の排気浄化装置の更に他の態様の部分側断面を表す模式図である。
【図１６】図１５の内燃機関の排気浄化装置の作用を説明するための模式図である。
【図１７】図１５の排気浄化装置の部分横断面を表す模式図である。
【図１８】図１５の排気浄化装置の第１のハニカム担体の外周面に近い部位について部分的に断面視で表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
図１、図２、及び、図３は、本発明の内燃機関の排気浄化装置（以下、適宜、排気浄化装置という）の一実施形態を表す図である。
図１は本発明の内燃機関の排気浄化装置の一実施形態の断面斜視図、図２は図１の内燃機関の排気浄化装置の部分側断面を表す模式図、図３は図１の内燃機関の排気浄化装置の部分横断面を表す模式図である。
図１、図２、及び、図３において、対応部には同一の符号が附してある。
図１及び図２で、左側が内燃機関の排気通路２（図２に破線図示）における排気流の上流側、右側が排気流の下流側である。
【００３１】
尚、上記における上流側、下流側の向きは、排気浄化装置全体を外側から見た場合の流れの向きである。詳細には、後述するように、排気浄化装置の内部では、第１の排気浄化部１０内での排気流は総体として上記の向きに沿う螺旋状の流れであるが、第２の排気浄化部２０内では上記とは逆方向である。即ち、第２の排気浄化部２０内では総体として上記とは反対方向の流れになり、その下流で再び反転して、排気浄化装置全体を外側から見た場合の流れの向きになる。
【００３２】
第１の排気浄化部１０内に外形が概略筒状体をなす第１のハニカム担体１１が設けられ、この第１のハニカム担体１１内に、排気の流路となる複数のセルである複数の第１段セルが延伸している。ここに排気を浄化するための触媒が担持されている。
尚、以下の説明において、第１段セルを、適宜、セルと称する。
【００３３】
図２では、概略筒状体をなす第１のハニカム担体１１の中心軸Ｘの上方部分に排気浄化装置１の側断面が描かれている。
図３の部分横断面を併せ参照して明らかなように、第１のハニカム担体１１の外側で外周を囲むようにして環状の第２の排気浄化部２０が設けられている。第２の排気浄化部２０内に、外形が概略中空筒状体、即ち、環状のブロック体である第２のハニカム担体２１が設けられ、この第２のハニカム担体２１にも排気を浄化するための触媒が担持されている。
【００３４】
第１の排気浄化部１０及び第２の排気浄化部２０を含む排気浄化装置１は、第２の排気浄化部２０の外周側で中心軸Ｘの周りの最外周の周面をなす、例えば、ステンレス鋼板等でなる外殻部３１を有する。この外殻部３１内に、第１のハニカム担体１１と第２のハニカム担体２１との隔壁を構成する担体隔壁部３２が設けられている。更に、外殻部３１が内燃機関（不図示）側に接続されるように排気流の上流側に延びた入口側接続部３３と、排気流を下流側に排出するため排気通路２における下流側配管（不図示）に接続されるように径が絞り込まれた出口側接続部３４が形成されている。
【００３５】
排気浄化装置１には、入口側接続部３３から未処理の排気３ａ（図２に白抜きの矢線にて図示）が第１のハニカム担体１１の、図１及び図２では左端側である排気の流入側（流入端１１ａ側）に向けて流入し、この排気浄化装置１で浄化された排気３ｂ（図２に白抜きの矢線にて図示）が出口側接続部３４から排出される。
【００３６】
図１及び図２を参照すると、外殻部３１内には、第１のハニカム担体１１の、図では右端側である排気の流出側（流出端１１ｂ側）から、第２のハニカム担体２１の、図では右端側である排気の流入側（流入端２１ａ側）へと排気流の方向を転換させる排気流方向反転部４０が設けられている。
【００３７】
排気流方向反転部４０は、対向板部４１と、環状板部４２とを有する。対向板部４１は、第１のハニカム担体１１の流出端１１ｂ及び第２のハニカム担体２１の流入端２１ａに対し一定の間隔を保って対向し、流出端１１ｂから流出する排気が中心軸Ｘ方向に流れるのを阻止して外周方向に向かわせる仮想円板状の部分である。環状板部４２は、対向板部４１外周の全周から側面視（図２）で弧を描きながら前方（図にて左方）に延びて第２のハニカム担体２１の外周をその流出端２１ｂに亘って包囲する部分である。
【００３８】
排気流方向反転部４０の対向板部４１と、第１のハニカム担体１１の流出端１１ｂ及び第２のハニカム担体２１の流入端２１ａとの間に、流出端１１ｂから流出した排気を流入端２１ａに流入させるべく方向転換させるように排気流を流通させる転換流路４１ａが形成される。
【００３９】
また、排気流方向反転部４０の環状板部４２と上述の外殻部３１との間には、第２のハニカム担体２１の流出端２１ｂから流出した排気を後方（図にて右方）の出口側接続部３４に向けて排出する排出流路４２ａが形成される。
【００４０】
図３を併せ参照して明らかなように、横断面視では、第２のハニカム担体２１は、概略筒状体の第１のハニカム担体１１の外周側を担体隔壁部３２を介して包囲する環状のブロック体である。また、このような第２のハニカム担体２１を外周側から環状板部４２が包囲している。既述のように、この環状板部４２と外殻部３１との間に排出流路４２ａが形成される。
【００４１】
次に、図１、図２、及び、図３を参照して説明した第１のハニカム担体１１内におけるセルによって構成される排気の流路について、図４及び図５を参照して説明する。
図４及び図５は、図１、図２、及び、図３の内燃機関の排気浄化装置の、第１のハニカム担体１１内におけるセルである複数の第１段セルによって構成される排気の流路を概念的に表している。
図４は、第１のハニカム担体１１内における複数の第１段セルのうち、代表的に１つのセルにより構成される排気の流路を側面視した様子を概念的に表す模式図である。また、図５は、図４における排気の流路を断面視した様子を概念的に表している。
図４及び図５において、図１、図２、及び、図３との対応部には同一の符号が附してある。
【００４２】
図４及び図５を併せ参照して容易に理解される通り、図１、図２、及び、図３を参照して既述の担体隔壁部３２の内側に配された第１のハニカム担体１１内に複数存在しているセル（第１段セル）のうち、代表的に１つのセル１１０に注目すると、このセル１１０は、第１のハニカム担体１１の排気の流入側（流入端１１ａ側）から流出側（流出端１１ｂ側）に向って螺旋を描くようにセルが延伸する螺旋セル構造を有している。尚、図では、代表的に１つのセル１１０について描いているが、第１のハニカム担体１１の何れのセルも、セル１１０と同様の螺旋状に延伸した構造を有している。
【００４３】
一方、第２のハニカム担体２１におけるセルは、後段で図１２及び図１３を参照して詳述するように、第１のハニカム担体１１におけるような螺旋セル構造とは中心軸Ｘ周りの旋回方向が逆転した螺旋セル構造を有する。即ち、第２のハニカム担体２１は、図４における各セル（代表的にセル１１０が図示されている）の螺旋のピッチとは逆ピッチの螺旋セル構造を有する。
【００４４】
次に、図１、図２、及び、図３、並びに、図４、及び、図５を参照して説明した排気浄化装置１の作用について説明する。
内燃機関（不図示）側からの排気３ａ（図２）が第１のハニカム担体１１の流入端１１ａ側から第１のハニカム担体１１に流入する。詳細には、第１のハニカム担体１１における既述の螺旋セル構造の各セルに排気３ａが流入する。
上述のように第１のハニカム担体１１における既述の螺旋セル構造の各セルに流入した排気は、螺旋状の流路を進みながら触媒により浄化されつつ旋回流となって第１のハニカム担体１１の流出端１１ｂ（即ち、複数の第１段セルの流出端）から流出する。
【００４５】
螺旋状に延伸したセル（図４に、代表的に１つのセル１１０を表記）から流出した排気は、旋回による遠心力により排気流方向反転部４０で効率よく流れ方向が転換され第２の排気浄化部２０に流入する。
詳細には、第１のハニカム担体１１の流出端１１ｂから流出する排気は、旋回による遠心力により、流出端１１ｂの法線方向には直進せず、概略筒状体をなしている第１のハニカム担体１１の外周側へと偏向する。即ち、流出端１１ｂから流出したときから既に放射方向に進む傾向を持つ。
【００４６】
排気流方向反転部４０では、上述のように、流出端１１ｂより流出した当初より偏向する傾向を帯びた排気流を、転換流路４１ａの部分で、外周側の第２の排気浄化部２０における第２のハニカム担体２１の流入端２１ａ（即ち、後述する複数の第２段セルの流入端）に効率的に導くことができる。
このため、排気流方向反転部４０における排気流の方向転換による圧損の増加を極小に留めることができる。
【００４７】
本実施形態の排気浄化装置１では、上述のように圧損の問題を解決した上で、第１のハニカム担体１１とは流れの方向（図２では左から右）を異にする第２の排気浄化部に排気を流通（流通方向は、図２では右から左に反転）させる構成を採る。このように排気流を途中で反転させる部分を有するレイアウトを採るため、排気浄化装置全体として排気の流入側から流出側までが直線的に連なるレイアウトを採るものに比し装置の全長が大幅に短縮される。従って、小型で且つ圧損が少なく浄化性能に優れた排気浄化装置１が実現される。
【００４８】
次に、排気浄化装置１の他の態様について、図６を参照しながら説明する。
図６は、図１の内燃機関の排気浄化装置の他の態様を表す模式図であり、特に、第１のハニカム担体１１内における代表的な２つのセルによって構成される排気の各流路を概念的に表している。これら２つのセルについては、説明の便宜上、敢えて大きさを誇張して表している。
図６において、既述の図１、図２及び図３、並びに、図４及び図５との対応部には同一の符号が附してある。
【００４９】
図６の態様における既述の図４の態様との相違点は、螺旋状セルの旋回の緩急の違いにある。即ち、図６の態様における螺旋のセルは複数形成され、これら複数の螺旋状のセルは、第１のハニカム担体１１の中心軸Ｘに近いセル（図中の螺旋状のセル１１１）ほど中心軸Ｘから離隔したセル（図中の螺旋状のセル１１２）よりも相対的に曲率が大きい螺旋を描くように構成されている。
【００５０】
図６の態様では、第１のハニカム担体１１の流出端１１ｂでは、中心軸Ｘに近い位置から流出する排気ほど相対的に強い遠心力が作用して方向転換し、第２の排気浄化部２０の流入側である第２のハニカム担体２１の流入端２１ａに急速に向かうことができる。このため、第２のハニカム担体２１の流入端２１ａまでの距離が相対的に遠い部位においてもこの流入端２１ａに到るまでに遅延が生じず、排気流方向反転部４０での排気流の方向転換が高効率で行われる。従って、第２のハニカム担体２１の流入端２１ａに流入する排気に偏在が生じ難く、触媒の有効体積率の減少が抑制される。この結果、排気浄化装置１としての排気浄化性能が高水準に維持される。
【００５１】
次に、排気浄化装置１の更に他の態様について、図７、図８、及び、図９を参照しながら説明する。
図７は、図１、図２、及び、図３における第１のハニカム担体内のセルによって構成される排気の流路の更に他の態様を説明するための図、図８は図７により説明される排気の流路について詳細を図示する第１のハニカム担体内の部分を表す図、図９は図８により表された第１のハニカム担体内の部分を詳細に示す斜視図である。
【００５２】
図７における横軸は、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａ（図中、入口と表記）から流出端１１ｂ（図中、出口と表記）に向かう中心軸Ｘ方向の距離（図中、ハニカム長さ方向距離と表記）である。また、縦軸は、既述の螺旋状のセルにおける単位長さ当りの回転角度である。即ち、縦軸は、螺旋の急さに相当する。
【００５３】
排気浄化装置１の更に他の態様においては、図７に表されたように、第１のハニカム担体１１内の螺旋セル構造におけるセルは、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａにおいて螺旋の旋回が最も緩く、流出端１１ｂに向かうほどに螺旋の旋回が急になっている。
換言すれば、螺旋状のセルは、排気の流入側の方が流出側よりも相対的に螺旋の曲率が小さい。
このため、通常では圧損が大きい部位、即ち、第１のハニカム担体１１の流入側に排気が直進して第１のハニカム担体１１の流入端１１ａから内部に進入する当初の部位における圧損の増加が効果的に抑制される。従って、排気浄化装置１全体としての圧損が低減される。
【００５４】
次に、図７を参照して説明した螺旋セル構造の具体例について更に詳述する。
第１のハニカム担体１１内の個々のセルは、既述のとおり、図４のセル１１０や図６のセル１１１、１１２の如くに、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａから流出端１１ｂまで螺旋状に形成されている。
【００５５】
本発明における螺旋セル構造では、第１のハニカム担体１１内に、複数本の螺旋セルが、担体の中心軸Ｘ近傍の旋回半径が小径のものから、担体の外周近傍の旋回半径が大径のものまで、同心状に径方向に多層をなして構成される。
この同心状に径方向に多層をなしているという点については、後述する図１０を参照することは視覚的理解の便宜となる。
【００５６】
更に、上述の同心状の多層のセルのうち同じ層に該当する複数の螺旋セルは、その旋回半径を共通にしながら、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａから流出端１１ｂに向かう位置（即ち、中心軸Ｘ方向の位置）に関して、旋回の位相が順次ずれた形態をなしている。この結果、第１のハニカム担体１１を中心軸Ｘに直交する断面視で表したとき、周方向に整列した複数の第１段セルの横断面が出現する。
このように、周方向に整列した複数の第１段セルの横断面が出現する点についても、後述する図１０を参照することは視覚的理解の便宜となる。
【００５７】
次に、同心状の多層のセルのうち同じ層に該当して旋回半径を共通にしながら、上述のように中心軸Ｘ方向の位置に関する位相を異にする形態で複数の第１段セルが形成されている様子について、以下に図８、及び、図９を参照しながら説明する。
【００５８】
図９は、図８により表された第１のハニカム担体１１内の中心軸Ｘを軸とする中心軸Ｘ近傍の仮想円筒の部分１１ｖの螺旋セル構造を詳細に示す斜視図である。
図９は、上述の第１のハニカム担体１１内の中心軸Ｘ近傍の部分１１ｖの螺旋セル構造における１つのセルＣrcに関し、このセルＣrcを区画している要素を示している。
図９は、セルＣrcの外周側の周壁部を取り払っている状態を表しているため、セルＣrcよりも１層内側のセルＣr-1,cが流出端１１ｂに認められる。
Ｃrcにおけるサフィックスrは当該セルが最外周側から内側に何番目かを表している。また、サフィックスcは、当該周壁部により区画されるセルが、既定断面で見たとき、適宜の基準位置から周方向に何番目かを表している。
【００５９】
図９では、セルＣrcの外周側の周壁部を取り払って内部が目視される状態で、隣接した一対の螺旋状のセル側壁のうちの一方であるセル側壁Ｈrcのみが図示してある。
Ｈrcにおけるサフィックスrは、当該周壁部により区画されるセルが最外周側から内側に何番目かを表している。また、サフィックスcは、当該周壁部により区画されるセルが、既定断面で見たとき、適宜の基準位置から周方向に何番目かを表している。
【００６０】
セルＣrcは、中心軸Ｘの周りに同軸状に隣接する２つの円筒の該当部分である一対の周壁部Ｐr及びＰr-1と、一対のセル側壁Ｈrc及びＨrc-1（図９では説明の便宜上Ｈrcのみを図示）とによって区画されている。
ＰrにおけるサフィックスrはセルＣrcを区画する一方の周壁部が最外周側から担体隔壁部３２（図２、図３、図６参照）よりも内側に何番目かを表している。
周壁部Ｐr-1はセルＣrcの外周側の周壁部であり、図９では、その内側を図示するべく既述のように取り払ってあり見えない。
【００６１】
図９では、第１のハニカム担体１１の流出端１１ｂに中心軸Ｘ近傍の部分１１ｖの各セルの区画が目視される。流出端１１ｂに着目すると、上述の１つのセルＣrcよりも１層内周側のセルＣr-1,cについては、その四周を囲む各一対の周壁部及びセル側壁が視認される。
本例の螺旋状の各セルは、図７を参照して既述のように、排気の流入側の方が流出側よりも相対的に螺旋の曲率が小さい点が一つの特徴である。
【００６２】
この点を、代表的にセルＣrcのセル側壁Ｈrcに着目して説明する。
図９におけるセル側壁Ｈrcを、説明の便宜上、第１のハニカム担体１１の中心軸Ｘに沿う位置を異にする３つの部分に分けて考察する。即ち、流入端１１ａ側に近い部分をＨrc−１とし、流入端１１ａと流出端１１ｂとの中間に該当する部分をＨrc−２とし、流出端１１ｂ側に近い部分をＨrc−３とする。
図９を参照して顕著なように、セル側壁Ｈrcは、周壁部Ｐrの周囲に螺旋状にフィンを回らせる如くに形成され、且つ、流入端１１ａ側から流出端１１ｂ側に向けて、全体的に、次第に螺旋の曲率が大きくなる傾向を呈している。
即ち、上記Ｈrc−１の部分で最も螺旋の曲率が小さく（即ち、旋回が緩く）、上記Ｈrc−２の部分で螺旋の曲率は中程度であり、上記Ｈrc−３の部分で最も螺旋の曲率が大きい（即ち、旋回が急である）。
【００６３】
セルＣrcは上述のようなセル側壁Ｈrcと対をなすセル側壁Ｈr,c+1（不図示）によってその両側方が区画されるものであり、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａにおいて螺旋が最も緩く、流出端１１ｂに向かうほどに螺旋が急になる。
このため、セルにおける排気の流通に関して、通常では圧損が大きい上記Ｈrc−１の部分での圧損が抑制される一方、流出端１１ｂ近傍の上記Ｈrc−３の部分では急な旋回を成す部分で、排気が相対的に強い遠心力を得て急速な方向転換が生じる。
即ち、図１及び図２における第２の排気浄化部２０の流入側である第２のハニカム担体２１の流入端２１ａに急速に向かうことができる。このため、この流入端２１ａに到るまでの排気流の方向転換が高効率で行われる。従って、排気浄化装置１としての排気浄化性能が高水準に維持される。
【００６４】
次に、排気浄化装置１の第１のハニカム担体における螺旋セル構造の一つの態様について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は、排気浄化装置の第１のハニカム担体における螺旋セル構造の一例をその断面で表す模式図であり、特に、第１のハニカム担体１１の外周面に近い部位について部分的に中心軸Ｘに直交する断面視で表している。
【００６５】
図１０を参照すると、第１のハニカム担体１１はその断面視において、各セルを区画するセル壁が、同心状の周壁部及び放射状の壁部を有している。即ち、図１０では、同心状の周壁部は、最外周において既述の担体隔壁部３２の直下にある壁部から内部（中心軸Ｘ）に向けて、順にＳ６１、Ｓ６２、Ｓ６３、Ｓ６４、…Ｓ６ｎのように所定数の同心状の周壁部を構成している。また、中心軸Ｘから、放射方向に延びた壁部が、周方向に所定間隔をあけて、Ｒ６１、Ｒ６２、Ｒ６３、Ｒ６４、…Ｒ６ｍのように放射状のセル側壁を構成している。
【００６６】
各セルは、これら同心状の周壁部及び放射状のセル側壁によって各個にその四周が区画されている。図１０では、代表的に３つのセルＣ１２、Ｃ２２、Ｃ３２について符号を附している。
セルＣ１２は、第１のハニカム担体１１の最外周側に位置して、２つの同心状の周壁部Ｓ６１、Ｓ６２及び２つの放射状のセル側壁Ｒ６２、Ｒ６３によって区画されている。
同様に、セルＣ２２は、セルＣ１２とは、周方向の位置を同じくし、放射方向には１つ内周側に位置している。このセルＣ２２は、２つの同心状の周壁部Ｓ６２、Ｓ６３及び２つの放射状のセル側壁Ｒ６２、Ｒ６３によって区画されている。
更に、セルＣ３２は、セルＣ２２とは、周方向の位置を同じくし、放射方向には１つ内周側に位置している。このセルＣ３２は、２つの同心状の周壁部Ｓ６３、Ｓ６４及び２つの放射状のセル側壁Ｒ６２、Ｒ６３によって区画されている。
【００６７】
図１０の第１のハニカム担体１１では、外形が概略筒状体をなしていても、外周面に臨む位置におけるセル（Ｃ１２）も狭められずに断面積が確保される。従って、第１のハニカム担体１１の断面における位置が外周側であるか内周側であるかによらず、各セルが一定以上の断面積を有しており有効に機能する。この結果、第１のハニカム担体における触媒の有効体積率の減少が回避される。
尚、図７、図８、及び、図９を参照して既述のセルの場合も、その断面視においては図１０の態様を採り得る。この場合は、図７、図８、及び、図９の場合における効果に加えて、図１０の態様を採った場合の効果を合わせ奏する。
【００６８】
ここで、排気浄化装置１の第１のハニカム担体における螺旋セル構造の他の態様について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、排気浄化装置の第１のハニカム担体における螺旋セル構造の他の例をその断面で表す模式図であり、特に、第１のハニカム担体１１の外周面に近い部位について部分的に断面視で表している。
尚、図１１では、敢えて簡略に、厳密には曲率を有する部分も直線的に描いてある。
【００６９】
図１１の態様について、第１のハニカム担体１１を断面視すると、各セルを区画するセル壁が、同心状の周壁部及びこの同心状の周壁部と交差する方向のセル側壁を有している。即ち、図１１では、同心状の周壁部は、最外周において既述の担体隔壁部３２の直下にある周壁部から内部（中心軸Ｘ）に向けて、順にＳ７１、Ｓ７２、Ｓ７３、Ｓ７４、…Ｓ７ｎのように所定数の同心状の周壁部を構成している。この点においては、図１１の態様は図１０の態様と共通する構成であるが、図１１の態様では図１０の態様におけるような、中心軸Ｘから連続的に放射方向に延びた形態のセル側壁を有しない点で構成を異にしている。
【００７０】
即ち、図１１の態様では、中心軸Ｘから連続的に放射方向に延びた図１０の態様のセル側壁に替えて同心状の周壁部Ｓ７１、Ｓ７２、Ｓ７３、Ｓ７４、…Ｓ７ｎと交差する方向のセル側壁Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、…が設けられている。図１１の態様における特徴は、同心状の周壁部と、これに交差する方向のセル側壁とで区画される各セルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３、…の断面積が等しい点である。
【００７１】
ここで、代表的に３つのセルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３について着目する。セルＱ１１は２つの同心状の周壁部Ｓ７１、Ｓ７２及び２つのセル側壁Ｄ１１、Ｄ１２によって区画される。また、セルＱ２２は２つの同心状の周壁部Ｓ７２、Ｓ７３及び２つのセル側壁Ｄ２１、Ｄ２２によって区画される。更に、セルＱ３３は２つの同心状の周壁部Ｓ７３、Ｓ７４及び２つのセル側壁Ｄ３１、Ｄ３２によって区画される。
既述のように各セルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３、…の断面積が等しいが、これを換言すれば、同心状の周壁部Ｓ７１、Ｓ７２、Ｓ７３、Ｓ７４、…Ｓ７ｎ及びセル側壁Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、…は各セルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３、…の断面積が等しくなる配置を採る。
【００７２】
図１１の第１のハニカム担体１１では、各セルの断面積が等しい。このため、第１のハニカム担体１１は外形が概略筒状体をなしていても、外周面に臨む位置におけるセルも中心軸近傍のセルも圧損が等しい。従って、第１のハニカム担体１１の横断面の略全域に亘って排気の分布に偏りが生じない。この結果、第１のハニカム担体１１における触媒の有効体積率の減少が抑制される。
【００７３】
次に、図１、図２、図３、及び、図６における第２のハニカム担体の一つの態様について図面を参照しながら説明する。
図１２は、図１、図２、図３、及び、図６における第２のハニカム担体の一つの態様における斜視図である。
図１３は、図１２の第２のハニカム担体における螺旋セル構造を表す模式図である。
図１２を参照して容易に理解される通り、第２のハニカム担体２１は外形が概略中空筒状体、即ち、環状のブロック体であり、図１を参照して既述の流入端２１ａから流出端２１ｂへと排気が流通する。この流入端２１ａと流出端２１ｂの中心軸Ｘ方向での位置関係は、第２のハニカム担体２１の内側に同心状に配置される第１のハニカム担体１１の流入端１１ａと流出端１１ｂの位置関係とは反転した関係にある。
【００７４】
本例における螺旋セル構造では、第２のハニカム担体２１内に、複数本の螺旋セルである複数の第２段セルが、同心状に径方向に多層をなして構成される。但し、場合に応じて、第２のハニカム担体２１の螺旋セル構造を１層の螺旋セルで構成してもよい。
【００７５】
更に、上述の同心状の多層のセルのうち同じ層に該当する複数の螺旋セルは、その旋回半径を共通にしながら、第２のハニカム担体２１の流入端２１ａから流出端２１ｂに向かう位置に関して、旋回の位相が順次ずれた形態をなしている。この結果、第２のハニカム担体２１を中心軸Ｘ直交する断面視で表したとき、周方向に整列した複数の第２段セルの横断面が出現する。
【００７６】
次に、図１３を参照しながら、上述の同心状の多層のセルのうち同じ層に該当して旋回半径を共通にしながら、中心軸Ｘ方向の位置に関する位相を異にする形態で複数の第２段セルが形成されている様子について以下に説明する。
【００７７】
図１３は、図１２の第２のハニカム担体２１内に形成されている螺旋セル構造における１つのセルＥＣrcに関し、このセルＥＣrcを区画している要素を示している。
ＥＣrcにおけるサフィックスrは、当該周壁部により区画されるセルが最外周側から内側に何番目かを表している。また、サフィックスcは、当該周壁部により区画されるセルが、既定断面で見たとき、適宜の基準位置から周方向に何番目かを表している。
【００７８】
図１３では、セルＥＣrcの外周側の周壁部を取り払って内部が目視される状態で、隣接した一対の螺旋状のセル側壁のうちの一方であるセル側壁ＥＨrcのみが図示されている。
ＥＨrcにおけるサフィックスrは、当該周壁部により区画されるセルが最外周側から内側に何番目かを表している。また、サフィックスcは、当該周壁部により区画されるセルが、既定断面で見たとき、適宜の基準位置から周方向に何番目かを表している。
【００７９】
セルＥＣrcは、軸を共通にする一対の円筒の該当部分である一対の周壁部ＥＰr及びＥＰr-1と、一対のセル側壁であるセル側壁セル側壁ＥＨrc及びＥＨrc-1（図１３では説明の便宜上セル側壁ＥＨrcのみを図示）とによって四周が区画されている。
ＥＰrにおけるサフィックスrはセルＥＣrcを区画する一方の周壁部が最外周側から担体隔壁部３２よりも内側に何番目かを表している。
周壁部ＥＰr-1はセルＥＣrcの外周側の周壁部であり、図１３では、その内側を図示するべく既述のように取り払ってあり見えない。
【００８０】
図１３を参照して、セルＥＣrcの一対のセル側壁ＥＨrc及びＥＨrc-1（後者は不図示）のうち代表的に一方のセル側壁ＥＨrcに着目して説明する。
図１３におけるセル側壁ＥＨrcは、周壁部ＥＰrの周囲に螺旋状にフィンを回らせる如くに形成されている。また、流入端２１ａ側から流出端２１ｂ側に向けて、全体的に、既述の第１のハニカム担体１１におけるセルＣrcのセル側壁Ｈrcとは中心軸Ｘ周りの旋回の方向が反転した関係に形成されている。
【００８１】
即ち、第２のハニカム担体２１における螺旋状のセルは、その螺旋の中心軸Ｘ周りの旋回方向が、第１のハニカム担体１１における螺旋状のセルにおける螺旋の中心軸Ｘ周りの旋回方向とは反転した方向に形成されている。
これにより、第１のハニカム担体１１内の複数の第１段セルを透過し流出端１１ｂから吐出した排気流が、図１及び図２を参照して既述の排気流方向反転部４０で流れの方向が反転し、第２のハニカム担体２１内の複数の第２段セルにその流入端２１ａから流入し、第２のハニカム担体２１内の螺旋状の複数の第２段セルを流通するに際して、排気の進行に沿って見たときのセルの旋回方向が変化せず、圧損の増加が極小に抑制されて、高効率で排気の浄化が行われ得る。
【００８２】
尚、第２のハニカム担体２１における螺旋セル構造（第２の螺旋セル構造）では、流入端２１ａから流出端２１ｂまで螺旋状の各セル（代表的にはＥＣrc）における螺旋の曲率が一定である。これは、流出端２１ｂから吐出する排気に対して更に後段に向けて流れの向きを反転させる必要がないため、圧損の増加を抑制することを主眼とした構成が選択されているからである。
【００８３】
次に、内燃機関の排気浄化装置１の更に他の態様について、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照しながら説明する。
図１４Ａは、図３、図４、図６、及び図７の内燃機関の排気浄化装置の更に他の態様の要部である第１のハニカム担体１１及び第２のハニカム担体２１を表す模式図であり、特に第１のハニカム担体１１の流入端１１１ａ及び流出端１１１ｂの形状とその作用を表している。
また図１４Ｂは、図１４Ａのような態様を採らなかった場合の作用を対比的に説明する模式図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、既述の図４及び図６との対応部には同一の符号を附してある。
【００８４】
図１４Ａを参照して容易に理解される通り、第１のハニカム担体１１の流出端１１１ｂは、その形状が外周側よりも中心軸Ｘ側ほど排気の流出方向に突出する凸状である。更に、第１のハニカム担体１１の流入端１１１ａは、その形状が外周側よりも中心軸Ｘ側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である。
【００８５】
図１４Ａにおける排気浄化装置１では、上述のように第１のハニカム担体１１の流出端１１１ｂは、その形状が外周側よりも中心軸Ｘ側ほど排気の流出方向に突出する凸状である。このため、第１のハニカム担体１１を通って流出側端面である流出端１１１ｂから旋回流となって外側に吹き出す各個のセルからの排気が放射状に分散して相互に干渉することが回避される。
【００８６】
この作用を、図１４Ｂを併せ参照して説明する。図１４Ｂにおけるように、第１のハニカム担体１１の流出端１１ｂを単に平面状に形成した場合には、矢印にて示すように、流出端１１ｂから旋回流となって吐出した排気のうち、中心軸Ｘに相対的に近い内側の旋回流が中心軸Ｘから相対的に遠い外側の旋回流に干渉する。このため、第１のハニカム担体１１の流出端１１ｂから流出して第２のハニカム担体２１の流入端２１ａに向かう排気流が乱れ、排気の方向転換及び移送の効率が低下する。
【００８７】
これに対し、図１４Ａにおける第１のハニカム担体１１の流出端１１１ｂは外周側よりも中心軸Ｘ側ほど排気の流出方向に突出する凸状であるため、矢印にて示すように、流出端１１１ｂから旋回流となって吐出した排気は、中心軸Ｘから相対的に遠い外側に向かって拡がるように偏向する。従って、中心軸Ｘに相対的に近い内側の旋回流が外側の旋回流に干渉することが回避される。このため、第１の排気浄化部１０の第１のハニカム担体１１の流出端１１１ｂから流出した排気が、排気流方向反転部４０（図１、図２）を経て、効率よく下流側の第２の排気浄化部２０の第２のハニカム担体２１に流入する。この結果、排気浄化装置全体としての圧損が低減される。
【００８８】
一方、第１のハニカム担体１１の流出端１１１ｂを外周側よりも中心軸Ｘ側ほど排気の流出方向に突出する凸状にしただけでは、中心軸Ｘに相対的に近い内側のセルの流路長が中心軸Ｘから相対的に遠い外側のセルの流路長よりも長くなる。このため、第１のハニカム担体１１の外側よりも内側で相対的に圧損が大きくなり、流入端側で排気流の分布に偏りが生じる。
【００８９】
この現象に鑑みて、図１４Ａにおける第１のハニカム担体１１では、流入端１１１ａは、その形状が外周側よりも中心軸側ほど排気の流入方向に凹んだ凹状である。従って、中心軸Ｘから相対的に遠い外側のセルの流路長も中心軸Ｘに相対的に近い内側のセルの流路長も総じて差がなくなる。このため、流入端側で排気流の分布に偏りが生じることがなくなる。従って、触媒の体積効率が低下せず浄化性能が悪化するおそれがない。
【００９０】
次に、図１、図２、及び、図３の内燃機関の排気浄化装置１の更に他の態様について、図１５、図１６、図１７及び図１８を参照しながら説明する。
図１５は排気浄化装置１の部分側断面を模式的に表し、図１６は図１５の内燃機関の排気浄化装置の作用（別段の手段を講じなかった場合の現象）を表し、図１７は排気浄化装置１の部分横断面を模式的に表し、図１８は、排気浄化装置１の第１のハニカム担体１１の外周面に近い部位について部分的に断面視で表している。
図１５、図１６、及び、図１７は、これらに対応する既述の図２、及び、図３と同様の描き方を採り、対応部には同一の符号を附してある。
【００９１】
図１５、及び、図１６では、図２と同様に、左側が内燃機関の排気通路２（破線図示）における排気流の上流側、右側が排気流の下流側である。
第１の排気浄化部１０内に外形が概略筒状体をなす第１のハニカム担体１１が設けられ、この第１のハニカム担体１１に排気を浄化するための触媒が担持されている。
【００９２】
第１の排気浄化部１０及び第２の排気浄化部２０を含む排気浄化装置１は、第２の排気浄化部２０の外周側で中心軸Ｘの周りの最外周の周面をなす、例えば、ステンレス鋼板等でなる外殻部３１を有する。この外殻部３１内に、第１のハニカム担体１１と第２のハニカム担体２１との隔壁を構成する担体隔壁部３２が設けられている。
更に、外殻部３１が内燃機関（不図示）側に接続されるように径が絞り込まれた入口側接続部３３ａと、排気流を下流側に排出するため排気通路２における下流側配管（不図示）に接続されるように径が絞り込まれた出口側接続部３４が設けられている。
【００９３】
排気浄化装置１には、入口側接続部３３ａから未処理の排気３ａ（白抜きの矢線にて図示）が第１のハニカム担体１１の、図では左端側である排気の流入側（流入端１１ａ側）に向けて流入し、この排気浄化装置１で浄化された排気３ｂ（白抜きの矢線にて図示）が出口側接続部３４から排出される。
【００９４】
図１５の態様の内燃機関の排気浄化装置１で、入口側接続部３３ａが図のようにコーンと称されるような径が絞り込まれた形状であると、別段の手段を講じない場合には、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａの中心部と周辺部とで、排気の流量に偏りを生じる。
上述のような、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａの中心部と周辺部とで、排気流の流量に偏りを生じる現象が、図１６に概念的に示されている。
図１６において、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａの外側から第１のハニカム担体１１の内側へと伸びるように描かれた矢線が、第１のハニカム担体１１内に流入する排気を概念的に表している。この場合、矢線の分布密度が第１のハニカム担体１１内に流入する排の流量を表している。
図１６を参照して理解される通り、別段の手段を講じない場合には、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａの中心部における排気の流量が相対的に高くなる。即ち、第１のハニカム担体１１の流入端１１ａの周辺部における排気の流量が相対的に粗となるような密度の偏りを生じる。
このため、触媒の体積効率が低下して浄化性能が悪化するおそれがある。また、排気の流れに関する圧損が増大して内燃機関の出力低下を来すおそれがある。
このため、次に図１８を参照して説明するような別段の手段が講じられている。
【００９５】
既述のように、図１８は、排気浄化装置１の第１のハニカム担体１１の外周面に近い部位の部分断面図である。
図１８の第１のハニカム担体１１における各セルの断面視での配列を、既述の図１１と対比して考察すると両者の差異が理解される。断面視での配列の形態自体は、両者は共通している。
即ち、図１８において、同心状の周壁部は、最外周において既述の担体隔壁部３２の直下にある壁部から内部（中心軸Ｘ）に向けて、順にＳ８１、Ｓ８２、Ｓ８３、Ｓ８４、…Ｓ８ｎのように所定数配置されている。
【００９６】
また、同心状の周壁部Ｓ８１、Ｓ８２、Ｓ８３、Ｓ８４、…Ｓ８ｎと交差する方向の側壁部Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、…が設けられている。
ここで、図１８の態様における特徴は、同心状の周壁部と、これに交差する方向の側壁部とで区画される各セルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３、…の断面積が、外周側ほど大きくなるように異なっている点である。
【００９７】
代表的に３つのセルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３について着目すると、セルＱ１１は２つの同心状の周壁部Ｓ８１、Ｓ８２及び２つの側壁部Ｄ１１、Ｄ１２によって区画される。また、セルＱ２２は２つの同心状の周壁部Ｓ８２、Ｓ８３及び２つの側壁部Ｄ２１、Ｄ２２によって区画される。更に、セルＱ３３は２つの同心状の周壁部Ｓ８３、Ｓ８４及び２つの側壁部Ｄ３１、Ｄ３２によって区画される。
これら各セルの断面積は、相対的に外周に位置するＱ１１が最も大きく、以下、順次、Ｑ２２、Ｑ３３、…の順に断面積が小さい。これを換言すれば、各セルＱ１１、Ｑ２２、Ｑ３３、…についてそれらの断面積が、外周側に位置するセルほど大きくなるように、各セルを区画する一対の同心状の周壁部の間隔及び一対の側壁部の間隔が選択されているということである。
尚、図１８では、説明の便宜上、断面積の大小関係を誇張して表現してある。
【００９８】
上述のように、図１８の第１のハニカム担体１１では、中心軸Ｘから離隔したセルほど中心軸Ｘに近いセルよりも相対的に断面積が大きい。
換言すれば、同心状の周壁部Ｓ８１、Ｓ８２、Ｓ８３、Ｓ８４、…Ｓ８ｎ及び側壁部Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ１３、…、Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、…、Ｄ３１、Ｄ３２、Ｄ３３、…はセルの断面積が前記のハニカム担体の中心軸Ｘから離隔したセルほど中心軸Ｘに近いセルよりも相対的に大きくなるように配置されている。
このため、概略筒状体である第１のハニカム担体の外周面に臨む位置におけるセルほど中心軸Ｘ近傍のセルよりも排気の流入に関する圧損が小さい。
【００９９】
従って、排気浄化装置１が内燃機関と滑らかに接続されるべく入口側接続部３３ａによって入口の径が絞り込まれている場合においても、内燃機関からの排気が、小径の入口に正対する第１のハニカム担体１１の内周側にのみ偏らず外周側にも適度に分散して、流入端１１ａでの排気の流量に偏りを生じ難くなる。
この結果、第１のハニカム担体１１における触媒の有効体積率の減少が抑制され、全体的な圧損も抑制される。
【０１００】
次に、上述のような螺旋セル構造を有するハニカム担体の製造方法について説明する。
一つの方法は、粘土状原料を押出成形し、適宜の寸法でカットし、焼結工程を経て、コージェライトやチタンアルミナのようなセラミックハニカムやステンレスのようなメタルハニカムを得る方法である。この場合、押出し成形時に、粘土状原料を射出する口金を回転させて螺旋状の流路を持ったハニカム担体を得る。
【０１０１】
他の一つの方法は、３Ｄプリンタを用いる方法である。即ち、３Ｄプリンタによって板状体に傾斜角をつけた凹条を一面に形成し、このような板状体を巻いて螺旋状の流路を持ったハニカム担体を得る。ステンレス金属箔やセラッミックシートを波状加工した後に巻いてハニカム状に成形する場合、通常は巻き付け方向に対して直角に波状加工するのに対し、角度をつけて波状加工することにより螺旋状の流路が形成される。
尚、螺旋セル構造を有するハニカム担体に触媒を担持させるについては、スラリーを吸引させたり、圧縮空気を流し込んだりする、それ自体は公知の方法を適用することが可能である。
【０１０２】
以上、本発明の排気浄化装置の、実施形態における複数の態様について説明したが、本発明は上述した限りには限定されず、更に種々変形変更して実施することができる。
例えば、上述の実施形態においては、第１のハニカム担体１１と第２のハニカム担体２１との間には担体隔壁部３２が設けられていたが、この担体隔壁部３２を省略した態様で実施することも可能である。即ち、排気が一旦流入端１１ａから第１のハニカム担体１１（その複数の第１段セル）内に流入すると、第１のハニカム担体１１の周囲に別段の隔壁を設けずとも容易に外周側に漏れ出すことはないため、担体隔壁部３２を省略しても大きな支障はない。
また、上述の実施形態においては、第２のハニカム担体２１のセル（複数の第２段セル）を螺旋セル構造としていが、第２のハニカム担体２１の第２段セルについては螺旋セル構造とせず、旋回しない態様のものとすることもできる。この場合は、製造が容易であり、コストの点では優れる。
従って、上述のような種々の態様の排気浄化装置も本発明に包摂される。
【符号の説明】
【０１０３】
１…排気浄化装置
１０…第１の排気浄化部
１１…第１のハニカム担体
２０…第２の排気浄化部
２１…第２のハニカム担体
４０…排気流方向反転部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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