JP2013543555A - 排気ガス後処理装置、又は防音装置内に多層バット、ブランケット、又はマットを装着する方法 - Google Patents

Abstract

排気ガス後処理装置、又は防音装置に多層マット２４を装着する方法が提供される。この方法は、装置の内側表面の周りに同一平面に沿ってマット２４を巻き付けて、内側表面の周りに少なくとも１周完全に巻き付けるステップと、続いて、マット２４の連続する巻付けがそれぞれ、前の巻付けの平面から一定の間隔でずれていくように、既に１周させた巻付けの周りにマット２４を巻き付けるステップと、マット２４の最後の巻付けを行うステップであって、最終平面に沿って、触媒の周りに少なくとも１周完全にマットを巻き付ける、ステップと、巻付けステップ後、装置１８内にマット２４を装着するステップとを含む。

Description

本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年９月３０日出願の米国特許出願第１２／８９４，７１２号の出願日の利益を主張するものである。

（連邦政府による資金提供を受けた研究又は開発）
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、排気ガス後処理システム、及び／又は防音システム、並びにそこで使用される断熱ブランケット、バット、及びマットを使用した装置に関する。

バット、ブランケット、及び／又はマットが、排気ガス・システムの防音装置及び後処理装置に対する断熱及び／又は弾性取付け構造を実現して、それらの装置との間の熱交換を制御し、且つ／又はそれらの装置のコア、若しくは他の脆弱な構成要素の保護取付け部となるように、排気ガス・システムにおいて利用される。かかるバット／ブランケット／マットを、かかる装置の互いに隣接する壁の表面間に配置し、所望の材料装着密度を実現するようにバット／ブランケット／マットの材料を圧縮して、バット／ブランケット／マットと、隣接する壁の表面との間の摩擦力によって、バット／ブランケット／マットの取付け位置を維持する一助となることが知られている。通常、隣接する壁の表面は、装置のコア又は他の内部構成要素と、コア又は他の内部構成要素を取り囲むカン又はハウジングとによって画定され、バット／ブランケット／マットは、コア／内部構成要素と、カン／ハウジングとの間に挟まれている。

通常、バット／ブランケット／マットは、コア／内部構成要素の周りに巻き付けられ、カン／ハウジングは、巻き付けられたコア／内部構成要素をカン／ハウジング内に押し込むことによって装着され、したがってバット／ブランケット／マットは、コア／内部構成要素と、カン／ハウジングとの隣接する壁の表面間に挟まれることになる。装着工程中、バット／ブランケット／マットを取付け位置に保持する摩擦力によって、バット／ブランケット／マットの端部がずれ、それによってバット／ブランケット／マットの端部に、バット／ブランケット／マットの支持されない隅部が生じることがしばしばある。さらに、装着工程中、バット／ブランケット／マットを取付け位置に保持する摩擦力によって、バット／ブランケット／マットの縁部がずれ、したがってバット／ブランケット／マットの縁部が支持されず、その結果バット／ブランケット／マットが高温ガスによる侵食を受けやすくなり得るということが度々ある。

本発明の一特徴により、隣接する２つの表面を有する排気ガス後処理装置、又は防音装置内にマットを装着する方法が提供される。この方法は、隣接する２つの表面の一方の周りに同一平面に沿ってマットを巻き付けて、隣接する２つの表面の一方の周りに少なくとも１周完全に巻き付けるステップと、続いて、マットの連続する巻付けがそれぞれ、前の巻付けの平面からある間隔でずれていくように、隣接する２つの表面の一方の周りに入れ子状に（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃａｌｌｙ）マットを巻き付けるステップと、マットの最後の巻付けを行うステップであって、コアの周りに少なくとも１周完全に巻き付ける第１のステップの平面に概ね平行な平面に沿ってマットを巻き付ける、ステップと、装置の隣接する２つの表面間でマットを圧縮するステップとを含み、この圧縮ステップは、マットのずらした巻付けが隣接する２つの表面の他方に対して並進するにつれて、そのずらした巻付けが一直線に並ぶステップを含む。

一特徴によれば、この装着方法は、装置の隣接する２つの表面間でマットを圧縮して、望ましい所定のマット・プロファイルを実現するように、マットを装着するステップを含む。

一特徴によれば、最初の装着ステップは、装置の長手軸の周りにマットを巻き付ける際に、装置の内側表面に対して一定の位置で巻付けを維持するステップを含む。

一特徴によれば、後続の装着ステップは、装置の長手軸の周りにマットを巻き付ける際に、長手軸の周りに入れ子状にマットが巻き付けられるように、前の巻付けの縁部から一定の間隔でマットをずらすステップを含む。

一特徴によれば、後続の装着ステップは、装置の長手軸の周りにマットを巻き付ける際に、装置の内側表面に対して一定の位置で巻付けを維持するステップを含む。

本発明の一特徴によれば、内側表面及び外側表面を有する排気ガス後処理装置、又は防音装置内にマットを取り付ける方法が提供される。この方法は、マットが長手軸に沿って一定の長手方向位置に留まるように、装置の長手軸の周りにマットを巻き付けるステップと、続いて、マットの連続する巻付けがそれぞれ、前の巻付けから長手方向にずれていくように、装置の長手軸の周りに入れ子状にマットを巻き付けるステップと、その後、マットが長手軸に沿って一定の長手方向位置に留まるように、装置の長手軸の周りにマットを巻き付けるステップと、装置の内側表面と外側表面との間でマットを圧縮するステップとを含む。

本発明を使用している排気ガス・システムの概略図である。 本発明を使用している排気システム構成要素の、図１の線２−２に沿った断面図である。 本発明に従ってマットを巻き付けた、排気システム構成要素の側面図である。 本発明に従ってマップを１周完全に巻き付けた、図３の排気システム構成要素の上面図である 本発明に従って後続のマットの巻付けをずらした、排気システム構成要素の側面図である。 後続の巻付けをずらした、図５の排気システム構成要素の上面図である。 本発明に従ってマットを完全に巻き付けた、排気システム構成要素の側面図である。 本発明に従ってマットを完全に巻き付けた、図７の排気システム構成要素の上面図である。 本発明に従ってマットを完全に巻き付けた、図８の排気システム構成要素の長手方向断面図である。 本発明に従ってカン／ハウジングを装着した、排気システム構成要素の側面図である。 本発明に従ってカン／ハウジングを装着した後の、排気システム構成要素の長手方向断面図である。

図１に、ディーゼル圧縮エンジン１６等の、ディーゼル燃焼工程１４からの排気１２を処理するディーゼル排気ガス後処理システムの形の排気ガス・システム１０を示す。排気１２は、通常、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、とりわけ酸化窒素（ＮＯ）、及び二酸化窒素（ＮＯ_２）等、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有することになる。このシステム１０は、１つ又は複数の排気ガス防音装置若しくは構成要素１８、及び／又は排気ガス後処理装置若しくは構成要素１８を含む。かかる装置１８の実例には、触媒コンバータ、ディーゼル酸化触媒、ディーゼル・パーティキュレート・フィルタ、ガス・パーティキュレート・フィルタ、リーンＮＯ_ｘトラップ、選択的触媒還元モノリス、バーナ、マニホルド、接続パイプ、マフラー、レゾネータ、テール・パイプ、排気浄化システム収容箱、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含まれ、これらの断面幾何形状は任意のいずれのものでもよく、こ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、前述の装置１８のいくつかは、排気１２が中を通過して流れる中心コア１９を有する、厳密に金属製の構成要素であり、装置１８の他のものは、排気１２が中を通過して流れるセラミック・モノリシック構造、及び／又は網状金属構造の形のコア１９を含むことができる。こうした装置１８は、自動車両（ディーゼル又はガソリン）、建設機器、機関車エンジン用途（ディーゼル又はガソリン）、船舶エンジン用途（ディーゼル又はガソリン）、小型内燃エンジン（ディーゼル又はガソリン）、及び定置式発電機（ディーゼル又はガソリン）に通常に使用されている。

図２は、システム１０に使用するかかる装置１８の一実例を、外側表面２３を備える触媒コア２２、取付けマット２４、内側表面２７を備える円筒内側ハウジング又はカン２６、断熱ブランケット又はバット２８、及び円筒外側ハウジング又はジャケット３０を有する触媒ユニット２０の形で示す。コア２２は、通常、モノリシック構造を有し、触媒でコーティングされたセラミック基板３２であり、通常、長手軸３３を中心とした楕円形、円形、又は他の非円形断面を有するものであり、ハウジング構成要素２６及び３０もやはり、形状が円筒形であり、軸３３を中心とする。取付けマット２４は、コア２２の外側表面２３と、カン２６の内側表面２７との間に挟まれており、カン２６からコア２２に伝達され得る衝撃及び振動力から、コア２２を保護する一助となっている。

断熱バット２８は、シリカ・ファイバ断熱材料で作成されている。かかる材料は既知であり、市販されており、適切な一実例が、ＢＧＦ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から商品名ＳｉｌｃｏＳｏｆｔ（登録商標）として供給されており、適切な別の実例が、ＡＳＧＬＡＷＯ ｔｅｃｈｎｏｆｉｂｒｅ ＧｍｂＨから商品名Ａｓｇｌａｓｉｌ（登録商標）として供給されている。かかる材料は、通常、ロール状で供給され、個々のバット２８は、材料をロールから引き出した後、対応する装置１８に合わせて適切な長さ及び幅にダイ・カットされる。好ましくは、バット２８は、カン２６の外側表面３６と、ハウジング３０の内側表面３８との間の環状隙間３４に挟まれている、又はそこで圧縮されている。こうすることによって、バット２８と、表面３６及び３８との間で十分な摩擦係合が得られ、バット２８がその所望の位置に適切に維持される。バット２８は、円筒カン２６と、ハウジング３０との間の環状隙間３４内で圧縮されている様子が示されているが、バット２８は、例えば、隣接する１対の平坦表面、隣接する１対の非平坦表面、隣接する１対の円錐表面、又は排気システム用の防音装置若しくは後処理装置に見られる、他のいかなる隣接する１対の表面も含めて、装置の他の隣接する表面間で圧縮することができることを理解されたい。

通常、取付けマット２４は、耐熱性で、且つ衝撃吸収型の材料で作成され、ガラス繊維又はロック・ウール製のマット等がある。かかる材料は、通常、ロール状で供給され、個々の取付けマット２４は、材料をロールから引き出した後、スリットが入れられ、次いで対応する装置１８に合わせて横方向に離間した側縁部４８、５０を画定するように、適切な長さ及び幅に切断される。側縁部４８及び５０は、マット２４の延在表面５３の境界をなす。好ましくは、取付けマット２４は、隣接する表面２３と２７との摩擦係合によって所望の保持力を生じるように、カン２６の内側表面２７と、コア２２の外側表面２３との間で圧縮される。

図３及び図４を参照すると、本発明によれば、取付けマット２４を装着する際の第１のステップは、コア２２の周りに少なくとも１周完全に巻き付ける間、マット２４が長手軸３３に沿って一定の長手方向位置に留まるように、コア２２の長手軸３３の周りにマット２４を巻き付けるステップからなり、こうすることによって、マット２４をコア２２の外側表面２３全体にわたって一様に設置し、係留させることが可能となる。この第１の巻付け４２は、マット２４が（破線４３で示す）平面に沿って巻き付けられ、マット２４の縁部４８、５０が長手軸３３に直交した状態で、コア２２に対して一定の位置となるように、コア２２の外側表面２３の周りに、長手軸３３を横切ってマット２４を巻き付けることによって実施される。図３及び図４は、コア２２の外側表面２３の周りに取付けマット２４を巻き付ける第１のステップ後の、マット２４を示す。

図５及び図６を参照すると、第１の巻付けに続いて、マット２４はその後、マット２４の連続する巻付け４４がそれぞれ、前の巻付け４４の平面から所定の間隔４０でずれていくように、長手軸３３の周りに入れ子状に巻き付けられている。図５及び６に示すように、この実施例は、連続する巻付け４４を３周含む。取付けマット２４の構造特性によって、上述のようにマット２４を入れ子状に取り付ける際に伴う可撓性を実現するように十分可撓にすることができることが理解されよう。ずれの間隔４０は、以下で説明するようにカン２６を装着すると、各巻付け４４の取付けマット２４の縁部４８及び５０が、同一平面に一直線に並ぶように、装置１０に必要となるパラメータに基づいて決定される。

図７及び図８を参照すると、取付けマット２４の最後の外側巻付け４６は、コア２２の周りに少なくとも１周完全に巻き付ける間、マット２４が長手軸３３に沿って一定の長手方向位置で留まるように、長手軸３３の周りにマット２４を巻き付けるステップからなり、こうすることによって、以下で説明するようにカン２６装着すると、マット２４をカン２６の内側表面２７全体にわたって一様に設置し、係留させることが可能となる。この最後の巻付け４６は、マット２４が平面４３に平行な平面に沿って巻き付けられるように、マット２４の前の巻付け４４の周りに、長手軸３３を横切ってマット２４を巻き付けることによって実施される。

図９は、カン２６（図示せず）に装着する前のコア２２及びマット２４の切開図を示す。好ましくは、マット２４の縁部４８、５０は、以下で説明するようにマットをカン２６内に装着すると、マット２４の縁部４８、５０が概ね平坦、且つ軸３３に垂直となるように所定の角度５１で斜角が付いている、又は切断されている。角度５１は、特定のシステムのパラメータ、及びその使用パラメータ、例えば、特定のマット材料、マット材料の厚さ、マットの巻付け回数、及び所望のマット装着密度等に基づいて決定されることになる。縁部を傾斜させることが好ましいが、用途によっては、傾斜させずに、マット２４の延在表面において縁部４８、５０を直角のままにしておくことが望ましい場合もある。

図１０及び図１１を参照すると、本発明に従って取付けマット２４をコア２２に巻き付けた後、取付けマット２４は、好ましくは、コア２２の外側表面２３と、カン２６の内側表面２７との間に挟まれている、又はそこで圧縮されている。通常、取付けマット２４は、矢印５２、５４で示すように、取付けマット２４及びコア２２の長さをカン２６内に押し込むことにより、取付けマット２４及びコア２２をカン２６内に押し込むことによって装着され、それにより取付けマット２４とカン２６との間に摩擦嵌合を生じさせる。

この工程中、取付けマット２４は、カン２６が取付けマット２４上に押し付けられるにつれて入れ子状でなくなり（ｕｎ−ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ）、取付けマット２４をコア２２上に一様に滑り込ませることが可能となる。その結果、図１０に示すように、取付けマット２４は、同一平面にわたって一様に、コア２２上に装着されることになり、余分な取付けマット２４の材料がゆるみ、取付けマット２４の縁部４８、５０から軸方向にはみ出すことがない。さらに、装着工程中、側縁部４８、５０の角度５１はなくなり、したがって側縁部４８、５０の全組合せが、巻き付けたマット２４の全半径に沿って概ね平坦となる。

例示の目的で、図３〜図１０に示すコア２２、及び図１０に示すカン２６はどちらも、マット２４の縁部４８、５０を越えて延在するものとして示してある。コア２２及びカン２６の長さはそれぞれ異ならせてもよく、個々の用途によって決まることが理解されよう。

取付けマット２４は、円筒カン２６とコア２２との間で圧縮されている様子が示されているが、取付けマット２４は、例えば、隣接する１対の平坦表面、隣接する１対の非平坦表面、隣接する１対の円錐表面、又は排気システム用の防音装置若しくは後処理装置に見られる、他のいかなる隣接する１対の表面も含めて、装置の他の隣接する表面間で圧縮することができることを理解されたい。さらに、本明細書、及び特許請求の範囲では、取付けマット２４に関連して説明した諸ステップは、バット２８等のバット、ブランケット、又は他の類似の装置を、防音装置又は後処理装置に装着するのにも等しく応用できることを理解されたい。さらに、用語「バット」、「ブランケット」、及び「マット」は、本明細書及び特許請求の範囲では互いに置き換え可能に使用され、用語「マット」は、「バット」又は「ブランケット」をも含むように意図されていることを理解されたい。

また、本明細書では、ディーゼル圧縮エンジン１６の形のディーゼル燃焼工程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エンジンを含めて、他の種類の内燃エンジンを含む、他の種類の燃焼工程用の排気ガス・システムに使用される装置にも使用できることを理解されたい。

Claims (13)

1. 隣接する２つの表面を有する排気ガス後処理装置、又は防音装置内にマットを装着する方法であって、
   前記隣接する２つの表面の一方の周りに同一平面に沿って前記マットを巻き付けて、前記隣接する２つの表面の前記一方の周りに少なくとも１周完全に巻き付けるステップと、
   続いて、前記マットの連続する巻付けがそれぞれ、前の巻付けの平面からある間隔でずれていくように、前記隣接する２つの表面の前記一方の周りに入れ子状に前記マットを巻き付けるステップと、
   前記マットの最後の巻付けを行うステップであって、前記隣接する２つの表面の前記一方の周りに少なくとも１周完全に巻き付ける前記第１のステップの平面に概ね平行な平面に沿って、前記マットを巻き付けるステップと、
   前記装置の前記隣接する２つの表面間で前記マットを圧縮するステップと
   を含み、
   前記圧縮ステップが、前記マットの前記ずらした巻付けが前記隣接する２つの表面に対して並進するにつれて、前記ずらした巻付けが一直線に並ぶステップを含む、
   方法。
2. 前記隣接する２つの表面の前記一方が、前記装置のコアによって画定され、前記隣接する２つの表面の他方が、前記装置のハウジングによって画定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記最初の巻付けステップ、及び前記最後の巻付けステップが、前記マットを前記コアの周りに３６０°から３７０°巻き付けるステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記隣接する２つの表面が、円筒表面である、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１の巻付け、及び前記最後の巻付けの前記マットが、前記隣接する２つの表面の一方の縁部に概ね平行である、請求項１に記載の方法。
6. 隣接する２つの表面を有する排気ガス後処理装置、又は防音装置内にマットを装着する方法であって、
   前記マットが前記装置の前記隣接する２つの表面の一方を取り囲んで、前記隣接する２つの表面の前記一方の周りに少なくとも１周完全に巻き付けられるように、前記マットを装着するステップであって、前記マットが、前記隣接する２つの表面の前記一方を同一平面に沿って取り囲む、ステップと、
   続いて、前記マットの連続する巻付けがそれぞれ、前記第１の巻付けから次第にずれていくように、前記隣接する２つの表面の前記一方の周りに前記マットを巻き付けるステップと、
   前記マットの最後の巻付けを行うステップであって、前記第１の巻付けの平面に概ね平行な平面に沿って前記マットを巻き付ける、ステップと、
   前記装置の前記隣接する２つの表面間で前記マットを圧縮するステップと
   を含む、方法。
7. 前記圧縮ステップが、前記マットの前記ずらした巻付けが前記隣接する２つの表面に対して並進するにつれて、前記マットの前記ずらした巻付けが一直線に並ぶステップを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記隣接する２つの表面の前記一方が、前記装置のコアによって画定され、前記隣接する２つの表面の他方が、前記装置のハウジングによって画定される、請求項６に記載の方法。
9. 前記最初の巻付け、及び前記最後の巻付けが、前記マットを前記コアの周りに３６０°から３７０°巻き付けるステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 内側表面及び外側表面を有する排気ガス後処理装置、又は防音装置内にマットを取り付ける方法であって、
    前記マットが長手軸に沿って一定の長手方向位置に留まるように、前記装置の前記長手軸の周りに前記マットを巻き付けるステップと、
    続いて、前記マットの連続する巻付けがそれぞれ、前の巻付けから長手方向にずれていくように、前記装置の前記長手軸の周りに入れ子状に前記マットを巻き付けるステップと、
    その後、前記マットが前記長手軸に沿って一定の長手方向位置に留まるように、前記装置の前記長手軸の周りに前記マットを巻き付けるステップと、
    前記装置の前記内側表面と前記外側表面との間で前記マットを圧縮するステップと
    を含む、方法。
11. 前記圧縮ステップが、前記マットが前記内側表面及び前記外側表面に対して並進するにつれて、前記マットの前記ずらした巻付けが一直線に並ぶステップを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記最初の巻付けステップ、及び前記最後の巻付けステップが、前記マットを前記装置の前記長手軸の周りに３６０°から３７０°巻き付けるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記内側表面及び外側表面が、円筒形状である、請求項１０に記載の方法。

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