JP2014526011A - 排気装置の断熱方法 - Google Patents

Abstract

廃ガス後処理又は防音装置に外側断熱を設ける方法であって、（ａ）装置の外面の周囲に断熱ブランケットを固定する工程と、（ｂ）断熱ブランケットの周囲に箔のシートを固定する工程と、（ｃ）織るか編み込むかのいずれかを選択して複数のワイヤを相互接続して軸方向に配向されたスリーブとすることにより、スリーブを軸方向に伸長するとスリーブが径方向内方に付勢されるようにする工程と、（ｄ）ワイヤスリーブを箔シートの周囲に位置付ける工程と、（ｅ）断熱ブランケットの一端に隣接するワイヤスリーブの一端を装置に溶接する工程と、（ｆ）スリーブが径方向内方に十分に付勢されて断熱ブランケットに対して圧縮力を与えるように、スリーブの他端を軸方向に引っ張る工程と、（ｇ）断熱ブランケットの他端に隣接するスリーブの他端を装置に溶接する工程とを含む方法を提供する。

Description

本発明は、外側断熱ブランケットを利用した、廃ガス後処理及び／又は防音システム並びにそれに使用する装置に関する。

排気系には、その系の防音・後処理装置を断熱して、該装置に対する熱交換を制御するために、断熱バット・ブランケットが利用されている。例えば、そのような装置の隣接する壁面の間に断熱ブランケットの材料を載置し、そのブランケットの材料を圧縮して、ブランケットと隣接する壁面との間の摩擦力により、該断熱ブランケットをその装着位置に維持するのを助けるような所望の設置密度を該材料に与えるようにすることが知られている。このような構造は、「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａｎ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｄｅｖｉｃｅ」という名称でＫｅｉｔｈ Ｏｌｉｖｉｅｒらにより２０１０年１月２９日に出願された米国特許出願第１２／６９６，３４７号に示されており、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。また、そのような排気系装置の外部の周囲に断熱ブランケットを設けることも知られている。

ブランケットの断熱特性は、とりわけ、ブランケットの密度によって決まるため、そのような装置を適切に設計するためには、ブランケットの密度を考慮する必要がある。しかしながら、そのようなブランケット、特に装置の外側に設けられる外側断熱ブランケットの場合には、適切な密度／圧縮を確実に与え維持するのが難しい場合がある。

本発明の目的は、上述の問題の１つ以上を克服することである。

本発明の一態様において、廃ガス後処理又は防音装置に外側断熱を設ける方法であって、（ａ）装置の周囲に断熱材料のシートを固定する工程と、（ｂ）シート及び装置にワイヤスリーブを位置付ける工程であって、スリーブのワイヤが、スリーブを軸方向に伸長すると、スリーブ径が縮径する方向にスリーブが付勢されるように構成されている、工程と、（ｃ）シートの一端に隣接するスリーブの一端を固定する工程と、（ｄ）スリーブを絶縁材料のシートの周囲に径方向内方に付勢するように、スリーブの他端を、前記スリーブに対して軸方向に引っ張る工程と、（ｅ）シートの他端に隣接するスリーブの他端を固定する工程とを含む方法が提供される。

本発明の本態様の一形態において、ワイヤは一体に織られている。他の形態において、ワイヤは編まれている。

本発明の本態様の他の形態において、スリーブを引っ張る工程は、スリーブの径方向内方の付勢により断熱材料に対して圧縮力を与えるように、スリーブの他端を十分に引っ張ることを含む。

本発明の本態様の他の形態は、スリーブを位置付ける工程の前に、断熱材料のシートの周囲に箔のシートを固定することをさらに含み、位置付ける工程において、ワイヤスリーブを箔シートの上に位置付ける。他の形態において、箔シートはステンレス鋼である。他の形態において、箔シートを固定する工程は、箔シートをその縁部の周囲において溶接することによって箔シートを断熱材料シートの周囲に固定することを含む。

本発明の本態様のさらに他の形態において、固定する工程は、ワイヤスリーブを断熱された装置の両端に溶接することを含む。

本発明の本態様のさらに他の形態において、
装置は金属の外側シェルを有し、断熱材料シートを固定する工程は、断熱材料シートをシェルの周囲に固定する。さらなる形態において、装置の外側シェルは略円筒状であり、スリーブを引っ張る工程は、スリーブの径方向内方の付勢により断熱材料に対して略均一な圧縮力を与えるように、スリーブの他端を十分に引っ張ることを含む。

本発明の他の態様において、廃ガス後処理又は防音装置に外側断熱を設ける方法であって、（ａ）装置の外面の周囲に断熱ブランケットを固定する工程と、（ｂ）断熱ブランケットの周囲に箔のシートを固定する工程と、（ｃ）織るか編み込むかのいずれかを選択して複数のワイヤを相互接続して軸方向に配向されたスリーブとすることにより、スリーブを軸方向に伸長するとスリーブが径方向内方に付勢されるようにする工程と、（ｄ）ワイヤスリーブを箔シートの周囲に位置付ける工程と、（ｅ）断熱ブランケットの一端に隣接するワイヤスリーブの一端を固定する工程と、（ｆ）スリーブが径方向内方に十分に付勢されて断熱ブランケットに対して圧縮力を与えるように、スリーブの他端を軸方向に引っ張る工程と、（ｇ）断熱ブランケットの他端に隣接するスリーブの他端を固定する工程と
を含む方法が提供される。

本発明の本態様の一形態において、箔シートはステンレス鋼である。

本発明の本態様の他の形態において、箔シートを固定する工程は、箔シートをその縁部の周囲において溶接することによって箔シートを断熱ブランケットの周囲に固定することを含む。

本発明の本態様のさらに他の形態において、固定する工程は、ワイヤスリーブを断熱ブランケットの両端で溶接することを含む。

本発明の本態様のさらに他の形態において、装置は金属の外側シェルを有し、断熱ブランケットを固定する工程は、断熱ブランケットをシェルの周囲に固定する。さらなる形態において、装置の外側シェルは略円筒状であり、スリーブを引っ張る工程は、スリーブの径方向内方の付勢により断熱ブランケットに対して略均一な圧縮力を与えるように、スリーブの他端を十分に引っ張ることを含む。

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む明細書全体を参照することによって明らかとなろう。

本発明に従って断熱させうる、廃ガス後処理又は防音装置等の円筒状装置を概略的に示す斜視図を示す。 図１の装置の周囲に外側ブランケットを巻装する工程を示す。 図２に示す外側ブランケットが巻装された図１の装置の周囲に箔を巻装する工程を示す。 図３の箔をその縁部を溶接することによって固定する工程を示す。 図１の装置上の図２及び３のブランケット及び箔の上にワイヤスリーブを位置付ける工程を示す。 図５のワイヤスリーブの一端を図１の装置の一端に固定する工程の第１の段階を示す。 図５のワイヤスリーブの一端を図１の装置の一端に固定する工程の第２の段階を示す。 図８のブランケット及び箔が巻装された装置の上でワイヤスリーブを軸方向に引っ張る工程を示す。 ワイヤスリーブの他端を装置の他端に固定する工程を示す。

本発明は、例えば、ディーゼル燃焼プロセス（例えば、ディーゼル圧縮エンジン）からの排気を処理するディーゼル排ガス後処理システム等の排気系に使用することができる。排気は、典型的に、特に一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ_２）等の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）や、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。システムは、１つ以上の排ガス防音及び／又は後処理装置又は部品を備えてもよい。このような装置の例としては、触媒コンバータや、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、リーンＮＯ_Ｘトラップ、選択触媒還元モノリス、バーナ、マニホールド、接続管、マフラ、共鳴器、テールパイプ、排出制御システム収容ボックス、断熱リング、被断熱エンドコーン、被断熱エンドキャップ、被断熱入口管、及び被断熱出口管が上げられ（断面形状は全て任意）、その多くは既知である。

当業者であれば、前述の装置には、排気が流通する中央コアを有する完全に金属の部品もあれば、排気が流通するセラミックの一体構造及び／又は金網構造の形態のコアを備えるものもあることは十分に理解するであろう。これらの装置は従来、動力車（ディーゼル又はガソリン）や、建設機械、機関車用途（ディーゼル又はガソリン）、船舶用機関用途（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）、定置型発電機（ディーゼル又はガソリン）に使用されている。

本発明は、比較的硬質な外側シェル、典型的には円筒形状の金属缶をそれ自体が有するこのような装置の外面の周囲に適切な断熱を設けることに関する。

図１は、参照によりその開示が本願に組み込まれるＯｌｉｖｉｅｒらの米国特許出願第１２／６９６，３４７号に示されるような円筒形状触媒ユニットの形態の、上述のようなシステムに使用する装置２０（例えば、缶状の一体型排出制御部品）の一例を、単純化した形態で示す。本明細書で説明するように、装置２０は、触媒コアと、取り付けマットと、円筒状内側ハウジング又は缶と、断熱ブランケット又はバットと、円筒状外側ハウジング３０とを有してもよい。外側ハウジング３０（又はシェルまたはジャケット）は、典型的に、金属缶のように、比較的硬く円筒形状を有する。コアは、典型的に、触媒が表面に塗布された一体構造を有するセラミック基板とすることができ、典型的に、楕円形又は円形断面を有する。しかしながら、装置２０の内部の詳細は、該装置２０の外側を断熱するのが望ましい上述のようなシステムに適したものであれば任意の構成とすることができることは十分に理解されたい。

本発明によれば、外側ハウジング３０を実質的に密封するように、該ハウジング３０の周囲に、外側ブランケット４０を巻装する。

本発明を、装置２０及びそれが動作するシステムの必要に応じた適切な断熱を提供するようになっている任意のブランケットと共に有利に使用できることは理解されたい。例えば、ブランケット４０は、シリカ、ｅ−ガラス、焼成シリカ、多結晶等で適切に形成できる。従って、これに限定はされないが、本発明を共に有利に使用できる適切な外側ブランケット４０の一特定の実施例は、ＳｉＯ_２の重量％が６５％超のシリカ繊維断熱材料から作られる。このＳｉＯ_２の重量％は好ましい実施例では９５％超、より好ましい実施例では９８％超である。このような材料は既知であり市販されており、その一つの適切な例が、ＢＧＦ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．より、商品名ＳｉｌｃｏＳｏｆｔ（登録商標）で提供されており、別の適切な例が、ＡＳＧＬＡＷＯ ｔｅｃｈｎｏｆｉｂｒｅ ＧｍｂＨより、商品名Ａｓｇｌａｓｉｌ（登録商標）で提供されている。このような材料は典型的にロールで提供されており、個々のブランケット４０は、材料をロールから引き出した後、対応する装置２０に合った適切な長さ及び幅に打ち抜かれる。一好ましい形態において、ブランケット４０の平均設置密度は、該ブランケット４０のシリカ繊維断熱材料で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とすることができる。ブランケット２８を熱処理することでシリカ繊維断熱材料を焼成してもよい。

本発明の一有利な実施例によれば、外側ブランケット４０を、図２において矢印で示すように、装置２０に適切に巻装し、そして定位置に適切に固定する。その後、ステンレス鋼箔のシート等の適切なカバー４４を、図３において矢印で示すように、外側ブランケット４０の周囲に同様に巻装する。カバー４４も、例えば、図４に示す溶接工具４８で大まかに示すようにその端部及び継ぎ目を溶接することによって定位置に適切に固定する。

そしてワイヤスリーブ５０を、箔カバー４４上に位置付ける。スリーブ５０は適切なワイヤからなり、そのワイヤが適切に編み込まれるか織り込まれて、両端が開口した筒状の靴下型構造を形成している。スリーブ５０は、付勢されていない状態での内径Ｔ_{ＳＬＥＥＶＥ ＩＤ}を有する。この内径Ｔ_{ＳＬＥＥＶＥ ＩＤ}は、好ましくは、外側ブランケット４０上に固定された箔カバー４４の外径Ｄ_{ＦＯＩＬ ＯＤ}よりも若干大きく、ワイヤスリーブ５０を、図５において矢印で示すように、箔カバー４４上を容易に相対摺動させることができるようになっている。

スリーブ５０を形成するワイヤは（例えば編まれたり織られたりして）適切に相互接続されて、ワイヤによって形成された該スリーブ５０を軸方向（例えば、図５の矢印の方向）に伸長させると（引っ張ると）、スリーブ径が縮径する方向に付勢される。

ワイヤスリーブ５０を箔カバー４４上に位置付けると（図６を参照）、スリーブ５０の一端を圧縮し、例えば溶接により装置２０の一端に適切に固定する（図７を参照）。

ワイヤスリーブ５０の一端を装置２０に適切に固定した状態で、ワイヤスリーブ５０の他端に張力を与えて、スリーブ５０を軸方向に伸長させる（図９の矢印５２を参照）。スリーブ５０を形成するワイヤの前述した編み込み／織り込み構成のために、このように伸長させることにより、スリーブ５０が径方向内方に収縮しその内径が縮径して、箔カバー４４の外面に対して径方向内方に付勢され、それにより箔カバー４４に張力を与える。

箔カバー４４に所望の張力を与えるためにワイヤスリーブ５０を伸長させると、ブランケット４０の他端に隣接するスリーブ５０の他端が圧縮されて（図８を参照）、所望の軸方向張力（及び関連する径方向内方の付勢力）を維持するように、装置２０の他端に適切に固定される（例えば溶接によって；図９を参照）。

このように組み立てると、ワイヤスリーブ５０によって、箔カバー４４に対する機械的な保護が提供されるとともに、外側ブランケット４０及び箔カバー４４の協働によって、装置２０に対する恒久的な外側断熱が提供されることは理解されたい。さらに、ワイヤスリーブ５０は、箔カバー４４の周囲に張力を与えて箔カバーが所望の構成に固定されるのを助け、また、小さい実質的に均一な圧縮力を、箔カバー４４を介してその下地の外側ブランケット４０に与えて、それが受けうる大きな振動、動き及び他の力があっても、使用中、該外側ブランケット４０が適切に構成された状態を確実に維持できるようにする。

また、本明細書では、本発明を、例えばディーゼル圧縮エンジンの形態のディーゼル燃焼プロセスに関連して説明してきたが、本発明の使用が、例えばガソリンや他の代替燃料を使用する内燃機関を含む他の種類の内燃機関を含む他の種類の燃焼プロセス用の排気系に利用される装置に見出されうることは理解されよう。

Claims (16)

1. 廃ガス後処理又は防音装置に外側断熱を設ける方法であって、
   前記装置の周囲に断熱材料のシートを固定する工程と、
   前記シート及び装置にワイヤスリーブを位置付ける工程であって、前記スリーブのワイヤが、前記スリーブを軸方向に伸長すると、スリーブ径が縮径する方向に前記スリーブが付勢されるように構成されている、工程と、
   前記シートの一端に隣接する前記スリーブの一端を固定する工程と、
   前記スリーブを前記絶縁材料のシートの周囲に径方向内方に付勢するように、前記スリーブの他端を、前記スリーブに対して軸方向に引っ張る工程と、
   前記シートの他端に隣接する前記スリーブの他端を固定する工程と
   を含む方法。
2. 前記ワイヤが一体に織られている、請求項１に記載の方法。
3. 前記ワイヤが編まれている、請求項１に記載の方法。
4. 前記スリーブを引っ張る工程が、前記スリーブの前記径方向内方の付勢により前記断熱材料に対して圧縮力を与えるように、前記スリーブの他端を十分に引っ張ることを含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記スリーブを位置付ける工程の前に、前記断熱材料のシートの周囲に箔のシートを固定することをさらに含み、前記位置付ける工程において、前記ワイヤスリーブを前記箔シートの上に位置付ける、請求項１に記載の方法。
6. 前記箔シートはステンレス鋼である、請求項５に記載の方法。
7. 前記箔シートを固定する工程が、前記箔シートをその縁部の周囲において溶接することによって前記箔シートを前記断熱材料シートの周囲に固定することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
8. 前記固定する工程が、前記ワイヤスリーブを前記断熱された装置の両端に溶接することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記装置が金属の外側シェルを有し、前記断熱材料シートを固定する工程が、前記断熱材料シートを前記シェルの周囲に固定する、請求項１に記載の方法。
10. 前記装置の外側シェルが略円筒状であり、前記スリーブを引っ張る工程が、前記スリーブの前記径方向内方の付勢により前記断熱材料に対して略均一な圧縮力を与えるように、前記スリーブの他端を十分に引っ張ることを含む、請求項９に記載の方法。
11. 廃ガス後処理又は防音装置に外側断熱を設ける方法であって、
    前記装置の外面の周囲に断熱ブランケットを固定する工程と、
    前記断熱ブランケットの周囲に箔のシートを固定する工程と、
    織るか編み込むかのいずれかを選択して複数のワイヤを相互接続して軸方向に配向されたスリーブとすることにより、前記スリーブを前記軸方向に伸長すると前記スリーブが径方向内方に付勢されるようにする工程と、
    前記ワイヤスリーブを前記箔シートの周囲に位置付ける工程と、
    前記断熱ブランケットの一端に隣接する前記ワイヤスリーブの一端を固定する工程と、
    前記スリーブが径方向内方に十分に付勢されて前記断熱ブランケットに対して圧縮力を与えるように、前記スリーブの他端を前記軸方向に引っ張る工程と、
    前記断熱ブランケットの他端に隣接する前記スリーブの他端を固定する工程と
    を含む方法。
12. 前記箔シートがステンレス鋼である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記箔シートを固定する工程が、前記箔シートをその縁部の周囲において溶接することによって前記箔シートを前記断熱ブランケットの周囲に固定することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記固定する工程が、前記ワイヤスリーブを前記断熱ブランケットの両端で溶接することを含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記装置が金属の外側シェルを有し、前記断熱ブランケットを固定する工程が、前記断熱ブランケットを前記シェルの周囲に固定する、請求項１１に記載の方法。
16. 前記装置の外側シェルが略円筒状であり、前記スリーブを引っ張る工程が、前記スリーブの前記径方向内方の付勢により前記断熱ブランケットに対して略均一な圧縮力を与えるように、前記スリーブの他端を十分に引っ張ることを含む、請求項１５に記載の方法。

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