JP6412134B2 - 巻付け可能な多層熱シールド - Google Patents

Description

関連出願への相互参照
本願は、２０１３年８月２６日に提出された米国仮出願連続番号６１／８６９，８５９、および２０１４年８月２６日に提出された米国実用新案出願連続番号１４／４６８，８５８の恩恵を主張し、それらの全体をここに引用により援用する。

発明の背景
１．技術分野
本発明は、一般に、保温熱シールドに関し、とりわけ、巻付け可能な多層の保温熱シールドに関する。

２．関連技術
車両排気に対する基準は、酸化窒素および一酸化炭素の排出を低減することにおいて、ますます厳しくなってきている。これらのガスの排出を低減することを促進するために、多くの車両適用例は、たとえば、選択的触媒還元（ＳＣＲ）適用例を含む。ＳＣＲ適用例は、典型的には、アンモニアまたは尿素溶液を触媒コンバータの上流の排気管に注入するための導管を組込む。注入された溶液は蒸発して排気ガスと混合することにより化学反応を引き起こし、それは、酸化窒素および一酸化炭素排出を低減し、その代わりに窒素と水とを発生させる。しかしながら、ＳＣＲ適用例を効率よく実行するためには、注入された溶液と混合する排気ガスが最高の高温に留まることを必要とし、そうでない場合には、意図される酸化窒素ガスおよび一酸化炭素ガスの化学変換が逆方向に影響を受け、非効率的となり、それによって、望ましくないその排出をもたらす結果となる。したがって、排気ガスを、排気システムに沿って上流に、かつＳＣＲシステム内において最高温度に維持することは、望ましく、かつ重要である。

発明の概要
この発明の１つの態様に従うと、可撓性のある巻付け可能な多層化された熱シールドが提供される。熱シールドは、反射性の最外層と、高温糸からなる最内層と、最外層と最内層との間に挟まれる不織材料からなる中間層とを含む。そのようなものとして、熱シールドは、各層が意図されるように別々に機能すること、およびさらにはともに機能して、熱シールドが全体として意図されるように機能することを可能にする相乗効果を与えることを可能にする態様で互いを保護する少なくとも３つの異なる層からなる。

熱シールドは、排気システム内を流れる高温の排気ガスの熱的損失を最小限にすることによって、排気システム内における選択的な触媒還元システム（ＳＣＲ）の最適な性能を促進するよう、排気システム熱シールドとして特に有用である。したがって、排気システムのＳＣＲシステム中を流れる排気ガスは、熱シールドによって、ＳＣＲシステム内において最高温度に維持され、排気ガスの、エンジンから最初に排出されたものからの温度低下は最小である。したがって、排気ガス内における酸化窒素および一酸化炭素の窒素および水への最適な化学的変換がＳＣＲシステムによって達成される。

熱シールドの最内層、最外層および中間層は、例示的にかつ限定なく、高温接着剤、裁縫、および機械的ファスナを含むさまざまな機構を用いて、互いに対して固定され得る。

熱シールドは、それが概ね平坦な積層物として形成されるとして、たとえばダイ切断を介して、所望のように、後の巻付けのために、サイズ決めおよび形状化され得る。

図面の簡単な説明
本発明のこれらならびに他の態様、特徴および利点は、現在好ましい実施例および最善の形態の、以下の詳細な記載、特許請求の範囲ならびに添付の図面との関連において考慮されると、より容易に理解されることになる。

この発明の１つの態様に従って構築される多層化された排気システム熱シールドを有する排気システムの部分斜視図である。 図１の多層化された排気システム熱シールドの部分側面図である。

現在好ましい実施の形態の詳細な記載
図面をより詳細に参照して、図１は、例示的に、かつ限定なく、熱的および他の環境影響に対する望ましいシールドを、概ね１２で表現される排気システムのシールドされる部分などに与える、この発明の１つの態様に従って構築される、以下において熱シールド１０と称される、巻付け可能な可撓性のある多層化された熱シールドを示す。熱シールド１０は、排気システム１２内の高温排気ガスの外部周囲環境Ｅへの放射を防ぎ、したがって高温排気ガスの熱的損失を防ぐこと；排気システム上における外部の対流を含む、外部周囲環境Ｅにおける熱的影響が、排気システム内における高温排気ガスの温度の低下を防ぐこと、およびさらには、流体などのような外部環境要素が排気システム１２のシールドされる部分内における温度排気ガスに影響を与えるかまたはそうでなければそれに達してその低下を防ぐことを含むが、それらに限定されない、複数のシールディングの恩恵を与える。そのようなものとして、排気システム１２からの熱的損失に対する所望のシールディングを与えることによって、排気システム内における選択的触媒還元システムは、酸化窒素および一酸化炭素などのような高温排気ガスを意図されるように窒素および水に効果的に変換して、酸化窒素および一酸化炭素が環境に到達するのを防ぐことができる。熱シールド１０は、最外層１４と、最内層１６と、最外層と最内層１４、１６との間に直接挟まれかつそれらと接触する中間層１８とを含む、巻付け可能な壁部１３を有する。したがって、最外層１４は外部環境Ｅに直接露出され、最内層１６は排気システム１２に直接露出され、中間層１８は最外層および最内層１４、１６間に挟まれ、したがって、それは環境Ｅにも排気システム１２にも直接接触してはいない。

最外層１４は、中実の、不浸透性の反射性の層として与えられ、そのようなものとして、それは、排気ガスの放射熱を最外層１４から径方向に内方向に反射し、それによって、排気システム１２内において発生した熱が逃げることを防ぎ、およびさらには、外部の対流などのような外部の環境的影響が排気ガスの熱勾配を低減することを防ぐよう働く。さらに、最外層１４は不浸透性なので、最外層１４は外側環境Ｅにおける流体が熱シールド１０を貫通することを防ぎ、それによって、流体が排気システム１２に到達して排気ガスの温度を低減することを防ぐ。例として、および限定なく、最外層１４は、アルミ箔または任意の他の好適な巻付け可能な金属シートなどのような、反射性の箔のシートとして提供され得る。

最内層１６は、編成、織ること、編組を介してなどのように、インターレース加工された高温糸から形成される織物類として、またはたとえばバサルト、シリカもしくは他の高温繊維などの、絡み合わせられた高温繊維を有する不織材料として与えられ、したがって、連続的に摂氏６５０度（℃）および断続的に約７５０℃のような極端な高温に耐えることができる。例として、および限定なく、内側層１６は、編成外側層２０と編成内側層２２と編成中間層２４とを含む、３層編成ファブリックとも称される３つの一体的に編成された層を有して構築され得る。中間層２４は外側層２０と内側層２２との間において当接して挟まれる。３つの層２０、２２、２４は１つの編成動作において同時に構築され、それによって、たとえば、動作、時間、編成機およびフロアスペースの数を最小化することを含む、経済的な恩恵を与える。外側層２０は糸が相互に結ばれた編み目を介して互いと編成されることにより、自立編成層を与え、外側層２０はそれ自体のままにされてもほどけないであろうようにされ、内側層２２は、糸が相互に結ばれた編み目を介して互いと編成されることにより、自立編成層を与え、内側層２２はそれ自体のままにされてもほどけないであろうようにされ、中間層２４は、糸が、編み目を介して、外側層２０の糸の少なくとも一部の周り、および内側層２２の糸の少なくとも一部の周りにループ状にされるが、中間層２４はそれ自体の間にループ状にされる編み目を有さない。したがって、内側層１６は、内側層１６の３つの層２０、２２、２４が分離不可能な態様で互いに対して固定されるように、３つの層２０、２２、２４がその全体領域にわたって実質的に一様な関係でともに編み目にされる一体的な編成構造を与える。そのようなものとして、編成内側層１６は、優れて保護的でありかつ熱的な遮断を与えることとは別に、層２０、２２、２４の互いに対する張力およびせん断力における分離および移動に対する優れた抵抗力を有する。

製造においては、編成される場合には、最内層１６の層２０、２２、２４は、デニールおよび直径を含む任意の好適なサイズおよびタイプのマルチフィラメントおよび／またはモノフィラメント高温糸から編成される。加えて、任意の好適なタイプの編み目および密度の目を用いて層２０、２２、２４を構築することができる。したがって、所望される機能特性によって、同じであるかまたは異なるタイプの糸（たとえばモノフィラメント、マルチフィラメント、デニール、直径、色、テクスチャ、熱的特性、摩耗抵抗、物理的特性など）を用いて層２０、２２、２４の各々を構築することができ、同じまたは異なるタイプの編み目および編み目密度を用いて外側層および内側層２０、２２を所望のように構築することができる。したがって、意図される適用例によって、所望される熱的特性に最もよく合うように、最内層１６をカスタマイズすることができる。

最内層１６は、編成される場合には、好ましくは、本願と共通の譲受人に譲渡されている米国特許第８，４３４，３３３号（′３３３特許と称される）において論じられるように、ダブル横編機（double flatbed knitting machine）（図示せず）を用いて編成され、その′３３３特許の全体をここに引用により援用する。ダブル横編機で編成されながら、外側層２０はその編成機の一方の床上で編成され、内側層２２はその編成機の反対側の床上で編成され、それらの床は互いに向かって集束する。一方、中間層２４は、外側層および内側層２０、２２と同時に、編成機の両方の床を介して編成される。外側層２０は１つの糸からの１つの選択された編み目パターンを有して編成され、一方、内側層２２は、別の糸を用いる別の編み目パターンを有して編成され、外側層および内側層２０、２２を構築するよう用いられる糸のそれぞれの編み目パターンおよびタイプは、意図される適用例に対して所望される特性によって、同じであり得、または異なり得る。したがって、例として、および限定ではなく、外側層および内側層２０、２２は、バサルト、シリカ、セラミック、ステンレス鋼および２成分糸からなるマルチフィラメントからのような、高温熱抵抗を有する糸から構築され、２成分糸の両方の成分は、たとえば、高温抵抗材料である。

最内層１６の中間層２４は、最外層および最内層２０、２２とは異なり、自立層としては構築されない。そのようなものとして、最外層および最内層２０、２２が仮に中間層２４から分離されると、中間層２４は自立した編成構築物として残らず、したがって、それはほどけがちになるであろう。これは、中間層２４の糸は、引き上げ編みを用いて最外層および最内層２０、２２の選択された糸の周りにループ状にされ、したがって、最外層および最内層２０、２２の糸なしには、中間層２４はほどけるであろうからである。最外層および最内層２０、２２でのように、中間層２４を形成するよう用いられる糸は、排気適用例の要件によって、所望される任意のタイプ（モノフィラメント／マルチフィラメント）、サイズ（デニール／直径）および高温材料の糸から選択され得る。したがって、例として、および限定なしに、中間層２４は、バサルト、シリカ、セラミック、ステンレス鋼および２成分糸からなるマルチフィラメントから形成されることができ、２成分糸の両方の成分は高温抵抗材料である。概ね、外側層および内側層２０、２２をともに取付けることとは別に、中間層２４は、外側層２０と内側層２２との間に中間エアポケットを形成することによって、さらなる絶縁層として作用し、それによって、伝熱、対流および放射に対する強化された効果的な遮断を与える。

中間層１８は、例示的に、かつ限定ではなく、ガラス繊維が針を通じてなどによりともに接合されるかまたは固定された繊維ガラスを有する繊維ガラスフェルト材料の層によるなど、高温不織材料として提供され、それは連続的に約５５０℃の高温に耐えることができる。バサルト、シリカ、セラミック、金属などを含む他のタイプの高温繊維を不織中間層１８の構築において用いることができるかもしれないことが期待される。最内層１６は、上で論じたように、連続的に６５０℃まで、および断続的に７５０℃のような、さらにより高い温度に耐えることができ、中間層１８は最内層１６によって排気システムに対する直接の露出からシールドされるため、中間層１８は、最内層１６に対してわずかにより低い温度定格および低減された熱容量を有する材料で形成されることができる。とは言え、中間層１８は、絡み合わせられた繊維から形成される不織材料であるので、多数の微細な孔がその中に形成され、それらは空気を捕え、したがって優れた断熱源を与えるよう作用して、熱が逃げないようにする。中間層１８の厚みは、意図される適用例に対して所望される断熱「Ｒ」値に到達するよう、所望されるように調整され得る。

したがって、熱シールド１０は、少なくとも３つの異なる別々の層１４、１６、１８からなり、それらは、互いに対してともに固定されると、相乗効果を有して、熱シールド１０が意図されるように機能することを可能にする。最外層、最内層および中間層１４、１６、１８の各々は、論じられたように、互いを保護して各層が意図されるように機能することを可能にする。熱シールド１０の別々の層１４、１６、１８は、例として、および限定なしに、高温接着剤、裁縫、および機械的ファスナを含む、さまざまな機構を用いて互いに対して固定され得る。さらに、熱シールド１０は、たとえば、ダイ切断を介してなどにより、所望のようにサイズ決めおよび形状化され得る。壁部１３は巻付け可能であるので、壁部１３は長手方向軸２３と概ね平行に延在する対抗する縁部１９、２１を有し、それら対向する縁部は軸１３の周りに巻付けられ、互いに対して当接するようにされるか、または互いと重なるようにされ、例として、および限定ではなく、金属ホースクランプなどのような任意の好適なファスナ２５を用いて、熱シールド１０の壁部１３を、その周方向に巻付けられる構成において、排気システム１２の周りに固定することができることが認識されるべきである。

本発明の多数の修正物および変形物が上記の教示に照らして可能である。したがって、本発明は具体的に記載されるのとは異なる態様で実施されてもよく、本発明の範囲は任意の最終的に許可された特許請求の範囲によって規定されることが理解されるべきである。

Claims (15)

1. 多層化された巻付け可能な壁部を有する保護的な熱シールドであって、
   放射熱を反射可能な最外層と、
   インターレース加工された糸からなる最内層と、
   前記最外層と前記最内層との間に挟まれる不織材料からなる中間層とを備える、保護的熱シールド。
2. 前記最外層は流体の浸透を防止可能である、請求項１に記載の保護的熱シールド。
3. 前記最外層は金属である、請求項２に記載の保護的熱シールド。
4. 前記最外層はアルミ箔である、請求項３に記載の保護的熱シールド。
5. 前記最内層は織られている、請求項１に記載の保護的熱シールド。
6. 前記最内層は編組されている、請求項１に記載の保護的熱シールド。
7. 前記最内層は編成されている、請求項１に記載の保護的熱シールド。
8. 編成された前記最内層は、編成内側層および編成外側層が互いに対して編成中間層を介して編成固定される、請求項７に記載の保護的熱シールド。
9. 前記インターレース加工された糸は、バサルト、シリカ、セラミックおよびステンレス鋼からなる群から選択される、請求項１に記載の保護的熱シールド。
10. 前記中間層は繊維から形成される、請求項１に記載の保護的熱シールド。
11. 前記繊維はガラス繊維である、請求項１０に記載の保護的熱シールド。
12. 多層化された巻付け可能な壁部を有する保護的排気システム熱シールドであって、
    金属箔から形成される最外層と、
    バサルト、シリカ、セラミックおよびステンレス鋼からなる群から選択されるインターレース加工された糸からなる最内層と、
    前記最外層と前記最内層との間に挟まれる不織材料から形成される中間層とを備える、保護的排気システム熱シールド。
13. 前記不織材料は繊維ガラスである、請求項１２に記載の保護的排気システム熱シールド。
14. 前記最内層の前記インターレース加工された糸は編成される、請求項１２に記載の保護的排気システム熱シールド。
15. 前記最内層は、内側編成層を覆う外側編成層を含む、請求項１４に記載の保護的排気システム熱シールド。

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