(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの隣接する表面を有する排気ガス後処理又は音響デバイスの内部にマットを設置する方法であって、前記マットが、横方向に離隔した側縁部を有している方法において、
前記各側縁部に所定の角度で傾斜を付けるステップと、
前記２つの隣接する表面の一方を完全に取り囲むように、前記マットを前記一方の表面の周りに完全に巻き付けるステップと、
前記マットをそれ自体の周りに完全に複数回、入れ子状に巻き付け続けるステップであって、前記マットの連続する巻付け部分のそれぞれにおける前記側縁部は、下にある前の巻付け部分の側縁部から所定の距離だけオフセットされ、それにより前記連続する巻付け部分の前記側縁部のそれぞれが合わさって概ね円錐台の形状となるステップと、
前記デバイスの前記２つの隣接する表面の間で前記マットを圧縮するステップと
を含み、
前記圧縮ステップは、前記２つの隣接する表面の間に前記マットを備えながら前記２つの隣接する表面を互いに対して並進させるステップを含み、それにより前記マットの前記連続する巻付け部分の前記傾斜を付けられた側縁部は、前記隣接する２つの表面に対して概ね垂直となるようにシフトされ、また前記マットの前記連続する巻付け部分のオフセットされた前記側縁部は、前記隣接する２つの表面に垂直な平面内で前記マットの他の巻付け部分の側縁部と概ね整合するように前記並進方向にシフトされる方法。
【請求項２】
前記２つの隣接する表面の前記一方は前記デバイスのコアによって画定され、前記２つの隣接する表面の他方は前記デバイス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。
【請求項３】
前記２つの隣接する表面が円筒形状である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第２の表面によって取り囲まれ且つ第２の表面と向かい合う第１の表面を有する排気ガス後処理又は音響デバイスの内部にマットを設置する方法であって、前記第１および第２の表面は軸線方向に延びている方法において、
横方向に離隔した側縁部であって、所定の角度で傾斜を付けられた側縁部を有するマットを提供するステップと、
前記第１の表面を取り囲むように前記マットを設置するステップであって、最初の完全な巻付け部分が、前記第１の表面に垂直な第１の組の離隔した平面と概ね整合する前記側縁部を有しているステップと、
その後、複数の巻付け部分を作るように前記最初の完全な巻付け部分の周りに前記マットを巻き付けるステップであって、前記マットの連続する各巻付け部分の側縁部は、すぐ下にある巻付け部分に対して前記軸線方向にオフセットされているステップと、
最後の完全な巻付け部分で全ての下にある巻付け部分を取り囲むように前記マットを巻き付けるステップであって、前記最後の完全な巻付け部分が、前記第１の表面に垂直な第２の組の離隔した平面と概ね整合する前記側縁部を有し、前記第２の組の離隔した平面は、前記第１の組の離隔した平面からオフセットされているステップと、
前記デバイスの前記第１および第２の表面の間で前記マットを圧縮するステップと
を含み、
前記圧縮ステップは、前記第１および第２の表面の間に前記マットを備えながら前記第１および第２の表面を互いに対して並進させるステップを含み、それにより前記マットの前記複数の巻付け部分の前記傾斜を付けられた側縁部は、前記第１および第２の表面に対して概ね垂直となるようにシフトされ、また前記複数の巻付け部分のオフセットされた前記側縁部は、前記第１および第２の表面に垂直な平面内で前記マットの他の巻付け部分の側縁部と概ね整合するように前記並進方向にシフトされる方法。
【請求項５】
前記圧縮ステップは、前記マットのオフセットされた巻付け部分を整合させるように前記第１および第２の表面を互いに対して並進させるステップを含み、それにより前記第１の組の平面および前記第２の組の平面が互いに整合するように互いに対して並進される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の表面が前記デバイスのコアによって画定され、前記第２の表面が前記デバイスのハウジングによって画定される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記最初の完全な巻付け部分と前記最後の完全な巻付け部分とがそれぞれ、前記コアの周りに前記マットを３６０°〜３７０°巻き付けることを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
コアとハウジングを有する排気ガス後処理又は音響デバイスの内部にマットを取り付ける方法であって、前記コアおよび前記ハウジングは軸線を中心とした円筒形状であり、前記コアは、前記ハウジングの内面と向かい合う外面を有している方法において、
底面から離隔した上面を有し、且つ所定の角度で傾斜を付けられた側縁部を有するマットを提供するステップであって、前記底面は前記上面に対して横方向にシフトされているステップと、
前記マットが最初の完全な巻付け部分によって前記コアを取り囲むように前記マットを取り付けるステップであって、前記最初の完全な巻付け部分は、前記軸線に垂直な第１の組の離隔した平面と概ね整合する前記側縁部を有し、前記マットの底面は前記最初の完全な巻付け部分の内面であり、前記上面は外面であるステップと、
前記コアの周りに前記マットを巻き付けるステップであって、Ｘ個の付加的な巻付け部分の内面がすぐ下にある巻付け部分の外面を取り囲み、各付加的な巻付け部分は、すぐ下にある巻付け部分に対して軸線方向にオフセットされた側縁部を有し、前記Ｘは２よりも大きいステップと、
前記コアの周りに前記マットを巻き付けるステップであって、最後の完全な巻付け部分が、前記第１の表面に垂直な第２の組の離隔した平面と概ね整合する前記側縁部を有し、前記第２の組の離隔した平面は前記第１の組の離隔した平面からオフセットされているステップと、
前記コアと前記ハウジングの間で前記マットを圧縮するステップであって、同時に、前記マットのオフセットされた巻付け部分を整合させるように前記コアおよび前記ハウジングを互いに対して軸線方向に並進させ、それにより、それぞれの側において全ての前記巻付け部分の前記側縁部が前記軸線に垂直な同じ平面内に実質的に存在するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照により本明細書に組み込む２０１０年９月３０日出願の米国特許出願第１２／８９４，８５１号の出願日の利益を主張するものである。
【０００２】
（連邦政府支援研究又は開発）
該当なし
【０００３】
（マイクロフィッシュ／著作権の参照）
該当なし
【０００４】
本発明は、断熱ブランケット、中綿、及びマットを利用する排気ガス後処理及び／又は音響システム、及びその内部で使用されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００５】
中綿、ブランケット、及び／又はマットは、排気ガス・システムにおいて、システムの音響及び後処理デバイス用の断熱及び／又は弾性取付構造を提供して、デバイスとの熱交換を制御するため及び／又はデバイスのコア若しくは他の脆弱な構成要素のための保護取付材を提供するために利用される。そのような中綿／ブランケット／マットをそのようなデバイスの隣接する壁面の間に配置することが知られており、中綿／ブランケット／マットと隣接する壁面との間の摩擦力によって中綿／ブランケット／マットを取付位置に保つ一助となるように、中綿／ブランケット／マットの材料を圧縮して、材料に所望の設置密度を与える。典型的には、隣接する壁面は、デバイス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、中綿／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る。
【０００６】
典型的には、中綿／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、巻き付け後のコア／内部構成要素をカン／ハウジング内に押し込み、それにより中綿／ブランケット／マットをコア／内部構成要素とカン／ハウジングとの隣接する壁面の間に挟むことによって、カン／ハウジングが設置される。しばしば、設置プロセス中、中綿／ブランケット／マットを取付位置に保つ摩擦力により、中綿／ブランケット／マットの端部がずれ、中綿／ブランケット／マットの端部に中綿／ブランケット／マットの支持されていない隅を生じる。さらに、しばしば、設置プロセス中、中綿／ブランケット／マットを取付位置に保つ摩擦力により、中綿／ブランケット／マットの縁部がずれ、それにより、中綿／ブランケット／マットの縁部が支持されなくなり、これは、中綿／ブランケット／マットを高温ガス腐食にさらすことがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの特徴によれば、２つの隣接する表面を有する排気ガス後処理又は音響デバイス内部にマットを設置するための方法が提供される。この方法は、２つの隣接する表面の一方の周りの少なくとも１つの完全な巻付け部分のために、２つの隣接する表面の一方の周りにマットを同一平面に沿って巻き付けるステップと、その後、マットの各連続する巻付け部分が前の巻付け部分の平面からある距離だけずれる（オフセットする）ように、マットを入れ子状に２つの隣接する表面の一方の周りに巻き付けるステップと、マットの最後の巻付け部分を巻き付けるステップであって、コアの周りの少なくとも１つの完全な巻付け部分のために、マットが、最初のステップの平面に概して平行な平面に沿って巻き付けられるステップと、デバイスの２つの隣接する表面の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、マットのオフセットした巻付け部分が２つの隣接する表面の他方に対して並進されるにつれて、オフセットした巻付け部分を整列させることを含む。
【０００８】
１つの特徴によれば、この設置方法は、望まれる所定のマットプロファイルを実現するためにデバイスの２つの隣接する表面の間でマットが圧縮されるようにマットを設置するステップを含む。
【０００９】
１つの特徴によれば、最初の設置ステップは、デバイスの長手方向軸線の周りにマットを巻き付けるときに、巻付け部分をデバイスの内面に対して一定の位置に保つステップを含む。
【００１０】
１つの特徴によれば、その後の設置ステップは、デバイスの長手方向軸線の周りにマットを巻き付けるときに、前の巻付け部分の縁部から一定の距離だけマットをずらして、マットを入れ子状（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃａｌｌｙ）に長手方向軸線の周りに巻き付けるステップを含む。
【００１１】
１つの特徴によれば、その後の設置ステップが、デバイスの長手方向軸線の周りにマットを巻き付けるときに、巻付け部分をデバイスの内面に対して一定の位置に保つステップを含む。
【００１２】
本発明の１つの特徴によれば、内面と外面を有する排気ガス後処理又は音響デバイスの内部にマットを取り付けるための方法が提供される。この方法は、マットがデバイスの長手方向軸線に沿って一定の長手方向位置を保つように、長手方向軸線の周りにマットを巻き付けるステップと、その後、マットの各連続する巻付け部分が前の巻付け部分から長手方向でずれるように、マットを入れ子状にデバイスの長手方向軸線の周りに巻き付けるステップと、その後、マットがデバイスの長手方向軸線に沿って一定の長手方向位置を保つように長手方向軸線の周りにマットを巻き付けるステップと、デバイスの内面と外面の間でマットを圧縮するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を採用する排気ガス・システムの概略図である。
【図２】図１の線２−２からの、本発明を採用する排気システム構成要素の断面図である。
【図３】本発明に従ってマットが巻き付けられたときの排気システム構成要素の側面図である。
【図４】本発明によるマットの１つの完全な巻付け部分を有する図３の排気システム構成要素の上面図である。
【図５】本発明によるマットの後続のオフセットした巻付け部分を有する排気システム構成要素の側面図である。
【図６】オフセットした後続の巻付け部分を有する図５の排気システム構成要素の上面図である。
【図７】本発明に従ってマットが完全に巻き付けられた排気システム構成要素の側面図である。
【図８】本発明に従ってマットが完全に巻き付けられた図７の排気システム構成要素の上面図である。
【図９】本発明に従ってマットが完全に巻き付けられた図８の排気システム構成要素の長手方向断面図である。
【図１０】本発明に従ってカン／ハウジングが設置されるときの排気システム構成要素の側面図である。
【図１１】本発明に従ってカン／ハウジングが設置された後の排気システム構成要素の長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、排気ガス・システム１０が、ディーゼル圧縮機関１６などディーゼル燃焼プロセス１４からの排気１２を処理するためのディーゼル排気ガス後処理システムの形態で示される。排気１２は、典型的には、酸化窒素（ＮＯｘ）、例えばとりわけ一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ２）、粒子状物質（ＰＭ）、炭化水素、一酸化炭素（ＣＯ）、並びに他の燃焼副生成物を含有する。システム１０は、１つ又は複数の排気ガス音響及び／又は後処理デバイス又は構成要素１８を含む。そのようなデバイス１８の実例としては、触媒コンバータ、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、希薄ＮＯｘトラップ、選択触媒還元モノリス、バーナー、マニホールド、接続パイプ、マフラ、共鳴器、テール・パイプ、排出浄化システム・エンクロージャ・ボックス、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挙げられ、すべて任意の断面形状であり、それらの多くが既知である。当業者には理解されるように、前述のデバイス１８のいくつかは、排気１２が流れる中心コア１９を有する純粋に金属製の構成要素であり、デバイス１８の他のものは、排気１２が流れるセラミック・モノリシック構造及び／又は金属織布構造の形態でのコア１９を含むことがある。これらのデバイス１８は、従来、自動車（ディーゼル又はガソリン）、建設機械、蒸気機関用途（ディーゼル又はガソリン）、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）、及び定置型発電（ディーゼル又はガソリン）で使用されている。
【００１５】
図２は、システム１０において触媒ユニット２０の形態で使用するためのそのようなデバイス１８の一実例を示し、この触媒ユニット２０は、外面２３を有する触媒コア２２と、取付マット２４と、内面２７を有する円筒形の内側ハウジング又はカン２６と、断熱ブランケット又は中綿２８と、円筒形の外側ハウジング又はジャケット３０とを有する。コア２２は、典型的には、触媒をコーティングされたモノリシック構造を有するセラミック基質３２であり、典型的には、長手方向軸線３３を中心とする楕円形、円形、又は他の丸くない断面を有し、ハウジング構成要素２６及び３０も円筒形状であり、軸線３３を中心とする。コア２２の外面２３とカン２６の内面２７の間に取付マット２４が挟まれて、カン２６からコア２２に伝達されることがある衝撃及び振動力からコア２２を保護する一助となる。
【００１６】
断熱中綿２８は、シリカ繊維断熱材からなる。そのような材料は既知のものであり、市販されており、１つの適した実例は、ＢＧＦ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．から商品名ＳｉｌｃｏＳｏｆｔ（登録商標）として提供されており、別の適した実例は、ＡＳＧＬＡＷＯ  ｔｅｃｈｎｏｆｉｂｒｅ  ＧｍｂＨから商品名Ａｓｇｌａｓｉｌ（登録商標）として提供されている。そのような材料は、典型的にはロール状で提供され、個々の中綿２８は、材料がロールから巻き出された後に、対応するデバイス１８に適した長さ及び幅に打抜きされる。好ましくは、中綿２８は、カン２６の外面３６とハウジング３０の内面３８の間の環状ギャップ３４内に挟まれ、又はそこで圧縮される。これは、中綿２８をその所望の位置に適切に保つように、中綿２８と表面３６及び３８との間の十分な摩擦係合を提供する。中綿２８は、円筒形カン２６とハウジング３０の間の環状ギャップ３４内で圧縮されるものとして図示されているが、デバイスの他の隣接する表面の間、例えば、排気システム用の音響又は後処理デバイスで見ることができる一対の平坦な隣接する表面の間、一対の平坦でない隣接する表面の間、一対の円錐形の隣接する表面の間、又は任意の他の一対の隣接する表面の間で圧縮することもできることを理解すべきである。
【００１７】
典型的には、取付マット２４は、ガラス繊維やロックウールのマットなど、耐熱性及び衝撃吸収性タイプの材料からなる。そのような材料は、典型的にはロール状で提供され、個々の取付けマット２４は、材料がロールから巻き出された後、対応するデバイス１８用に、横方向に離隔された側縁部４８、５０を画定するのに適した長さ及び幅になるように、縦に裂かれ、次いで切断される。側縁部４８及び５０は、マット２４の延在表面５３を画定する。好ましくは、取付マット２４は、隣接する表面２３及び２７との摩擦係合によって所望の保持力を生成するように、カン２６の内面２７とコア２２の外面２３の間で圧縮される。
【００１８】
図３及び図４を参照すると、本発明によれば、取付マット２４の設置における最初のステップは、コア２２の周りでの少なくとも１周の完全な巻付け部分のために、マット２４が長手方向軸線３３に沿って一定の長手方向位置を保つようにしてコア２２の長手方向軸線３３の周りにマット２４を巻き付けることからなり、これは、マット２４をコア２２の外面２３にわたって均一に配置及び固定することを可能にする。この最初の巻付け部分４２は、マット２４が（破線４３によって示される）平面に沿って巻き付けられてコア２２に対して一定の位置にあり、したがってマット２４の縁部４８、５０が長手方向軸線３３に垂直になるように、長手方向軸線３３に対して横方向にコア２２の外面２３の周りにマット２４を巻き付けることによって達成される。図３及び図４は、コア２２の外面２３の周りにマットを巻く最初のステップの後の取付マット２４を示す。
【００１９】
図５及び図６を参照すると、最初の巻付け部分に続いて、マット２４はその後マット２４の各連続する巻付け部分４４が前の巻付け部分４４の平面から所定の距離４０だけずれる（オフセットする）ように、入れ子状に長手方向軸線３３の周りに巻き付けられる。図５及び図６に示されるように、この実施例は、３回の連続する巻付け部分４４を含む。取付マット２４のこの構造特性は取付マット２４を十分に柔軟にし、それにより、説明したように入れ子状にマット２４を取り付けることに関連した可撓性を実現することを理解されたい。ずらす距離４０は、以下に述べるようにカン２６が設置された後に各巻付け部分４４での取付マット２４の縁部４８及び５０が同一平面内に揃うように、デバイス１０の所要のパラメータに基づいて決定される。
【００２０】
図７及び図８を参照すると、取付マット２４の最後の外側の巻付け部分４６は、コア２２の周りの少なくとも完全な巻付け部分のために、マット２４が長手方向軸線３３に沿って一定の長手方向位置を保つように長手方向軸線３３の周りにマット２４を巻き付けることからなり、これは、以下に述べるように、カン２６が設置された後に、マット２４がカン２６の内面２７にわたって均一に配置及び固定されることを可能にする。最後の巻付け部分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、長手方向軸線３３に対して横方向に、マット２４の前の巻付け部分４４の周りにマット２４を巻き付けることによって達成される。
【００２１】
図９は、カン２６（図示せず）内に設置される前のコア２２とマット２４の断面図である。以下に述べるように、マットがカン２６内に設置された後にマット２４の縁部４８、５０を概して同一平面上にし、かつ軸線３３に垂直にすることができるようにするために、好ましくは、マット２４の縁部４８、５０は、所定の角度５１で勾配を付けられ、又は切断される。角度５１は、特定のマット材料、マット材料の厚さ、マット巻付け部分の回数、及び設置されるマットの所望の密度など、特定のシステム及び用途のパラメータに基づいて決定される。縁部に勾配を付けることが好ましいが、いくつかの用途では、勾配を付けずに、マット２４の延在表面に対して縁部４８、５０を直角にしたままとすることが望ましいこともある。
【００２２】
図１０及び図１１を参照すると、本発明に従って取付マット２４がコア２２の周りに巻き付けられた後、取付マット２４は、好ましくは、コア２２の外面２３とカン２６の内面２７の間に挟まれ、又はそこで圧縮される。典型的には、取付マット２４は、取付マット２４とコア２２をカン２６内に押し込むことによって設置され、これは、矢印５２、５４によって示されるように、取付マット２４及びコア２２の長さをカン２６内に押し込み、取付マット２４とカン２６の間で摩擦ばめを生じさせることによって行われる。
【００２３】
このプロセス中、取付マット２４は、カン２６が取付マット２４に被さるように押されるにつれて収縮し、コア２２の上での取付マット２４の均一な摺動を可能にする。図１０に示されるように、これにより、取付マット２４はコア２２を覆って同一平面にわたって均一に設置され、余分な取付マット２４材料が弛んで取付マット２４の縁部４８、５０を軸線方向に越えて垂れることがない。さらに、設置プロセス中、側縁部４８、５０の角度５１がなくなり、側縁部４８、５０の組合せ全体が、巻かれたマット２４の全半径に沿って概して同一平面上になる。
【００２４】
例示のために、図３〜図１０に示されるコア２２と、図１０に示されるカン２６は、共に、マット２４の縁部４８、５０を越えて延在しているものとして図示されている。コア２２及びカン２６のそれぞれの長さは異なることがあり、個々の用途によって決定されることを理解されたい。
【００２５】
取付マット２４は、円筒形カン２６とコア２２の間で圧縮されるものとして図示されているが、デバイスの他の隣接する表面の間、例えば、排気システム用の音響又は後処理デバイスで見ることができる一対の平坦な隣接する表面の間、一対の平坦でない隣接する表面の間、一対の円錐形の隣接する表面の間、又は任意の他の一対の隣接する表面の間で圧縮することもできることを理解すべきである。さらに、本明細書及び特許請求の範囲で使用するとき、取付マット２４に関連して説明するステップは、中綿２８など、中綿、ブランケット、又は他の同様のデバイスを音響又は後処理デバイスに設置するために同様に適用することができることを理解すべきである。さらに、用語「中綿」、「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において交換可能に使用されることを理解すべきであり、用語「マット」は、「中綿」又は「ブランケット」を含むものと意図される。
【００２６】
本明細書では、ディーゼル圧縮機関１６の形態でのディーゼル燃焼プロセスに関連付け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機関を含む他のタイプの内燃機関を含めた、他のタイプの燃焼プロセス用の排気ガス・システムで利用されるデバイスにおいて使用することもできることを理解すべきである。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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