JP2013517940A - 断熱型の排気ガス・デバイスを製造する方法 - Google Patents

Abstract

最高動作温度がＴｍａｘである排気ガス後処理又は音響デバイス１８を製造するための方法が提供される。この方法は、６５重量％超のＳｉＯ_２を含むシリカ繊維断熱材のブランケット２８を提供するステップと、すべてのシリカ繊維断熱材がＴｍａｘよりも高い温度Ｔまで上昇されるようにブランケット２８を加熱するステップと、加熱ステップ後にデバイス１８内にブランケット２８を設置するステップとを含む。

Description

関連出願の相互参照： 該当なし

連邦政府支援研究又は開発： 該当なし

マイクロフィッシュ／著作権の参照： 該当なし

本発明は、排気ガス後処理及び／又は音響システムと、その内部で使用される、断熱ブランケット又はバット（中入れ綿）を利用するデバイスとに関する。

断熱バット及びブランケットは、排気ガス・システムにおいて、システムの音響及び後処理デバイスのための断熱を提供してデバイス内外の熱交換を制御するために利用される。そのような断熱ブランケットをそのようなデバイスの隣接する壁面の間に配置することが知られており、ブランケットと隣接する壁面との間の摩擦力によって断熱ブランケットをその取付位置で保つ助けとなるように、断熱ブランケットの材料を圧縮して、材料に関する所望の設置密度を与えている。典型的には、いかなる商用システムにおいてもコストが重要な関心事であり、コスト効率の高い１つの断熱ブランケット材料は、重量パーセントで６５％超のＳｉＯ_２を含むシリカ繊維断熱材からなる。残念ながら、そのような材料は、排気ガス後処理デバイスで利用されたとき、ある時間の経過後に機能が損なわれていた。なぜなら、断熱ブランケットは、構成要素内部での断熱ブランケットの有害の移動を妨げるために隣接する側壁との適切な摩擦係合を維持することができなかったからである。

本発明の１つの特徴によれば、最高動作温度Ｔｍａｘを有する排気ガス後処理又は音響デバイスを製造するための方法が提供される。この方法は、重量パーセントで６５％超のＳｉＯ_２を含むシリカ繊維断熱材のブランケットを提供するステップと、すべてのシリカ繊維断熱材がＴｍａｘよりも高い温度Ｔまで上昇されるようにブランケットを加熱するステップと、加熱ステップ後にデバイス内にブランケットを設置するステップとを含む。

１つの特徴として、Ｔは、少なくとも１．０５×Ｔｍａｘである。

１つの特徴によれば、上述した設置ステップは、ブランケットがデバイスの２つの隣接する表面の間で圧縮されるようにブランケットを設置し、それにより０．１８グラム／立方センチメートル〜０．３０グラム／立方センチメートルのブランケットの断熱材の平均設置密度を実現するステップを含む。

１つの特徴では、加熱ステップ中、ブランケットが圧縮されていない状態である。

１つの特徴として、加熱ステップ中、ブランケットがロール状に巻かれた状態で加熱され、ブランケットが、中心軸線を有するロールとして形成されている。さらなる特徴では、加熱ステップ中、ブランケットが中心軸線の周りで回転される。

１つの特徴によれば、加熱ステップ中、ブランケットは平坦である。

１つの特徴では、Ｔｍａｘが、３００℃〜１１００℃の範囲内である。

１つの特徴として、上述した設置ステップは、排気ガスが通過するデバイスのコアを前記ブランケットが取り囲むようにブランケットを設置するステップを含む。

１つの特徴では、シリカ繊維断熱材が、重量パーセントで９５％超のＳｉＯ_２を含む。

本発明の１つの特徴によれば、最高動作温度Ｔｍａｘを有する排気ガス後処理又は音響デバイスを製造するための方法が提供される。この方法は、重量パーセントで６５％超のＳｉＯ_２を含むシリカ繊維断熱材のブランケットを提供するステップと、すべてのシリカ繊維断熱材がＴｍａｘよりも高い温度Ｔまで上昇されるようにブランケットを加熱するステップと、排気ガスが通過するデバイスのコアをブランケットが取り囲むように、且つブランケットがデバイスの２つの隣接する表面の間で圧縮されるように、加熱ステップ後にデバイス内にブランケットを設置するステップであって、それにより０．１８グラム／立方センチメートル〜０．３０グラム／立方センチメートルのブランケットの断熱材の平均設置密度を実現するステップとを含む。

本発明の他の目的、特徴、及び利点は、添付の特許請求の範囲及び図面を含めた明細書全体を検討することで明らかになろう。

本発明を採用する排気ガス・システムの概略図である。 図１の２−２線で切り取った、図１の本発明を採用する排気システム構成要素の断面図である。 本発明で採用される熱処理プロセスの概略側面図である。 本発明で採用される代替の熱処理プロセスの概略斜視図である。 本発明で採用される熱処理プロセスの別の代替実施例を示すさらに別の概略上面図である。

図１に、排気ガス・システム１０が、ディーゼル圧縮機関１６などディーゼル燃焼プロセス１４からの排気１２を処理するためのディーゼル排気ガス後処理システムの形態で示されている。排気１２は、典型的には、酸化窒素（ＮＯ_ｘ）、例えばとりわけ一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ_２）、粒子状物質（ＰＭ）、炭化水素、一酸化炭素（ＣＯ）、及び他の燃焼副生成物を含む。システム１０は、１つ又は複数の排気ガス音響及び／又は後処理デバイス又は構成要素１８を含み、各デバイスは、システム１０の動作中に実現することができる対応する最高動作温度Ｔｍａｘを有する。そのようなデバイス１８の例としては、触媒コンバータ、ディーゼル酸化触媒、ディーゼル粒子フィルタ、ガス粒子フィルタ、希薄ＮＯ_ｘトラップ、選択触媒還元モノリス、バーナー、マニホールド、接続パイプ、マフラ、共振器、テール・パイプ、排出浄化システム・エンクロージャ・ボックス、断熱リング、断熱エンド・コーン、断熱エンド・キャップ、断熱入口パイプ、及び断熱出口パイプが挙げられ、すべての任意の断面形状でよく、それらの多くが知られている。当業者には理解されるように、前述のデバイス１８のうちのいくつかは、排気１２が流れる中心コア１９を有する厳密に金属の構成要素であり、デバイス１８のうちの他のものは、排気１２が流れるセラミック・モノリシック構造及び／又は金属織布構造の形態でのコア１９を含むことができる。これらのデバイス１８は、従来、自動車（ディーゼル又はガソリン）、建設機械、蒸気機関用途（ディーゼル又はガソリン）、舶用機関用途（ディーゼル又はガソリン）、小型内燃機関（ディーゼル又はガソリン）、及び定置型発電（ディーゼル又はガソリン）で使用されている。

図２は、システム１０において触媒ユニット２０の形態で使用するためのそのようなデバイス１８の一例を示し、触媒ユニット２０は、触媒コア２２、取付マット２４、円筒形の内側ハウジング又は缶２６、及び断熱ブランケット又はバット２８、及び円筒形の外側ハウジング又はジャケット３０を有する。コア２２は、典型的には、触媒をコーティングされたモノリシック構造を有するセラミック基質３２であり、典型的には楕円形又は円形の断面を有する。コア２２と缶２６の間に取付マット２４が挟まれて、缶２６からコア２２に伝達されることがある衝撃及び振動力からコア２２を保護する助けとなる。典型的には、取付マット２４は、ガラス繊維やロックウールのマットなど耐熱性及び衝撃吸収性タイプの材料からなり、所望の保持力を発生するように缶と支持体の間で圧縮される。

断熱ブランケット２８は、重量パーセントで６５％超、好ましい実施例では９５％超、非常に好ましい実施例では９８％超のＳｉＯ_２を含むシリカ繊維断熱材からなる。そのような材料は既知のものであり、市販されており、１つの適した例は、ＢＧＦ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．から商品名ＳｉｌｃｏＳｏｆｔ（登録商標）で供給されており、別の適した例は、ＡＳＧＬＡＷＯ ｔｅｃｈｎｏｆｉｂｒｅ ＧｍｂＨから商品名Ａｓｇｌａｓｉｌ（登録商標）で供給されている。そのような材料は、典型的にはロールとして供給され、個々のブランケット２８は、材料がロールから巻き出された後に、対応するデバイス１８に適した長さ及び幅にダイカットされる。好ましくは、ブランケット２８は、缶２６の外面３６とハウジング３０の内面３８の間の環状ギャップ３４内に挟まれ、又は圧縮されて、０．１８グラム／立方センチメートル〜０．３０グラム／立方センチメートルのブランケット２８のシリカ繊維断熱材の平均設置密度を実現する。これは、ブランケット２８と表面３６及び３８との間の十分な摩擦係合を提供して、ブランケットをその所望の位置で適切に保つ。ブランケット２８は、円筒形缶２６とハウジング３０の間の環状ギャップ３４内で圧縮されているものとして図示されているが、デバイスの他の隣接する表面の間、例えば一対の平坦な隣接する表面の間、一対の平坦でない隣接する表面の間、一対の円錐形の隣接する表面の間、又は排気システム用の音響若しくは後処理デバイスで見ることができる任意の他の一対の隣接する表面の間で圧縮することもできることを理解すべきである。

本発明によれば、ブランケット２８は、デバイス１８内に設置される前に、シリカ繊維断熱材の焼成を実現するために熱処理される。これに関して、ブランケット２８は、ブランケット２８のシリカ繊維断熱材がすべてデバイス１８の最高動作温度Ｔｍａｘよりも高い温度Ｔまで上昇されるように加熱される。この熱処理は、シリカ繊維断熱材の弾力性及び耐食性を改良し、また、「熱硬化性の」不良モードに陥る可能性をなくす。そのような「熱硬化性の」不良モードは、シリカ繊維材料がシステム１０の動作中にデバイス１８内で（すなわち設置現場で）焼成された場合に生じ得るものである。好ましくは、この熱処理は、ブランケット２８が圧縮されていない状態すなわち自由な状態で行われ、この状態では、ブランケット２８のシリカ繊維断熱材に圧縮力は加わっていない。温度Ｔは、好ましくは、いくらかの安全裕度をもってデバイス１８の最高動作温度Ｔｍａｘよりも高く、１つの好ましい安全裕度は、１．０５×Ｔｍａｘである。

図３に示されるように、インライン・オーブン４０を使用して熱処理を行うことも好ましく、ここでは、シリカ繊維断熱材が、材料の供給ロール４２から解かれて、コンベア４３に乗せて平らにオーブン４０に通され、したがってブランケット２８は熱処理中に平坦であり、ブランケット２８の材料の加熱のばらつき及びブランケット２８の材料の厚さのばらつきを減少又は防止する。熱処理後、個々のブランケット２８を、デバイス１８内に設置される前に所望の長さ及び幅にダイカットすることができる。代替形態として、図４に示されるように、オーブン４６内で、中心軸線４４の周りでロール４２を回転させて、又は回転させずに、シリカ繊維断熱材の供給ロール４２をまるごと熱処理することもできる。これに関して、軸線４４の周りでのロール４２の回転は、ロールでの加熱のばらつきを防止する働きをすると考えられる。ここでも、熱処理後、個々のブランケット２８を、デバイス１８内に設置される前に所望の長さ及び幅にダイカットすることができる。さらに別の代替形態として、熱処理前にシリカ繊維断熱材をダイカットすることができ、ブランケット２８は、熱処理中の収縮を見込んで長さ及び幅を多少大きくしてある。次いで、図５に示されるように、ダイカットされたブランケット２８を、オーブン４０又は４４内で、平坦な表面上に平らに置いた状態で熱処理することができる。

ブランケット２８がデバイス１８内に設置される前にシリカ繊維断熱材をＴｍａｘよりも高い温度Ｔで熱処理することによって、熱処理されたブランケット２８を、デバイス１８の２つの隣接する表面の間で圧縮されるようにデバイス１８内に設置することができ、このブランケット２８が、デバイス１８の所望の寿命にわたって表面との適切な摩擦係合を維持することができることが判明している。これは、ブランケット２８のシリカ繊維断熱材がその弾力性を維持し、デバイス１８の最高動作温度Ｔｍａｘにより「熱硬化」しないからである。

本明細書では、ディーゼル圧縮機関１６の形態でのディーゼル燃焼プロセスに関連して本発明を説明してきたが、本発明は、例えばガソリン又は他の代替燃料を使用する内燃機関を含む他のタイプの内燃機関を含め、他のタイプの燃焼プロセス用の排気ガス・システムで利用されるデバイスにおいて使用することもできることを理解すべきである。

Claims (19)

1. 最高動作温度Ｔｍａｘを有する排気ガス後処理又は音響デバイスを製造する方法であって、
   ６５重量％超のＳｉＯ_２を含むシリカ繊維断熱材のブランケットを提供するステップと、
   すべてのシリカ繊維断熱材がＴｍａｘよりも高い温度Ｔまで上昇されるように前記ブランケットを加熱するステップと、
   前記加熱ステップの後、前記ブランケットを前記デバイス内に設置するステップと
   を含む方法。
2. Ｔが、少なくとも１．０５×Ｔｍａｘである請求項１に記載の方法。
3. 前記設置ステップは、前記ブランケットが前記デバイスの２つの隣接する表面の間で圧縮されるように前記ブランケットを設置するステップであって、それにより０．１８グラム／立方センチメートル〜０．３０グラム／立方センチメートルの前記ブランケットの前記断熱材の平均設置密度を実現するステップを含む請求項１に記載の方法。
4. 前記加熱ステップ中、前記ブランケットは圧縮されていない状態である請求項１に記載の方法。
5. 前記加熱ステップ中、前記ブランケットはロール状に巻かれた状態で加熱され、このとき前記ブランケットは、中心軸線を有するロールとして形成されている請求項１に記載の方法。
6. 前記加熱ステップ中、前記ブランケットが前記中心軸線の周りで回転される請求項５に記載の方法。
7. 前記加熱ステップ中、前記ブランケットが平坦である請求項１に記載の方法。
8. Ｔｍａｘが、３００℃〜１１００℃の範囲内である請求項１に記載の方法。
9. 前記設置ステップは、前記排気ガスが通過する前記デバイスのコアを前記ブランケットが取り囲むように前記ブランケットを設置するステップを含む請求項１に記載の方法。
10. 前記シリカ繊維断熱材が９５重量％超のＳｉＯ_２を含む請求項１に記載の方法。
11. 最高動作温度Ｔｍａｘを有する排気ガス後処理又は音響デバイスを製造する方法であって、
    ６５重量％超のＳｉＯ_２を含むシリカ繊維断熱材のブランケットを提供するステップと、
    すべてのシリカ繊維断熱材がＴｍａｘよりも高い温度Ｔまで上昇されるように前記ブランケットを加熱するステップと、
    前記排気ガスが通過する前記デバイスのコアを前記ブランケットが取り囲むように、且つ前記ブランケットが前記デバイスの２つの隣接する表面の間で圧縮されるように、前記加熱ステップ後に前記デバイス内に前記ブランケットを設置するステップであって、それにより０．１８グラム／立方センチメートル〜０．３０グラム／立方センチメートルの前記ブランケットの前記断熱材の平均設置密度を実現するステップと
    を含む方法。
12. Ｔが、少なくとも１．０５×Ｔｍａｘである請求項１１に記載の方法。
13. 前記加熱ステップ中、前記ブランケットは圧縮されていない状態である請求項１１に記載の方法。
14. 前記加熱ステップ中、前記ブランケットはロール状に巻かれた状態で加熱され、このとき前記ブランケットは、中心軸線を有するロールとして形成されている請求項１１に記載の方法。
15. 前記加熱ステップ中、前記ブランケットが前記中心軸線の周りで回転される請求項１４に記載の方法。
16. 前記加熱ステップ中、前記ブランケットが平坦である請求項１１に記載の方法。
17. Ｔｍａｘが、３００℃〜１１００℃の範囲内である請求項１１に記載の方法。
18. 前記シリカ繊維断熱材が、９５重量％超のＳｉＯ_２を含む請求項１１に記載の方法。
19. 前記２つの隣接する表面が円筒形表面である請求項１１に記載の方法。

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