インシュレータ及び内燃機関の排気系
【課題】本発明は、熱に対する強度に優れ、内燃機関の排気系の温度低下を抑制することが可能なインシュレータ及び該インシュレータが装着されている内燃機関の排気系を提供することを目的とする。
【解決手段】インシュレータ３１０は、覆い部材３１１上に、表層として、セラミック繊維及び／又はガラス繊維からなるマット部材３１２が固定されている。また、排気マニホールド１１０は、インシュレータ３１０を、マット部材３１２と当接するように装着している。
【解決手段】インシュレータ３１０は、覆い部材３１１上に、表層として、セラミック繊維及び／又はガラス繊維からなるマット部材３１２が固定されている。また、排気マニホールド１１０は、インシュレータ３１０を、マット部材３１２と当接するように装着している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系用インシュレータ及び内燃機関の排気系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気マニホールド、排気管等の内燃機関の排気系には、放熱や騒音を防止するために、インシュレータが装着されている。
【０００３】
特許文献１には、金属製の覆い部材と、覆い部材の内側に張り合わせた無機質繊維よりなるマット部材と、マット部材の表面に張り合わせた無機質耐熱クロス部材とを組み付けて一体化させたインシュレータにおいて、十字形座金の４本の腕部分の先端でマット部材のたるみを防止する構造が開示されている。具体的には、十字形座金を４本の腕部分で凹状に折り曲げ、クロス部材に開けた丸穴からマット部材を部分的に切り出した後の空所に入り込ませ、座金の中央部分を覆い部材にスポット溶接で固定している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたインシュレータを内燃機関の排気系に装着しても、排気系と、クロス部材又は十字形座金との間の隙間に走行風が流れ込むため、排気系の温度が低下するという問題がある。このとき、十字形座金を介して熱伝導し、排気系の温度が低下するという問題もある。その結果、排気ガスを浄化する性能が低下することがある。
【０００５】
また、特許文献１に記載されたインシュレータは、覆い部材の内側にマット部材が張り合わされているため、熱に対する強度が不十分であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−４９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、熱に対する強度に優れ、内燃機関の排気系の温度低下を抑制することが可能なインシュレータ及び該インシュレータが装着されている内燃機関の排気系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインシュレータは、金属製の覆い部材上に、表層として、セラミック繊維及び／又はガラス繊維からなるマット部材が固定されている。
【０００９】
本発明の内燃機関の排気系は、本発明のインシュレータを、マット部材と当接するように装着している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱に対する強度に優れ、内燃機関の排気系の温度低下を抑制することが可能なインシュレータ及び該インシュレータが装着されている内燃機関の排気系を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の内燃機関の排気系の実施形態を示す模式図である。
【図２】図１のインシュレータを示す断面図である。
【図３】図１のインシュレータの比較例を示す断面図である。
【図４】図２のマット部材を示す斜視図である。
【図５】略三角柱状の爪が形成されている覆い部材の具体例を示す斜視図である。
【図６】略四角（台形）柱状の爪が形成されている覆い部材の具体例を示す斜視図である。
【図７】その他の形状の爪が形成されている覆い部材の具体例を示す斜視図である。
【図８】図６の（ｂ）の覆い部材の変形例を示す斜視図である。
【図９】図８の覆い部材の作製方法を示す上面図である。
【図１０】打ち抜き成形部の形状を示す斜視図である。
【図１１】図２のインシュレータの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１３】
図１に、本発明の内燃機関の排気系の実施形態を示す。ディーゼルエンジンの排気系１００は、ディーゼルエンジン２００から排出された排気ガスが通過する排気マニホールド１１０、排気マニホールド１１０を通過した排気ガスを浄化する浄化装置１２０、浄化装置１２０で浄化された排気ガスが通過する排気管１３０、排気管１３０を通過した排気ガスを浄化する浄化装置１４０、浄化装置１４０で浄化された排気ガスが通過する排気管１５０及び排気管１５０を通過した排気ガスが排出されるマフラー１６０が接続されている。
【００１４】
排気マニホールド１１０は、外周部にインシュレータ３１０が着脱自在に装着されている。
【００１５】
インシュレータ３１０は、図２に示すように、アルミめっき鋼板からなる覆い部材３１１にスタッド３１３が設けられており、シリカアルミナ繊維からなるマット部材３１２が、スタッド３１３により、空間を介することなく密着した状態で、排気マニホールド１１０に固定されている。なお、マット部材３１２の側端部は、覆い部材３１１の側端部に形成されている折り返し部３１１ａにより、空間を介することなく密着した状態で、被覆されている。このとき、排気マニホールド１１０にマット部材３１２が空間を介することなく密着しているため、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が形成されず、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制することができる。その結果、後述する浄化装置１２０及び１４０の排気ガスを浄化する性能の低下を抑制することができる。
【００１６】
なお、排気マニホールド１１０が複雑な形状であっても、マット部材３１２は、排気マニホールド１１０に空間を介することなく密着するため、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制することができる。
【００１７】
これに対して、図３に示すように、スタッド３１３を用いずに、スポット溶接（不図示）により、覆い部材３１１にステンレス鋼からなるメッシュ３１３'を固定すると、覆い部材３１１とメッシュ３１３'の間にマット部材３１２が挟持されるが、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が形成され、排気マニホールド１１０の温度が低下する。その結果、浄化装置の排気ガスを浄化する性能が低下する。
【００１８】
覆い部材３１１は、折り返し部３１１ａが側端部に形成されているため、マット部材３１２の側端部の側からの脱離を抑制することができる。また、覆い部材３１１は、折り返し部３１１ａが形成されていない側の側端部に、ボルト孔３１１ｂが形成されている。
【００１９】
覆い部材３１１を構成する材料としては、排気マニホールド１１０の形状に加工できれば、特に限定されず、鉄、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等が挙げられる。
【００２０】
覆い部材３１１の厚さは、エンジンの振動による破損が起こらない強度であれば、特に限定されず、通常、０．１〜０．６ｍｍである。
【００２１】
なお、覆い部材３１１は、強度を向上させるために、エンボス、ニンバス等の表面加工を施してもよいし、２枚以上重ね合わせてもよい。
【００２２】
マット部材３１２は、図４に示すように、厚さ方向をｚ軸とすると、ｙｚ平面及びｚｘ平面に含まれない単一の方向に、表裏両面からニードリングされており、交絡点３１２ａが形成されている。このため、マット部材３１２は、スタッド３１３と良好に絡み合うことができる。
【００２３】
マット部材３１２の交絡点３１２ａの密度は、通常、２０個／ｃｍ２であり、５〜２５個／ｃｍ２が好ましい。
【００２４】
以下、マット部材３１２の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、アルミニウムの含有量が７０ｇ／ｌ、塩素に対するアルミニウムの原子比が１．８の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、アルミナとシリカの組成比が６０〜８０：４０〜２０、好ましくは７０〜７４：３０〜２６となるように、シリカゾルを添加する。アルミナの組成比が６０％以下であると、アルミナとシリカから生成されるムライトの組成比が小さくなるため、マット部材３１２の熱伝導度が大きくなり、十分な断熱性能が得られない。
【００２６】
次に、ポリビニルアルコール等の樹脂を添加した後、濃縮して、紡糸液を調製する。さらに、紡糸液を用いて、ブローイング法により紡糸する。
【００２７】
ブローイング法は、エアーノズルから吹き出される空気流と、紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液流を用いて紡糸する方法である。エアーノズルからのスリット当たりのガス流速は、通常、４０〜２００ｍ／秒である。また、紡糸液供給ノズルの直径は、通常、０．１〜０．５ｍｍであり、紡糸液供給ノズル１本当たりの紡糸液の供給量は、通常、１〜１２０ｍｌ／時であるが、３〜５０ｍｌ／時が好ましい。このような条件で紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液は、十分に延伸され、溶着されにくいので、繊維径分布の狭い均一なシリカアルミナ繊維前駆体のシートが得られる。
【００２８】
シリカアルミナ繊維前駆体の平均繊維長は、通常、２５０μｍ以上であり、５００μｍ以上が好ましい。平均繊維長が２５０μｍ未満であると、シリカアルミナ繊維前駆体が十分に絡み合わず、十分な強度が得られない。また、シリカアルミナ繊維前駆体の平均直径は、通常、３〜８μｍであり、５〜７μｍが好ましい。
【００２９】
次に、シリカアルミナ繊維前駆体のシートを積層した後、ニードリング装置を用いて、積層シートにニードルを抜き差しして、ニードリングする。ニードリング装置は、前述の単一の方向にニードルが設けられており、ニードルを抜き差しするために往復移動することが可能なニードルボード２個と、積層シートを支持する一対の支持板を有する。ニードルボードには、ニードルが、例えば、２５〜５０００個／１００ｃｍ２の密度で設けられており、一対の支持板には、２個のニードルボードに設けられているニードルに対応する貫通孔が形成されている。このとき、２個のニードルボードは、それぞれ、積層シートの表面及び裏面をニードリングし、２個のニードルボードには、それぞれ、ニードリングする位置が重ならないようにニードルが設けられている。このため、一対の支持板に支持された積層シートに対して、２個のニードルボードを往復移動させることにより、積層シートにニードルが抜き差しされ、繊維が交絡された交絡点が形成される。交絡点では、複雑に絡み合った繊維が単一の方向に配向されているため、積層シートの強度を向上させることができる。
【００３０】
ニードリング装置には、積層シートを、例えば、２０ｍｍ／秒で搬送する搬送手段が設けられていてもよい。
【００３１】
次に、ニードリングされた積層シートを常温から加熱し、最高温度１２５０℃程度で連続焼成することにより、シリカアルミナ繊維からなるマット部材３１２が得られる。
【００３２】
得られたマット部材３１２には、局所的にシリカアルミナ繊維が強く絡み合っているニードル痕が形成され、スタッド３１３や、後述する爪や引っ掛け部と、ニードル痕が絡むことにより、マット部材３１２をインシュレータ３１０に安定して固定することができる。このため、インシュレータ３１０を排気マニホールド１１０に着脱する際にマット部材３１２が脱落しにくい。
【００３３】
マット部材３１２を構成する材料としては、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制することが可能であれば、シリカアルミナ繊維に限定されず、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール等のセラミック繊維；ガラス繊維等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、繊維の飛散や型崩れを抑制できることから、アルミナを５０質量％以上含む繊維が好ましい。
【００３４】
マット部材３１２の厚さは、通常、５〜１０ｍｍ程度である。
【００３５】
マット部材３１２の充填密度が０．１５〜０．５５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。充填密度が０．１５ｇ／ｃｍ３未満であると、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が発生して、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがあり、０．５５ｇ／ｃｍ３を超えると、排気マニホールド１１０にインシュレータ３１０を組み付けにくくなったり、マット部材３１２が折損しやすくなったりすることがある。
【００３６】
なお、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に走行風が流れ込むことを抑制できるため、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が無い状態であることが好ましい。ただし、インシュレータ３１０の全域において、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が無い状態にする必要は無く、インシュレータ３１０の端部のみにおいて、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が無い状態であってもよい。このため、マット部材３１２の充填密度は、インシュレータ３１０の中央部よりも端部の方が大きいことが好ましい。
【００３７】
スタッド３１３は、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制するために、排気マニホールド１１０との間に所定の間隔を隔てて覆い部材３１１に接合されている。このとき、スタッド３１３と排気マニホールド１１０の間隔は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。スタッド３１３と排気マニホールド１１０の間隔が０．５ｍｍ未満であると、振動により排気マニホールド１１０とスタッド３１３が接触して熱伝導することにより、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがある。
【００３８】
スタッド３１３の径は、通常、２ｍｍ以上であり、２〜１０ｍｍが好ましい。スタッド３１３の径が２ｍｍ未満であると、スタッド３１３の強度が不十分になることがある。
【００３９】
インシュレータ３１０は、マット部材３１２をスタッド３１３により覆い部材３１１に固定した後、側端部を折り返して折り返し部３１１ａを形成することにより製造することができる。
【００４０】
なお、マット部材３１２を、スタッド３１３により覆い部材３１１に固定する代わりに、爪が形成されている覆い部材に固定してもよい。
【００４１】
爪の形状としては、マット部材３１２を固定することが可能であれば、特に限定されず、略三角柱状、略四角（台形）柱状等が挙げられる。
【００４２】
図５、６及び７に、それぞれ略三角柱状の爪、略四角（台形）柱状の爪及びその他の形状の爪が形成されている覆い部材の具体例を示す。このとき、図５の（ｂ）及び（ｄ）、図６の（ｂ）及び（ｄ）、図７の（ｂ）の爪には、引っ掛け部が形成されている。引っ掛け部の形状としては、マット部材３１２を固定することが可能であれば、特に限定されず、略三角柱状、略四角（台形）柱状等が挙げられる。
【００４３】
例えば、図６の（ｂ）の覆い部材は、溶接により台形柱状の爪を平板に固定すると共に、溶接により台形柱状の引っ掛け部を爪に固定することにより作製することができる。
【００４４】
なお、図６の（ｂ）の覆い部材以外の覆い部材についても、同様にして、作製することができる。
【００４５】
爪は、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制するために、排気マニホールド１１０との間に所定の間隔を隔てて形成される。このとき、爪と排気マニホールド１１０の間隔は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。爪と排気マニホールド１１０の間隔が０．５ｍｍ未満であると、振動により排気マニホールド１１０と爪が接触して熱伝導することにより、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがある。
【００４６】
爪の表面積は、通常、５〜１０ｃｍ２程度である。爪の表面積が小さすぎると、マット部材３１２を固定にくくなることがあり、爪の表面積が大きすぎると、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがある。
【００４７】
なお、覆い部材に爪を２個以上設けてもよいし、爪に引っ掛け部を２個以上形成してもよい。
【００４８】
図８に、図６の（ｂ）の覆い部材の変形例を示す。このような覆い部材は、図９に示すように、平板の実線部を裁断した後、破線部で折り返すことにより、作製することができる。このため、溶接する必要が無く、容易に作製することができる。また、爪及び引っ掛け部の角度を容易に調整することができ、マット部材３１２を固定しやすい。
【００４９】
なお、図６の（ｂ）の覆い部材以外の覆い部材の変形例についても、図９と同様にして、作製することができる。
【００５０】
また、マット部材３１２を、スタッド３１３により覆い部材３１１に固定する代わりに、打ち抜き成形されている覆い部材に固定してもよい。
【００５１】
打ち抜き成形部の形状としては、マット部材３１２を固定することが可能であれば、特に限定されず、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す形状が挙げられる。
【００５２】
打ち抜き成形部は、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制するために、排気マニホールド１１０との間に所定の間隔を隔てて形成される。このとき、打ち抜き成形部と排気マニホールド１１０の間隔は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。打ち抜き成形部と排気マニホールド１１０の間隔が０．５ｍｍ未満であると、振動により排気マニホールド１１０と打ち抜き成形部が接触して熱伝導することにより、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがある。
【００５３】
図１１に、インシュレータ３１０の変形例を示す。インシュレータ３１０'は、覆い部材３１１上に、ステンレス鋼繊維からなる接合部材３１４がスポット溶接Ｗにより固定されており、マット部材３１２は、接合部材３１４に接合されている。このとき、マット部材３１２にスポット溶接Ｗによる隙間が形成されているが、インシュレータ３１０'を排気マニホールド１１０に装着すると、隙間は埋没する。このため、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制することができる。
【００５４】
マット部材３１２を接合部材３１４に接合する方法としては、熱に対する強度に優れていれば、特に限定されないが、ニードリング、ステッチ、ステープル等が挙げられる。
【００５５】
接合部材３１４を構成する材料としては、覆い部材３１１上に、スポット溶接Ｗにより固定することが可能であれば、ステンレス鋼繊維に限定されず、鉄繊維、アルミニウム繊維、銅繊維等の金属繊維が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、インシュレータ３１０'を溶接により排気マニホールド１１０等の排気管に固定できることから、鉄、ステンレス鋼繊維が好ましい。
【００５６】
接合部材３１４の比重は、マット部材３１２を接合することが可能であれば、特に限定されず、通常、３００〜１５００ｇ／ｍ２であり、１０００ｇ／ｍ２程度が好ましい。
【００５７】
インシュレータ３１０'は、マット部材３１２と接合部材３１４を接合した後、マット部材３１２と接合された接合部材３１４を、スポット溶接Ｗにより、覆い部材３１１に固定することにより製造することができる。
【００５８】
一方、インシュレータ３１０が装着される排気マニホールド１１０は、覆い部材３１１の折り返し部３１１ａが配置される側と反対側の端部に、ボルト孔１１１ａが形成されている取り付け部１１１が設けられている。このため、ボルト１１２により、インシュレータ３１０を排気マニホールド１１０に着脱自在に装着することができる。
【００５９】
浄化装置１２０は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）が担持された担体１２１及びディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１２２の外周部に保持シール材（不図示）が配置された状態で、金属容器１２３に収納されている。このとき、ディーゼル酸化触媒は、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）を酸化する。また、ディーゼルパーティキュレートフィルタは、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕捉して燃焼させる。
【００６０】
浄化装置１２０は、外周部にインシュレータ３２０が着脱自在に装着されている。このとき、インシュレータ３２０としては、インシュレータ３１０で例示されたものと同様のものを用いることができ、インシュレータ３１０と同様にして、着脱自在に装着することができる。このため、浄化装置１２０の温度低下を抑制することができ、その結果、浄化装置１２０及び後述する浄化装置１４０の触媒作用の低下を抑制することができる。
【００６１】
排気管１３０は、外周部にインシュレータ３３０が着脱自在に装着されている。このとき、インシュレータ３３０としては、インシュレータ３１０で例示されたものと同様のものを用いることができ、インシュレータ３１０と同様にして、着脱自在に装着することができる。このため、排気管１３０の温度低下を抑制することができ、その結果、後述する浄化装置１４０の触媒作用の低下を抑制することができる。
【００６２】
第二の浄化装置１４０は、ＮＯｘの選択触媒還元（ＳＣＲ）が行われ、触媒が担持された担体１４１の外周部に保持シール材（不図示）が配置された状態で、金属容器１４２に収納されている。このとき、図示していないが、浄化装置１４０の直前の排気管１３０に、尿素水が圧縮空気と共に噴射され、排出ガスに混合される。
【００６３】
浄化装置１４０は、外周部にインシュレータ３４０が着脱自在に装着されている。このとき、インシュレータ３４０としては、インシュレータ３１０で例示されたものと同様のものを用いることができ、インシュレータ３１０と同様にして、着脱自在に装着することができる。このため、浄化装置１４０の温度低下を抑制することができ、その結果、浄化装置１４０の触媒作用の低下を抑制することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、排気マニホールド１１０、浄化装置１２０、排気管１３０及び浄化装置１４０に、それぞれインシュレータ３１０、３２０、３３０及び３４０を着脱自在に装着しているが、インシュレータ３１０、３２０、３３０及び３４０の少なくとも一つと、公知のインシュレータを用いてもよい。
【００６５】
また、排気マニホールド１１０を通過する排気ガスのエネルギーを用いてタービンを回転させることにより、遠心式圧縮機を駆動させて、圧縮した空気をディーゼルエンジン２００内に送り込むターボチャージャーを設けてもよい。
【００６６】
ターボチャージャーは、外周部にインシュレータが着脱自在に装着されている。このとき、インシュレータとしては、インシュレータ３１０で例示されたものと同様のものを用いることができ、インシュレータ３１０と同様にして、着脱自在に装着することができる。このため、ターボチャージャーの温度低下を抑制することができ、その結果、排気ガスのエネルギーを効率的に用いることができると共に、浄化装置１２０及び１４０の触媒作用の低下を抑制することができる。
【００６７】
さらに、排気マニホールド１１０を通過する排気ガスの一部を取り出して、吸気マニホールドに導き、再度吸気させる排気際循環（ＥＧＲ）を設けてもよい。
【００６８】
また、本実施形態では、ディーゼルエンジンの排気系１００について説明したが、内燃機関の排気系としては、特に限定されず、ガソリンエンジンの排気系等であってもよい。
【実施例】
【００６９】
［実施例１］
１００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのアルミナ繊維からなるマット部材３１２と、１００ｍｍ×１００ｍｍ、比重が３００〜１５００ｇ／ｍ２のステンレス鋼繊維（ＳＵＳ４３４）からなる接合部材３１４を、３５０個／ｃｍ２で接合部材３１４からマット部材３１２にニードリングすることにより接合した後、マット部材３１２と接合された接合部材３１４を、スポット溶接Ｗにより、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４０９）からなる覆い部材３１１に固定して、インシュレータ３１０'を得た（図９参照）。
【００７０】
［実施例２］
マット部材３１２と接合部材３１４を、直径が０．２ｍｍの金属繊維を用いて３ｍｍ間隔でステッチすることにより接合した以外は、実施例１と同様にして、インシュレータ３１０'を得た。
【００７１】
［比較例１］
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４０９）からなる覆い部材上に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのアルミナ繊維からなるマット部材及び１００ｍｍ×１００ｍｍ、金属繊維の直径が０．２ｍｍ、金属繊維間の間隔が０．５０ｍｍの平織りのメッシュを順次配置した後、スポット溶接により固定して、インシュレータを製造した。
【００７２】
［比較例２］
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４０９）からなる覆い部材上に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのアルミナ繊維からなるマット部材を、接着剤アロンセラミックＤ（東亜合成社製）を用いて、接着することより固定し、インシュレータを製造した。
【００７３】
［断熱性］
３００℃に設定したホットプレートＣＨ−１８０（ＡＳＯＮＥ社製）上に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４０９）及びインシュレータを順次配置し、ステンレス鋼板の表面と裏面の温度差を、熱電対を用いて測定した。このとき、家庭用扇風機ＤＦ３５Ａ（東芝社製）を弱に設定して、ヒーターに対して、距離１ｍ、高さ６０ｃｍの位置から送風した場合と、送風しない場合の、ステンレス鋼板の表面と裏面の温度差の差から、断熱性を評価した。
【００７４】
なお、断熱性を評価することにより、覆い部材とマット部材の間の隙間に走行風が流れ込むことによる内燃機関の排気系の温度低下を抑制する効果を評価することができる。
【００７５】
［熱に対する強度］
インシュレータに、６００℃で１時間保管した後、室温に冷却する熱サイクルを１０回繰り返し、熱に対する強度を評価した。なお、覆い部材を持っても、マット部材が剥がれない場合を○、覆い部材を持つと、マット部材が剥がれる場合を×として、判定した。
【００７６】
表１に、評価結果を示す。
【００７７】
【表１】
表１から、実施例１、２のインシュレータは、断熱性及び熱に対する強度に優れることがわかる。一方、比較例１のインシュレータは、覆い部材とマット部材の間に隙間が形成されているため、断熱性に劣る。また、比較例２のインシュレータは、覆い部材とマット部材が接着されているため、熱に対する強度が劣る。
【符号の説明】
【００７８】
１００ ディーゼルエンジンの排気系
１１０ 排気マニホールド
１２０、１４０ 浄化装置
１３０、１５０ 排気管
１６０ マフラー
２００ ディーゼルエンジン
３１０、３１０' インシュレータ
３１１ 覆い部材
３１２ マット部材
３１３ スタッド
３１４ 接合部材
Ｗ スポット溶接
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系用インシュレータ及び内燃機関の排気系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排気マニホールド、排気管等の内燃機関の排気系には、放熱や騒音を防止するために、インシュレータが装着されている。
【０００３】
特許文献１には、金属製の覆い部材と、覆い部材の内側に張り合わせた無機質繊維よりなるマット部材と、マット部材の表面に張り合わせた無機質耐熱クロス部材とを組み付けて一体化させたインシュレータにおいて、十字形座金の４本の腕部分の先端でマット部材のたるみを防止する構造が開示されている。具体的には、十字形座金を４本の腕部分で凹状に折り曲げ、クロス部材に開けた丸穴からマット部材を部分的に切り出した後の空所に入り込ませ、座金の中央部分を覆い部材にスポット溶接で固定している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたインシュレータを内燃機関の排気系に装着しても、排気系と、クロス部材又は十字形座金との間の隙間に走行風が流れ込むため、排気系の温度が低下するという問題がある。このとき、十字形座金を介して熱伝導し、排気系の温度が低下するという問題もある。その結果、排気ガスを浄化する性能が低下することがある。
【０００５】
また、特許文献１に記載されたインシュレータは、覆い部材の内側にマット部材が張り合わされているため、熱に対する強度が不十分であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−４９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、熱に対する強度に優れ、内燃機関の排気系の温度低下を抑制することが可能なインシュレータ及び該インシュレータが装着されている内燃機関の排気系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインシュレータは、金属製の覆い部材上に、表層として、セラミック繊維及び／又はガラス繊維からなるマット部材が固定されている。
【０００９】
本発明の内燃機関の排気系は、本発明のインシュレータを、マット部材と当接するように装着している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱に対する強度に優れ、内燃機関の排気系の温度低下を抑制することが可能なインシュレータ及び該インシュレータが装着されている内燃機関の排気系を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の内燃機関の排気系の実施形態を示す模式図である。
【図２】図１のインシュレータを示す断面図である。
【図３】図１のインシュレータの比較例を示す断面図である。
【図４】図２のマット部材を示す斜視図である。
【図５】略三角柱状の爪が形成されている覆い部材の具体例を示す斜視図である。
【図６】略四角（台形）柱状の爪が形成されている覆い部材の具体例を示す斜視図である。
【図７】その他の形状の爪が形成されている覆い部材の具体例を示す斜視図である。
【図８】図６の（ｂ）の覆い部材の変形例を示す斜視図である。
【図９】図８の覆い部材の作製方法を示す上面図である。
【図１０】打ち抜き成形部の形状を示す斜視図である。
【図１１】図２のインシュレータの変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１３】
図１に、本発明の内燃機関の排気系の実施形態を示す。ディーゼルエンジンの排気系１００は、ディーゼルエンジン２００から排出された排気ガスが通過する排気マニホールド１１０、排気マニホールド１１０を通過した排気ガスを浄化する浄化装置１２０、浄化装置１２０で浄化された排気ガスが通過する排気管１３０、排気管１３０を通過した排気ガスを浄化する浄化装置１４０、浄化装置１４０で浄化された排気ガスが通過する排気管１５０及び排気管１５０を通過した排気ガスが排出されるマフラー１６０が接続されている。
【００１４】
排気マニホールド１１０は、外周部にインシュレータ３１０が着脱自在に装着されている。
【００１５】
インシュレータ３１０は、図２に示すように、アルミめっき鋼板からなる覆い部材３１１にスタッド３１３が設けられており、シリカアルミナ繊維からなるマット部材３１２が、スタッド３１３により、空間を介することなく密着した状態で、排気マニホールド１１０に固定されている。なお、マット部材３１２の側端部は、覆い部材３１１の側端部に形成されている折り返し部３１１ａにより、空間を介することなく密着した状態で、被覆されている。このとき、排気マニホールド１１０にマット部材３１２が空間を介することなく密着しているため、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が形成されず、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制することができる。その結果、後述する浄化装置１２０及び１４０の排気ガスを浄化する性能の低下を抑制することができる。
【００１６】
なお、排気マニホールド１１０が複雑な形状であっても、マット部材３１２は、排気マニホールド１１０に空間を介することなく密着するため、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制することができる。
【００１７】
これに対して、図３に示すように、スタッド３１３を用いずに、スポット溶接（不図示）により、覆い部材３１１にステンレス鋼からなるメッシュ３１３'を固定すると、覆い部材３１１とメッシュ３１３'の間にマット部材３１２が挟持されるが、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が形成され、排気マニホールド１１０の温度が低下する。その結果、浄化装置の排気ガスを浄化する性能が低下する。
【００１８】
覆い部材３１１は、折り返し部３１１ａが側端部に形成されているため、マット部材３１２の側端部の側からの脱離を抑制することができる。また、覆い部材３１１は、折り返し部３１１ａが形成されていない側の側端部に、ボルト孔３１１ｂが形成されている。
【００１９】
覆い部材３１１を構成する材料としては、排気マニホールド１１０の形状に加工できれば、特に限定されず、鉄、アルミニウム、銅、ステンレス鋼等が挙げられる。
【００２０】
覆い部材３１１の厚さは、エンジンの振動による破損が起こらない強度であれば、特に限定されず、通常、０．１〜０．６ｍｍである。
【００２１】
なお、覆い部材３１１は、強度を向上させるために、エンボス、ニンバス等の表面加工を施してもよいし、２枚以上重ね合わせてもよい。
【００２２】
マット部材３１２は、図４に示すように、厚さ方向をｚ軸とすると、ｙｚ平面及びｚｘ平面に含まれない単一の方向に、表裏両面からニードリングされており、交絡点３１２ａが形成されている。このため、マット部材３１２は、スタッド３１３と良好に絡み合うことができる。
【００２３】
マット部材３１２の交絡点３１２ａの密度は、通常、２０個／ｃｍ２であり、５〜２５個／ｃｍ２が好ましい。
【００２４】
以下、マット部材３１２の製造方法について説明する。
【００２５】
まず、アルミニウムの含有量が７０ｇ／ｌ、塩素に対するアルミニウムの原子比が１．８の塩基性塩化アルミニウム水溶液に、アルミナとシリカの組成比が６０〜８０：４０〜２０、好ましくは７０〜７４：３０〜２６となるように、シリカゾルを添加する。アルミナの組成比が６０％以下であると、アルミナとシリカから生成されるムライトの組成比が小さくなるため、マット部材３１２の熱伝導度が大きくなり、十分な断熱性能が得られない。
【００２６】
次に、ポリビニルアルコール等の樹脂を添加した後、濃縮して、紡糸液を調製する。さらに、紡糸液を用いて、ブローイング法により紡糸する。
【００２７】
ブローイング法は、エアーノズルから吹き出される空気流と、紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液流を用いて紡糸する方法である。エアーノズルからのスリット当たりのガス流速は、通常、４０〜２００ｍ／秒である。また、紡糸液供給ノズルの直径は、通常、０．１〜０．５ｍｍであり、紡糸液供給ノズル１本当たりの紡糸液の供給量は、通常、１〜１２０ｍｌ／時であるが、３〜５０ｍｌ／時が好ましい。このような条件で紡糸液供給ノズルから押し出される紡糸液は、十分に延伸され、溶着されにくいので、繊維径分布の狭い均一なシリカアルミナ繊維前駆体のシートが得られる。
【００２８】
シリカアルミナ繊維前駆体の平均繊維長は、通常、２５０μｍ以上であり、５００μｍ以上が好ましい。平均繊維長が２５０μｍ未満であると、シリカアルミナ繊維前駆体が十分に絡み合わず、十分な強度が得られない。また、シリカアルミナ繊維前駆体の平均直径は、通常、３〜８μｍであり、５〜７μｍが好ましい。
【００２９】
次に、シリカアルミナ繊維前駆体のシートを積層した後、ニードリング装置を用いて、積層シートにニードルを抜き差しして、ニードリングする。ニードリング装置は、前述の単一の方向にニードルが設けられており、ニードルを抜き差しするために往復移動することが可能なニードルボード２個と、積層シートを支持する一対の支持板を有する。ニードルボードには、ニードルが、例えば、２５〜５０００個／１００ｃｍ２の密度で設けられており、一対の支持板には、２個のニードルボードに設けられているニードルに対応する貫通孔が形成されている。このとき、２個のニードルボードは、それぞれ、積層シートの表面及び裏面をニードリングし、２個のニードルボードには、それぞれ、ニードリングする位置が重ならないようにニードルが設けられている。このため、一対の支持板に支持された積層シートに対して、２個のニードルボードを往復移動させることにより、積層シートにニードルが抜き差しされ、繊維が交絡された交絡点が形成される。交絡点では、複雑に絡み合った繊維が単一の方向に配向されているため、積層シートの強度を向上させることができる。
【００３０】
ニードリング装置には、積層シートを、例えば、２０ｍｍ／秒で搬送する搬送手段が設けられていてもよい。
【００３１】
次に、ニードリングされた積層シートを常温から加熱し、最高温度１２５０℃程度で連続焼成することにより、シリカアルミナ繊維からなるマット部材３１２が得られる。
【００３２】
得られたマット部材３１２には、局所的にシリカアルミナ繊維が強く絡み合っているニードル痕が形成され、スタッド３１３や、後述する爪や引っ掛け部と、ニードル痕が絡むことにより、マット部材３１２をインシュレータ３１０に安定して固定することができる。このため、インシュレータ３１０を排気マニホールド１１０に着脱する際にマット部材３１２が脱落しにくい。
【００３３】
マット部材３１２を構成する材料としては、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制することが可能であれば、シリカアルミナ繊維に限定されず、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール等のセラミック繊維；ガラス繊維等が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、繊維の飛散や型崩れを抑制できることから、アルミナを５０質量％以上含む繊維が好ましい。
【００３４】
マット部材３１２の厚さは、通常、５〜１０ｍｍ程度である。
【００３５】
マット部材３１２の充填密度が０．１５〜０．５５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。充填密度が０．１５ｇ／ｃｍ３未満であると、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が発生して、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがあり、０．５５ｇ／ｃｍ３を超えると、排気マニホールド１１０にインシュレータ３１０を組み付けにくくなったり、マット部材３１２が折損しやすくなったりすることがある。
【００３６】
なお、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に走行風が流れ込むことを抑制できるため、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が無い状態であることが好ましい。ただし、インシュレータ３１０の全域において、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が無い状態にする必要は無く、インシュレータ３１０の端部のみにおいて、排気マニホールド１１０と覆い部材３１１の間に隙間が無い状態であってもよい。このため、マット部材３１２の充填密度は、インシュレータ３１０の中央部よりも端部の方が大きいことが好ましい。
【００３７】
スタッド３１３は、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制するために、排気マニホールド１１０との間に所定の間隔を隔てて覆い部材３１１に接合されている。このとき、スタッド３１３と排気マニホールド１１０の間隔は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。スタッド３１３と排気マニホールド１１０の間隔が０．５ｍｍ未満であると、振動により排気マニホールド１１０とスタッド３１３が接触して熱伝導することにより、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがある。
【００３８】
スタッド３１３の径は、通常、２ｍｍ以上であり、２〜１０ｍｍが好ましい。スタッド３１３の径が２ｍｍ未満であると、スタッド３１３の強度が不十分になることがある。
【００３９】
インシュレータ３１０は、マット部材３１２をスタッド３１３により覆い部材３１１に固定した後、側端部を折り返して折り返し部３１１ａを形成することにより製造することができる。
【００４０】
なお、マット部材３１２を、スタッド３１３により覆い部材３１１に固定する代わりに、爪が形成されている覆い部材に固定してもよい。
【００４１】
爪の形状としては、マット部材３１２を固定することが可能であれば、特に限定されず、略三角柱状、略四角（台形）柱状等が挙げられる。
【００４２】
図５、６及び７に、それぞれ略三角柱状の爪、略四角（台形）柱状の爪及びその他の形状の爪が形成されている覆い部材の具体例を示す。このとき、図５の（ｂ）及び（ｄ）、図６の（ｂ）及び（ｄ）、図７の（ｂ）の爪には、引っ掛け部が形成されている。引っ掛け部の形状としては、マット部材３１２を固定することが可能であれば、特に限定されず、略三角柱状、略四角（台形）柱状等が挙げられる。
【００４３】
例えば、図６の（ｂ）の覆い部材は、溶接により台形柱状の爪を平板に固定すると共に、溶接により台形柱状の引っ掛け部を爪に固定することにより作製することができる。
【００４４】
なお、図６の（ｂ）の覆い部材以外の覆い部材についても、同様にして、作製することができる。
【００４５】
爪は、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制するために、排気マニホールド１１０との間に所定の間隔を隔てて形成される。このとき、爪と排気マニホールド１１０の間隔は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。爪と排気マニホールド１１０の間隔が０．５ｍｍ未満であると、振動により排気マニホールド１１０と爪が接触して熱伝導することにより、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがある。
【００４６】
爪の表面積は、通常、５〜１０ｃｍ２程度である。爪の表面積が小さすぎると、マット部材３１２を固定にくくなることがあり、爪の表面積が大きすぎると、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがある。
【００４７】
なお、覆い部材に爪を２個以上設けてもよいし、爪に引っ掛け部を２個以上形成してもよい。
【００４８】
図８に、図６の（ｂ）の覆い部材の変形例を示す。このような覆い部材は、図９に示すように、平板の実線部を裁断した後、破線部で折り返すことにより、作製することができる。このため、溶接する必要が無く、容易に作製することができる。また、爪及び引っ掛け部の角度を容易に調整することができ、マット部材３１２を固定しやすい。
【００４９】
なお、図６の（ｂ）の覆い部材以外の覆い部材の変形例についても、図９と同様にして、作製することができる。
【００５０】
また、マット部材３１２を、スタッド３１３により覆い部材３１１に固定する代わりに、打ち抜き成形されている覆い部材に固定してもよい。
【００５１】
打ち抜き成形部の形状としては、マット部材３１２を固定することが可能であれば、特に限定されず、図１０（ａ）及び（ｂ）に示す形状が挙げられる。
【００５２】
打ち抜き成形部は、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制するために、排気マニホールド１１０との間に所定の間隔を隔てて形成される。このとき、打ち抜き成形部と排気マニホールド１１０の間隔は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。打ち抜き成形部と排気マニホールド１１０の間隔が０．５ｍｍ未満であると、振動により排気マニホールド１１０と打ち抜き成形部が接触して熱伝導することにより、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制しにくくなることがある。
【００５３】
図１１に、インシュレータ３１０の変形例を示す。インシュレータ３１０'は、覆い部材３１１上に、ステンレス鋼繊維からなる接合部材３１４がスポット溶接Ｗにより固定されており、マット部材３１２は、接合部材３１４に接合されている。このとき、マット部材３１２にスポット溶接Ｗによる隙間が形成されているが、インシュレータ３１０'を排気マニホールド１１０に装着すると、隙間は埋没する。このため、排気マニホールド１１０の温度低下を抑制することができる。
【００５４】
マット部材３１２を接合部材３１４に接合する方法としては、熱に対する強度に優れていれば、特に限定されないが、ニードリング、ステッチ、ステープル等が挙げられる。
【００５５】
接合部材３１４を構成する材料としては、覆い部材３１１上に、スポット溶接Ｗにより固定することが可能であれば、ステンレス鋼繊維に限定されず、鉄繊維、アルミニウム繊維、銅繊維等の金属繊維が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、インシュレータ３１０'を溶接により排気マニホールド１１０等の排気管に固定できることから、鉄、ステンレス鋼繊維が好ましい。
【００５６】
接合部材３１４の比重は、マット部材３１２を接合することが可能であれば、特に限定されず、通常、３００〜１５００ｇ／ｍ２であり、１０００ｇ／ｍ２程度が好ましい。
【００５７】
インシュレータ３１０'は、マット部材３１２と接合部材３１４を接合した後、マット部材３１２と接合された接合部材３１４を、スポット溶接Ｗにより、覆い部材３１１に固定することにより製造することができる。
【００５８】
一方、インシュレータ３１０が装着される排気マニホールド１１０は、覆い部材３１１の折り返し部３１１ａが配置される側と反対側の端部に、ボルト孔１１１ａが形成されている取り付け部１１１が設けられている。このため、ボルト１１２により、インシュレータ３１０を排気マニホールド１１０に着脱自在に装着することができる。
【００５９】
浄化装置１２０は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）が担持された担体１２１及びディーゼルパーティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）１２２の外周部に保持シール材（不図示）が配置された状態で、金属容器１２３に収納されている。このとき、ディーゼル酸化触媒は、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）を酸化する。また、ディーゼルパーティキュレートフィルタは、排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕捉して燃焼させる。
【００６０】
浄化装置１２０は、外周部にインシュレータ３２０が着脱自在に装着されている。このとき、インシュレータ３２０としては、インシュレータ３１０で例示されたものと同様のものを用いることができ、インシュレータ３１０と同様にして、着脱自在に装着することができる。このため、浄化装置１２０の温度低下を抑制することができ、その結果、浄化装置１２０及び後述する浄化装置１４０の触媒作用の低下を抑制することができる。
【００６１】
排気管１３０は、外周部にインシュレータ３３０が着脱自在に装着されている。このとき、インシュレータ３３０としては、インシュレータ３１０で例示されたものと同様のものを用いることができ、インシュレータ３１０と同様にして、着脱自在に装着することができる。このため、排気管１３０の温度低下を抑制することができ、その結果、後述する浄化装置１４０の触媒作用の低下を抑制することができる。
【００６２】
第二の浄化装置１４０は、ＮＯｘの選択触媒還元（ＳＣＲ）が行われ、触媒が担持された担体１４１の外周部に保持シール材（不図示）が配置された状態で、金属容器１４２に収納されている。このとき、図示していないが、浄化装置１４０の直前の排気管１３０に、尿素水が圧縮空気と共に噴射され、排出ガスに混合される。
【００６３】
浄化装置１４０は、外周部にインシュレータ３４０が着脱自在に装着されている。このとき、インシュレータ３４０としては、インシュレータ３１０で例示されたものと同様のものを用いることができ、インシュレータ３１０と同様にして、着脱自在に装着することができる。このため、浄化装置１４０の温度低下を抑制することができ、その結果、浄化装置１４０の触媒作用の低下を抑制することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、排気マニホールド１１０、浄化装置１２０、排気管１３０及び浄化装置１４０に、それぞれインシュレータ３１０、３２０、３３０及び３４０を着脱自在に装着しているが、インシュレータ３１０、３２０、３３０及び３４０の少なくとも一つと、公知のインシュレータを用いてもよい。
【００６５】
また、排気マニホールド１１０を通過する排気ガスのエネルギーを用いてタービンを回転させることにより、遠心式圧縮機を駆動させて、圧縮した空気をディーゼルエンジン２００内に送り込むターボチャージャーを設けてもよい。
【００６６】
ターボチャージャーは、外周部にインシュレータが着脱自在に装着されている。このとき、インシュレータとしては、インシュレータ３１０で例示されたものと同様のものを用いることができ、インシュレータ３１０と同様にして、着脱自在に装着することができる。このため、ターボチャージャーの温度低下を抑制することができ、その結果、排気ガスのエネルギーを効率的に用いることができると共に、浄化装置１２０及び１４０の触媒作用の低下を抑制することができる。
【００６７】
さらに、排気マニホールド１１０を通過する排気ガスの一部を取り出して、吸気マニホールドに導き、再度吸気させる排気際循環（ＥＧＲ）を設けてもよい。
【００６８】
また、本実施形態では、ディーゼルエンジンの排気系１００について説明したが、内燃機関の排気系としては、特に限定されず、ガソリンエンジンの排気系等であってもよい。
【実施例】
【００６９】
［実施例１］
１００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのアルミナ繊維からなるマット部材３１２と、１００ｍｍ×１００ｍｍ、比重が３００〜１５００ｇ／ｍ２のステンレス鋼繊維（ＳＵＳ４３４）からなる接合部材３１４を、３５０個／ｃｍ２で接合部材３１４からマット部材３１２にニードリングすることにより接合した後、マット部材３１２と接合された接合部材３１４を、スポット溶接Ｗにより、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４０９）からなる覆い部材３１１に固定して、インシュレータ３１０'を得た（図９参照）。
【００７０】
［実施例２］
マット部材３１２と接合部材３１４を、直径が０．２ｍｍの金属繊維を用いて３ｍｍ間隔でステッチすることにより接合した以外は、実施例１と同様にして、インシュレータ３１０'を得た。
【００７１】
［比較例１］
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４０９）からなる覆い部材上に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのアルミナ繊維からなるマット部材及び１００ｍｍ×１００ｍｍ、金属繊維の直径が０．２ｍｍ、金属繊維間の間隔が０．５０ｍｍの平織りのメッシュを順次配置した後、スポット溶接により固定して、インシュレータを製造した。
【００７２】
［比較例２］
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４０９）からなる覆い部材上に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４ｍｍのアルミナ繊維からなるマット部材を、接着剤アロンセラミックＤ（東亜合成社製）を用いて、接着することより固定し、インシュレータを製造した。
【００７３】
［断熱性］
３００℃に設定したホットプレートＣＨ−１８０（ＡＳＯＮＥ社製）上に、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．５ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ４０９）及びインシュレータを順次配置し、ステンレス鋼板の表面と裏面の温度差を、熱電対を用いて測定した。このとき、家庭用扇風機ＤＦ３５Ａ（東芝社製）を弱に設定して、ヒーターに対して、距離１ｍ、高さ６０ｃｍの位置から送風した場合と、送風しない場合の、ステンレス鋼板の表面と裏面の温度差の差から、断熱性を評価した。
【００７４】
なお、断熱性を評価することにより、覆い部材とマット部材の間の隙間に走行風が流れ込むことによる内燃機関の排気系の温度低下を抑制する効果を評価することができる。
【００７５】
［熱に対する強度］
インシュレータに、６００℃で１時間保管した後、室温に冷却する熱サイクルを１０回繰り返し、熱に対する強度を評価した。なお、覆い部材を持っても、マット部材が剥がれない場合を○、覆い部材を持つと、マット部材が剥がれる場合を×として、判定した。
【００７６】
表１に、評価結果を示す。
【００７７】
【表１】
表１から、実施例１、２のインシュレータは、断熱性及び熱に対する強度に優れることがわかる。一方、比較例１のインシュレータは、覆い部材とマット部材の間に隙間が形成されているため、断熱性に劣る。また、比較例２のインシュレータは、覆い部材とマット部材が接着されているため、熱に対する強度が劣る。
【符号の説明】
【００７８】
１００ ディーゼルエンジンの排気系
１１０ 排気マニホールド
１２０、１４０ 浄化装置
１３０、１５０ 排気管
１６０ マフラー
２００ ディーゼルエンジン
３１０、３１０' インシュレータ
３１１ 覆い部材
３１２ マット部材
３１３ スタッド
３１４ 接合部材
Ｗ スポット溶接
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系用のインシュレータであって、
覆い部材上に、表層として、セラミック繊維及び／又はガラス繊維を含むマット部材が固定されていることを特徴とするインシュレータ。
【請求項２】
前記マット部材は、スタッドにより、前記覆い部材上に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
【請求項３】
前記覆い部材に、爪が設けられており、
前記マット部材は、前記爪により、前記覆い部材上に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
【請求項４】
前記マット部材は、ニードリングされていることを特徴とする請求項２又は３に記載のインシュレータ。
【請求項５】
前記覆い部材上に、金属繊維を含む接合部材が溶接により固定されており、
前記マット部材は、前記接合部材に接合されていることを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
【請求項６】
前記マット部材は、ニードリング、ステッチ又はステープルにより、前記接合部材に接合されていることを特徴とする請求項５に記載のインシュレータ。
【請求項７】
前記金属繊維は、鉄、アルミニウム、銅及びステンレス鋼の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載のインシュレータ。
【請求項８】
前記セラミック繊維は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ及びロックウールの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のインシュレータ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のインシュレータを、前記マット部材と当接するように装着していることを特徴とする内燃機関の排気系。
【請求項１】
内燃機関の排気系用のインシュレータであって、
覆い部材上に、表層として、セラミック繊維及び／又はガラス繊維を含むマット部材が固定されていることを特徴とするインシュレータ。
【請求項２】
前記マット部材は、スタッドにより、前記覆い部材上に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
【請求項３】
前記覆い部材に、爪が設けられており、
前記マット部材は、前記爪により、前記覆い部材上に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
【請求項４】
前記マット部材は、ニードリングされていることを特徴とする請求項２又は３に記載のインシュレータ。
【請求項５】
前記覆い部材上に、金属繊維を含む接合部材が溶接により固定されており、
前記マット部材は、前記接合部材に接合されていることを特徴とする請求項１に記載のインシュレータ。
【請求項６】
前記マット部材は、ニードリング、ステッチ又はステープルにより、前記接合部材に接合されていることを特徴とする請求項５に記載のインシュレータ。
【請求項７】
前記金属繊維は、鉄、アルミニウム、銅及びステンレス鋼の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載のインシュレータ。
【請求項８】
前記セラミック繊維は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ及びロックウールの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のインシュレータ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のインシュレータを、前記マット部材と当接するように装着していることを特徴とする内燃機関の排気系。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１４９３７１（Ｐ２０１１−１４９３７１Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５０２（Ｐ２０１０−１２５０２）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（００００００１５８）イビデン株式会社 (856)
【Ｆターム（参考）】
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