特許 6890735 排気ガス処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6890735

(24)【登録日】2021年5月27日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】排気ガス処理装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/28 20060101AFI20210607BHJP

   F01N 3/20 20060101ALI20210607BHJP

   F01N 3/00 20060101ALI20210607BHJP

   F02D 35/00 20060101ALI20210607BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/28 301U

   F01N3/20 K

   F01N3/28 301B

   F01N3/00 F

   F02D35/00 368B

   B01D53/94 222

   B01D53/94 245

   B01D53/94 280

   B01D53/94 300

【請求項の数】15

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2021-25426(P2021-25426)

(22)【出願日】2021年2月19日

(62)【分割の表示】特願2020-209939(P2020-209939)の分割

【原出願日】2019年9月25日

(65)【公開番号】特開2021-88992(P2021-88992A)

(43)【公開日】2021年6月10日

【審査請求日】2021年2月19日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004765

【氏名又は名称】マレリ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 隆治

(72)【発明者】

【氏名】三石 俊一

(72)【発明者】

【氏名】島村 大祐

【審査官】 二之湯 正俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−９６３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１７４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４１７０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００− ３／３８

Ｆ０１Ｎ ９／００−１１／００

Ｆ０２Ｄ ３５／００

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気ガス処理装置であって、
第１方向に沿って流れる排気ガスを浄化する第１触媒担体と、
前記第１触媒担体の上流側に配置され、排気ガスを加熱するヒータを有する電熱触媒と、
前記第１触媒担体を通過した排気ガスであって前記第１方向と交差する第２方向に沿って流れる排気ガスを浄化する第２触媒担体と、
前記第１触媒担体と前記第２触媒担体とを収容するケースと、
排気ガスを計測する計測部を有し前記第１触媒担体を通過した排気ガスを測定するためのセンサと、
前記第１触媒担体の外周面と前記ケースの内周面との間に設けられ、前記第１触媒担体の外周を覆う外周流路と、
前記ケースが内側に突出して形成され、前記第１触媒担体を通過した排気ガスを前記第２触媒担体及び前記外周流路のそれぞれに導くように分岐させる分岐部と、を備え、
前記センサが有する前記計測部は、前記第１触媒担体の下流側端面と前記第２触媒担体の上流側端面と前記ケースにおける前記第１触媒担体を通過した排気ガスを受ける内壁面とによって囲われる領域であって前記第１触媒担体の中央よりも前記第２触媒担体側の領域に配置され、
前記計測部は、前記分岐部から前記第２触媒担体に向かって排気ガスが流れる領域に配置され、
前記分岐部の頂部がなす角度は、７０°〜１２０°である、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項2】

排気ガス処理装置であって、
第１方向に沿って流れる排気ガスを浄化する第１触媒担体と、
前記第１触媒担体の上流側に配置され、排気ガスを加熱するヒータと、
前記第１触媒担体を通過した排気ガスであって前記第１方向と交差する第２方向に沿って流れる排気ガスを浄化する第２触媒担体と、
前記第１触媒担体と前記第２触媒担体とを収容するケースと、
排気ガスを計測する計測部を有し前記第１触媒担体を通過した排気ガスを測定するためのセンサと、
前記第１触媒担体の外周面と前記ケースの内周面との間に設けられ、前記第１触媒担体の外周を覆う外周流路と、
前記ケースが内側に突出して形成され、前記第１触媒担体を通過した排気ガスを前記第２触媒担体及び前記外周流路のそれぞれに導くように分岐させる分岐部と、
を備え、
前記センサが有する前記計測部は、前記第１触媒担体の下流側端面と前記第２触媒担体の上流側端面と前記ケースにおける前記第１触媒担体を通過した排気ガスを受ける内壁面とによって囲われる領域であって前記第１触媒担体の中央よりも前記第２触媒担体側の領域に配置され、
前記計測部は、前記分岐部から前記第２触媒担体に向かって排気ガスが流れる領域に配置され、
前記分岐部の頂部がなす角度は、７０°〜１２０°である、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項3】

排気ガス処理装置であって、
第１方向に沿って流れる排気ガスを浄化する第１触媒担体と、
前記第１触媒担体を通過した排気ガスであって前記第１方向と交差する第２方向に沿って流れる排気ガスを浄化する第２触媒担体と、
前記第１触媒担体と前記第２触媒担体とを収容するケースと、
排気ガスを計測する計測部を有し前記第１触媒担体を通過した排気ガスを測定するためのセンサと、
前記第１触媒担体の外周面と前記ケースの内周面との間に設けられ、前記第１触媒担体の外周を覆う外周流路と、
前記ケースが内側に突出して形成され、前記第１触媒担体を通過した排気ガスを前記第２触媒担体及び前記外周流路のそれぞれに導くように分岐させる分岐部と、を備え、
前記第１触媒担体は、外周面に設けられ、通電されることによって前記第１触媒担体を加熱可能な金属層を有し、
前記センサが有する前記計測部は、前記第１触媒担体の下流側端面と前記第２触媒担体の上流側端面と前記ケースにおける前記第１触媒担体を通過した排気ガスを受ける内壁面とによって囲われる領域であって前記第１触媒担体の中央よりも前記第２触媒担体側の領域に配置され、
前記計測部は、前記分岐部から前記第２触媒担体に向かって排気ガスが流れる領域に配置され、
前記分岐部の頂部がなす角度は、７０°〜１２０°である、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記第２触媒担体は、前記第１触媒担体より重力方向下側に配置される、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記計測部は、重力方向下側に向けて配置される、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記計測部は、前記分岐部における前記第１方向に突出する前記頂部の接線方向であって前記分岐部によって分岐して前記第２触媒担体に向かって排気ガスが流れる領域に配置される、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記センサの本体部分は、前記ケースに設けられる平面部に前記ケースの外部から取り付けられる、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記ケースは、板状部材が突き合わされ接合されてなる接合部を有し、
前記センサは、前記接合部を避けた位置に取り付けられる、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記第１方向及び前記第２方向に対して直交する方向から前記第１触媒担体及び前記第２触媒担体を見たときに、前記第１方向における前記第１触媒担体の両端は、前記第１方向における前記第２触媒担体の両端の間に位置している、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記ケースは、
前記外周流路を形成する筒状部と、
前記分岐部によって分岐した排気ガスを前記外周流路に導くガイド部と、
を有する、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の排気ガス処理装置であって、
前記ガイド部は、前記第１方向と直交する平面に対して前記分岐部から前記第１方向における下流側に所定角度で傾斜する傾斜部を有する、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記ケースは、前記外周流路を形成する筒状部を有し、
前記第１触媒担体は、前記ケース内に設けられ前記外周流路を挟んで前記筒状部と対向するインナケース内に前記第１方向の全体にわたって収容される、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項13】

請求項１から１２のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記センサは、前記計測部がガスの流れ方向下流側に向かうように配置される、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記センサの本体部分は、前記分岐部が形成されることによって前記ケースの外部に設けられる窪みに取り付けられる、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか一つに記載の排気ガス処理装置であって、
前記外周流路は、前記第１触媒担体の全周を覆う、
ことを特徴とする排気ガス処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気ガス処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、触媒コンバータとＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）とが直線状に並べて設けられる排気通路内にて、触媒コンバータを通過した排気ガス中の酸素濃度を検出する空燃比センサを備える構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−０７５４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、内燃機関付近に配置される従来の排気ガス処理装置は、排ガス規制に対応すべく複数の触媒を実装しつつ、搭載スペースの制約から小型であることが求められ、更に触媒を通過した排気ガス成分を高精度に測定しなければならず、これらを満たすように排気ガス処理装置を構成することが難しかった。

【0005】

本発明は、複数の触媒を実装しつつ排気ガス成分を高精度に測定できる小型の排気ガス処理装置を提案するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様によれば、排気ガス処理装置は、第１方向に沿って流れる排気ガスを浄化する第１触媒担体と、前記第１触媒担体の上流側に配置され、排気ガスを加熱するヒータを有する電熱触媒と、前記第１触媒担体を通過した排気ガスであって前記第１方向と交差する第２方向に沿って流れる排気ガスを浄化する第２触媒担体と、前記第１触媒担体と前記第２触媒担体とを収容するケースと、排気ガスを計測する計測部を有し前記第１触媒担体を通過した排気ガスを測定するためのセンサと、前記第１触媒担体の外周面と前記ケースの内周面との間に設けられ、前記第１触媒担体の外周を覆う外周流路と、前記ケースが内側に突出して形成され、前記第１触媒担体を通過した排気ガスを前記第２触媒担体及び前記外周流路のそれぞれに導くように分岐させる分岐部と、を備え、前記センサが有する前記計測部は、前記第１触媒担体の下流側端面と前記第２触媒担体の上流側端面と前記ケースにおける前記第１触媒担体を通過した排気ガスを受ける内壁面とによって囲われる領域であって前記第１触媒担体の中央よりも前記第２触媒担体側の領域に配置され、前記計測部は、前記分岐部から前記第２触媒担体に向かって排気ガスが流れる領域に配置され、前記分岐部の頂部がなす角度は、７０°〜１２０°である。

【発明の効果】

【0007】

上記態様では、第１触媒担体の下流側端面と第２触媒担体の上流側端面とケースの内壁面とによって囲われる領域であって第１触媒担体の中央よりも第２触媒担体側の領域にセンサの計測部が位置する。このセンサの計測部が配置される領域では、第１触媒担体を通過した排気ガスをケースの内壁面へ衝突させながら第１触媒担体から第２触媒担体へ向かう排気ガスの流れの主流を構成するので、排気ガスの流速が比較的高くなる。したがって、第１触媒担体を流れる排気ガスの流れ方向と第２触媒担体を流れる排気ガスの流れ方向とが交差するように第１触媒担体と第２触媒担体とを配置することで排気ガスの浄化性能を十分に確保しつつ排気ガス処理装置の小型化を実現し、更にそのような構成においても、排気ガスを測定するセンサによって高精度に排気ガスの検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る排気ガス処理装置の側面図である。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態に係る排気ガス処理装置の背面図である。

【図3】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図4】図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

【図6】図６は、図１のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。

【図7】図７は、排気ガス処理装置のケース内における排気ガスの流れを示す部分斜視図である。

【図8】図８は、本発明の第１実施形態の変形例に係る排気ガス処理装置の正面図である。

【図9】図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

【図10】図１０は、本発明の第１実施形態の変形例に係る排気ガス処理装置の側面図である。

【図11】図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。

【図12】図１２は、本発明の第１実施形態の他の変形例に係る排気ガス処理装置の側面の断面図である。

【図13】図１３は、本発明の第１実施形態に係る排気ガス処理装置の第１触媒担体から第２触媒担体へ向かう排気ガスの流れについてのシミュレーションを行った結果を示す図である。

【図14】図１４は、排気ガス処理装置の各々のバリエーションにて第１触媒担体から第２触媒担体へ向かう排気ガスの流れについてのシミュレーションを行った結果を一覧で示す図である。

【図15A】図１５Ａは、排気ガス処理装置の第１触媒担体から第２触媒担体へ向かう排気ガスの流れについてのシミュレーションを行った結果を示す図である。

【図15B】図１５Ｂは、排気ガス処理装置の第１触媒担体から第２触媒担体へ向かう排気ガスの流れについてのシミュレーションを行った結果を示す図である。

【図16】図１６は、本発明の第２実施形態に係る排気ガス処理装置の側面の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

【0010】

（第１実施形態）
図１から図７を参照して、本発明の第１実施形態に係る排気ガス処理装置１０について説明する。図１は、第１実施形態に係る排気ガス処理装置１０を示す側面図である。図２は、排気ガス処理装置１０の背面図である。図３は、排気ガス処理装置１０の図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、排気ガス処理装置１０の図１におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、排気ガス処理装置１０の図２におけるＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、排気ガス処理装置１０の図１におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。図７は、排気ガス処理装置１０のケース３０内における排気ガスＧの流れを示す部分斜視図である。

【0011】

排気ガス処理装置１０は、例えば、車両に搭載され、エンジン（図示せず）から排出される排気ガスＧを処理するものであり、下記実施形態では、小型で優れた排気ガス浄化性能を有する触媒コンバータとしての構造例を示す。具体的には、排気ガス処理装置１０は、排気ガスＧに含まれる炭化水素や一酸化炭素を酸化して、二酸化炭素と水分にするとともに、窒素酸化物の還元、微小粒子状物質の除去を行い、排気ガスＧを浄化する。

【0012】

図１から図５に示すように、排気ガス処理装置１０は、排気タービン（図示せず）の排気出口部に接続される入口側フランジ１１と排気ガスＧを外部へ導く排気管（図示せず）に接続される出口側フランジ３９とを有するケース３０と、ケース３０内に設けられ排気ガスＧを浄化する第１触媒担体としてのＴＷＣ（三元触媒）１２と、ケース３０内のＴＷＣ１２の下流側に設けられ、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧを浄化する第２触媒担体としてのＧＰＦ（ガソリン・パティキュレート・フィルタ）１４と、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧの酸素濃度を測定するためのセンサとしての空燃比センサ４０と、を備える。

【0013】

ケース３０は、入口側フランジ１１が取り付けられるディフューザ部２５と、内部にＴＷＣ１２を収容する入口側筒部３１と、入口側筒部３１に接合され内部にＧＰＦ１４を収容する中間筒部３７と、一端が中間筒部３７に接合され、他端に排気側管路（図示せず）に接続するための出口側フランジ３９が設けられた出口側筒部３８と、を有する。

【0014】

図４及び図５に示すように、ディフューザ部２５は、下流に向かって徐々に径が拡大する円錐面状のディフューザ板２６によって形成される。ディフューザ板２６の上流側開口部２６ａの外周面には、溶接等によって入口側フランジ１１が取り付けられる。ディフューザ板２６の下流側開口部２６ｂは、溶接などによって入口側筒部３１の入口側開口部３１ａの内周面に取り付けられる。

【0015】

図５に示すように、入口側筒部３１は、排気ガスＧが流入する入口側開口部３１ａと、排気ガスＧが流出する出口側開口部３１ｂと、を有する。入口側筒部３１は、入口側筒部３１を通過する排気ガスＧの流れを所定角度（例えば、９０°）屈曲させるように、つまり、略Ｌ字型の流路を形成するように構成される。入口側筒部３１は、排気ガスＧの流れ方向に沿って対称に形成された２つの金属製板状部材を溶接などによって接合することで形成される（図２から図４参照）。

【0016】

図６に示すように、中間筒部３７は、金属製板状部材によって楕円筒形状に形成される。図５に示すように、中間筒部３７の入口側開口部３７ａの外周面は、入口側筒部３１の出口側開口部３１ｂの内周面に溶接などによって接合される。また、中間筒部３７の出口側開口部３７ｂの外周面は、出口側筒部３８の入口側開口部３８ａの内周面に溶接などによって接合される。

【0017】

ＴＷＣ１２は、例えば、円柱状のハニカム構造体によって構成される。ＴＷＣ１２は、その外周面１２ａが緩衝材１３を介して金属製で筒状のインナケース２０に嵌合される。ＴＷＣ１２は、インナケース２０内に軸方向の全体にわたって収容される。

【0018】

インナケース２０は、上流側開口部２０ｂがディフューザ板２６における下流側開口部２６ｂの内周に挿入される。インナケース２０は、ディフューザ板２６の内周面に溶接などによって接合されることにより、ケース３０に対して固定される。このとき、インナケース２０は、インナケース２０の外周面２０ａと入口側筒部３１との間に所定の間隔Ｗの隙間が設けられるようにして、ケース３０内に設けられる。この隙間は、排気ガスＧが流れる外周流路３５を形成する。また、図３に示すように、インナケース２０の外周面２０ａと入口側筒部３１との間には、インナケース２０のガタつきを防止する複数のスペーサ３４が設けられる。

【0019】

このように、インナケース２０の上流側開口部２０ｂがディフューザ板２６の下流側開口部２６ｂに接合されることで、入口側フランジ１１の排気入口１１ａから流入した排気ガスＧの全量をＴＷＣ１２に導くことができる。

【0020】

ＧＰＦ１４は、例えば、微小粒子状物質を除去する楕円柱状のセラミックフィルタによって構成される（図４及び図６参照）。ＧＰＦ１４は、その外周面１４ａが緩衝材１５を介して中間筒部３７の内周面に嵌合されることによって、中間筒部３７内に固定される。これにより、ＴＷＣ１２とＧＰＦ１４とは、側面視で所謂Ｔ字型に配置されることとなる。

【0021】

また、ＧＰＦ１４の流路断面積は、ＴＷＣ１２の流路断面積よりも大きくなるように形成される。このとき、図４に示すように、ＧＰＦ１４は、長径がＴＷＣ１２の軸線方向に位置するようにして中間筒部３７内に設けられる。このように配置することにより、例えば、排気ガス処理装置１０の幅方向（図４における上下方向）にスペースが確保できない場合にも、ＧＰＦ１４の流路断面積を確保することができる。

【0022】

出口側筒部３８は、ＧＰＦ１４を通過した排気ガスＧを、排気ガスＧを外部へ排出する排気管（図示せず）に導くものである。出口側筒部３８は、排気ガスＧの流れ方向に沿って対称に形成された２つの金属製板状部材を溶接などによって接合することで形成される。

【0023】

空燃比センサ４０は、棒状部材を有しており、その先端には、排気ガスＧを計測する計測部４１が設けられる。空燃比センサ４０の本体部分は、ＴＷＣ１２とＧＰＦ１４との間の流路上に計測部４１が位置するようにして、入口側筒部３１に設けられる平面部３１ｄにケース３０の外部から取り付けられる。空燃比センサ４０の詳細な取付位置については、後で詳しく説明する。

【0024】

続いて、入口側筒部３１のより詳細な構成について説明する。なお、以下では、排気ガスＧがＴＷＣ１２を通過する方向、即ち、ＴＷＣ１２の軸方向を「第１方向Ｐ」といい、排気ガスＧがＧＰＦ１４を通過する方向、即ち、ＧＰＦ１４の軸方向を「第２方向Ｑ」という（図５参照）。なお、本実施形態では、第１方向Ｐと第２方向Ｑとが直交する場合を例にしているが、必ずしも直交している必要はなく、第１方向Ｐと第２方向Ｑとが交差していればよい。

【0025】

入口側筒部３１は、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧを受ける入口側筒部３１の内壁面３１ｃに設けられるとともに、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧの一部をＧＰＦ１４に導くように分岐させる分岐部３３と、分岐部３３によって分岐した残りの排気ガスＧを外周流路３５に導くガイド部３２と、をさらに備える。

【0026】

分岐部３３は、入口側筒部３１内における排気ガスＧの流れ方向外側の管壁の一部が内径方向に突出した形状に形成される。分岐部３３の頂部３３ａがなす角度αは、７０°〜１２０°程度であることが望ましい。角度αが７０°未満であると、入口側筒部３１の加工が難しくなる。一方、角度αが１２０°よりも大きいと、外周流路３５に導かれる排気ガスＧの流量を充分に確保できないおそれがある。

【0027】

図５に示すように、ガイド部３２は、第１方向Ｐと直交する平面Ｘに対して、分岐部３３から第１方向Ｐにおける下流側に所定角度θで傾斜する傾斜部３２ａと、傾斜部３２ａを通過した排気ガスＧを外周流路３５に導く湾曲部３２ｂと、を有する。

【0028】

傾斜部３２ａは、略平面状に形成され、傾斜部３２ａを含む平面Ｙと平面Ｘとがなす所定角度θが３°〜２０°の間になるように形成される。所定角度θがこのような角度に設定されることにより、分岐部３３によって分岐した排気ガスＧを緩やかに湾曲部３２ｂに導き、ケース３０の内壁面３１ｃに沿わせながら外周流路３５に導くことができる。よって、ＴＷＣ１２を通過して分岐部３３に向かう排気ガスＧの流れを妨げずに、排気ガスＧをスムーズに外周流路３５に導くことができる。

【0029】

また、第１方向Ｐ及び第２方向Ｑに対して直交する方向（図４参照、以下では、「第３方向Ｒ」ともいう。）からＴＷＣ１２及びＧＰＦ１４を見たときに（図５に示す状態）、第１方向ＰにおけるＴＷＣ１２の両端は、第１方向ＰにおけるＧＰＦ１４の両端の間に位置している（図４及び図５参照）。これにより、ＴＷＣ１２がＧＰＦ１４から第１方向Ｐの外側に突出しないので、排気ガス処理装置１０を小型化することが可能である。

【0030】

次に、排気ガス処理装置１０における排気ガスＧの流れについて説明する。

【0031】

図５に示すように、入口側フランジ１１の排気入口１１ａから流入した排気ガスＧは、ディフューザ部２５を通ってＴＷＣ１２に導かれる。ＴＷＣ１２内に流入した排気ガスＧは、含まれる炭化水素や一酸化炭素が酸化され二酸化炭素と水分に分解されるとともに、窒素酸化物が還元される。

【0032】

ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧは、入口側筒部３１の内壁面３１ｃに形成された分岐部３３によって、ＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂに直接向かう流れと、ガイド部３２を通って外周流路３５に向かう流れと、に分けられる。

【0033】

ＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂに直接向かう流れは、排気ガスＧの主流を形成し、分岐部３３によって略９０°向きが変えられて、外周流路３５へ回り込むことなく、直接ＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂに流れ込む。

【0034】

ガイド部３２を通って外周流路３５に流入した排気ガスＧは、インナケース２０の外周面２０ａに沿ってＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂに向かって流れる（図７参照）。このとき、外周流路３５を流れる排気ガスＧは、インナケース２０を通じてＴＷＣ１２を外周から加熱する。このように外周流路３５に排気ガスＧを導くことにより、エンジン始動直後に、ＴＷＣ１２の温度を短時間で上昇させることができるので、ＴＷＣ１２の活性化を図ることができる。特に、ＴＷＣ１２の温度が上昇しくい第１方向下流側部分（下流側端面１２ｃ側）を外周から加熱できるので、ＴＷＣ１２の活性化のための時間を短くすることができる。

【0035】

ＴＷＣ１２は、ケース３０内に設けられ外周流路３５を挟んで入口側筒部３１と対向するインナケース２０内に第１方向Ｐの全体にわたって収容される。このように、ＴＷＣ１２が全体にわたってインナケース２０内に設けられることで、外周流路３５を流れる排気ガスＧは、ＴＷＣ１２内に入って行かずにＴＷＣ１２を外周から加熱する。これにより、ＴＷＣ１２の保温効果が得られ、触媒の浄化性能を高めることができる。また、このようなケース３０とインナケース２０で構成される二重管構造により、ケース３０の外部への熱逃げを有効に防止するとともに、インナケース２０によってＴＷＣ１２を覆うことで外周流路３５を流れる排気ガスＧがＴＷＣ１２内へ入っていかないため、外周流路３５からＧＰＦ１４へ向かう排気ガスＧの流路抵抗を小さくできるという効果もある。また、外周流路３５を流れる排気ガスＧがＴＷＣ１２内に入って行かないので、ＴＷＣ１２内を第１方向Ｐへ流れる排気ガスＧの流れを妨げることが防止される。さらに、ＴＷＣ１２が全体にわたってインナケース２０内に設けられることで、ＴＷＣ１２に流入した排気ガスＧがＴＷＣ１２の全域を通過することになるので、排気ガスＧをより浄化することができる。これにより、ＴＷＣ１２の全長を短くすることができる。

【0036】

以上のようにして、外周流路３５を通過した排気ガスＧは、入口側筒部３１内のインナケース２０の外周面２０ａとＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂとの間の空間１６において、分岐部３３によって分岐されたＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂに直接向かう流れと合流し、ＧＰＦ１４内に流入する。

【0037】

ＧＰＦ１４内に流入した排気ガスＧは、微小粒子状物質が除去され、出口側筒部３８を通じて排気管に排出される。

【0038】

次に、図８から図１１を参照して、変形例に係る排気ガス処理装置１０’について説明する。図８は、排気ガス処理装置１０’の正面図である。図９は、図８におけるＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。図１０は、排気ガス処理装置１０’の側面図であり、図１１は、図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。

【0039】

図８から図１１に示す変形例は、ＧＰＦ１４’を円柱形状とした構成である。この変形例では、図９及び図１０に示すように、ＴＷＣ１２の軸線方向（第１方向Ｐ）におけるＧＰＦ１４’及び中間筒部３７’の長さが短くなるので、その分、排気ガス処理装置１０’を小型化することができる。このように、ＧＰＦ１４’を円柱形状としてもＧＰＦ１４’の流路断面積を確保できるのであれば、このような構成とすることにより、排気ガス処理装置１０’を小型化することができる。

【0040】

次に、図１２を参照して、他の変形例に係る排気ガス処理装置１１０について説明する。図１２は、他の変形例に係る排気ガス処理装置１０の側面の断面図である。

【0041】

図１２に示す変形例は、第１方向Ｐと第２方向Ｑとがなす角が鋭角とされた排気ガス処理装置１１０である。図１２に示す変形例では、ＧＰＦ１４及び中間筒部３７をＴＷＣ１２の軸線方向（第１方向Ｐ）におけるＴＷＣ１２の中心側に配置することができる。これにより、ＴＷＣ１２の軸線方向（第１方向Ｐ）の長さが短くなるので、その分、排気ガス処理装置１０を小型化することができる。

【0042】

次に、図１３及び図１４を参照して、空燃比センサ４０の詳細な取付位置について説明する。

【0043】

本実施形態の排気ガス処理装置１０では、ケース３０に取り付けられる空燃比センサ４０は、ＴＷＣ１２とＧＰＦ１４との間の流路上であって、ケース３０の内壁面３１ｃの形状に沿って排気ガスＧの流速が高い領域を形成し、その排気ガスＧの流速が他と比べて速くなった位置に、空燃比センサ４０が有する計測部４１が位置するようにしている。

【0044】

ここで、図１３を参照して、空燃比センサ４０のより具体的な取付位置について説明する。図１３は、排気ガス処理装置１０のＴＷＣ１２からＧＰＦ１４へ向かう排気ガスＧの流れについてのシミュレーションを行った結果である。図１３は、流速の分布を示している。また、図１４は、排気ガス処理装置１０，１０’，１１０それぞれにおける分岐部３３のあり、なしの場合におけるＴＷＣ１２からＧＰＦ１４へ向かう排気ガスＧの流れについてのシミュレーションを行った結果の一覧である。

【0045】

図１３における太線で囲んだ部分（領域Ａ）における色の濃い部分、及びその周辺の白い部分は、特に流速が速くなっている部分である。この第２領域としての領域Ａは、分岐部３３より下流側であって、分岐部３３の第１方向Ｐに最も突出する頂部３３ａの接線方向Ｄに沿って延在する。

【0046】

そこで、排気ガス処理装置１０では、空燃比センサ４０の計測部４１が領域Ａに位置するようにして入口側筒部３１に取り付けられる。これにより、空燃比センサ４０によって、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧの酸素濃度を高精度に測定することができる。このような空燃比センサ４０は、上述した計測部４１が領域Ａに位置するようにすれば、ケース３０に対してどのような角度で挿入固定されてもよい。なお、空燃比センサ４０をＴＷＣ１２に向かって傾けて配置してもよいし、ＧＰＦ１４に向かって傾けて配置してもよい。ただし、空燃比センサ４０が排気ガスＧの流れ方向に沿うように配置されるのが好ましく、上記計測部４１に水滴等が付着しないように計測部４１を重力方向下側にむけて配置するのが好ましい。図５などに示す構成において第２方向Ｑを天地方向としたときには、計測部４１をＧＰＦ１４に向けて配置するのが好ましい。

【0047】

なお、スペース上の制約や、入口側筒部３１に空燃比センサ４０を取り付けるための平面部３１ｄを設けるスペースが確保できない場合（例えば、入口側筒部３１を製作する際にできる接合部３１ｅ付近や、入口側筒部３１の曲面部付近の場合）には、排気ガスＧの流速が比較的高い第１領域としての領域Ａ１（図１３及び図１４に太い点線で示す領域）に空燃比センサ４０の計測部４１が位置するように、入口側筒部３１に空燃比センサ４０を取り付けてもよい。つまり、空燃比センサ４０の計測部４１は、ＴＷＣ１２とＧＰＦ１４の間の空間内であって排気ガスＧの流速が最も遅い領域を外して、排気ガスＧの流速が高い領域に配置するのが好ましい。ただし、本発明はこれに限定されず、例えば、空燃比センサ４０の本体部分の固定位置や実装スペース等の制約を考慮し、センサ感度を確保できる程度の領域（例えば、最も流速が高い領域に近い周辺領域など）に空燃比センサ４０の計測部４１を配置することも可能である。

【0048】

領域Ａ１は、ＴＷＣ１２の下流側端面１２ｃと、ＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂと、入口側筒部３１におけるＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧを受ける内壁面３１ｃ、とによって囲われる領域であって、ＴＷＣ１２の中央よりもＧＰＦ１４側に設定される。なお、ＴＷＣ１２の中央とは、第３方向ＲにおけるＴＷＣ１２の中心線Ｏを含む平面の領域をいう。領域Ａ１では、ＴＷＣ１２からＧＰＦ１４へ向かう排気ガスＧの流れが主流を構成するので、排気ガスＧの流速が比較的高くなる。よって、計測部４１が領域Ａ１に位置するようにして入口側筒部３１に空燃比センサ４０を取り付けることで、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧの酸素濃度を正確に測定することができる。なお、ここでいう領域Ａ１は、本実施形態では、ＴＷＣ１２の下流側端面１２ｃと、ＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂと、排気ガスＧを受ける内壁面３１ｃ（ＴＷＣ１２の下流側端面１２ｃに対向するケース３０の内壁面）とで実質的に取り囲まれ、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧがＧＰＦ１４側に向かって流れる排気ガスＧの流路（空間）であり、より具体的には、ＴＷＣ１２の下流側端面１２ｃのうちＧＰＦ１４側の下端面とケース３０の内壁面３１ｃとの間に挟まれた空間からＴＷＣ１２の下流側端面１２ｃの面方向に沿ってＧＰＦ１４の上流側端面１４ｂ側に延びる流路である。また、ケース３０の内壁面３１ｃとは、ＴＷＣ１２の下流側端面１２ｃに対向する壁面であり、これにＧＰＦ１４側に達するまで伸びる壁面を含めてもよいし、当該壁面は、例えば、平坦面だけで構成されてもよいし、平坦面及び変形した面とで構成されてもよい。

【0049】

また、接合部３１ｅを避けた位置にはボスを形成しやすいので、空燃比センサ４０をこのような位置に取り付けてもよい。

【0050】

図１５Ａ及び図１５Ｂを参照して、空燃比センサ４０のさらに具体的な取付位置について説明する。

【0051】

図１５Ａ及び図１５Ｂは、図１のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面での排気ガスＧの流れについてのシミュレーションを行った結果である。なお、図１５Ａ及び図１５Ｂにおけるケース１、ケース２、及びケース３は、順にエンジン回転速度が、低回転、中回転、及び高回転としてシミュレーションを行った結果である。また、図１５Ａは、空燃比センサ４０が図４に示す位置に取り付けられている場合であり、図１５Ｂは、空燃比センサ４０が接合部３１ｅを挟んで図４に示す位置とは反対側に取り付けられた場合のシミュレーション結果である。

【0052】

図１５Ａ及び図１５Ｂから明らかなように、入口側筒部３１の第３方向Ｒにおける中心位置から外れていても、排気ガスＧの流速が比較的高い領域、つまり、領域Ａ１が存在する。そのため、例えば、接合部３１ｅの存在などにより、空燃比センサ４０を入口側筒部３１の第３方向Ｒにおける中心に取り付けることができない場合であっても、計測部４１が領域Ａ１に位置するようにして入口側筒部３１に空燃比センサ４０を取り付けることで、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧの酸素濃度を高精度に測定することができる。

【0053】

以上の第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0054】

本実施形態の排気ガス処理装置１０では、排気ガスＧの浄化性能を高めるため２つの触媒（具体的にはＴＷＣ１２、ＧＰＦ１４）を互いが重なるように配置して小型化を図りつつ、更に、ＴＷＣ１２を通過した排気ガスＧをケース３０の内壁面に衝突させながらＧＰＦ１４側に流れる排気ガスＧの主流の速度（流速）を高め、そのＴＷＣ１２とＧＰＦ１４との間の排気ガスＧの流速が高い領域Ａまたは領域Ａ１に空燃比センサ４０の計測部４１が位置するように空燃比センサ４０を設置しているので、排気ガスＧを測定する空燃比センサ４０が高精度に数値を検出できる小型で優れた排気ガス浄化性能を有する排気ガス処理装置を実現することができる。

【0055】

また、排気ガス処理装置１０では、第１方向Ｐ及び第２方向Ｑに対して直交する方向からＴＷＣ１２及びＧＰＦ１４を見たときに、第１方向ＰにおけるＴＷＣ１２の両端は、第１方向ＰにおけるＧＰＦ１４の両端の間に位置している。これにより、ＴＷＣ１２がＧＰＦ１４から第１方向Ｐの外側に突出しないので、排気ガス処理装置１０の小型化が可能である。また、ＴＷＣ１２の第１方向Ｐの上流側に加熱ヒータ（または加熱ヒータ付き触媒）を設ける場合にも、第１方向Ｐへの加熱ヒータ（または加熱ヒータ付き触媒）の突出量を小さくすることができる。すなわち、本実施形態では、ＴＷＣ１２の上流側に排気ガスＧを加熱するヒータを更に備えた排気ガス処理装置１０としてもよく、このような構成によれば、排気ガスＧを媒体としてＴＷＣ１２を加熱することが可能となり、エンジン始動時などの状況において優れた排気ガス浄化性能を発揮する排気ガス処理装置となる。なお、ＴＷＣ１２がＧＰＦ１４から第１方向Ｐに重なるように配置されることで、ＴＷＣ１２がＧＰＦ１４から少し突出した構成としても、全体として小型で優れた排気ガス浄化性能を有する排気ガス処理装置を実現できる。

【0056】

（第２実施形態）
図１６を参照して、本発明の第２実施形態に係る排気ガス処理装置２１０について説明する。図１６は、排気ガス処理装置２１０の側面の断面図であり、図２におけるＶ−Ｖ線に沿う断面に相当する図である。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態の排気ガス処理装置１０と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。なお、図１６では、入口側フランジ１１、ディフューザ部２５、及び出口側筒部３８の図示を省略している。

【0057】

第２実施形態は、ＥＨＣ（電熱触媒）２５０を備えている点が異なっている点で、上記第１実施形態と相違する。具体的には、排気ガス処理装置２１０は、排気ガスＧを浄化するＴＷＣ２１２の上流側に排気ガスＧを浄化するＥＨＣ２５０をさらに備える。また、排気ガス処理装置２１０では、分岐部２３３の近傍に平面部２３１ｄを設け、この平面部２３１ｄに空燃比センサ４０を取り付けている。これにより、ケース３０内で水滴等が空燃比センサ４０の計測部４１に付着することを有効に防止できる。

【0058】

ＥＨＣ２５０は、電極２５２ａ、２５２ｂを有するヒータ部２５１と、ヒータ部２５１及び電極２５２ａ、２５２ｂを支持するハニカム構造体からなる電極支持体２５３と、を備える。

【0059】

ヒータ部２５１は、電極２５２ａ、２５２ｂに印加された電流によって発熱する、例えば、渦巻き形状のヒータである。ヒータ部２５１は、インナケース２０の外周面２０ａに溶接によって固定された延長筒部２３６に電極２５２ａ、２５２ｂを溶接することによって延長筒部２３６内に保持される。

【0060】

電極支持体２５３は、その外周面２５３ａが緩衝材２１５を介して、ＴＷＣ１２の上流側に位置するようにしてインナケース２０内に保持される。

【0061】

ヒータ部２５１と電極支持体２５３との間には、ヒータ部２５１と電極支持体２５３との間隔を維持するとともに、ヒータ部２５１及び電極２５２ａ、２５２ｂを保持するための複数のピン２５４が設けられる。複数のピン２５４は、ヒータ部２５１及び電極支持体２５３のそれぞれに差し込まれるようにして、ヒータ部２５１と電極支持体２５３との間に設けられる。

【0062】

排気ガス処理装置２１０では、エンジンの始動時のコールド始動時（冷態始動時）に、ヒータ部２５１に電極２５２ａ、２５２ｂを通じて電流を流すことで、延長筒部２３６内を流れる排気ガスＧの温度が２００℃〜３００℃になるまで加熱し、この加熱された排気ガスＧによりＴＷＣ２１２を加熱する。これにより、ＴＷＣ２１２の触媒成分を短い時間で活性化温度にすることができる。このように、排気ガス処理装置２１０では、短時間でＴＷＣ２１２の触媒成分の活性化を図ることができるので、エンジンの始動時における浄化性能を向上させることができる。

【0063】

なお、図１６に示すように、排気ガス処理装置２１０では、第３方向ＲからＴＷＣ２１２及びＧＰＦ１４を見たときに、第１方向ＰにおけるＴＷＣ２１２の両端が、第１方向ＰにおけるＧＰＦ１４の両端の間に位置するように形成している。これにより、排気ガス処理装置２１０を設けるスペースが限られている場合であっても、ＥＨＣ２５０を設けるスペースを確保できる。言い換えると、上記構成を採用することにより、排気ガス処理装置２１０の大型化を抑制できる。

【0064】

上記実施形態では、ヒータ部２５１を１つ設けた構成を例に説明したが、排気ガス処理装置２１０では、ヒータ部２５１を複数設けてもよい。

【0065】

以上の第２実施形態によれば、以下の効果を奏する。

【0066】

排気ガス処理装置２１０では、ＥＨＣ２５０を備えているので、短時間でＴＷＣ２１２の触媒成分の活性化を図ることができる。これにより、エンジンの始動時における浄化性能を向上させることができる。

【0067】

排気ガス処理装置２１０では、第３方向ＲからＴＷＣ２１２及びＧＰＦ１４を見たときに、第１方向ＰにおけるＴＷＣ２１２の両端が、第１方向ＰにおけるＧＰＦ１４の両端の間に位置するように形成している。これにより、排気ガス処理装置２１０を設けるスペースが限られている場合であっても、ＥＨＣ２５０を設けるスペースを確保できる。なお、排気ガス処理装置２１０を設置するスペースの制約がある場合等には、ＥＨＣ２５０を設けなくてもよい。例えば、ＴＷＣ２１２またはＧＰＦ１４の外周面に金属層を設け、外部からの通電によりＴＷＣ２１２またはＧＰＦ１４を直接加熱する構成としてもよい。これにより、ＥＨＣ２５０を設けるスペースを省きつつ、ＴＷＣ２１２またはＧＰＦ１４の加熱により短時間で触媒成分の活性化を実現することができる。なお、このような場合には、ＴＷＣ２１２またはＧＰＦ１４については、例えば、導電性を有するハニカム担体とし、その材料は導電性が付与（電流路が形成）されていれば金属製でもセラミックス製でもよい。

【0068】

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

【0069】

排気ガス処理装置１０，１０’，１１０，２１０は、第１方向Ｐに沿って流れる排気ガスＧを浄化する第１触媒担体（ＴＷＣ１２）と、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過した排気ガスＧであって第１方向Ｐと交差する第２方向Ｑに沿って流れる排気ガスＧを浄化する第２触媒担体（ＧＰＦ１４）と、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）と第２触媒担体（ＧＰＦ１４）とを収容するケース３０と、排気ガスＧを計測する計測部４１を有し第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過した排気ガスＧを測定するためのセンサ（空燃比センサ４０）と、を備える。センサ（空燃比センサ４０）が有する計測部４１は、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の下流側端面１２ｃと第２触媒担体（ＧＰＦ１４）の上流側端面１４ｂとケース３０における第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過した排気ガスＧを受ける内壁面３１ｃとによって囲われる領域であって第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の中央よりも第２触媒担体（ＧＰＦ１４）側の領域（領域Ａ１）に配置される。

【0070】

この構成によれば、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の下流側端面１２ｃと第２触媒担体（ＧＰＦ１４）の上流側端面１４ｂとケース３０の内壁面３１ｃとによって囲われる領域であって第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の中央よりも第２触媒担体（ＧＰＦ１４）側の領域（領域Ａ１）にセンサ（空燃比センサ４０）の計測部４１が位置する。この領域（領域Ａ１）では、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）から第２触媒担体（ＧＰＦ１４）へ向かう排気ガスＧの流れの主流を構成するので、排気ガスＧの流速が比較的高くなる。したがって、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を流れる排気ガスＧの流れ方向と第２触媒担体（ＧＰＦ１４）を流れる排気ガスＧの流れ方向とが交差する場合に、排気ガスＧを測定するセンサ（空燃比センサ４０）による高精度な数値の検出が可能となる。よって、複数の触媒を実装しつつ排気ガス成分を高精度に測定できる小型の排気ガス処理装置１０，１０’，１１０，２１０を提供できる。

【0071】

また、例えば、エンジンの気筒数やターボチャージャー装着などの構成、あるいはエンジンの駆動状態等によって排気ガス処理装置１０に流入する排気ガスＧの流入条件が変化する場合でも、上述した第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過した排気ガスＧをケース３０の内壁面３１ｃに衝突させつつ第２触媒担体（ＧＰＦ１４）側へ流れる排気ガス流路（主流であって流速が他と比べて相対的に高い流路）を構成したことで、センサ（空燃比センサ４０）による排気ガスＧの計測を高精度に且つ安定的に行うことができる。すなわち、様々なエンジン仕様やエンジン駆動の状況変化に対して適応可能な排気ガス処理装置１０を実現できる。

【0072】

また、ケース３０は、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過した排気ガスＧを分岐させて一部を第２触媒担体（ＧＰＦ１４）に導くように分岐させる分岐部３３を有し、計測部４１は、分岐部３３によって分岐して第２触媒担体（ＧＰＦ１４）に導かれる排気ガスＧの流速が速くなる領域（領域Ａ）に配置される。

【0073】

また、ケース３０は、内壁面３１ｃに設けられるとともに、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過した排気ガスＧの一部を第２触媒担体（ＧＰＦ１４）に導くように分岐させる分岐部３３を有する。計測部４１は、分岐部３３における第１方向Ｐに最も突出する頂部３３ａの接線方向Ｄであって分岐部３３によって分岐して第２触媒担体（ＧＰＦ１４）に向かって排気ガスＧが流れる領域（領域Ａ）に配置される。

【0074】

これらの構成では、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過した排気ガスＧの一部は、ケース３０の内壁面３１ｃに形成される分岐部３３に衝突し、分岐部３３の頂部３３ａの接線方向Ｄに方向転換して第２触媒担体（ＧＰＦ１４）に流れる。第２触媒担体（ＧＰＦ１４）に向かって流れる排気ガスＧが流れる領域（領域Ａ）では、分岐部３３に衝突して方向転換した排気ガスＧが導かれるので、領域Ａ１の中でも排気ガスＧの流速が高い。よって、領域Ａにセンサ（空燃比センサ４０）を設置することで、排気ガスＧを測定するセンサ（空燃比センサ４０）が高精度に数値を検出できるようにすることができる。なお、上述した実施形態では、上述したようにケース３０に分岐部３３を設けた構成について説明したが、このような分岐部３３を設けずに、例えば、ケース３０の内壁面３１ｃの形状によって第２触媒担体（ＧＰＦ１４）側へ流れる排気ガスＧの流速だけを調整するようにしてもよい。

【0075】

また、センサ（空燃比センサ４０）の本体部分は、ケース３０に設けられる平面部３１ｄにケース３０の外部から取り付けられる。

【0076】

この構成によれば、ケース３０に設けられる平面部３１ｄには、曲面部よりもボスを形成しやすいので、センサ（空燃比センサ４０）を取り付けるためのボスを容易に形成することができる。

【0077】

また、ケース３０は、板状部材が突き合わされ接合されてなる接合部３１ｅを有し、センサ（空燃比センサ４０）は、接合部３１ｅを避けた位置に取り付けられる。

【0078】

この構成によれば、板状部材の接合部３１ｅにはボスを形成しにくいので、接合部３１ｅを避けることでセンサ（空燃比センサ４０）を取り付けるためのボスを容易に形成することができる。また、ケース３０を分割する板状部材の一方のうち接合部３１ｅを避けた部分にセンサ（空燃比センサ４０）を配置することで、接合部３１ｅの強度を確保することができる。

【0079】

また、第１方向Ｐ及び第２方向Ｑに対して直交する方向から第１触媒担体（ＴＷＣ１２）及び第２触媒担体（ＧＰＦ１４）を見たときに、第１方向Ｐにおける第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の両端は、第１方向Ｐにおける第２触媒担体（ＧＰＦ１４）の両端の間に位置している。

【0080】

この構成によれば、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）が第２触媒担体（ＧＰＦ１４）から第１方向Ｐの外側に突出しないので、排気ガス処理装置１０の小型化が可能である。また、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の第１方向Ｐの上流側に加熱ヒータ又は加熱ヒータ付き触媒を設ける場合にも、第１方向Ｐへの加熱ヒータ又は加熱ヒータ付き触媒の突出量を小さくすることができる。

【0081】

また、ケース３０は、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の外周面との間に排気ガスＧが流れる外周流路３５を形成する筒状部（入口側筒部３１）と、内壁面３１ｃに形成され、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過した排気ガスＧの一部を前記第２触媒担体（ＧＰＦ１４）に導くように分岐させる分岐部３３と、分岐部３３によって分岐した残りの排気ガスＧを外周流路３５に導くガイド部３２と、を有する。

【0082】

この構成によれば、分岐部３３によって分岐した排気ガスＧのうち、第２触媒担体（ＧＰＦ１４）へと導かれない残りの排気ガスＧは、外周流路３５に導かれ外周流路３５を周方向に流れて第２触媒担体（ＧＰＦ１４）へと向かう。このとき、外周流路３５に導かれる排気ガスＧが、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を外周から加熱する。よって、エンジン始動直後に、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の温度を短時間で上昇させて、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の活性化を図ることができる。特に、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の温度が上昇しくい第１方向Ｐ下流側部分を外周から加熱することで、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）全体の活性化のための時間を短くすることができる。

【0083】

また、ガイド部３２は、第１方向Ｐと直交する平面Ｘに対して、分岐部３３から第１方向Ｐにおける下流側に所定角度θで傾斜する傾斜部３２ａを有する。

【0084】

この構成によれば、ガイド部３２は、分岐部３３から第１方向Ｐにおける下流側に傾斜する傾斜部３２ａを有する。傾斜部３２ａが設けられることで、分岐部３３によって分岐した排気ガスＧを緩やかに方向転換させてケース３０の内壁面３１ｃに沿わせながら外周流路３５に導くことができる。よって、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を通過して分岐部３３に向かう排気ガスＧの流れを妨げずに、排気ガスＧを外周流路３５に導くことができる。

【0085】

また、ケース３０は、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）の外周面１２ａとの間に排気ガスＧが流れる外周流路３５を形成する筒状部（入口側筒部３１）を有し、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）は、ケース３０内に設けられ外周流路３５を挟んで筒状部（入口側筒部３１）と対向するインナケース２０内に第１方向Ｐの全体にわたって収容される。

【0086】

この構成によれば、インナケース２０が設けられることで、外周流路３５を流れる排気ガスＧは、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）内に入って行かずに第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を外周から加熱する。そのため、外周流路３５から第２触媒担体（ＧＰＦ１４）へ向かう排気ガスＧの流路抵抗を小さくできる。また、外周流路３５を流れる排気ガスＧが第１触媒担体（ＴＷＣ１２）内に入って行かないので、第１触媒担体（ＴＷＣ１２）内を第１方向Ｐへ流れる排気ガスＧの流れを妨げることが防止される。なお、上述した実施形態では、ケース３０内にインナケース２０で覆われた第１触媒担体（ＴＷＣ１２）を配置した二重管構造を採用したが、本発明は勿論これに限定されず、例えば、１つのケース内に、二つの触媒をそのまま配置してもよい。つまり、第１触媒と第２触媒を１つのケース内にレイアウトし、第１触媒を通過した排気ガスＧを第２触媒へ導く流路だけを設け、その流路を構成し且つ第１触媒から流出する排気ガスＧを受けるケース壁面を部分的に第１触媒から遠ざかるような形状（図１６に示すケース３０の形状）とすることで、排気ガスＧの流路内において流速の高い領域を作り、その領域にセンサ（空燃比センサ４０）の検出点（排気ガスとＧの接触点）を設ける構成についても本発明に含まれる。

【0087】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0088】

上記実施形態では、センサとして空燃比センサ４０を例に説明したが、センサとして排気ガスＧについての数値を測定するための他のセンサを適用してもよい。

【0089】

平面部２３１ｄを設ける位置は、空燃比センサ４０を取り付けた際に、計測部４１が領域Ａ１または領域Ａに位置するものであれば、どのような位置であってもよい。

【符号の説明】

【0090】

１０，１０’，１１０，２１０ 排気ガス処理装置
１２，２１２ ＴＷＣ（第１触媒担体）
１２ａ 外周面
１２ｃ 下流側端面
１４ ＧＰＦ（第２触媒担体）
１４ａ 外周面
１４ｂ 上流側端面
２０ インナケース
２０ａ 外周面
３０ ケース
３１ 入口側筒部（筒状部）
３１ｃ 内壁面
３１ｄ、２３１ｄ 平面部
３１ｅ 接合部
３２ ガイド部
３２ａ 傾斜部
３３ 分岐部
３３ａ 頂部
３５ 外周流路
４０ 空燃比センサ（センサ）
４１ 計測部
Ｒ 領域（第２領域）
Ｒ１ 領域（第１領域）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16】