(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気装置に設置されるヒートインシュレータであって、
外層を構成する本体部材が、圧力を加えて変形させたときにその変形状態が保持される、断面形状を波状にする波状加工部を縦横に有する金属板で形成され、
設置対象に設置された状態で前記設置対象側となる該本体部材の内側面に、シート状をなす断熱部材が重ねられるとともに、
該断熱部材が、メッシュ部材で支持されて、前記本体部材の内側面に保持され、
前記メッシュ部材が、前記本体部材及び前記断熱部材の変形に伴って変形する
ヒートインシュレータ。
【請求項２】
前記本体部材が、平らな平板形状と、前記排気装置の表面形状に沿った被着立体形状の間の中間立体形状に成形された
請求項１に記載のヒートインシュレータ。
【請求項３】
前記本体部材の縁部に、前記メッシュ部材の縁部を差し込む差込溝が形成され、該差込溝に前記メッシュ部材の縁部を差し込むことで前記メッシュ部材が取り付けられる
請求項１または請求項２に記載のヒートインシュレータ。
【請求項４】
前記メッシュ部材が、形状保持能力を有する金属製であるとともに、
該メッシュ部材の縁部を前記本体部材の縁部に折り返すことによって取り付けられる
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のヒートインシュレータ。
【請求項５】
前記メッシュ部材が、エキスバンドメタルである
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載のヒートインシュレータ。
【請求項６】
前記請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載のヒートインシュレータが、前記メッシュ部材を内側にして前記排気装置に被せられた後、前記本体部材を排気装置の表面形状に沿った被着立体形状になるように変形させて固定された
エンジンの排気装置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば排気マニホールドや触媒コンバータなどのようなエンジンの排気装置に設置されるヒートインシュレータに関し、より詳しくは、触媒による排気ガスの浄化性能を向上できるような保温性能を有するヒートインシュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するために、触媒コンバータを用いることが行われている。すなわち、貴金属からなる触媒に排気ガスを接触させて酸化還元反応を引き起こし、クリーンな排気ガスに変化させるのである。
【０００３】
しかしながら、触媒の活性度は温度に依存し、約２５０℃以下では非活性であるので、浄化性能を向上するためには、エンジンの始動後、すみやかに触媒の温度を高める必要がある。
【０００４】
このため、高温排気ガスの排気熱（９５０℃）を利用できるように、触媒コンバータを排気マニホールドの直下部位に配置したり、ヒートインシュレータによって保温を図ったりすることが行われている。
【０００５】
そのためのヒートインシュレータとしては、たとえば、下記特許文献１に開示されたようなものが知られている。
【０００６】
このヒートインシュレータは、所定の立体形状に成形された金属基板と、この金属基板の表面に設けられた防音遮熱機能を果たす無機吸音材と、この無機吸音材の表面に配置され、かつ前記金属基板にスポット溶接で固定された目合の小さい金網とからなる。前記無機吸音材は接着剤により金属基板に固定され、また、無機吸音材は金網と一体で成形されている。金網との一体形成により、無機吸音材が自動車の振動や走行風等で、金網の目から脱落したり飛散したりすることを防げるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２６９３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のヒートインシュレータなど、これまでのヒートインシュレータは、設置対象たる排気マニホールドに対して隙間をあけて設置されるものである。つまり、排気マニホールドとヒートインシュレータとの間に空気層ができる。このため、排気マニホールドを保温するための熱が空気層に伝達してしまい、空気層で対流や拡散が起こり、放熱や冷却による熱のロスが発生する。この結果、触媒を早期に暖めるという所期の目的を達成しにくいのが現状であった。
【０００９】
また、金属基板は予め所定の形状に成形されており、剛性を有するものであるため、金網で一体成形された吸音材を有するヒートインシュレータでは、隙間ができることを回避することはできなかった。
【００１０】
そこでこの発明は、熱のロスを低減できる設置が可能で、触媒による排気ガスの浄化性能の向上に寄与できるようにすることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのための手段は、エンジンの排気装置に設置されるヒートインシュレータであって、外層を構成する本体部材が、圧力を加えて変形させたときにその変形状態が保持される、断面形状を波状にする波状加工部を縦横に有する金属板で形成され、設置対象に設置された状態で前記設置対象側となる該本体部材の内側面に、シート状をなす断熱部材が重ねられるとともに、該断熱部材が、メッシュ部材で支持されて、前記本体部材の内側面に保持され、前記メッシュ部材が、前記本体部材及び前記断熱部材の変形に伴って変形するヒートインシュレータである。前記断熱部材は、本体部材の全部または一部に重ねられる。
【００１２】
すなわち、前記本体部材は断熱部材を覆い、この状態をメッシュ部材が保持する。メッシュ部材は、断熱部材が本体部材から脱落するのを、排気装置に設置するまでの期間だけ防げればよいもので、いわば仮止めの機能を果たす。
【００１３】
排気装置に対する設置時には、変形可能であり、またその変形状態を保持可能である本体部材を変形させて、内側の断熱部材を排気装置に密着させると、隙間のない、または隙間の少ない設置状態が得られる。設置時に前記メッシュ部材は、本体部材や断熱部材の変形に伴って変形する。変形に際して破断してもかまわない。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、本体部材が排気装置に対する設置時に変形し、断熱部材を排気装置の表面形状に沿うようにすることができるので、排気装置と断熱部材との間に隙間ができない密着状態にすることができる。このため、空気層があることによる熱のロスがなく、エンジン始動後、すみやかに触媒の温度を上昇させ、触媒を活性化状態にすることができる。この結果、排気ガスの浄化性能を向上できる。
【００１５】
しかも、そのための構造は、本体部材にメッシュ部材を用いて断熱部材を保持するだけであるので、簡素である。このため、製造の手間やコストの低減も図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ヒートインシュレータとエンジンの排気装置の斜視図。
【図２】ヒートインシュレータの設置状態を示す斜視図。
【図３】ヒートインシュレータの断面図。
【図４】ヒートインシュレータの一部の分解斜視図。
【図５】本体部材の断面図。
【図６】ヒートインシュレータの断面図。
【図７】本体部材に対するメッシュ部材の取り付け方の一例を示す断面図。
【図８】作用状態を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。  
図１は、ヒートインシュレータ１１と、これを設置するエンジンの排気装置２１の斜視図であり、図２は、ヒートインシュレータ１１の設置状態を示す斜視図である。
【００１８】
この一形態における前記エンジンの排気装置２１は、排気マニホールド２２と、これの下流側に直結された触媒コンバータ２３（いわゆる、エキマニ直下型触媒コンバータ）を有し、前記排気マニホールド２２に対してヒートインシュレータ１１を被着する例を示す。しかし、ヒートインシュレータ１１は、前記排気マニホールド２２のほか、前記触媒コンバータ２３や、図示しないフロントチューブや床下触媒コンバータなどの、エンジンの排気装置の他の部位に設置するようにしたものであってもよい。図中、２２ａはフランジ部、２２ｂ，２３ａはブラケットである。
【００１９】
図１に示したようにヒートインシュレータ１１は、排気マニホールド２２を左右から挟んで覆うように、左右一対設けられる。それぞれのヒートインシュレータ１１の具体的形状は、排気マニホールド２２等の形状や設置箇所周辺の構造のために相違するものの、基本的な構成は同一である。
【００２０】
すなわち、図３の断面図、図４の分解斜視図に示したように、３種類の部材からなる。外層を構成する本体部材３１と、この本体部材３１の内側面に重ねる断熱部材４１と、この断熱部材４１を保持するメッシュ部材５１である。
【００２１】
前記本体部材３１は、圧力を加えて変形させたときにその変形状態が保持される性質の板材で形成される。形状は、平らな平板形状であるもよいが、この例においては、設置対象が排気マニホールド２２であるので、前記平板形状と、排気マニホールド２２の表面形状に沿った被着立体形状（図２参照）の間の中間立体形状（図１参照）に成形される。この中間立体形状は、排気マニホールド２２に当てて前記被着立体形状に変形しようとするときに変形させ易い適宜の三次元立体形状である。
【００２２】
なお、前記被着立体形状とは、排気マニホールド２２、すなわち設置対象の表面形状に忠実に沿った形状のみを意味するものではなく、表面形状に沿うような三次元立体形状であることを含む意味である。
【００２３】
そして、本体部材３１の縁部３１ａにおけるヒートインシュレータ１１と接合する側の縁部には、ヒートインシュレータ１１相互を一体に結合するために、外方に突出する接合片３２が形成されている。接合片３２には、結合のための貫通孔３３が形成される。
【００２４】
また、前記接合片３２以外の部分における必要部位には、中央に固定用の固定孔３４ａを有する防振具３４が取り付けられている。
【００２５】
このような本体部材３１の材料となる板材としては、前記のような変形性および形状保持性が優れるほか、比熱が低く軽量で、振動吸収性がよいものが好ましい。具体的には、図４に示したような、断面形状を波状にする波状加工部を縦横に有する金属板を用いることができる。図４中、矢印Ｘは縦方向、矢印Ｙは横方向を示す。
【００２６】
すなわち、本体部材３１はアルミニウム製の薄板からなり、図５（ａ）の断面図（図４におけるＡ−Ａ切断部端面図）に示したように、横方向から見て山形に隆起する隆起部３５を一定間隔おきに有する波状であり、前記隆起部３５において、幅狭の第１凸部３６と、それよりも幅狭の第１凹部３７を横方向に繰り返し有する（図５（ｂ）（図４におけるＢ−Ｂ切断部端面図）参照）一方、前記隆起部３５間の低い部位において、幅広の第２凸部３８と、それより幅狭の第２凹部３９を横方向に繰り返す（図５（ｃ）（図４におけるＣ−Ｃ切断部端面図）参照）形状である。
【００２７】
前記第１凸部３６は、頂面３６ａが下へ若干湾曲し両側３６ｂが逆ハの字になる形状で、第１凹部３７は、平坦な底部３７ａを有する。これとは逆に、前記第２凸部３８は、頂面３８ａが平坦で、第２凹部３９は、底面３９ａが上へ若干湾曲し両側３９ｂがハの字になる形状である。
【００２８】
前記断熱部材４１は、シート状をなすもので、ガラスウールやロックウールのような周知の無機繊維系のものが好適に用いられる。厚みは、設置対象や所望する保温性能に応じて適宜設定される。部分的に厚みに差をつけることも、部分的に複数枚の断熱部材４１を重ねることもできる。
【００２９】
この断熱部材４１は、図１に示したように、本体部材３１の内側面全体ではなく、保温機能を持たせたい部位に重ねられるように適宜の形状に裁断される。図１の図示例では、本体部材３１の形状を図２に示した如くシリンダヘッド側に大きく突出した形状に形成した例を示したので、排気マニホールド２２に対応する部分のみに重ねられるような形状に形成する。
【００３０】
前記メッシュ部材５１は、ヒートインシュレータ１１が設置対象に設置されるまでの間に前記断熱部材４１が本体部材３１から脱落するのを防止する仮止めとしての機能を果たすもので、前記本体部材３１の変形にともなって変形する材料で形成される。たとえば、無機繊維からなる網体やパンチングメタル、エキスバンドメタルなどが使用できるが、前記のように仮止めであるため、本体部材３１に対して取り付け易く必要な保持機能を有し、より変形し易いものが好ましい。これらの点からは、前記のうち、図４に示したようなエキスバンドメタルを用いるのが望ましい。
【００３１】
すなわち、エキスバンドメタルは、変形が可能で、その変形状態を保持する形状保持能力を有するので、図１に示したように、メッシュ部材５１の縁部５２を前記本体部材３１の縁部３１ａに折り返すことによって簡単に取り付けが可能である。また、エキスバンドメタルなら、図３に示したように、メッシュ部材５１を構成する線材５３が断面矩形であり、しかも、面方向に対して斜めに傾くので、前記断熱部材４１の表面に引っ掛かり、断熱部材４７の位置ずれを防止することもできる。このため、断熱部材４１を所定位置に保持する保持機能に優れる。さらに、材質や線径、ピッチ等を適宜選定することによって、必要な柔軟性を得られる。
【００３２】
このような各部材からなるヒートインシュレータ１１は、まず、本体部材３１の材料となる板材を所望の中間立体形状に成形して、中間立体形状をなす本体部材３１を得た後、所定の形状に形成された断熱部材４１を本体部材３１に重ねる。次に、この断熱部材４１を覆うようにメッシュ部材５１を被せて、メッシュ部材５１の縁部５２を、本体部材３１の縁部３１ａで折り返して引っ掛けて、断熱部材４１を本体部材３１に保持することで製造される。
【００３３】
なお、本体部材３１の形態や断熱部材４１の厚さ等の条件によって、断熱部材４１が本体部材３１から脱落する方向に大きく移動する場合には、図６に示したように、メッシュ部材５１の下に、メッシュ部材５１の目よりも大きなワッシャ６１が位置するように本体部材３１に対して固定するとよい。ワッシャ６１の保持はリベット６２などで容易に行える。前記のように仮止めであるので、設置時にメッシュ部材５１が変形して、ワッシャ６１がメッシュ部材５１の目から抜けたりして係止が外れることは何ら問題ない。
【００３４】
また、前記のようにメッシュ部材５１の縁部５２を本体部材３１の縁部３１ａで折り返すことでメッシュ部材５１を本体部材３１に取り付けるほか、図７に示したようにして取り付けることもできる。図７では、便宜上、図１、図２の場合と同様に、本体部材３１の波状加工部の表現を省略している。
【００３５】
すなわち、本体部材３１の縁部３１ａに、メッシュ部材５１の縁部５２を差し込む断面コ字状の差込溝３１ｂが形成され、この差込溝３１ｂにメッシュ部材５１の縁部５２を差し込むことで取り付けを行う構造である。本体部材３１は前記のように変形可能で変形状態が保持されるものであって、しかも波状加工部を有する薄板からなるので、差込溝３１ｂの形成は容易である。差込溝３１ｂは連続した形態であるも、断続的な形態であるもよく、本体部材３１の形状に応じて適宜設定される。
【００３６】
メッシュ部材５１が前記のエキスバンドメタルのように形状保持能力を有するものである場合には、単に差し込むだけで取り付けができる。そして、メッシュ部材５１が金属製であっても、折り返して取り付けた場合のように本体部材３１の外側面にメッシュ部材５１の端が露出しないので、取り扱い時にケガをしたりするようなおそれもない。
【００３７】
また、メッシュ部材５１が無機繊維からなる網体などのように形状保持能力がない場合や低い場合には、メッシュ部材５１の縁部５２を差込溝３１ｂに差し込んだ後にリベットや楔などの適宜の留め具で留めるとよい。
【００３８】
このような差込溝３１ｂを用いた取り付けと、前記の折り返しによる取り付けは、本体部材３１の形状や設置対象の形状等の条件に応じて適宜使い分ける。使い分けるほか、併用することも可能である。特に、本体部材の形状ゆえに差込溝３１ｂを形成しにくい部位では折り返しによる取り付けを利用し、そうでない部位では差込溝３１ｂによる取り付けを利用することで、双方の取り付け方によるメリットを享受して、所望の仮止め状態を得られる。
【００３９】
以上のような構成のヒートインシュレータ１１は、メッシュ部材５１を内側にした状態で、図１に示したように設置対象としての排気マニホールド２２に被せた後、前記本体部材３１を上から押えて、本体部材３１を排気マニホールド２２の表面形状に沿った被着立体形状になるように変形して（図２参照）、断熱部材４１を排気マニホールド２２の表面に密着させて設置する。
【００４０】
その後、一対のヒートインシュレータ１１同士の接合片３２を適宜の留め具６５を用いて結合するとともに、前記防振具３４の固定孔３４ａを利用して固定を行う。
【００４１】
図８の模式図を用いて具体的に説明する。図８（ａ）は、設置前のヒートインシュレータ１１を示し、この図に示すように、ヒートインシュレータ１１の本体部材３１は中間立体形状であり、その形状に沿うように断熱部材４１が本体部材３１の内側面に保持されている。このときの断熱部材４１を保持するメッシュ部材５１は、断熱部材４１の内側面に沿うような形になって断熱部材４１を保持している。
【００４２】
この状態のヒートインシュレータ１１を排気マニホールド２２に被せて、本体部材３１を上から押えて排気マニホールド２２の形状になじませるように変形させると、断熱部材４１もメッシュ部材５１も同様に変形し、この状態が主に本体部材３１の形状保持能力によって保たれる。そして、断熱部材４１は必然的に、図８（ｂ）に示したように、排気マニホールド２２に対して接触し、隙間のない接触状態、すなわち密着状態が得られる。
【００４３】
排気マニホールド２２と断熱部材４１との間に空気層のない被着ができるので、空気の対流や拡散による放熱や冷却を抑制でき、熱のロスを低減できる。
【００４４】
前記密着状態は、排気マニホールド２２の全周で行われなくともよい。外部からの空気が流入し、流出するような空気層がない状態に被着できれば、熱のロスを低減することができる。
【００４５】
この結果、保温効率がよくなり、エンジンの始動後すぐに触媒の温度を活性化温度に上げることが可能で、触媒による排気ガスの浄化性能の向上を図ることができる。
【００４６】
しかも、ヒートインシュレータ１１は、３種類の部材を接着等なしに組み合わせた簡素な構造であり、従来のように複数の部材を一体に形成する剛性の高いヒートインシュレータに比して、製造の手間やコストの低減も図れる。特に、断熱部材４１を変形可能で形状保持能力も有するエキスバンドメタルからなるメッシュ部材５１の縁部５２を折り返して保持するようにしたので、リベットや溶接なども不要で、製造は極めて容易に行える。
【００４７】
また、本体部材３１を中間立体形状から、あるいは平板形状から、前記のように断熱部材４１を密着させる被着立体形状に変形させて設置する構造であるので、設置対象の形状によっては複雑な形状への成形が必要であったものが、大まかな形状に成形すれば足りるようになり、製造における成形加工も容易となり、成形のためのコストを抑えることもできる。また、従来のような剛性を有するものでは被着できなかったような箇所に対しても、所望の密着性を有する被着が容易に得られる。
【００４８】
そのうえ、本体部材３１には縦横に波状加工部を有する薄板を用いたので、三次元のあらゆる変形が可能であって、その変形動作も容易であり、確実に密着性を得られる。しかも軽量であるため、断熱部材がへたるようなことも抑制できる。断熱部材がへたってしまうと、本体部材が高温の排気マニホールド２２に接近し、熱に起因して損傷してしまうおそれがあるが、このような不都合の発生を未然に防ぎ、耐久性を確保できる。
【００４９】
この発明の構成と前記一形態の構成との対応において、  
この発明の波状加工部は、前記隆起部３５、第１凸部３６、第１凹部３７、第２凸部３８及び第２凹部３９によって構成されるも、  
この発明は、前記の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することができる。
【００５０】
たとえば、本体部材は、アルミニウム板以外の材料からなるものであるもよく、波状加工部の形態も、前記の以外のものでもよい。
【００５１】
また、本体部材は平板形状であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１１…ヒートインシュレータ
２１…エンジンの排気装置
２２…排気マニホールド
２３…触媒コンバータ
３１…本体部材
３１ａ…縁部
３１ｂ…差込溝
４１…断熱部材
５１…メッシュ部材
５２…縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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