隔熱管的製作方法

2023-09-16 00:05:15

本發明涉及一種隔熱管。

背景技術：

具有排出氮氧化物(以下稱為NOx)的柴油發動機的車輛等中，為了淨化NOx，使用利用選擇性催化還原(SCR，Selective Catalytic Reduction)催化劑的排氣淨化裝置(以下稱為SCR系統)。在SCR系統中設置有噴嘴和配置在噴嘴下遊的SCR催化劑，所述噴嘴向由發動機排出的排氣流動的排氣管噴射尿素水。SCR系統中，當排氣從發動機排出到排氣管時，向排氣管中流動的高溫排氣噴射尿素水，通過排氣的熱，尿素被水解而產生氨。產生的氨在排氣管中與排氣一起向下遊流動，到達SCR催化劑。在SCR催化劑中，在SCR催化劑的作用下，促進氨和排氣中的NOx的化學反應，從而NOx被淨化成水和氮。

在SCR系統中，噴嘴通過管與尿素水箱連接，尿素水從箱經由管適當地供給到噴嘴。但是，在SCR系統中，由於尿素水的凝固點約為-11℃左右，因此存在下述問題：在寒冷的地方管內的尿素水會凍結，從而無法向噴嘴供給尿素水。因此，需要開發一種防止管內的尿素水凍結的技術。例如，在專利文獻1中公開了一種液體輸送用管，其中管接頭和管的連接部分及其附近的管由防散熱用罩覆蓋，線加熱器插入到管內。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2009-250271號公報

技術實現要素：

需要解決的技術問題

由於排氣管靠近產生高熱的發動機，因此在與排氣管連接的管的附近氛圍氣溫度非常高。因此，存在下述擔憂：管內的尿素水通過與氛圍氣的熱交換被加熱而溫度上升至容許溫度以上，因此可能因水分蒸發而導致濃度變得過高或者產生氨。對此，在現有的方法中，為了抑制尿素水的溫度上升，在管與熱源之間設置擋熱板，但是效果不是很明顯。

因此，本發明的目的在於提供一種能夠抑制因與氛圍氣的熱交換而管內的溫度上升的隔熱管。

技術方案

本發明的隔熱管，其特徵在於，包括：管，流體能夠在其內部流動；隔熱部件，以覆蓋所述管的方式配置，所述管使用於利用SCR催化劑的排氣淨化裝置，所述隔熱部件構成為獨立氣泡結構，能夠抑制因與氛圍氣的熱交換而所述流體的溫度上升。

有益效果

本發明包括內部流動流體的管和以覆蓋管的方式配置的隔熱部件，管使用於利用SCR催化劑的排氣淨化裝置，隔熱部件構成為獨立氣泡結構，從而能夠抑制因與氛圍氣的熱交換而流體的溫度上升，因此，由於在利用SCR催化劑的排氣淨化裝置中，管的內部通過隔熱部件與外部隔熱，因此能夠抑制因與氛圍氣的熱交換而管內部流動的流體的溫度上升。

附圖說明

圖1是示出本發明的實施方式的隔熱管的整體結構的局部立體圖。

圖2是示出本發明的實施方式的隔熱管的圖1中的A-A′剖面的剖面圖。

圖3是示出使用本發明的實施方式的隔熱管的建築機械的示意圖。

圖4是示出用於評價本發明的實施方式的隔熱管的隔熱性能的裝置的示意圖。

具體實施方式

1.隔熱管的結構

圖1所示的隔熱管1包括：管2，流體能夠在其內部流動；隔熱部件3，以覆蓋管2的方式配置。隔熱管1還包括熱水管4，其沿著管2配置，加熱的流體能夠在其內部流動。管2和熱水管4具有柔軟性，並具有圓筒形狀。形成管2和熱水管4的材料可根據內部流動的液體來選擇。管2的材料可以選擇使作為流體的尿素水可以在內部流動的材料，熱水管4的材料可以選擇使作為加熱的流體的防凍液可以流動的材料。在本實施方式中，管2和熱水管4由樹脂形成。

這種管2和熱水管4由捆束部件5捆在一起，並且以彼此的側面相接觸的方式固定在一起。在本實施方式中，捆束部件5是帶狀部件，在管2的側面和熱水管4的側面相接觸的狀態下，以螺旋狀無縫隙地纏繞其表面來固定管2和熱水管4。另外，在本實施方式中，帶狀部件不具有粘接性，但是也可以具有粘接性。

管2的一端具有接頭6a，以便與其他設備容易地連接，在未圖示的另一端也具有接頭。同樣地，在熱水管4的一端也具有接頭6b，而且，在未圖示的另一端也具有接頭。本實施方式中，接頭6a、6b由樹脂形成，並且為凹型。另外，接頭也可以為凸型。管2和熱水管4可以僅在一端具有接頭，也可以不具有接頭。

隔熱部件3由彈性體等具有柔軟性的部件形成，所述部件具有相鄰的氣泡不連接而形成多個相互獨立的氣泡的獨立氣泡結構。隔熱部件3例如由乙烯丙烯二烯類合成橡膠或腈類合成橡膠等形成。隔熱部件3具有中空的圓筒形狀，且配置成在隔熱部件3的中空部分中插入有管2和熱水管4，隔熱部件3覆蓋管2和熱水管4。另外，隔熱部件3具有沿長軸方向的狹縫7，管2和熱水管4可以從狹縫7插入到內部。

隔熱部件3由具有耐磨性的保護部件8覆蓋，以保護其免受外傷。在本實施方式中，保護部件8是具有高耐熱性和高耐磨性的帶狀部件，以螺旋狀無縫隙地纏繞在隔熱部件3的表面。因此，保護部件8能夠保護隔熱部件3免受外傷，因此能夠抑制隔熱部件3因受到外傷而隔熱性能劣化。

進一步地，纏繞在隔熱部件3的表面的保護部件8上還可以覆蓋具有伸縮性和粘接性的保護部件9。在本實施方式中，保護部件9是具有高伸縮性、高粘接性及高耐熱性的帶狀部件，以螺旋狀無縫隙地纏繞在保護部件8的表面。因此，保護部件8由保護部件9固定，從而能夠抑制保護部件8被剝離，因此能夠保護隔熱部件3免受外傷，防止隔熱性能下降。

對於保護部件8、9並沒有特別限定，優選的是具有耐熱性。即使在高溫氛圍氣下，保護部件8、9也不會劣化，這是因為各自所具有的功能能夠得以保持。因此，隔熱管1的耐熱性得以提高，即使在高溫氛圍氣下也能夠抑制隔熱管1的隔熱性能下降，從而能夠更加可靠地抑制在管2的內部流動的流體的溫度上升。

另外，在本實施方式中，雖然保護部件8、9使用帶狀部件，但是，只要能夠保護隔熱部件3，對其形狀不做特別限定。例如，保護部件8、9可以是管狀部件。

如圖1所示，隔熱部件3的一端通過固定部件10固定在管2和熱水管4。未圖示的隔熱部件3的另一端也一樣。在本實施方式這中，固定部件10是具有粘接性的帶狀部件，通過在隔熱部件3的端部以螺旋狀無縫隙地纏繞來將隔熱部件3固定在管2和熱水管4。

如圖2所示，隔熱管1中，由捆束部件5捆在一起的管2和熱水管4位於中心，形成狹縫7的隔熱部件3以覆蓋管2和熱水管4周圍的方式配置。另外，在隔熱管1中，隔熱部件3由保護部件8覆蓋，保護部件9覆蓋所述保護部件8的外側。在本實施方式中，雖然被捆在一起的管2和熱水管4與隔熱部件3之間形成有空隙27，但是還可以是管2和熱水管4與隔熱部件3之間緊密接觸而在其之間形成較小的空隙27。

2.作用及效果

如圖3所示，隔熱管1使用於例如建築機械11的SCR系統12。建築機械11是用於建築作業的機械，例如鏟車等。建築機械11包括：發動機室17，容納發動機13、從發動機13排出的排氣流動的排氣管14、向外部散熱的散熱器15及冷卻散熱器15的冷卻風扇16；客室18，用於操作建築機械11的操作人員乘坐。SCR系統12配置在設置於機體前方的客室18與設置於機體後方的發動機室17之間的空間。

發動機13通過兩個未圖示的管與散熱器15連接。管上設置有未圖示的泵，從而防凍液能夠在發動機13與散熱器15之間循環。通過所述泵從散熱器15排出的防凍液經由管被供給到發動機13以冷卻發動機13。通過冷卻發動機13而被加熱的防凍液從發動機13排出並經由管被供給到散熱器15。在散熱器15中，被加熱的防凍液被冷卻後重新供給到發動機13。如此，通過防凍液在發動機13與散熱器15之間循環來發動機13被冷卻。

SCR系統12包括隔熱管1、排氣管14、尿素水箱19及泵20。排氣管14包括可向排氣管14內噴射尿素水的未圖示的噴嘴。排氣管14還包括設置在噴嘴下遊的未圖示的SCR催化劑。泵20與三個隔熱管1的管2(圖1)連接。其中，兩個隔熱管1的管2的另一端與尿素水箱19連接。因此，泵20通過管2與尿素水箱19之間使尿素水進行循環。剩餘的一個隔熱管1的另一端與噴嘴連接。因此，泵20可以將從尿素水箱19吸引的尿素水通過管2供給到噴嘴，從噴嘴向排氣管14噴射。

在SCR系統12中，從發動機13排出的防凍液被供給到隔熱管1的熱水管4(圖1)的一端，經由熱水管4而從熱水管4的另一端排出的防凍液被供給到散熱器15。因此，在SCR系統12中，與熱水管4相接觸的管2中流動的尿素水與熱水管4中流動的防凍液進行熱交換而被加熱。

在SCR系統12中，連接泵20和噴嘴的隔熱管1配置在氛圍氣溫度高的發動機室17附近。並且，所述隔熱管1配置在作為熱源的發動機13的附近，在發動機室17中也配置在氛圍氣溫度高的地方。因此，隔熱管1受到很強的外部熱的影響。

在這樣的SCR系統12中，向在排氣管14中流動的高溫排氣噴射尿素水，通過排氣的熱，尿素被水解而產生氨。產生的氨在排氣管14中與排氣一起向下遊流動，到達SCR催化劑。在SCR催化劑中，通過SCR催化劑的作用下氨和排氣中的NOx的化學反應被促進，從而NOx被淨化成水和氮。

根據以上的結構，本發明的實施方式的隔熱管1包括在內部流體能夠流動的管2和以覆蓋管2的方式配置的隔熱部件3，管2使用於利用SCR催化劑的排氣淨化裝置，隔熱部件3具有獨立氣泡結構，從而能夠抑制因與氛圍氣的熱交換而流體的溫度上升。

因此，即使隔熱管1配置在發動機室17或發動機13附近的氛圍氣溫度高的地方，由於管2的內部通過隔熱部件3與外部隔熱，因此能夠抑制因與氛圍氣的熱交換而在管2內部流動的尿素水的溫度上升。

隔熱管1中，由於隔熱部件3具有柔軟性，隔熱部件3能夠隨著隔熱管1的形狀變形，從而隔熱部件3能夠可靠地覆蓋彎曲狀態的管2。因此，即使管2以彎曲的狀態配置的情況下，隔熱管1也能夠可靠地抑制管2的內部流動的尿素水的溫度上升。

隔熱管1中，由於隔熱部件3具有沿長軸方向的狹縫7，能夠從狹縫7向隔熱部件3中插入管2和熱水管4，從而能夠容易製造隔熱管1。

隔熱管1中，管2和熱水管4由捆束部件5進行固定，從而增加管2的側面和熱水管4的側面相接觸的面積，能夠提高管2與熱水管4之間的熱交換效率，並且能夠抑制在管2的內部流動的尿素水的溫度上升。另外，隔熱管1中，由於管2和熱水管4由捆束部件5進行固定，從而能夠由隔熱部件3容易地覆蓋管2和熱水管4，能夠容易地製造隔熱管1。

3.變形例

本發明並不限定於上述的實施方式，在本發明的要旨的範圍內可以進行適當的變更。例如，管2、隔熱部件3、熱水管4、捆束部件5、固定部件10、接頭6a、6b及保護部件8、9的材質和形狀可以進行適當變更。

在上述實施方式中，對於管2和熱水管4由樹脂形成、具有柔軟性以及呈圓筒形狀的情況進行了說明，但是，本發明並不限定於此，管2和熱水管4還可以由除樹脂以外的其他材料形成，而且也可以不具有柔軟性，其剖面形狀也可以是除圓形以外的其他形狀。

另外，在上述實施方式中，對於隔熱部件3由具有柔軟性的部件形成，並沿長軸方向具有狹縫7的情況進行了說明，但是，本發明並不限定於此，隔熱部件3也可以不具有柔軟性，而且也可以不具有狹縫7。

並且，在上述實施方式中，對於隔熱部件1具有熱水管4的情況進行了說明，但是，本發明並不限定於此，隔熱部件1也可以不包括熱水管4。另外，代替熱水管4，用於加熱流體的加熱器線可以插入到管2的內部。另外，當隔熱管1不包括熱水管4時，隔熱部件3以接近於緊密接觸管2的形狀覆蓋管2，使隔熱部件3內側形成的空隙27變小。

另外，在上述的實施方式中說明的隔熱管1也可以包括波紋管。例如，可以由波紋管覆蓋管2和熱水管4，由隔熱部件3進一步覆蓋所述波紋管，然後將覆蓋管2和熱水管4的隔熱部件3由波紋管進一步覆蓋。由波紋管覆蓋的位置並沒有特別限定。波紋管可以沿長軸方向形成狹縫。另外，當由波紋管覆蓋管2和熱水管4並由隔熱部件3覆蓋波紋管時，與由隔熱部件3直接覆蓋管2和熱水管4的情況相比，在隔熱部件3的內側形成更多的空隙27。

並且，在上述的實施方式中，對於隔熱管1的隔熱部件3由保護部件8和保護部件9覆蓋的情況進行了說明，但是，本發明並不限定於此。隔熱部件3可以僅由保護部件8覆蓋，也可以僅由保護部件9覆蓋，還可以是不被保護部件覆蓋。

另外，隔熱部件3可以包括未圖示的閉塞部件。閉塞部件配置成覆蓋隔熱部件3的表面的一部分，所述閉塞部件固定隔熱部件3以防止狹縫7擴大。因此，隔熱部件3被固定成大部分狹縫7閉合的狀態。閉塞部件可以使用例如具有高伸縮性、高粘接性及高耐熱性的帶狀部件(同保護部件9相同的部件)。在這種情況下，閉塞部件例如可以以與狹縫7交叉的方式貼在隔熱部件3的表面的多個位置，狹縫7被固定成閉合的狀態。另外，閉塞部件還可以以覆蓋整個狹縫7的方式貼在隔熱部件3的表面。

如此，隔熱部件1中，由於由閉塞部件固定隔熱部件3來使狹縫7閉合，因此能夠由隔熱部件3可靠地覆蓋管2。因此，隔熱部件1能夠更加可靠地抑制在管2的內部流動的尿素水的溫度上升。

實施例

為了評價隔熱管1的隔熱性能，製備了具有如表1所示的剖面形狀的實施例1～6的隔熱管1。所製備的實施例1～6的隔熱管1中，在長度為1m的管2的兩端連接有接頭，由長度為0.95m的隔熱部件3等來覆蓋管2。隔熱管1通過如下的方式製備：作為管2使用樹脂管(型號：TEU-4-8×6)，作為隔熱部件3使用形成狹縫7的亞羅弗隔熱管(實施例1、3～6的型號：M10010，實施例2的型號：M10016)，作為保護部件8使用具有高耐熱性的德莎膠帶(型號：51026)。

[表1]

在實施例2中，將管2由形成有狹縫22的波紋管21(尺寸：10型)覆蓋後，由隔熱部件3覆蓋波紋管21，由此製備了隔熱管1。

在實施例3中，由隔熱部件3覆蓋管2後，由形成有狹縫22的波紋管21(尺寸：28型)覆蓋隔熱部件3，由此製備了隔熱管1。

在實施例5和實施例6中，將已製備的隔熱管1放置在被加熱至120℃的恆溫槽中24小時而進行熱處理。

對於實施例1～6的隔熱管1的隔熱性能，利用以下方法進行了評價。首先，如圖4所示，將隔熱管1以隔熱部件3的大部分進入到恆溫槽23內的方式配置，並將恆溫槽23內的溫度加熱至80℃。接著，通過泵24將儲存在水槽25中的水以24ml/分鐘的速度供給到隔熱管1的接頭6a，並使從接頭6c排出的水返回到水槽25從而使水循環。接著，調節加熱器26對水進行加熱，以使接頭6a與配置在恆溫槽23的隔熱部件3之間T1的暴露於外部的管2的溫度(以下稱為入口溫度)能夠保持約40℃。當入口溫度平穩在約40℃後，測量接頭6c與隔熱部件3之間T2的暴露於外部的管2的溫度(以下稱為出口溫度)。根據測量的出口溫度與入口溫差，評價隔熱管1的隔熱性能。當溫差越小時，隔熱管1具有越高的隔熱性能。

為了比較，作為比較例1製備了代替隔熱管1而僅使用樹脂管(型號：TEU-4-8×6)的管，作為比較例2製備了由形成狹縫22的波紋管21(尺寸：10型)覆蓋樹脂管(型號：TEU-4-8×6)的管，並以相同的方式評價其隔熱性能。評價結果以表1中的「溫差(℃)表示」。

通過比較實施例1～6的隔熱管1和比較例1、2的管可知，實施例1～6的隔熱管1的溫差小於比較例1、2的管。這表示由於隔熱管1包括構成獨立氣泡結構的隔熱部件3而具有高隔熱性能。由此可知，本發明的隔熱管1能夠抑制因與氛圍氣進行熱交換而在管2的內部流動的流體的溫度上升。

另外，比較比較例1的管和比較例2的管，包括波紋管21的比較例2的溫差小於比較例1。因此，可知波紋管21也具有隔熱效果。但是，由於比較例2的溫差大於實施例1的隔熱管的溫差，因此波紋管21具有的隔熱性能並不是很充分。

通過比較實施例1的隔熱管1和包括波紋管21的實施例2、3的隔熱管1，可知實施例2、3的隔熱管1具有與實施例1相同程度的溫差。因此，可知隔熱管1並不因具有波紋管21而具有更好的隔熱效果，而是通過隔熱部件3來獲得高隔熱性能。

通過比較實施例1的隔熱管1和進行加熱處理的實施例5的隔熱管1可知，實施例5的隔熱管1的最外面直徑變小，隔熱部件3收縮。另外，實施例5的隔熱管1具有與實施例1的隔熱管1相同程度的溫差，從而可知即使經過加熱處理而隔熱部件3收縮，也保持高隔熱性能。同樣，通過比較實施例4的隔熱管1和進行加熱處理的實施例6的隔熱管1可知，實施例6的隔熱管1的最外面直徑變小而收縮，但是其具有與實施例4的隔熱管1相同程度的溫差，保持高隔熱性能。

為了進一步調查隔熱管1的耐熱性，對隔熱管1進行了長時間的耐熱試驗。通過比較耐熱試驗前後的隔熱性能，評價了隔熱管1的耐熱性。隔熱性能的評價方法與上述的方法相同。

耐熱試驗中使用的隔熱管1是將作為管2的樹脂管(型號：TEU-4-8×6)由作為隔熱部件3的形成有狹縫7的亞羅弗隔熱管(型號：M10010)覆蓋，進一步將作為保護部件8的德莎膠帶(型號51026)和作為保護部件9的具有耐熱性的IRRAX膠帶VZL以此順序卷繞來製備。製備三個(樣品A、樣品B、樣品C)具有相同結構的隔熱管1，對三個隔熱管進行耐熱性評價。

首先，通過上述的方法評價了耐熱試驗前的隔熱管1的隔熱性能。接著，在110℃的恆溫槽中放置1000小時，對三個隔熱管1進行了耐熱試驗。最後，通過上述的方法評價了耐熱試驗後的隔熱管1的隔熱性能，並將其結果表示在表2中。由於耐熱試驗前的樣品A、樣品B、樣品C的溫差均相同，因此，表2中表示作為試驗前的結果。

[表2]

如表2所示，耐熱試驗後的隔熱管1，即樣品A、樣品B、樣品C均具有與試驗前相同程度的溫差，保持高隔熱性能。由此可知，隔熱管1具有耐熱性。

附圖標記說明

1：隔熱管

2：管

3：隔熱部件

4：熱水管

5：捆束部件

6a、6b、6c：接頭

7：狹縫

8、9：保護部件

10：固定部件