(57)【要約】  外層と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層と、外層と内層との間の体積内に配設されたルースフィル断熱材とを含む排気ガス処理デバイスであって、繊維マット部片が、外層と内層との間に配設され、障壁を形成し、この障壁が、外層と内層との間の体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する排気ガス処理デバイス、および、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、外層と内層との間に繊維マット部片を位置決めして障壁を形成するステップであって、この障壁が、外層と内層との間の空間体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するステップとを含む製造方法。
2016505748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外層と、
前記外層の内部に少なくとも一部配設された内層と、
前記外層と前記内層との間の体積内に配設されたルースフィル断熱材とを備える排気ガス処理デバイスであって、繊維マット部片が、前記外層と前記内層との間に配設され、障壁を形成し、前記障壁が、前記外層と前記内層との間の前記体積からの前記ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する
排気ガス処理デバイス。
【請求項２】
前記外層が外管を含むか、前記内層が内管を含むか、または前記外層が外管を含むと共に前記内層が内管を含む請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項３】
三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項４】
前記ルースフィル断熱材が、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項５】
前記外層の少なくとも一部が、前記繊維マット部片に対して圧力を印加するように狭められるか、または前記繊維マット部片が、クランプまたはリングによって所定の位置に保たれる請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項６】
前記外管が、第１の端部と第２の端部とを有し、一方の端部の少なくとも一部が、前記繊維マット部片に対して圧力を印加するように前記内管に向けてテーパされる請求項２に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項７】
前記ルースフィル断熱材が、前記外層と前記内層との間の前記体積を実質的に充填する請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項８】
少なくとも第１の繊維マット部片が前記ルースフィル断熱材と前記内層との間に実質的に配設される、または前記ルースフィル断熱材と前記外層との間に実質的に配設される請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項９】
前記ルースフィル断熱材が、第１の繊維マット部片と第２の繊維マット部片との間に位置され、前記第１の繊維マット部片および第２の繊維マット部片が、前記外層と前記内層との間の前記空間内に配設される請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項１０】
前記内層が、基質の外面である請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項１１】
前記繊維マット部片が障壁を形成し、前記障壁が、前記内層または前記外層の１つまたは複数の開口を通る前記ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項１２】
前記外管が、その表面の少なくとも一部をクロムでコーティングされ、前記内管と前記外管との間に配設された前記繊維マット部片が、前記内管から前記外管への熱の伝達を十分に妨げるのに十分に低い熱伝導率を有し、それによりクロムの退色が防止される請求項２に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項１３】
前記外管が、その表面の少なくとも一部をクロムでコーティングされ、前記外管と前記内管との間に配設された前記ルースフィル断熱材が、前記内管から前記外管への熱の伝達を十分に妨げ、それにより前記クロムの退色が防止される請求項２に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項１４】
前記ルースフィル断熱材が、圧密された乾燥パーライトであり、前記パーライトに関するかさ密度よりも大きいパーライト断熱材の密度をもたらす請求項１に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項１５】
前記乾燥および圧密パーライト断熱材が、前記パーライトのかさ密度の約１．０５〜約２．０倍の密度範囲内にある請求項１４に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項１６】
前記乾燥および圧密パーライト断熱材が、前記ルースフィル断熱材のバルク密度の約１．２５〜約１．６倍の密度範囲内にある請求項１４に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項１７】
排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、前記外層と前記内層との間に繊維マット部片を位置決めして障壁を形成するステップであって、前記障壁が、前記外層と前記内層との間の前記空間体積からの前記ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するステップとを含む方法。
【請求項１８】
前記外層が外管を含み、前記内層が内管を含む請求項１７に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項１９】
三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される請求項１７に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２０】
前記ルースフィル断熱材が、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される請求項１７に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２１】
前記ルースフィル断熱材が、前記内層と前記外層との間の開口を通して前記内層と前記外層との間の前記空間体積内に導入される請求項１７に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２２】
前記内層と前記外層との間の前記空間体積内に前記ルースフィル断熱材を配置した後、前記ルースフィル断熱材が導入された前記内層と前記外層との間の前記開口の距離またはサイズが、前記ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するように減少される請求項２１に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２３】
前記ルースフィル断熱材が、前記外層または前記内層の１つまたは複数の開口を通して前記内層と前記外層との間の空間体積内に導入される請求項１１に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２４】
前記内層と前記外層との間の前記空間体積内に前記ルースフィル断熱材を配置した後、前記１つまたは複数の開口が栓止めされる請求項２３に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２５】
前記ルースフィル断熱材が、圧縮空気によって前記内層と前記外層との間の前記空間体積内に導入される請求項２３に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２６】
前記空間を前記ルースフィル断熱材で充填する助けとなるように、前記内層と前記外層との間の前記空間内に真空を提供するステップをさらに含む請求項２５に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２７】
前記ルースフィル断熱材を配置するステップ中に、前記ルースフィル断熱材の安定化を助けるために前記排気ガス処理デバイスを振動させるステップをさらに含み、前記振動の特性が、単一周波数、ランダム周波数、正弦波スイーププロファイル、およびそれらの組合せからなる群から選択される請求項１７に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２８】
前記ルースフィル断熱材を配置する前記ステップ中に、前記ルースフィル断熱材を圧密するステップをさらに含み、前記ルースフィル材料に関するバルク密度よりも大きい前記ルースフィル断熱材の密度をもたらす請求項１７に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項２９】
前記ルースフィル断熱材を圧密する前記ステップが、空気圧差を利用するステップを含む請求項２８に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項３０】
前記ルースフィル断熱材を圧密する前記ステップが、スクリーンを利用するステップを含む請求項２８に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項３１】
前記ルースフィル断熱材を圧密する前記ステップが、前記ルースフィル断熱材の安定化を助けるために前記排気ガス処理デバイスを振動させるステップをさらに含む請求項２８に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項３２】
前記ルースフィル断熱材を圧密する前記ステップが、前記ルースフィル断熱材の安定化を助けるために前記排気ガス処理デバイスを振動させるステップをさらに含む請求項３０に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項３３】
前記圧密されたルースフィル断熱材が、乾燥パーライトであり、前記パーライト断熱材のかさ密度の約１．０５〜約２．０倍の密度範囲内にある請求項２８に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項３４】
前記圧密されたルースフィル断熱材が、乾燥パーライトであり、前記パーライト断熱材のかさ密度の約１．２５〜約１．６倍の密度範囲内にある請求項２８に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項３５】
外層と、
前記外層の内部に少なくとも一部配設された内層と、
前記外層と前記内層との間の体積内に配設されたルースフィル断熱材とを備える排気ガス処理デバイスであって、繊維マット部片が、前記外層と前記内層との間に配設され、障壁を形成し、前記障壁が、前記外層と前記内層との間の前記体積からの前記ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止し、前記ルースフィル断熱材が、水分を吸収することが可能である
排気ガス処理デバイス。
【請求項３６】
前記ルースフィル断熱材が、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される請求項３５に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項３７】
水分を吸収することが可能な前記ルースフィル断熱材が、前記外層と前記内層との間の前記体積を実質的に充填する請求項３６に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項３８】
排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、前記外層と前記内層との間に繊維マット部片を位置決めして障壁を形成するステップであって、前記障壁が、前記外層と前記内層との間の前記空間体積からの前記ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するステップとを含み、前記ルースフィル断熱材が、水分を吸収することが可能である方法。
【請求項３９】
前記ルースフィル断熱材が、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される請求項３８に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項４０】
前記ルースフィル断熱材が、前記外層と前記内層との間の前記体積の全体を実質的に充填する請求項３８に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項４１】
前記ルースフィル断熱材に水分が吸収されるように前記ルースフィル断熱材に水分を提供するステップと、加熱された排気ガスを前記デバイスに提供するステップとを含み、前記排気ガスからの熱が、前記ルースフィル断熱材に吸収された前記水分を気体または蒸気に変換する請求項３５に記載の排気ガス処理デバイス内部での断熱方法。
【請求項４２】
前記ルースフィル断熱材が、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される請求項４１に記載の断熱方法。
【請求項４３】
外層と、
前記外層の内部に少なくとも一部配設された内層と、
前記外層と前記内層との間の体積内に配設されたルースフィル断熱材とを備える排気ガス処理デバイスであって、繊維マット部片が、前記外層と前記内層との間に配設され、障壁を形成し、前記障壁が、前記外層と前記内層との間の前記体積からの前記ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止し、前記デバイスが、前記外層と前記内層との間の前記体積を通る気流を実現するように構成される
排気ガス処理デバイス。
【請求項４４】
前記外層と前記内層との間の前記体積を通して気流を向けるように構成される請求項４３に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項４５】
前記外層と前記内層との間の前記体積を通して気流を押し込むように構成される請求項４３に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項４６】
前記ルースフィル断熱材が、前記外層と前記内層との間の前記体積を実質的に充填する請求項４３に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項４７】
前記デバイスを通る前記気流の少なくとも一部が、前記ルースフィル断熱材を通過するように構成された請求項４３に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項４８】
前記デバイスを通る前記気流が、前記周囲空気温度よりも低い温度を有する空気である請求項４３に記載の排気ガス処理デバイス。
【請求項４９】
排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、前記外層と前記内層との間に繊維マット部片を位置決めして障壁を形成するステップであって、前記障壁が、前記外層と前記内層との間の前記空間体積からの前記ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するステップとを含み、前記排気ガス処理デバイスが、前記外層と前記内層との間の前記体積を通る気流を実現するように構成される方法。
【請求項５０】
前記外層と前記内層との間の前記体積を通して気流を向けるように構成される請求項４９に記載の排気ガス処理デバイスを製造する方法。
【請求項５１】
前記内層と前記外層との間の前記空間体積に空気を通すステップを含む請求項４９に記載の排気ガス処理デバイスからの断熱方法。
【請求項５２】
前記空気が、圧力を印加することによって前記内層と前記外層との間の前記空間体積を通して押し込まれる請求項４９に記載の断熱方法。
【請求項５３】
前記内層と前記外層との間の前記空間体積を通された前記空気が、前記周囲空気温度よりも低い温度を有する空気である請求項４９に記載の断熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年３月１４日出願の米国特許出願第１３／８２８，４４４号明細書に対する優先権を主張するものであり、２０１２年１１月２０日出願の米国仮特許出願第６１／８４９，８１１号明細書に対する優先権を主張するものであり、かつ２０１３年２月７日出願の米国仮特許出願第６１／７６２，１６１号明細書に対する優先権を主張するものであり、これら３つの特許出願全ての全体を参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業において、排気ガスを収集する、方向付ける、音響的な利益を提供する、および／または排気ガスの排出を改善するために、排気マニホールド、マフラ、ガソリン粒子フィルタ、またはディーゼル粒子フィルタ、および／または１つもしくは複数の触媒ユニット、例えば触媒コンバータ、ディーゼル酸化触媒ユニット、または選択触媒還元触媒ユニットを利用するものなど、排気ガス処理デバイスまたはシステムを設けることが知られている。現在、一般にバット、ブランケット、またはマットと呼ばれるものが、システムの音響および後処理デバイスに関する断熱および／または弾性取付け構造を提供するために排気ガスシステム内で利用されて、デバイスとの熱交換を制御し、および／またはデバイスのコアまたは他の脆弱な構成要素のための保護マウントを提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の一態様では、排気ガス処理デバイスが開示される。この排気ガス処理デバイスは、外層と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層と、外層と内層との間の空間体積内に配設されたルースフィル断熱材とを含む。また、繊維マット部片が外層と内層との間に配設されて障壁を形成し、この障壁は、外層と内層との間の体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する。
【０００４】
本発明の別の態様では、排気ガス処理デバイスを製造するための方法が開示される。この方法は、ガス排気デバイスの内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、外層と内層との間に繊維マット部片を位置決めして障壁を形成するステップであって、この障壁が、外層と内層との間の空間体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するステップとを含む。
【０００５】
本発明の別の態様では、本発明の排気ガス処理デバイスは、気密チャンバ内部に含まれる、外層と内層との間の空間体積を備える。特定の実施形態では、この気密チャンバは、ルースフィル断熱材を含む。本発明の別の態様では、本発明の排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、気密チャンバ内に空間体積を封止するステップとを含む方法が開示される。
【０００６】
本発明の別の態様では、本発明の排気ガス処理デバイスは、水分を吸収することが可能なルースフィル断熱材を備える。本発明の別の態様では、本発明の排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、デバイスの製造に、水分を吸収することが可能なルースフィル断熱材が使用される方法が開示される。本発明の別の態様では、本発明の排気ガス処理デバイス内部での断熱方法であって、ルースフィル断熱材に水分が吸収されるようにルースフィル断熱材に水分を提供するステップと、加熱された排気ガスをデバイスに提供するステップとを含み、排気ガスからの熱が、ルースフィル断熱材に吸収された水分を気体または蒸気に変換する方法が開示される。
【０００７】
本発明の別の態様では、本発明の排気ガス処理デバイスは、外層と内層との間の体積を通る気流を実現するように構成される。特定の実施形態では、このデバイスは、外層と内層との間の体積を通して気流を向けるように構成される。特定の実施形態では、このデバイスは、外層と内層との間の体積を通して気流を押し込むように構成される。本発明の別の態様では、本発明の排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、本発明の排気ガス処理デバイスが、外層と内層との間の体積を通る気流を実現するように構成される方法が提供される。特定の実施形態では、このデバイスは、外層と内層との間の体積を通して気流を向けるように構成される。特定の実施形態では、このデバイスは、外層と内層との間の体積を通して気流を押し込むように構成される。本発明の別の態様では、本発明の排気ガス処理デバイスからの断熱方法であって、内層と外層との間の空間体積に空気を通すステップ、例えば内層と外層との間の空間体積を通して空気を押し込むステップを含む方法が開示される。
【０００８】
特に、本発明の一態様は、排気ガス処理デバイスを提供する。排気ガス処理デバイスは、外層と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層とを備える。ルースフィル断熱材が、外層と内層との間の体積内に配設され、繊維マット部片が、外層と内層との間に配設され、障壁を形成し、この障壁が、外層と内層との間の体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、外管を含む外層、内管を含む内層、または外管を含む外層と内管を含む内層との両方を有する。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。特定の実施形態では、外層の少なくとも一部が、繊維マット部片に対して圧力を印加するように狭められるか、または繊維マット部片が、クランプまたはリングによって所定の位置に保たれる。特定の実施形態では、外管が、第１の端部と第２の端部とを有し、一方の端部の少なくとも一部が、繊維マット部片に対して圧力を印加するように内管に向けてテーパされる。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層と内層との間の体積を実質的に充填する。特定の実施形態では、少なくとも第１の繊維マット部片がルースフィル断熱材と内層との間に実質的に配設されるか、またはルースフィル断熱材と外層との間に実質的に配設される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材が、第１の繊維マット部片と第２の繊維マット部片との間に位置され、第１の繊維マット部片および第２の繊維マット部片が、外層と内層との間の空間内に配設される。特定の実施形態では、内層は、基質の外面と同じである。特定の実施形態では、繊維マット部片が障壁を形成し、この障壁が、内層または外層の１つまたは複数の開口を通るルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する。繊維マット部片が障壁を形成し、この障壁が、内層または外層の１つまたは複数の開口を通るルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する特定の実施形態では、障壁を形成する繊維マット部片は、ルースフィル断熱材と内層との間に実質的に配設されるか、またはルースフィル断熱材と外層との間に実質的に配設される。特定の実施形態では、デバイスは、外層と内層との間に少なくとも一部配設された中間層をさらに備え、ルースフィル断熱材は、外層と中間層との間に配設される。デバイスが外層と内層との間に少なくとも一部配設された中間層をさらに備え、ルースフィル断熱材が外層と中間層との間に配設される特定の実施形態では、繊維断熱ブランケットが、中間層と内層との間に配設される。特定の実施形態では、デバイスは、外層と内層との間に少なくとも一部配設された中間層をさらに備え、ルースフィル断熱材は、中間層と内層との間に配設される。デバイスが外層と内層との間に少なくとも一部配設された中間層をさらに備え、ルースフィル断熱材が中間層と内層との間に配設される特定の実施形態では、繊維断熱ブランケットが、外層と中間層との間に配設される。排気ガス処理デバイスが、外管を含む外層、内管を含む内層、または外管を含む外層と内管を含む内層との両方を有する特定の実施形態では、デバイスは、外管と内管との間に配設された中間管をさらに備え、ルースフィル断熱材は、外管と中間管との間に配設され、繊維断熱ブランケットは、中間管と内管との間に配設される。排気ガス処理デバイスが、外管を含む外層、内管を含む内層、または外管を含む外層と内管を含む内層との両方を有する特定の実施形態では、デバイスは、外管と内管との間に配設された中間管をさらに備え、繊維断熱ブランケットは、外管と中間管との間に配設され、ルースフィル断熱材は、中間管と内管との間に配設される。排気ガス処理デバイスが、外管を含む外層、内管を含む内層、または外管を含む外層と内管を含む内層との両方を有する特定の実施形態では、内管は、エンジンからの排気ガスを受け取るように適合された複数の吸気端部を備え、複数の吸気端部が合流して、吸気端部と反対側の出口端部を有するより少数の管になり、出口端部が、雰囲気に、または下流の排気ガス処理デバイスに排気ガスを解放するように適合される。特定の実施形態では、内層が、エンジンからの排気ガスを受け取り、外層と内層との間からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する繊維マット部片はまた、内層と外層との直接の接触に比べて、内層から外層への熱伝導をかなり減少させる。排気ガス処理デバイスが、外管を含む外層、内管を含む内層、または外管を含む外層と内管を含む内層との両方を有する特定の実施形態では、外管が、その表面の少なくとも一部をクロムでコーティングされ、内管と外管との間に配設された繊維マット部片が、内管から外管への熱の伝達を十分に妨げるのに十分に低い熱伝導率を有し、それによりクロムの退色が防止される。排気ガス処理デバイスが、外管を含む外層、内管を含む内層、または外管を含む外層と内管を含む内層との両方を有する特定の実施形態では、外管が、その表面の少なくとも一部をクロムでコーティングされ、外管と内管との間に配設されたルースフィル断熱材が、内管から外管への熱の伝達を十分に妨げ、それによりクロムの退色が防止される。特定の実施形態では、デバイスは、少なくとも外層に取り付けられたチャネルをさらに備え、チャネルは、内層の内面に隣接する領域から、外層の外面に隣接する領域への連絡を可能にし、チャネルは、外層と内層との間の空間内の繊維マット部片によって少なくとも一部取り囲まれる。チャネルを備える特定の実施形態では、チャネルは、センサボスによって形成される。チャネルを備える特定の実施形態では、チャネルを少なくとも一部取り囲む繊維マット部片が障壁を形成し、障壁は、チャネルの外部と内層または外層との間の開口からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する。
【０００９】
特に、本発明の別の態様は、排気ガス処理デバイスを製造する方法を提供する。この方法は、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、外層と内層との間に繊維マット部片を位置決めして障壁を形成するステップであって、この障壁が、外層と内層との間の空間体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するステップとを含む。特定の実施形態では、外層が外管を含み、内層が内管を含む。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材が、内層と外層との間の開口を通して内層と外層との間の空間体積内に導入される。特定の実施形態では、繊維マット部片は、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材が配置される前にクランプまたはリングによって所定の位置に保たれる。ルースフィル断熱材が、内層と外層との間の開口を通して内層と外層との間の空間体積内に導入される特定の実施形態では、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置した後、ルースフィル断熱材が導入された内層と外層との間の開口の距離またはサイズが、ルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するように減少される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層または内層の１つまたは複数の開口を通して、内層と外層との間の空間体積内に導入される。ルースフィル断熱材が、外層または内層の１つまたは複数の開口を通して、内層と外層との間の空間体積内に導入される特定の実施形態では、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置した後、１つまたは複数の開口が栓止めされる。ルースフィル断熱材が、外層または内層の１つまたは複数の開口を通して、内層と外層との間の空間体積内に導入される特定の実施形態では、ルースフィル断熱材が、圧縮空気によって、内層と外層との間の空間体積内に導入される。ルースフィル断熱材が、外層または内層の１つまたは複数の開口を通して、内層と外層との間の空間体積内に導入される特定の実施形態では、方法は、ルースフィル断熱材で空間を充填する助けとなるように内層と外層との間の空間内に真空を提供するステップをさらに含む。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材を配置するステップ中に、方法は、ルースフィル断熱材の安定化を助けるために排気ガス処理デバイスを振動させるステップをさらに含み、振動の特性が、単一周波数、ランダム周波数、正弦波スイーププロファイル、およびそれらの組合せからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層と内層との間の体積全体を実質的に充填する。
【００１０】
特に、本発明の別の態様は、外層と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層と、外層と内層との間の体積内に配設されたルースフィル断熱材とを含む排気ガス処理デバイスを提供し、ここで、外層と内層との間の体積は、気密チャンバ内部に含まれる。特定の実施形態では、繊維マット部片は、外層と内層との間に配設され、ルースフィル断熱材の移動を少なくとも一部防止する障壁を形成する。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層と内層との間の体積を実質的に充填する。特定の実施形態では、内層は、基質の外面と同じである。特定の実施形態では、外層が、その表面の少なくとも一部をクロムでコーティングされ、外層と内層との間に配設されたルースフィル断熱材が、内層から外層への熱の伝達を十分に妨げ、それによりクロムの退色が防止される。
【００１１】
特に、本発明の別の態様は、排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、気密チャンバ内に空間体積を封止するステップとを含む方法を提供する。特定の実施形態では、繊維マット部片は、外層と内層との間に配設され、ルースフィル断熱材の移動を少なくとも一部防止する障壁を形成する。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材が、内層と外層との間の開口を通して内層と外層との間の空間体積内に導入される。ルースフィル断熱材が、内層と外層との間の開口を通して内層と外層との間の空間体積内に導入される特定の実施形態では、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置した後、ルースフィル断熱材が導入された内層と外層との間の開口の距離またはサイズが減少されて、気密封止を形成する。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層または内層の１つまたは複数の開口を通して、内層と外層との間の空間体積内に導入される。ルースフィル断熱材が、外層または内層の１つまたは複数の開口を通して、内層と外層との間の空間体積内に導入される特定の実施形態では、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置した後、１つまたは複数の開口が気密封止される。特定の実施形態では、圧縮空気を用いて、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材が導入される。特定の実施形態では、方法は、内層と外層との間の空間内に真空を提供するステップをさらに含む。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層と内層との間の体積全体を実質的に充填する。
【００１２】
特に、本発明の別の態様は、外層と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層と、外層と内層との間の体積内に配設されたルースフィル断熱材とを備える排気ガス処理デバイスであって、繊維マット部片が、外層と内層との間に配設され、障壁を形成し、この障壁が、外層と内層との間の体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止し、ルースフィル断熱材が、水分を吸収することが可能である排気ガス処理デバイスを提供する。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。特定の実施形態では、水分を吸収することが可能なルースフィル断熱材が、外層と内層との間の体積を実質的に充填する。
【００１３】
特に、本発明の別の態様は、排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、外層と内層との間に繊維マット部片を位置決めして障壁を形成するステップであって、この障壁が、外層と内層との間の空間体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するステップとを含み、ルースフィル断熱材が、水分を吸収することが可能である方法を提供する。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層と内層との間の体積全体を実質的に充填する。
【００１４】
特に、本発明の別の態様は、本発明の排気ガス処理デバイス内部での断熱方法であって、ルースフィル断熱材に水分が吸収されるようにルースフィル断熱材に水分を提供するステップと、加熱された排気ガスをデバイスに提供するステップとを含み、排気ガスからの熱が、ルースフィル断熱材に吸収された水分を気体または蒸気に変換する方法を提供する。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。
【００１５】
特に、本発明の別の態様は、外層と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層と、外層と内層との間の体積内に配設されたルースフィル断熱材とを備える排気ガス処理デバイスであって、繊維マット部片が、外層と内層との間に配設され、障壁を形成し、この障壁が、外層と内層との間の体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止し、デバイスが、外層と内層との間の体積を通る気流を実現するように構成される排気ガス処理デバイスを提供する。特定の実施形態では、このデバイスは、外層と内層との間の体積を通して気流を向けるように構成される。特定の実施形態では、このデバイスは、外層と内層との間の体積を通して気流を押し込むように構成される。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層と内層との間の体積を実質的に充填する。特定の実施形態では、デバイスは、デバイスを通る気流の少なくとも一部がルースフィル断熱材を通過するように構成される。特定の実施形態では、デバイスは、気流の少なくとも一部がデバイス内部の１つまたは複数の領域に集中されるように、デバイスを通る気流の少なくとも一部が方向付けられるように構成される。特定の実施形態では、デバイスを通る気流が、周囲空気温度よりも低い温度を有する空気である。特定の実施形態では、繊維マット部片が障壁を形成し、この障壁が、内層または外層の１つまたは複数の開口を通るルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する。
【００１６】
特に、本発明の別の態様は、排気ガス処理デバイスを製造する方法であって、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するステップと、外層と内層との間に繊維マット部片を位置決めして障壁を形成するステップであって、この障壁が、外層と内層との間の空間体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するステップとを含み、排気ガス処理デバイスが、外層と内層との間の体積を通る気流を実現するように構成される方法を提供する。特定の実施形態では、このデバイスは、外層と内層との間の体積を通して気流を向けるように構成される。特定の実施形態では、このデバイスは、外層と内層との間の体積を通して気流を押し込むように構成される。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材からなる群から選択される。特定の実施形態では、この方法は、内層と外層との間の空間体積に空気を通すステップを含む。特定の実施形態では、空気は、圧力を印加することによって、内層と外層との間の空間体積を通して押し込まれる。方法が内層と外層との間の空気体積に空気を通すステップを含む特定の実施形態では、内層と外層との間の空間体積を通された空気が、周囲空気温度よりも低い温度を有する空気である。
【００１７】
これらは、本発明の多くの態様の幾つかにすぎず、本発明に関連する多くの態様の全ての包括的な列挙と考えるべきではない。これらおよび他の態様は、以下の開示および添付図面に鑑みて当業者には明らかになろう。
【００１８】
本発明をより良く理解できるように、添付図面を参照することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の排気ガスシステムの代表例を示す概略図である。
【図２ａ】図１に示される本発明の排気ガスシステムの要素など、本発明の排気ガス処理デバイスの切欠き側面図である。
【図２ｂ】図１に示される本発明の排気ガスシステムの要素など、本発明の排気ガス処理デバイスの断面図である。
【図３ａ】本発明を利用するマフラの切欠き側面図である。
【図３ｂ】本発明のマフラの断面図である。
【図４】繊維マット部片に印加される圧力を利用する本発明の排気ガス処理デバイスの切欠き側面図である。
【図５ａ】固体または半固体構造、例えば触媒モノリス基質の外面の外面を利用する本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す斜視図である。
【図５ｂ】固体または半固体構造、例えば触媒モノリス基質の外面の外面を利用する本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す、点Ａでの断面図である。
【図５ｃ】固体または半固体構造、例えば触媒モノリス基質の外面の外面を利用する本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す、点Ｂでの断面図である。
【図６ａ】本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す断面図であって、ルースフィル断熱材が、デバイスの内層のより近くに配設された第１の繊維マット部片と、デバイスの外層のより近くに配設された第２の繊維マット部片との間に実質的に配設された断面図である。
【図６ｂ】繊維マット部片がルースフィル断熱材と内層との間に実質的に配設された、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す断面図である。
【図６ｃ】繊維マット部片がルースフィル断熱材と外層との間に実質的に配設された、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す断面図である。
【図７ａ】ルースフィル断熱材と開口を備える内層との間に繊維マット部片が実質的に配設され、繊維マット部片が、内層の開口を通るルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す斜視図である。
【図７ｂ】図７ａに示される排気ガス処理デバイスの断面図である。
【図７ｃ】ルースフィル断熱材と開口を備える外層との間に繊維マット部片が実質的に配設され、繊維マット部片が、外層の開口を通るルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す斜視図である。
【図７ｄ】図７ｃに示される排気ガス処理デバイスの断面図である。
【図７ｅ】ルースフィル断熱材と開口を備える内層との間に繊維マット部片が実質的に配設され、内層の開口が滑り継手であり、繊維マット部片が、内層の開口を通るルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す切欠き側面図である。
【図８ａ】外層と中間層との間に配設されたルースフィル断熱材と、中間層と内層との間に配設された繊維マットとを有する本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す断面図である。
【図８ｂ】外層と中間層との間に配設された繊維マットと、中間層と内層との間に配設されたルースフィル断熱材とを有する本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す断面図である。
【図９】複数の吸気端部を有する内層を備え、吸気端部が、エンジンからの排気ガスを受け取るように適合され、合流して、吸気端部と反対側の出口端部を有するより少数の管になる、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す概略図である。
【図１０】内層を構成する管の内部からデバイスの外部への連絡を可能にするチャネルを有する、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す切欠き側面図である。
【図１１ａ】内層および外層の代替構成を示す、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す断面図である。
【図１１ｂ】ルースフィル断熱材を包含もする、外層の内部に配設された内層を構成する複数の管を有する、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す斜視図である。
【図１１ｃ】外層が均一または対称的な構造でない代替構成を示す、本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す概略図である。
【図１２ａ】内層と外層との間の隙間を通して注入されるルースフィル断熱材を示す、本発明の排気ガス処理デバイスを製造する方法の代表例を示す概略図である。
【図１２ｂ】体積内部に生成された真空によって補助されて、外層の開口を通して内層と外層との間の空間体積内に導入されるルースフィル断熱材を示す、本発明の排気ガス処理デバイスを製造する方法の代表例を示す概略図である。
【図１３】繊維材料内でのＳｉＯ２とＡｌ２Ｏ３の量の関係、および高温でのそれらの有用性を示す図である。
【図１４】対流熱損失および放射阻止を可能にするルースフィル断熱材を通る気流を示す、本発明の排気ガス処理デバイスの切欠き側面図である。
【図１５】外層と内層との間の空間体積の内部にルースフィル断熱材を含むために、ワイヤスクリーンによって開口を覆うことができる様子の一例を示す。
【図１６】外層と内層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を導入することができる開口を示す本発明の代表的なマフラ実施形態の切欠き図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書での参照符号は、複数の図面を通じて、図示される対応する要素を示す。
【００２１】
以下の詳細な説明において、本発明を完全に理解できるように、幾つかの具体的な詳細を述べる。しかし、以下の開示される実施形態は、様々な形態で実施することができる本発明の代表例にすぎない。これらの具体的な詳細を用いずに本発明を実施することもできることを当業者は理解されよう。したがって、説明される具体的な構造、機能、および手順の詳細は、限定と解釈すべきではない。なお、よく知られている方法、手順、および構成要素は、本発明が曖昧にならないように、詳細には説明していない。
【００２２】
本明細書では、単に読みやすくするために見出しを付すが、限定と解釈すべきではない。
【００２３】
概要
本発明の特定の態様は、デバイスの少なくとも一部またはシステム内の要素もしくは構成要素がルースフィル断熱材を利用する排気ガス処理デバイスまたは排気ガスシステムに関するものである。特定の実施形態において、ルースフィル断熱材は、現在使用されているガラス繊維またはセラミックマット断熱材など、そのようなシステムまたはデバイスで現在使用されている断熱材タイプの代わりに、またはそれらに加えて使用することができる。ルースフィル断熱材は、例えば、システムまたはデバイスに断熱および／または防音を提供することができる。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、一部片の繊維マット材料から形成されるガスケット、プラグ、ストッパ、カバー、スクリーン、キャップなどの障壁によって、デバイスからの溢れまたは損失を少なくとも一部防止される。ルースフィル断熱材の損失を防止するために物理的な障壁を提供することに加えて、障壁自体が、システムまたはデバイスの様々な部分のための断熱材として働くこともある。また、デバイスまたはシステムにルースフィル断熱材を組み込むための特定の方法など、ルースフィル断熱材を備える排気ガス処理デバイスまたは排気ガスシステムを製造するための方法も提供される。
【００２４】
排気ガスシステムまたはデバイス
本発明の排気ガスシステムまたはデバイスは、ルースフィル断熱材を包含または収容することができる少なくとも１つの体積を備える任意の既知の排気ガスシステムまたはデバイスでよい。例えば、排気ガスシステムの構成要素は、例えばより大きな直径の外側ハウジング管の内部に配置された排気管など別の構造内に配置されることがあり、ここで、ルースフィル断熱材で充填することができる空間体積がそれらの間に形成される。特定の実施形態では、排気ガスシステムの構成要素は、例えばハウジングまたはカンの内部に配置された固体触媒モノリスなど別の構造内に配置されることがあり、ここで、ルースフィル断熱材で充填することができる空間体積がそれらの間に形成される。本発明の排気ガスシステムまたはデバイスの非限定的な代表例は、マニホールド、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、管路およびボックスシステムなどを含む。
【００２５】
図１は、燃焼プロセス６、例えばディーゼル圧縮エンジン８からの排気ガス４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の、全体を参照番号２で示される本発明の排気ガスシステムの代表例を示す概略図である。システムは、１つまたは複数の排気ガス音響および／または後処理デバイスまたは構成要素を含むことがある。そのようなデバイスの代表例は、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、リーンＮＯｘトラップ、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、バーナー、マニホールド、接続パイプ、マフラ、共振器、テールパイプ、エミッションコントロールシステムエンクロージャボックス、断熱リング、断熱されたエンドコーン、断熱された入口パイプ、および断熱された出口パイプを含む。これらのデバイスの幾つかは、排気ガス４が流れる中央開口１２を有する構成要素１０である。これらの構成要素は、様々な材料から形成することができるが、３００または４００系列のステンレス鋼などの金属が使用されることが多い。特定の実施形態では、これらの構成要素は、純金属性である。他のデバイスは、例えばセラミックモノリス構造および／または織物金属構造の形態でのコア１４を含むことができ、そこを通って排気ガスが流れる。これらのデバイスまたはシステムは、例えば、ガソリン、ディーゼル、および他の燃焼機関を備える自動車、建造機器、芝生管理機器、機関用途、海洋機関用途、小型内燃機関、および定置用発電で使用される。
【００２６】
本発明の特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、取り囲む外層と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層とを備える。特定の実施形態では、内層の少なくとも１つの端部は、エンジンから直接または間接的に排気ガスを受け取るように構成および適合される。図２ａは、外層１８と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層２０とを有する、全体を参照番号１６で示される本発明の排気ガス処理デバイスの代表例の典型的な図示を示す切欠き側面図であり、図２ｂは、その断面図である。排気ガス処理デバイス１６は、外層１８と内層２０との間の空間体積２２内にルースフィル断熱材２４を備える。図１１ａ、図１１ｂ、および図１１ｃは、代表的な代替構成を示し、例えば、内層２０が外層１８と接して配設されるか、または外層１８と一致し、したがって空間体積２２が内層２０を完全には取り囲まない代替構成（図１１ａ）、外層１８が管またはボックスなどの構造でよく、外層１８の内部に、例えば複数の管を含む複数の個別の内層２０を備える代替構成（図１１ｂ）、および外層１８、内層２０、またはそれら両方が不定形状でよい代替構成（図１１ｃ）である。例えば、管または他の排気構成要素の周りにバッグが配置されて、バッグが外層１８を形成し、このバッグには、内層２０を形成する内側構成要素の周りでルースフィル断熱材２４を充填することができる。
【００２７】
再び図２ａを参照すると、少なくとも１箇所で、繊維マット部片２６が外層１８と内層２０との間に配設されて障壁を形成し、この障壁は、外層１８と内層２０との間の空間体積２２からのルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する。特定の実施形態では、外層１８と内層２０との間の空間体積２２は一部充填されることがあり、このとき体積のいくらかまたはかなりの部分が充填されておらず、例えば、ルースフィル断熱材２４は、動きまわることができる大きな運動自由度を有する。特定の実施形態では、体積が実質的に充填されてもよい。そのような実施形態では、ルースフィル断熱材２４の移動は制限されることがあり、これにより、ルースフィル断熱材２４の粒子が静止しやすくなり得る。
【００２８】
使用されるルースフィル断熱材２４は、当技術分野で知られている幾つかのルースフィル断熱材の任意のものでよい。例示的な例は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材を含む。
【００２９】
特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、水分を吸収することが可能な材料である。水分とは、液体、例えば水の存在を表す。特定の実施形態では、水分を吸収することが可能なそのようなルースフィル断熱材に水分が提供される。水分は、使用者によって、例えば断熱材に水を追加することによって提供されることがあり、または、デバイスの動作サイクル中に、例えばデバイス内部の湿った排気ガスまたは水分の凝結体からの水分の吸収が生じることがある。特定の実施形態では、デバイスは、水分または凝結体を収集してルースフィル断熱材に向けるように構成される。例えば、層内で、水分または凝縮物が集まる低い位置などに開口または排出口が配置されることがあり、液体がルースフィル断熱材内に排出されることを可能にする。断熱材による水分の吸収は、特にデバイスの外面または表面での温度スパイクを緩和する助けとなることがある。温度の上昇が急激である動作期間中には、高温排気ガスからデバイスの内層を横切って内層と外層との間の空間体積内に熱が伝達される。これは、ルースフィル断熱材およびその中に含まれる水分の温度を上昇させる。十分な熱が発生される場合、吸収された液体が気体または蒸気に相変化し、これは熱を吸収する。発生された気体または蒸気は、例えば開口または排出口を通してデバイスから逃げることを可能にされ得る。特定の実施形態では、開口または排出口が非常に小さく、ルースフィル断熱材が逃げることを可能にせず、あるいは、開口または排出口がメッシュまたはスクリーンで覆われ、メッシュまたはスクリーンは、気体または蒸気が逃げることを可能にするが、ルースフィル断熱材をデバイス内部に閉じ込める。高い排気ガス温度で、ルースフィル断熱材内部に吸収された水分を気体または蒸気に変換させるこのプロセスは、排気ガス処理デバイスの外層に伝達される熱の減少など、デバイスからの断熱の助けとなり得る。これは、再生熱を取り扱う排気アセンブリに関して理想的である。比較的短い期間の温度スパイクは、（少量でさえ）水分がルースフィル断熱材に吸収されることによって管理可能であることがある。特定の実施形態では、断熱材は、その重量の約２倍まで水を吸収することが可能である。特定の実施形態では、断熱材は、パーライトである。
【００３０】
図３ａは、全体を参照番号２８で示されるマフラを示す本発明の排気ガス処理デバイスの例示的実施形態の切欠き側面図であり、図３ｂは、その断面図である。本発明の特定の実施形態では、外層は、外管３０を含み、内層は、内管３２を含む。本開示において、層への言及は、別段の指示がない限り、層が管を含む実施形態を含むことを理解されたい。ルースフィル断熱材２４は、外管３０と内管３２との間の空間体積２２内に設けられる。少なくとも１箇所で、繊維マット部片２６が外管３０と内管３２との間に配設されて障壁を形成し、この障壁は、外管３０と内管３２との間の空間体積２２からのルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する。
【００３１】
図４に示されるように、本発明の特定の実施形態では、外層１８の少なくとも一部が、繊維マット部片２６に圧力３８を印加して内層２０に対して保持するように狭められる。代替として、内層２０が、外層１８に向けて、同様に繊維マット部片２６に圧力を印加して外層１８に対して保持するように膨出することがあり、あるいは、内層２０と外層１８とが、繊維マット部片２６に圧力を印加して所定の位置に保つように収縮することがある。特定の実施形態では、内層２０と外層１８は、必ずしも繊維マット部片２６に圧力を印加しないことがあり、しかしそれでも、繊維マット部片２６は、内層２０および外層１８との接触によって所定の位置に保たれる。図４に示されるように、特定の実施形態では、外層１８は、第１の端部４０と、第２の端部４２とを有する。第１の端部４０、第２の端部４２、またはその両方で、外層１８の少なくとも一部が狭められて圧力３８を印加し、あるいは繊維マット部片２６に接触し、内層２０に向けてテーパされた狭められた部分４４が存在する。外層１８と内層２０が互いに近接する特定の実施形態では、それらは、排気ガス処理デバイスの製造で知られているように、１つまたは複数の位置、例えば端部４６で、例えば圧着、固定、または溶接によって互いに接合されることもある。外層１８と内層２０が互いに近接する場合、隙間４８が存在することもあり、例えば熱膨張および熱収縮のための滑り継手を実現する。特定の実施形態では、繊維マット部片２６が内層２０と外層１８との間に位置されて障壁を形成し、この障壁は、内層２０と外層１８との間の空間体積２２からのルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する。外層１８または内層２０によって繊維マット部片２６に及ぼされる圧力または他の物理的な妨げに加えて、繊維マット部片２６は、代替または追加として、クランプ、リング、クリップ、ステープル、リベット、タイ、ねじ、または他の固定デバイスによって所定の位置に保たれることがある。また、繊維マット部片は、接着剤やテープなどの接着材料によって一部または全体を保持されることもある。例えば、クランプを使用して、内層２０の外面に対して繊維マット部片を保持する内圧を提供することができ、またはリングを使用して、外層１８の内面に対して繊維マット部片２６を保持する外圧を提供することができる。
【００３２】
本発明の特定の実施形態では、内層２０は、触媒モノリス基質の外面など固体または半固体構造の外面と同じでよい。図５ａは、全体を参照番号１６で示される本発明の排気ガス処理デバイスの代表例の斜視図である。図５ｂは、カン５２によって取り囲まれた触媒モノリス基質５０を示す図５ａの点Ａで取られた断面図である。図５ｃは、カン５２によって取り囲まれた触媒モノリス基質５０を示す図５ａの点Ｂで取られた断面図である。特定の実施形態では、基質５０は、少なくとも、外層１８と内層２０との間の体積内に少なくとも一部配設された第１の繊維マット部片５４および第２の繊維マット部片５６によって、カン５２内部に少なくとも一部包まれる。特定の実施形態では、基質５０を取り囲む第１および／または第２の繊維マット部片５４、５６は、基質５０を所定の位置に保つための支持を提供する。ルースフィル断熱材２４は、少なくとも、第１の繊維マット部片５４と第２の繊維マット部片５６との間に位置され、また外層１８と内層２０との間の体積の内部に位置される。第１の繊維マット部片５４、第２の繊維マット部片５６、および／または別個の追加の繊維マット部片は、障壁として働くことがあり、外層１８と内層２０との間からのルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する。
【００３３】
図６ａは、本発明の別の実施形態を示す断面図であり、ここで、全体を参照番号１６で示される本発明の排気処理デバイスは、外層１８と内層２０との間の体積内に少なくとも一部配設された第１の繊維マット部片５４および第２の繊維マット部片５６を備える。この実施形態では、第１の繊維マット部片５４の少なくとも一部が、内層２０のより近くに配設され、第２の繊維マット部片５６の少なくとも一部が、外層１８のより近くに配設されるか、またはその逆である。ルースフィル断熱材２４の少なくとも一部が、第１の繊維マット部片５４と第２の繊維マット部片５６との間に位置される。第１の繊維マット部片５４、第２の繊維マット部片５６、および／または別個の追加の繊維マット部片は、障壁として働くことがあり、外層１８と内層２０との間からのルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する。
【００３４】
図６ｂおよび図６ｃは、少なくとも第１の繊維マット部片５４がルースフィル断熱材２４と内層２０との間に実質的に配設される実施形態（図６ｂ）、またはルースフィル断熱材２４と外層１８との間に実質的に配設される実施形態（図６ｃ）を示す、全体を参照番号１６で示される本発明の排気処理デバイスの代表例の断面図である。第１の繊維マット部片５４および／または別個の追加の繊維マット部片は、障壁として働くことがあり、外層１８と内層２０との間からのルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する。
【００３５】
図７ａは、繊維マット部片５４が障壁を形成し、この障壁が、内層２０の１つまたは複数の第１の穴５８を通るルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する、全体を参照番号１６で示される本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す斜視図であり、図７ｂは、その断面図である。図７ｃは、繊維マット部片５４が障壁を形成し、この障壁が、外層１８の１つまたは複数の第２の穴６０を通るルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する、全体を参照番号１６で示される本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す斜視図であり、図７ｄは、その断面図である。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する繊維マット部片５４は、ルースフィル断熱材２４と内層２０との間に実質的に配設され、例えば図７ｂに示されるように内層２０の外面の周りに巻かれる。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する繊維マット部片５４は、ルースフィル断熱材２４と外層１８との間に実質的に配設され、例えば図７ｄに示されるように外層１８の内面を覆う。繊維マット部片５４が障壁を形成し、この障壁が、内層２０または外層１８の１つまたは複数の開口を通るルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する特定の実施形態では、繊維マット部片５４は、内層２０または外層１８の１つまたは複数の開口を通るルースフィル断熱材２４の損失のみを防止する。繊維マット部片５４が障壁を形成し、この障壁が、内層２０または外層１８の１つまたは複数の開口を通るルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する特定の実施形態では、繊維マット部片５４は、それがなければ内層２０と外層１８との間の体積からルースフィル断熱材２４が逃げることを可能にする内層２０と外層１８との間の任意の隙間または任意の開口を通るルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止することもできる。図７ｅに示されるように、内層２０の穴ではなく、内層の開口は、滑り継手５５、例えば繊維マット部片５４によって取り囲まれた滑り継手でよく、繊維マット部片５４は障壁を形成し、この障壁は、内層の開口を通るルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する。
【００３６】
図８ａは、外層１８と内層２０とを有し、さらに外層１８と内層２０との間に少なくとも一部配設された中間層６２を有する、全体を参照番号１６で示される本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す断面図である。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材２４は、中間層６２と外層１８との間に配設される。特定の実施形態では、繊維マット５４は、中間層６２と内層２０との間に配設される。図８ｂは、外層１８と内層２０とを有し、さらに外層１８と内層２０との間に少なくとも一部配設された中間層６２を有する、全体を参照番号１６で示される本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す断面図である。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材２４は、中間層６２と内層２０との間に配設される。特定の実施形態では、繊維マット５４は、中間層６２と外層１８との間に配設される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材２４は、外層１８と中間層６２の間、および中間層６２と内層２０との間の両方に配設される。
【００３７】
図９は、全体を参照番号１６で示される本発明の排気ガス処理デバイスの代表例を示す概略図であり、ここでは、少なくとも内層２０が、エンジン８からの排気ガス４を受け取るように適合された複数の吸気端部６４を有する。複数の吸気端部が合流して、吸気端部６４と反対側の出口端部６６を有するより少数の管になる。出口端部６６は、排気ガス４を雰囲気に、または下流の排気ガス処理デバイス６８に解放するように適合されることがある。
【００３８】
本発明で有用な繊維マット材料は、当技術分野で知られている。本発明で使用することができる繊維マット材料の代表例は、限定はしないがガラス繊維、ＲＣＦ繊維（Ｕｎｉｆｒａｘ）、ムライト、またはＳａｆｆｉｌ（登録商標）繊維など、ＳｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３材料（図１３）を含む。ガラス繊維（ＳｉＯ２）は、一般に最も低価である。他の材料は、ＲＣＦ繊維やムライトなど、一部がＳｉＯ２であり、残部が実質的にＡｌ２Ｏ３であるものでよい。最高温度で使用するために、９８％のＡｌ２Ｏ３であるＳａｆｆｉｌ（登録商標）繊維など、実質的に純粋なＡｌ２Ｏ３繊維が好ましい。組成に加えて、繊維マットの他の特性は、本発明での使用に特に望ましいことも、望ましくないこともある。例えば、直径が３．５μｍよりも小さく、かつ特定の値よりも大きい長さと直径の比を有する繊維を製品が含む場合、発癌物質であり得ると分類されるので、欧州でのその使用は制限される。そのような製品は、適切にラベル表示される必要があり、それらを使用する者は、その使用を行政に報告しなければならない。繊維分布が、３．５μｍ未満の繊維を含まず、かつ認可されている場合には、欧州では未分類である。断熱繊維は、直径がより大きい傾向があり、繊維ガラス材料は、典型的には直径９μｍである。好ましくは、明確な機械的特性を有することを必要とされる繊維は、か焼とも呼ばれる熱処理を施される。振動入力に対して位置を保たなければならない断熱材でさえも、適切な機械的特性を有さなければならず、したがって好ましくは熱処理される。一般に、熱処理は、断熱材またはマットのために想定される最高使用温度よりも高い温度で行わなければならず、さもないと、熱処理温度よりも高い温度にずれたときに、材料が永久的な硬化または収縮を受けることになる。図１３を参照すると、機械的特性は、グラフで左から右に非線形に増加する。例えば、実質的に純粋なＡｌ２Ｏ３（Ｓａｆｆｉｌ（登録商標））は、その温度抵抗が優れているものの、脆化しやすく、したがってムライト繊維よりも弱い。スラリ中で濡れている製品で典型的なように、幾つかの繊維製品は、ランダム配向の繊維を有する。他の製品は、ニードリングプロセスを受けており、このプロセスは、材料の構造的特性およびその耐食性を改良する。好ましくは、繊維が柔軟であるときには、ニードリングはか焼前に行われる。ニードリング後、か焼を行って、製品にその最終的な特性を与えることができる。か焼された繊維は硬く折れやすいので、一般に、既にか焼された繊維ではニードリングは実現可能でない。
【００３９】
そのような材料を切断またはサイズ設定する方法や、そのような材料を排気ガス処理デバイスに挿入する方法など、そのような材料を処理する方法を当業者は認識されよう。特定の実施形態では、繊維マット部片５４は、隙間または開口を塞ぐプラグ、ガスケット、キャップなどの部片である。特定の実施形態では、繊維マット部片５４はブランケットでよく、デバイス内部に包まれていてよい。繊維マット５４は、どれほどよく断熱するかなど、その音響または熱的特性に関して選択することができる。また、繊維マット５４は、望みの密度、圧縮性、物理的な耐摩耗性などに関する要件に従って選択することもできる。本発明の排気ガス処理デバイス１６の内層２０と外層１８との間に配設された繊維マット５４の少なくとも一部分は、内層２０と外層１８との間の体積からのルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する障壁を形成するので、繊維マット５４の少なくとも一部分は、任意の特定の実施形態で使用される特定のサイズのルースフィル断熱材２４の通過を少なくとも一部妨げることが可能でなければならない。
【００４０】
多くの排気ガス処理デバイスにおいて、内層は、外層の内部に少なくとも一部配設される。しばしば、内層と外層との間に空間体積が存在する。この空間は、それ自体、内層と外層との間での熱伝達を妨げることができる。追加として、伝熱をさらに防止するために空間を断熱材で充填することもできる。しかし、多くの場合、内層と外層は、少なくとも１つの領域で、しばしば排気ガス処理デバイスの１つまたは複数の端部で近接または接触する。特定の実施形態では、外層と内層との間の体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する繊維マット部片はまた、内層と外層との直接の接触に比べて、内層と外層との間での熱伝導をかなり減少させる。
【００４１】
例えば、管を備える内層が、方向を定めて内層と外層とを接触させる（内層と外層との間の体積内にルースフィル断熱材を封止するのに必要であり得る）ことなく、エンジンからの高温排気ガスを受け取る場合、少なくとも１つの領域内に内層と外層との間の隙間が存在することがあり、このとき、ルースフィル断熱材は、少なくとも繊維マット部片によって隙間を通って逃げるのを防止され、さらに、その位置での繊維マット部片は、内層と外層とが直接接触している場合に比べて内層から外層への熱の伝導をかなり減少させる。
【００４２】
特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスの外管の少なくとも一部が、例えば装飾目的でクロムでコーティングされる。クロム排気管の外観が望まれることが多いが、高い排気温度がクロムの退色をもたらすことがある。特定の実施形態では、外層と内層との間の体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する繊維マット部片はまた、内管から外管への熱の伝達を十分に妨げ、それによりクロムの退色が防止される。特定の実施形態では、外管と内管との間に配設されるルースフィル断熱材は、内管から外管への熱の伝達を十分に妨げ、それによりクロムの退色が防止される。
【００４３】
図１０は、チャネル７０を有する全体を参照番号１６で示される本発明の排気ガス処理デバイスの代表例の切欠き側面図であり、チャネル７０は、内層７２の内面に隣接する領域から外層７４の外面に隣接する領域への連絡を可能にする。特定の実施形態では、チャネルは、少なくとも外層１８に取り付けられる。チャネル７０は、内層２０に取り付けられてもよく、または、例えば熱膨張を可能にするためにチャネル７０と内層２０との間に開口、隙間、もしくは空間７６が存在してもよい。特定の実施形態では、チャネルは、繊維マット部片７８によって少なくとも一部取り囲まれ、繊維マット部片７８は障壁を形成することがあり、この障壁は、外層と内層との間の空間体積２２から、チャネルの外部と内層または外層との間の開口、隙間、または空間７６を通るルースフィル断熱材２４の損失を少なくとも一部防止する。特定の実施形態では、チャネルは、センサボスによって形成される。
【００４４】
本発明の排気ガス処理デバイスの特定の実施形態は、ルースフィル断熱材を含む封止された気密のチャンバを提供する。例えば、外層と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層とを有するデバイスであって、ルースフィル断熱材を含む外層と内層との間の空間体積を備え、体積が、封止および気密チャンバ内部に含まれるデバイス。特定の実施形態では、封止された断熱チャンバは、ａ）圧力容器として働くことがあり、またはｂ）空気の少なくとも一部をチャンバから除去することによって生成される真空を含むことがある。チャンバを封止する例示的な方法は、限定はしないが、構成要素を一体に溶接する、圧着する、および／または丸めることを含む。特定の実施形態では、外層、内層、またはその両方が管を含むことがある。
【００４５】
チャンバを封止する特定の断熱効果に加えて、封止されたチャンバは、ルースフィル断熱材の任意の損失を防止し、これは、内層と外層との間の空間体積が外部環境から完全に封止される本発明の排気ガス処理デバイスの実施形態で行うことができる。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、外層と内層との間に配設された１つまたは複数の繊維マット部片を備え、繊維マット部片は障壁を形成し、この障壁は、断熱チャンバ内部に封止されるが、ルースフィル断熱材の移動を少なくとも一部制限する。特定の実施形態では、内層と外層との間の空間体積を含む気密チャンバを備える排気ガス処理デバイスは、本出願の他の箇所で述べられる様式で構成される。
【００４６】
本発明の排気ガス処理デバイスの特定の実施形態は、対流熱損失と放射阻止の組合せを提供する。特に、本発明の排気ガス処理デバイスの特定の実施形態は、外層と内層との間の体積を通る気流を実現するように構成される。対流熱損失の提供は、デバイスからの断熱の方法であり、排気ガス処理デバイスの外面または表面温度を低下させるのに特に効果的であり得る。特定の実施形態では、排気ガス処理デバイスは、常に機能するものである。図１４は、一実施形態の切欠き側面図であり、排気ガス処理デバイスが、全体を参照番号１６で示されている。デバイスは、外層１８と、外層の内部に少なくとも一部配設された内層２０とを有する。特定の実施形態では、外層、内層、またはその両方が管を含むことがある。排気ガス処理デバイス１６は、外層１８と内層２０との間の空間体積２２内にルースフィル断熱材２４を備える。さらに、デバイスは、外層と内層との間の体積を通る気流を実現し、または好ましくはそのような気流を促進する、もしくは方向付ける。そのような気流は、断熱の助けとなり得る。気流は、ルースフィル断熱材に向けられる、もしくはそこを通過することがあり、またはルースフィル断熱材の周りを流れることがある。気流は、開口または排出口２３によって外層と内層との間の空間体積に提供され、開口または排出口２３を通して、空気がデバイスに受動的に出入りし、またはデバイスによって空気をポンプするもしくは押し込むことができる。空気は、例えば移動する車両によって生成される、または例えばポンプもしくはファンによって生成される空気圧によってデバイス内に押し込まれることもある。図１５は、外層と内層との間の空間体積の内部にルースフィル断熱材を含み、それでもデバイス内外に空気が流れるようにするために、ワイヤスクリーンによって開口を覆うことができる様子の一例を示す。空気の温度は、周囲空気の温度でも、冷却された空気または冷気など、周囲空気温度ではない温度でもよい。気流は、ワイヤ、センサ、およびボス、またはそれらの周りなど、追加の冷却または断熱が望まれることがあるデバイスの特定の部分に方向付けられる、または狙いを定められることがある。
【００４７】
任意選択で、スクリーンを利用する空気圧差が、ルースフィル材料を圧密するためのメカニズムを提供する。任意選択で、パーライトのルースフィル粒子を圧密するために振動を利用することもできる。空気圧差もしくは振動のどちらか、または空気圧差と振動の両方を利用することができる。
【００４８】
これは、冷却および断熱のための操作において好ましい結果をもたらす。パーライト材料が垂直管内に配置されるとき、自由高さ密度として一般に知られている、あるいはバルク密度またはかさ密度として知られているルースフィル材料の密度が存在する。好ましくは、圧密（パーライトのソーティングおよびネスティングを含むことができる）を利用することによって、密度範囲は、かさ密度の約１．０５〜約２．０倍であり、好ましい密度範囲は、パーライトのかさ密度の約１．２５〜約１．６倍である。パーライトは、パーライトの密度を大幅に変えるかなりの水分量を容易に吸収することができるので、密度範囲は、パーライトが水分を含まず乾燥しているときに測定される。用語「乾燥」は、最大で０．５％の遊離水分を有するものと定義される。
【００４９】
特定の実施形態では、外層と内層との間の体積を通る気流を実現するように構成された排気ガス処理デバイスは、本出願の他の箇所で述べる構造を有して、外層と内層との間の体積を通る気流を実現する。
【００５０】
製造方法
本発明の特定の実施形態は、排気ガス処理デバイスまたはシステムを製造する方法を提供する。１つの例示的実施形態では、ルースフィル断熱材は、排気ガス処理デバイスの内層と外層との間に形成された空間体積内に配置され、繊維マット部片も、内層と外層との間に配置され、ここで、繊維マット部片の位置決めは、外層と内層との間の空間体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する。特定の実施形態では、外層が外管を含むか、内層が内管を含むか、または外層が外管を含むと共に内層が内管を含む。内層と外層との間または内管と外管との間の空間体積は、ルースフィル断熱材によって様々な度合いで充填することができる。例えば、特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層と内層との間の体積全体を実質的に充填する。
【００５１】
製造される排気ガス処理デバイスまたはシステムは、当技術分野で知られている多くの排気ガス処理デバイスまたはシステムの１つでよく、限定はしないが、三元触媒を有するマニホールド、接続パイプ、マニホールド、マフラ、エミッションコントロールユニット、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）、ガソリン粒子フィルタ（ＧＰＦ）、熱再生ユニット、分解管、インジェクタ取付け位置、ミキサ、ＤＯＣディーゼル酸化触媒、ならびに管路およびボックスシステムからなる群から選択されるものを含む。
【００５２】
使用されるルースフィル断熱材は、当技術分野で知られている幾つかのルースフィル断熱材の任意のものでよい。例示的な例は、エアロゲル、パーライト、およびマイクロポーラス断熱材を含む。
【００５３】
本発明で有用な繊維マット材料は、当技術分野で知られている。本発明で使用することができる繊維マット材料の代表例は、限定はしないがガラス繊維、ＲＣＦ繊維（Ｕｎｉｆｒａｘ）、ムライト、またはＳａｆｆｉｌ（登録商標）繊維など、ＳｉＯ２および／またはＡｌ２Ｏ３材料（図１３）を含む。ガラス繊維（ＳｉＯ２）は、一般に最も高価である。他の材料は、ＲＣＦ繊維やムライトなど、一部がＳｉＯ２であり、残部が実質的にＡｌ２Ｏ３であるものでよい。最高温度で使用するために、９８％のＡｌ２Ｏ３であるＳａｆｆｉｌ（登録商標）繊維など、実質的に純粋なＡｌ２Ｏ３繊維が好ましい。組成に加えて、繊維マットの他の特性は、本発明での使用に特に望ましいことも、望ましくないこともある。例えば、直径が３．５μｍよりも小さく、かつ特定の値よりも大きい長さと直径の比を有する繊維を製品が含む場合、発癌物質であり得ると分類されるので、欧州でのその使用は制限される。そのような製品は、適切にラベル表示される必要があり、それらを使用する者は、その使用を行政に報告しなければならない。繊維分布が、３．５μｍ未満の繊維を含まず、かつ認可されている場合には、欧州では未分類である。断熱繊維は、直径がより大きい傾向があり、繊維ガラス材料は、典型的には直径９μｍである。好ましくは、明確な機械的特性を有することを必要とされる繊維は、か焼とも呼ばれる熱処理を施される。振動入力に対して位置を保たなければならない断熱材でさえも、適切な機械的特性を有さなければならず、したがって好ましくは熱処理される。一般に、熱処理は、断熱材またはマットのために想定される最高使用温度よりも高い温度で行わなければならず、さもないと、材料は、熱処理温度よりも高い温度にずれたときに、永久的な硬化または収縮を受けることになる。図１３を参照すると、機械的特性は、グラフで左から右に非線形に増加する。例えば、実質的に純粋なＡｌ２Ｏ３（Ｓａｆｆｉｌ（登録商標））は、その温度抵抗が優れているものの、脆化しやすく、したがってムライト繊維よりも弱い。スラリ中で濡れている製品で典型的なように、幾つかの繊維製品は、ランダム配向の繊維を有する。他の製品は、ニードリングプロセスを受けており、このプロセスは、材料の構造的特性およびその耐食性を改良する。好ましくは、繊維が柔軟であるときには、ニードリングはか焼前に行われる。ニードリング後、か焼を行って、製品にその最終的な特性を与えることができる。か焼された繊維は硬く折れやすいので、一般に、既にか焼された繊維ではニードリングは実現可能でない。
【００５４】
そのような材料を切断またはサイズ設定する方法や、そのような材料を排気ガス処理デバイスに挿入する方法など、そのような材料を処理する方法を当業者は認識されよう。特定の実施形態では、繊維マット部片は、隙間または開口を塞ぐプラグ、ガスケット、キャップなどの部片である。特定の実施形態では、繊維マット部片はブランケットでよく、デバイス内部に包まれていてよい。繊維マットは、どれほどよく断熱するかなど、その音響または熱的特性に関して選択することができる。また、繊維マットは、望みの密度、圧縮性、物理的な耐摩耗性などに関する要件に従って選択することもできる。本発明の排気ガス処理デバイスの内層と外層との間に配設された繊維マットの少なくとも一部分は、内層と外層との間の体積からのルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止する障壁を形成するので、繊維マットの少なくとも一部分は、任意の特定の実施形態で使用される特定のサイズのルースフィル断熱材の通過を少なくとも一部妨げることが可能でなければならない。
【００５５】
本発明の製造方法の一態様は、排気ガス処理デバイスの内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を配置するものである。特定の実施形態では、これは、内層と外層との間の開口、空間、隙間、スリットなどを通してルースフィル断熱材を導入することによって行うことができる。図１６は、外層と内層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を導入することができる開口８５を示す本発明の代表的なマフラ実施形態の切欠き図である。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、圧縮空気の適用によって導入することができる。代替として、開口８５の１つまたは複数を使用して、外層と内層との間の空間体積に真空を印加することもできる。
【００５６】
特定の実施形態では、繊維マット部片は、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材が配置される前にクランプまたはリングによって所定の位置に保たれる。特定の実施形態では、繊維マット部片は、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材が配置される前に、本明細書で述べるものなど他の手段によって所定の位置に保たれる。内層または外層の間の開口、空間、または隙間、スリットなどを通してルースフィル断熱材が導入される特定の実施形態では、開口の距離またはサイズは、ルースフィル断熱材が導入された開口を通って戻るルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するために、導入後に減少される。内層と外層との間の開口、空間、隙間、スリットなどを通してルースフィル断熱材が導入される特定の実施形態では、内層と外層との間の開口、空間、隙間、スリットなどは、ルースフィル断熱材が導入された開口を通って戻るルースフィル断熱材の損失を少なくとも一部防止するために導入後に繊維部片によって少なくとも一部閉止される。
【００５７】
本発明の製造の特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、外層および／または内層の１つまたは複数の開口または穴を通して、内層と外層との間の空間体積内に導入される。複数の穴の使用は、内層と外層との間の空間体積内部でのルースフィル断熱材の一様な分布を実現するのに有益となり得る。特定の実施形態では、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材が配置された後、１つまたは複数の開口は、開口を通って戻るルースフィル断熱材の損失を防止するために栓止めされるか、または他の方法で塞がれる。特定の実施形態では、開口は、１つまたは複数の繊維マット部片によって少なくとも一部栓止めまたは閉止され、あるいは、開口を通って戻るルースフィル断熱材の損失は、１つまたは複数の繊維マット部片によって少なくとも一部防止される。
【００５８】
一般に、ルースフィル断熱材は、ばらばらの粒子から構成され、流動性である。本発明の製造の特定の実施形態では、空間内にルースフィル断熱材を注入または堆積することによって、内層と外層との間の空間体積内にルースフィル断熱材を導入することができる。この方法は、充填すべき体積に容易に到達可能である場合に特に有用となり得る。図１２ａは、本発明の製造方法の代表例を示す概略図であり、ここで、全体を参照番号１６で示される排気ガス処理デバイスが、内層２０と、外層１８とを有し、内層２０と外層１８との間の空間体積２２が、内層２０と外層１８との間の隙間を通してルースフィル断熱材２４を注入することによって充填される。しかし、特定の実施形態では、充填すべき体積全体にルースフィル断熱材が到達するのがより難しいことがある。図１２ｂは、本発明の製造方法の代表例を示す概略図であり、ここで、内層２０と、外層１８と、内層２０と外層１８との間の空間体積２２とを有する、全体を参照番号１６で示される排気ガス処理デバイスが、外層の開口または穴６０を通して内層２０と外層１８との間の空間体積２２内にルースフィル断熱材２４を導入することによって充填される。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材は、圧縮空気８０によって導入される。また、図１２ｂは、内層２０と外層１８との間の空間体積２２をルースフィル断熱材２４で充填する助けとなるように、外層１８の開口または穴６０を通して空気を引き入れることによって、内層２０と外層１８との間の空間体積２２内部に真空８２が提供される一実施形態を示す。ルースフィル断熱材２４がそこを通して導入される、または真空がそこから印加される１つまたは複数の穴または開口のいずれかを、内層２０に位置させることもできることを理解されたい。特定の実施形態では、ルースフィル断熱材２４は、ルースフィル断熱材が通過するには小さすぎるメッシュ、スクリーン、繊維マット、または複数の開口によって、内層２０と外層１８との間の空間体積２２から引き出されるのを少なくとも一部防止される。また、ルースフィル断熱材２４は、注入／堆積、圧縮空気による導入、または真空の補助の任意の組合せを使用して導入することができることも理解されたい。
【００５９】
特許請求の範囲、または本発明の好ましい実施形態の上記の説明において本発明の要素を述べるとき、上記の明細書で使用される語「有する（ｈａｖｅ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および同様の語は、「任意選択の」または「含むことがある」の意味合いで使用され、「必須の」の意味合いではないことを理解すべきである。同様に、語「部分」は、その語が修飾する項目または要素の幾らかまたは全てを意味するものと解釈すべきである。
【００６０】
以上、新規の発明の幾つかの実施形態を図示して説明してきた。前述の説明から明らかなように、本発明の特定の態様は、本明細書で示される例の特定の詳細によっては限定されず、したがって、他の修正形態および適用形態またはその均等物が当業者には想到されるものと考えられる。しかし、本発明の構成の多くの変更形態、修正形態、変形形態、ならびに他の用法および適用形態は、本明細書および添付図面を考察すれば当業者には明らかになろう。本発明の趣旨および範囲から逸脱しないそのような変更形態、修正形態、変形形態、ならびに他の用法および適用形態は全て、本発明によって網羅されるものと考えられ、本発明は、以下の特許請求の範囲のみによって限定される。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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