JPS6179096A - 断熱二重管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐振動、及び耐風圧性、耐久性などが改良され
た断熱二重管に係り、特に本発明は内管と外管との二重
管内疋充填された中間断熱材の一定範囲の端部が無機結
合材で固着され自動車などの長時間の振動や風圧に十分
耐え得る熱間強度が付与された断熱二重管に関する。

（従来の技術） 従来、断熱二重管は自動車のエキシース）　ｔ４イブと
して開発され、そのシンプルな形状と機能の点から大い
に利用されると考えられた。しかし、中間材として耐熱
、断熱、強度、遮音又は吸音など全て金兼ね備えた材料
がなく、これらの機能の−ｉを満足しているＫすぎない
のが現状である。

即ち、７”　４−ゼルトランク用として中空の二重管、
又はガラス繊維を中間材として使用した二重管が利用さ
れているが、これらの二重管はクリアランスが０．２−
０．６ｗ程度であり、殆んど断熱の程度が低小った。ま
た、ガラス繊維を中間材として使用した二重管は内管と
外管の接触によシ発生する異音を防止するため使われて
いるのが現状である。

ディーゼル用トラックの他に自家用自動車の分野では、
まだ二重管の普及は少なく、殆んどがグロテクタ一式で
断熱している。この方式は断熱を主目的にしており、特
に路面に対する温度の規制に基き採用されている。つま
り、高速走行、或いは連続走行後に停車、もしくは駐車
した時、排ガス・中イブの表面から路面に対する温度が
高い状態となシ、路面に枯れ草など引火性の高い状態の
ものがあれば火災となることが心配され、その対策とし
て実施されているものである。一般にはエキゾースト・
ディプの周囲に、特に路面側にガラスマットの断熱をセ
ットして、プロテクターのケーシングで保持する方式で
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来技術のうちプロテクタ一方式の欠点としては、
プロテクターの留めがボルト、ナノ）などで留めたり、
エキシーストノイブの形状が複雑なためプロテクターが
大きな形状になり組み付けのスペースが多く必要となる
こと、又自動車の走行時に留め具など飛び出た部分によ
る風切音が発生することが挙げられる。

このような現状で、特に自動車のエキシーストノイブに
二重管を利用することが考えられてきているが、中間材
として適当なものが未だ見つかっていないのである。こ
れは乗用車の場合は殆んどが、ガソリンエンジンを塔載
しており、特に最近の排ガス規制による触媒の採用、高
出力を得るためのターボ（過給機）の採用により、排ガ
スの温度が高くなってきている。更に騒音規制の問題か
ら消音性、遮音性も要求されている。音に対しては１７
′イーゼルエンノンを塔載した車種は特にその要求度が
高い。また特にエキゾースト／４イブの場合には、エン
ジンの振動が直接伝わり長時間振動状態にあジ、さらに
前述の温度がかめるもつとも過酷な状態におかれる口し
たがって、中間材には断熱性ばかりでなく耐振動性、耐
熱性も要求される。加えて二重管の性能以外に二重管に
製造加工時、中間材には屈曲性、あるいは溶接時ガスが
出ない事、あるいはその形状が複雑な曲管であるため内
部に発生する熱歪に対して耐摩耗性など、乗用車に二重
管を使う場合、多くの問題点があったＯ 本発明はこれら従来技術の問題点を解決することを目的
とする。

（問題点全解決するための手段） 本発明者らは、これらの多くの問題を１つ１つ検討して
数多くの素材を用いて実験をく９返した結果、本発明の
高温断熱二重管の開発に成功したものである。

即ち乗用車に使用するためには、耐熱性を第１に考えな
ければならない。排気ガスの温度は８００℃程度になる
からである。そして高い断熱性能と遮音性、もしくは吸
音性が必要となる。このような条件に合う材料の形態は
繊維質が優れており、又耐熱材料としても、シリカアル
ミナファイ・クー、シリカファイバー、結晶質繊維など
があシ、又組み合わせたりすれば、ガラス繊維、耐熱有
機繊維でも使用出来るのである。しホし、一般的には繊
維素材の集合物は強度的に小さい吏が欠点とされ、特に
摩耗に関しては非常に脆い面を合せ持っている。これは
高耐熱性の繊維素材になる程、激しくなる傾向がある。

そこで本発明者らは、これらの無機質繊維を用いて糸を
つくり、さらにその糸ホら紡織により織物にする事でシ
ート、あるいは円筒形状の材料が使う事が出来ると考え
た。しかしこの素材だけでは二重管の中間材として必要
な強度は得られるが、摩耗、および振動により素材の粉
化を防ぐ事が出来ないことも判明した。従って、紡織品
の中に金属線を入れる事により、更にはその金属線が無
機質繊維の高密度化したヤーンのまわりにラセン状に巻
ふれた形態にすることにより、紡織テープの表面に金属
線が露出し表面の摩耗に耐えられるようになる。

一方無機結合剤で繊維を固めるようにすれば、震動によ
る繊維間の動きを止めて、繊維を動きにくくする効果は
あるが、二１管用の中間材として、無機結合剤で繊維を
固めたものは、屈曲性がなく、複雑な形状に加工する事
が出来なすげ力）９力１、断熱吸音性も悪くなる。

以上述べた如く断熱二重管としてその性能を満足させる
ため、本発明者らは、内管と外管との間に少なくとも無
機質繊維が５０〜９５１計係含まれる中間材全充填され
た二重管において、曲げ、切断等の加工した二重管の両
端部の中間材を前記二重管の全長に対して２０悌以下の
長さ疋は無機結合剤で固着させることにより、高温下で
耐久性のある断熱二重管が得られることを見い出した。

即ち切断された二重管の両断面において、中間材はむき
出しになっていて、徘ガスにあたり、温度および風圧が
小かる。さらに外′庁と内管は温度差による熱膨張率が
異なり、端部は外管と内管のズレによるせん断力が小か
る。したがって二重管の両端部分は物理的な力に耐える
べく強固な中間材が要求される。一方、全体的に強固に
された中間材を使用した二重管は前述の如く、作業的に
も曲げ加工が出来ない上、柔軟性も乏しく、さらに断熱
吸音性も悪い、したがって二重管内の中間材はその全長
に対して４０チを越えて、無機結合剤で固着されると断
熱吸音性が悪くなるし、１０幅未満では外管と内管のズ
レによるせん断力に対して支えきれず、ついては粉化し
てしまう。また中間材全無機結合剤で固着させる方法と
しては、あらかじめ中間材上その両端部に相当する部分
を処理しておいてもよいが、実用上、二重管として加工
し、さらに曲げ、切断加工した後、その両端部分の中間
材上、無機結合剤で固着した方がよい。

次に中間材につ−て説明する。中間材は高温において使
用するととならびに二重管自体の断熱性、軽量化の目的
のため無機質繊維からなるものが有利である。その形状
は平板状又は円筒形状でもよく、中でも平板状のものが
実用上有利である。無機質繊維として７リカアルミナ繊
維、シリカ繊維、結晶質繊維（例えばアルミナ、ムライ
ト、ソルコニア）、耐熱ガラス繊維などを使用すること
が出来る。本発明の二重管の中間材として無機質繊維は
５０重量未満では、耐熱性が悪く、高温になった際に厚
み変化が大きくなり、外管と内管のすき間を十分にうめ
ることができなくなるからである。

また有機繊維は本来は不必要であるが中間材を常温で取
り扱う際４重量係以下では曲げ性に乏しくなり、中間材
を取シ付ける作業がやりにくくなる。

一方１５重量％を越えると、高温になった際のガスの発
生量が多く、例えば二重管と７ランノの溶接の場合、溶
接性が悪いからである。

（実施例） 次に本発明を実施例にて説明する。

実施例１ シリカアルミナファイバー（商品名イビウール）と有機
スフの重量比が７５：２５のスライバーヤーン２本に補
強線としてＳＵＳ　３０４．０．１間φを１本人れて撚
り、セラミックヤーンを得た。これを錦織工程にかけ１
５０朋巾のチーｆを作る。このチーブの打ち込み密度は
、縦糸１４本／　２．５　ｃｍ、横糸７本／２．５のと
じて厚みは３鵡でありたＧこのチーｆを炉内温度３５０
℃に設定された電気炉に入れ３０分間焼成した。こうし
て得られたセラミックテープは、残存有轡分は６．２チ
であった。

このセラミックテープを中間材として外径４５ｍφの管
に巻きつけ、継ぎ目はアルミ箔テープで貼りつけた。外
管をはめ込み、４９智φまで絞り込んで二重管を成型し
た。この時のクリアランスは２闇であった。この二重管
を鋼管曲げ装置にて直角方向に２５ＯＲ曲げた試験体を
つくり之。この二重管の端面をコロイダルシリカ（商品
名スノーテックス３０）液へ６０分間浸漬した後、乾燥
した。

この時全長は５０ＯＲｍでありた。

このようにして得られた二重管を８００℃のガスと常温
のエヤとを３分間隔で交互に流し、ｆ＝２０Ｈｚの加振
機で振動を加えて６００サイクル行なったのち、管を分
解して中間材の状況をしらべたＯ 結果を第１表に示す。

′！５１表 中間材の状況 また二重管の中を８００℃のガスを通して入口温度と出
口温度を測定した結果を第２表に示す。

なお比較例として中間材のない二重管を示す。

第　　２　　表 二重管の断熱効果 実施例２ 実施例１と同様にセラミックヤーンをつくり、これを横
糸としシリカファイバーを縦糸とした１５０℃巾のチー
ｆを作る。このチー７６全炉内温度を２５０℃に設定さ
れた電気炉に入れて３０分焼成した。こうして得られた
セラミックテープの残存有機量は１０．９％であった。

このセラミックチーブ全中間材として外径４５飄φの管
に巻きつけ、継ぎ目はアルミ箔テープで貼フつけた。外
管をはめ込み４９簡φまで絞り込んで二重管全成型した
。

この時のクリアランスは２唱であうた。この二重管を鋼
管曲げ装置にて直角方向に２５ＯＲ曲げた試験体をつく
った。この二重管の端面をコロイダルアルミ（アルミナ
ゾル）液へ１２０分間浸漬した後乾燥した。

このようにして得られた試験片にその断面方向に直角に
０．５秒間隔に風速Ｌｏｏｍ／ｓ＠ａの風をあて風食率
をしらべた。

比較例として３ｍ＋の未処理紡織品、およびセラミック
ファイバープランケ、トヲ中間材とした二重管のものを
示す。カサ密度０．４１／１ｙｎ３゜第　３　表 実施例３ 実施例１と同様な方法で二重管を作成し、その端部に接
続用のさし込みフランクを電気溶接したところ、中間材
からの燃焼がスは若干用るものの、溶接アークはまった
く中間材のないものと変化なかった。さらに溶接中に特
に不快な臭いも感じられなかった。

（発明の効果） 以上のこと力）ら明らかなように、本発明の断熱二重管
の両端部の一定範囲に充填された中間断熱材全無機結合
剤で固着することにより、高温下における振動に十分長
時間耐えるものとなシ、耐久性が著しく向上した。

したがって、本発明の二重断熱管は実施例の結果からも
具体的に判るように断熱性（保温性）にすぐれ、自動車
等のエキゾーストノクイグに使用した時に必要とされる
耐震動性もある。また排ガス等の風圧がかかった場合で
もまりたく飛散しない優れた耐久性があることが明らホ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋼材からなる内管と外管との二重管の空隙部に無機
   繊維を主体とする中間断熱材が充填された断熱二重管に
   おいて、前記二重管の全長に対し両端から２０％以内の
   端部に充填された中間断熱材には少くとも無機繊維が５
   ０〜９５重量％含有されかつ無機結合剤で固着されてい
   ることを特徴とする断熱二重管。 ２、前記断熱中間材は、無機繊維が５０〜９５重量％と
   有機繊維が４〜１５重量％含有され、残部が耐熱金属線
   で構成された紡織品である特許請求の範囲第１項記載の
   断熱二重管。 ３、前記無機結合材は、コロイダルシリカ、コロイダル
   アルミナ、コロイダルジルコニア、モンモリロナイト、
   ベントナイト、セピオライト又はカオリナイトから選ば
   れた１種又は２種以上のものである特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の断熱二重管。 ４、前記無機繊維は、シリカ繊維、アルミナ繊維、結晶
   質繊維又は耐熱ガラス繊維から選ばれた１種又は２種以
   上のものである特許請求の範囲第１項又は第２項又は第
   ３項記載の断熱二重管。