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JP2916987B2 - 模様化されたエヤ−ギャップ付エンジン排気コンヂット - Google Patents

模様化されたエヤ−ギャップ付エンジン排気コンヂット

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JP2916987B2
JP2916987B2 JP6124709A JP12470994A JP2916987B2 JP 2916987 B2 JP2916987 B2 JP 2916987B2 JP 6124709 A JP6124709 A JP 6124709A JP 12470994 A JP12470994 A JP 12470994A JP 2916987 B2 JP2916987 B2 JP 2916987B2
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liner
jacket
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pattern
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ジエイ ブ−ツキイウイクツ ステイ−ヴン
エイチ キヤリエ−ル サミユエル
エル フエロ−ズ ジユニア ドナルド
ビ− ヒル ジユニア フレデリツク
ダブリユウ マツツソン ア−ル
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    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S138/11—Shape

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は排気管、ダウンバイプ（ｄａｗｎ
ｐｌｐｅ）、排気マニホールド（ｍａｎｉｆｏｌｄ）
等のような２重壁のエアギャップをもつエンジンの排気
通路（ｃｏｎｄｕｉｔ）に関し、より詳細には、優れた
防音性能と優秀な熱の運転効率を有するエアギャップ付
エンジン排気コンヂット。
【０００２】排気管構成要素技術はここ数１０年の間に
大巾に変化し、単純な鋳物の排気マニホールドと通常の
鋼の排気管構成要素から触媒コンバータを含んだ精巧な
軽量で且つ長持ちのするシステムに変った。軽量のステ
ンレス鋼の排気マニホールドが重い鋳物の構造に置換え
らられつつある。最近の進歩によって２重壁のエアギャ
ップを有する熱に耐える鋼の排気マニホールドを容易に
経済的に構造することが可能となった。この種のマニホ
ールドは薄い内側のライナと外側のジャケットを含む。
ダウンバイプのような排気管構成要素も同様に薄い内側
のライナと厚い外側のジャケットを持つものが開発され
た。これらの薄いライナはエンジンがスタートした後排
気ガスによって急速に加熱され下流の触媒コンバターを
より急速にライトオフ（ｌｉｇｈｔ ｏｆｆ）を達成す
る。この結果は連邦の標準に適合する放出物を出すずっ
と効率的なシステムである。
【０００３】しかし、騒音を放射することはこれらの軽
量のシステムの欠点であった。従って音の性質を改良し
音の強さを減らすためにこれらのシステムを補正する努
力が今迄なされて来た。一般に従来技術の機構では騒音
を減らすために摩擦を利用する。構成要素の間の摩擦接
触はしかし又熱の吸込み装置、即ち熱の慣性の発生を含
み、これによって放射コントロ−ル用に構成の中で必要
とされる急速な温度上昇を大巾に減ずる。
【０００４】何年か前に示唆されたもう１つの騒音コン
トロール技術は騒音を減らすためにエアギャップを形成
することであり、２重壁のコンヂットの１つの壁又は両
方の壁をクリンプ（ｃｒｌｍｐ）させて表面の変形を形
成し、特許３，１３３，６１２号におけるように、この
ようにして形成された波形又はクリンプ領域をもつ他の
壁と当接することによって他から部分的に間隔をあげた
１つの壁を保つのに役立つ。しかしこれらの変形そのも
のが長さに沿って内側と外側の壁の間に相当な物理的な
接触と熱交換を創出する。これは１９６０年代の始めに
は許容されたが、今日の環境汚染の要求は触媒コンバー
タがエンジンのスタートアップの直後からライトオフす
ることを要求し、このためこの特許は構造から生ずるこ
の種の熱の吸込み装置を作り出すことなく、内側ライナ
における熱エネルギの吸収を低くすることが必要とされ
る。
【０００５】若しもライナがライナとジャケットの入口
端とライナの出口を除いて凡ゆるところでジャケットか
ら間隔をあげているならば排ガス放出の標準に適合し一
方又改良された音の特性を達成していることが決定され
た。外側のジャケットをクリンプすること又はギザギザ
をつけることはライナをその構造の長さに沿って当接し
て熱の吸込み装置を作り出しこれにより熱の慣性を発生
しライナ構造の熱効率を減ずるので避けなければならな
い。
【０００６】出願人はエアギャップ、２重壁構造の熱効
率を妨げず、且つ大巾に音の特性を改良するやり方でジ
ャケットの中のギザギザを用いるエンジンの排気通路構
造を発見した。
【０００７】本発明の目的の１つは、エンジンのスター
トアッブ後急速に触媒コンバーターにライトオフするよ
うな、優れた熱効率を有し且つ改良された防音特性を与
える、ダウンパイプ又は排気マニホールドのようなエン
ジンの排気通路を与えることである。排気コンヂットは
２重壁の金属の熱に耐える材料の構造物で外側のジャケ
ットと薄い内側のライナをもち、両方とも１個又は複数
の排気ガスの入口をもち、ライナは入口においてジャケ
ットに付着されている。ライナはこの入口においてジヤ
ケットに直接又は間接に当接し、又ライナの出口におい
ても当接するのがこの出口はジャケットの出口と一致し
てもしなくてもよい。実質的にその外側表面の凡ての上
にジャケット及び／又はライナの中に細長い凹面又は凸
面のリブのギザギザのパターンが形成され、これは好ま
しくはジャケットからライナに向って突き出すが明らか
にライナの手前で止り、ライナから間隔をあげ、ライナ
と当綾せず、ライナとジャケットの間に連続したエアギ
ャップを維持する。選択的にギザギザは外側に突き出し
てもよい。斯くしてリブは凹面又は凸面であってもよ
い。
【０００８】この結果生ずる構造は、必要な排気の品質
のコントロ−ルを達成し、且つ音のレベルを低め、並び
に公知の構造のものに比較してよりよい、よりやわらか
い音の品位をもつことが発見された。
【０００９】これら及び其の他の本発明の目的、利点及
び特徴は図面と関連して次の明細書を検討することによ
って明らかとなろう。
【００１０】図面を参照すると、特に図１において、こ
こに示された排気通路のダウンバイプ１０は、外側のジ
ャケット１２と内側のライナ１４によって形成されたエ
アギャップ構造を有するチューブ状部材を含み、これら
はその長さに亘って互いに離れて間隔をあげて保たれ、
入口端と出口端の両方において一緒に固定されている。
入口端は好ましくは環状のカップリング１６を含み、こ
れによって内側にライナ１４を外側のジャケット１２に
固定すると共に、排気のマニホールド出口（図示されな
い）への接続に役立つ。出口端はスペーサ・コネクタ
（ｓｐａｃｅｒｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）１８を含みライナ
１４をジャケット１２に固定しここに間接接触してい
る。ライナとジャケットは双方とも好ましくはステンレ
ス鋼から形成され、ライナ１４は一般にそこを通る排気
ガスとの熱交換から急速な温度上昇を最適化するように
相当に薄くなっている。
【００１１】この排気通路のダウンバイプは例えば通常
のやり方で入口カップリング１６において排気マニホー
ルドに取付けられ且つダウンバイプ１０の出口端におい
て、触媒コンバータとマフラのような下流の排気通路構
成要素に取付けられる。ジャケット１２の表面の実質的
に凡てに亘って、放射方向外側に又は内側に突出する細
長いリブのギザギザのパターンがある。好ましくはリブ
のギザギザはエアギャップの約半分の巾の量即ち約１．
５ｍｍ突き出てジャケットの壁に剛性を加えている。夫
々のギザギザはここでは外から見て凹面として示され、
内側にライナ１４に向って突き出るがライナと当接しな
いようにこの前で止っている。これらの凹面がライナ１
４と当接しないことは重要である。何故ならばこれによ
って相当な熱の慣性をもった熱の吸収装置を与えること
によりユニットの熱効率を大巾に減ずるからである。ギ
ザギザはこの代りに外側に突き出して外側から見て凸
面、又は内部から見て凹面を形成してもよい。
【００１２】図１の実施例のパターンはパイプのまわり
に伸びる複数の間隔をあげた環状の凹面２０のみなら
ず、ダウンパイプ１０の実質的な長さに走る軸万向に細
長い凹面２２をも含む。凹面２２はダウンパイプのまわ
りに円周方向に間隔をおいて置かれている。軸方向の凹
面２２と環状の凹面２０は互いに組合わされて複数のブ
ロックタイプの部分を一般にワッフルタイプの模様に形
成する。ダウンバイプによる実験的なテストにおいては
排気システムに対して著しい音響の改良を示した。外側
のジャケットの中のギザギザ模様は内側のライナーに接
触せずに細長いエアギャップを残し、以前のエアギャッ
プの排気通路ユニットに対して著しいすぐれた音響特性
を起すことが示された。音の放射におけるすぐれた性能
は完全には理解されていないが、壁がギザギザの模様に
よってより剛性にされていること、表面から発散する音
波が表面の不均一性によってより放散されていること等
を含む色々な要素によるものと信じられている。
【００１３】図３にはダウンバイプ５０の改造された形
式が示されているが、これは第１の実施例のように外側
のジャケット６２が１連の環状の凹面２０を有するが軸
万向に向いた凹面７２は夫々の軸万向部分が円周上で片
寄り、捕えられた煉瓦タイプの模様を形成している。更
に詳しく云えば、２つの隣接する環状の凹面２０の間の
１つの軸方向の溝７２はその両方の方向の部分において
軸万向を向いた凹面７２から円周上で片寄っている。こ
の実施例においても、これらの凹面２０及び７２は内側
のライナ１４に向って内側に突出し（選択的に外側
に）、しかし排気通路の端の間に伸びる連続したエアギ
ャップを中断しいようにライナ１４から間隔をあけてい
る。
【００１４】図４においてはダウンバイプ１１０は排気
通路の端の間に伸びる連続したエアギャップを形成する
ように外側のジャケット１１２から間隔をあげた内側の
ライナ１４を有し、このコ排気通路の端は特に取付カッ
プリング１６が置かれている入口端と環状のスベーサ・
コネクタ部材１８がライナとジャケットを一緒に固定す
る出口端とから成っている。実質的にジャケットの全長
に亘って、互いに軸方向に間隔をおいた複数の環状の凹
面２０がある。夫々の凹面はライナ１４に向って放射方
向内側に（選択的に外側に）曲面の構成をもって突き出
すが、ライナからジャケットへの熱伝導によってヒート
シンク（ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）の特性を越さないように
ライナの手前で終っている。
【００１５】図５において、ダウンバイプ１５０は外側
のジャケット１６２と、ダウンバイプの全長に亘ってこ
れから間隔をあげた内側のライナ１４とを含む。この実
施例において外側のジヤケット１６２は複数の細長い連
続したギザギザ１２２を有し、このギザギザは実質的に
排気通路の全長に伸びジャケット１６２の周囲をまわっ
て互いに間隔をおいている。再び凹面１２２はライナ１
４の方に内側に突き出るが物理的にライナに当接はせ
ず、排気通路の端の間の連続したエアギャップを中断し
ないようにライナから間隔をあげている。
【００１６】選択的にライナは上述の実施例のようなリ
ブの模様をもつことができる。若しもそのようであれば
リブのギザギザは外側から見て内向き又は外向き、即ち
凹面又は凸面であるがリブはジャケットには当接しな
い。
【００１７】図６、７及８には細長い平らな出入口のフ
ランジ２１０を含む排気マニホールド排気通路２００が
示され、このフランジにマニホールドの入口通路２１２
が熔接２１４による等して固定されている。夫々の入口
通路２１２の出入口フランジ２１０への接続は、１端に
おいて出入口フランジ２１０に熔接で取付けられ且つ池
端においてライナー２２４とジャケット２２２に熔接で
取付けられたアダプタスリーブ２３０で行われ、ライナ
とジャケットはアダプタスリーブ２３０の外側周辺の上
に伸びる。マニホールドは斯くして出口２１８へと通過
する凡ての排気に対する共通の排気通路を形成する共通
のログ（ｌｏｇ）２１６へランナー２１２を通る複数の
入口を有し、出口２１８には通常のタイプの接続フラン
ジ２２０がある。
【００１８】マニホールドは外側のジャケット２２２と
内側のライナ２２４（図７）を含み、両方とも鋼で好ま
しくはステンレス鋼で作られている。ライナ２２４は、
入口通路２１２を通り且つコレクタ２１６を通って伸び
る共通のコレクタ部分を通る入口通路を有する。この例
示された構造において、ライナは出口２１８においてジ
ャケット２２２の出口の手前で終っている。内側のライ
ナ２２４は、ジャケット２２２の出口の手前の出口端で
終ることが示されている。しかしあるマニホールドにお
いては、ライナの出口はジャケットの出口に伸びてい
る。ライナはその出口端において拡大されて、温度変化
に対する熱の補償のためにジャケットと滑るように当接
するのが示されている。ライナ２２４は溶接による等し
て一緒に固定された２つの長手方向に固定されたシーム
（ｓｅａｍ）２２４を有するクラムシエルタイプのもの
であることが示されている。ジャケット２２２も又長手
方向のシーム２２２に沿って一緒に固定された２つの部
分を有するクラムシエルタイプのものであることが示さ
れている。
【００１９】ジャケット２２２の中には、ここではワッ
フルタイプの模様として示された凹面又はリブのギザギ
ザの模様が形成され、この凹面又はリブはマニホールド
ジャケットの長手方向には２３２且つ横方向には２３４
が伸びて互いに交差している。これらの凹面はライナ２
２４に向って内側に突き出すが、ライナ２２４と物理的
な接触をしないようにその手前で終っているのが示され
ている。この組合わせの結果マニホールドは加熱時間が
短く、熱慣性が低く且つ改良された音響特性を有する。
マニホールドジャケットの中のリブは代りに外側に伸び
ることもでき即ち外側から見て凹面でなく凸面であるこ
とができる。選択的にライナは内側又は外側に突き出る
ギザギザのリブをもってもよいが外側に突き出る場合は
ジャケットに当接しない。
【００２０】図９には煉瓦タイプの模様の１連の環状リ
ブ凹面２１と軸万向に向いた凹面７３を有するライナ１
４’が示されている。このライナは前述したギザギザの
リブをもつ又はもたないジャケットと組合わされること
ができる。
【００２１】想像するに他のタイプの模様も又排気マニ
ホールドに適用されることができるので、ここに例示さ
れたものは１つの実例である。
【００２２】当業者はここに呈示された概念の中で例示
され説明された排気通路構成要素に対し他のこまかい変
化を考えることも又可能である。従って本発明は発明の
例として規定された好ましい実施例に限定されるように
は意図されず付帯する請求項の範囲とこの中で規定され
たものと正当に同等の構造と、リブが内側よりはむしろ
外側に突き出ると云う可能な代案を含めてしかしこれに
限定されない範囲によってのみ制限されるよう意図され
ている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すエヤ−ギャップダ
ウンパイプの立面図である。
【図２】図１のII−II平面においてとられた断面図であ
る。
【図３】本発明の第２の実施例を示すエヤ−ギャップダ
ウンパイプの立面図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示すエヤ−ギャップダ
ウンパイプの立面図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示すエヤ−ギャップダ
ウンパイプの立面図である。
【図６】本願発明に従ってエヤ−ギャップ排気マニフオ
ルドの平面図である。
【図７】図６のVII−VII平面上でとられた断面図であ
る。
【図８】図６のVIII−VIII平面上でとられた断面図であ
る。
【図９】１つのタイプのリブの模様をもつライナ−の立
面図である。
【符号の説明】
１０ 排気コンヂットダウンパイプ １２ 外側ジャケット １４ 内側ライナ− １６ 環状カップリング １８ スペ−サ−コネクタ− ２０ 環状凹面 ２１ 凹面 ２２ 軸方向凹面 ５０ ダウンパイプ ６２ 外側ジャケット ７２ 軸方向凹面／溝 ７３ 凹面 １１０ ダウンパイプ １１２ 外側ジャケット １２２ ギザギザ １５０ ダウンパイプ １６２ 外側ジャケット ２１０ 出入口フランジ ２１２ 入口通路 ２１４ 熔接 ２１６ ログ／コレクタ− ２１８ 出口 ２２０ コネクタ−フランジ ２２２ ジャケット ２２２′ シ−ム ２２４ ランナ− ２２４′ シ−ム ２３０ アダプタ−スリ−ブ ２３２ リブ ２３４ リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サミユエル エイチ キヤリエ−ル アメリカ合衆国 ミシガン州 49451 ラヴエナトル−マン 3474 (72)発明者 ドナルド エル フエロ−ズ ジユニア アメリカ合衆国 ミシガン州 49341 ロツクフオ−ド エジプト ヴアリイ 6090 (72)発明者 フレデリツク ビ− ヒル ジユニア アメリカ合衆国 ミシガン州 49341 ロツクフオ−ド ノウルクレスト 6748 (72)発明者 ア−ル ダブリユウ マツツソン アメリカ合衆国 ミシガン州 49319 シ−ダ スプリング ミレ ロ−ド 16 2790 (72)発明者 テランス エル スコウフイ−ルド アメリカ合衆国 ミシガン州 49302 アルト フイツトニイヴイル ロ−ド 7233 (56)参考文献 特開 昭62−68668（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−51083（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−39724（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−157313（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−65231（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 7/14 F01N 7/08 F01N 7/10

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】音響的に改良されたエアギャップ付きエン
    ジン排気通路において、 ２重壁のエアギャップ付きの外側ジャケットと薄い内側
    ライナを有する金属排気通路と、 前記外側ジャケットは、所定の長さと、壁と、少なくと
    も一つの入口及び出口を有しており、 前記内側ライナは、壁と、少なくとも一つの入口及び出
    口を有しており、 前記外側ジャケットの入口と前記内側ライナの入口が相
    互に隣接して位置しており、 前記内側ライナは、前記外側ジャケットの入口及び内側
    ライナの入口近傍の位置において前記外側ジャケットに
    固定されており、前記内側ライナの出口は、前記内側ラ
    イナは、入口から出口までの間において前記外側ジャケ
    ットから離間して配置され、前記外側ジャケットとの間
    に入口から出口間で連続するエアギャップを形成してお
    り、 少なくとも外側ジャケットと内側ライナの一方より突出
    し、ほぼ全長に亘って軸方向通路に沿って所定のパター
    ンを形成する細長いリブは、前記外側ジャケットと前記
    内側ライナの他方から離間しており、前記他方には物理
    的に接触せず前記エアギャップの連続性を阻害しない構
    成となっており、前記パターンと前記エアギャップによ
    り排気通路の音響特性を改良することを特徴とする排気
    通路。
  2. 【請求項２】前記リブにより形成されるパターンは、ワ
    ッフル形状であり、該ワッフル形状パターンは、相互に
    連結された第一の部分と第二の部分で構成され、前記第
    一の部分は前記外側ジャケット及び内側ライナの長手方
    向に前記第二の部分を横切って延びており、前記リブの
    第一及び第二の部分の一方又は双方が前記ワッフル形状
    のパターンを形成する請求項１に記載の排気通路。
  3. 【請求項３】前記リブにより形成されるパターンは、相
    互に連結された環状リブと軸方向リブによって構成さ
    れ、前記軸方向リブは、環状リブともにそれぞれ周方向
    に変位して煉瓦状のパターンを形成し、前記環状リブは
    前記軸方向リブに相互連結されて軸方法に沿って前記煉
    瓦状パターンを形成する請求項１に記載の排気通路。
  4. 【請求項４】前記第一の部分は、前記軸方向通路に沿っ
    て前記ワッフルパターンを形成するために整列される請
    求項２に記載の排気通路。
  5. 【請求項５】前記第一の部分は、非整列状態で配置さ
    れ、前記の第二のリブで相互に連結されて前記ワッフル
    パターンを形成する請求項２に記載の排気通路。
  6. 【請求項６】前記リブは、前記通路の長手方向に延びる
    複数の平行なリブで構成される請求項１に記載の排気通
    路。
  7. 【請求項７】前記通路は、ダウンパイプである請求項１
    に記載の排気通路。
  8. 【請求項８】前記通路は、排気マニホールドである請求
    項１に記載の排気通路。
  9. 【請求項９】前記ジャケットは、複数の入口を有し、前
    記ライナは複数の入口を有しており、両者はポートフラ
    ンジに固定されている請求項８に記載の排気通路。
  10. 【請求項１０】前記マニホールドは、複数の入口通路と
    コレクタを有しており、前記入口通路は、前記ジャケッ
    トの入口と前記ライナの入口を有しており、前記コレク
    タは出口を有しており、前記パターンは、相互に交差す
    る請求項９に記載の排気通路。
  11. 【請求項１１】前記リブは、前記ジャケットに形成され
    る請求項１に記載の排気通路。
  12. 【請求項１２】前記リブは、前記ライナに形成される請
    求項１に記載の排気本ヂット。
  13. 【請求項１３】音響的に改良されたエアギャップ付きエ
    ンジン排気通路において、 ２重壁のエアギャップ付きの外側ジャケットと薄い内側
    ライナを有する金属排気通路と、 前記外側ジャケットは、所定の長さと、壁と、少なくと
    も一つの入口及び出口を有しており、 前記内側ライナは、壁と、少なくとも一つの入口及び出
    口を有しており、 前記外側ジャケットの入口と前記内側ライナの入口が相
    互に隣接して位置しており、 前記内側ライナは、前記外側ジャケットの入口近傍の位
    置において前記外側ジャケットに固定されており、前記
    内側ライナの出口は前記ジャケットに係合し、前記内側
    ライナは、前記外側ジャケットから離間して配置され、
    前記外側ジャケットとの間に入口から出口間で連続する
    エアギャップを形成しており、 外側ジャケットより突出し、ほぼ全長に亘って軸方向通
    路に沿って所定のパターンを形成する細長いリブは、前
    記内側ライナから離間しており、前記内側ライナには物
    理的に接触せず前記エアギャップの連続性を阻害しない
    構成となっており、前記パターンと前記エアギャップに
    より排気通路の音響特性を改良することを特徴とする排
    気通路。
  14. 【請求項１４】前記リブにより形成されるパターンは、
    ワッフル形状であり、該ワッフル形状パターンは、相互
    に連結された第一の部分と第二の部分で構成され、前記
    第一の部分は前記外側ジャケット及び内側ライナの長手
    方向に前記第二の部分を横切って延びており、前記リブ
    の第一及び第二の部分の一方又は双方が前記ワッフル形
    状のパターンを形成する請求項１３に記載の排気通路。
  15. 【請求項１５】前記リブにより形成されるパターンは、
    相互に連結された環状リブと軸方向リブによって構成さ
    れ、前記軸方向リブは、環状リブともにそれぞれ周方向
    に変位して煉瓦状のパターンを形成し、前記環状リブは
    前記軸方向リブに相互連結されて軸方法に沿って前記煉
    瓦状パターンを形成する請求項１３に記載の排気通路。
  16. 【請求項１６】前記第一の部分は、前記軸方向通路に沿
    って前記ワッフルパターンを形成するために整列される
    請求項１４に記載の排気通路。
  17. 【請求項１７】前記第一の部分は、非整列状態で配置さ
    れ、前記の第二のリブで相互に連結されて前記ワッフル
    パターンを形成する請求項１４に記載の排気通路。
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