JP2004528959A - ディーゼル排出フィルタエレメント - Google Patents
ディーゼル排出フィルタエレメント Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004528959A JP2004528959A JP2002562865A JP2002562865A JP2004528959A JP 2004528959 A JP2004528959 A JP 2004528959A JP 2002562865 A JP2002562865 A JP 2002562865A JP 2002562865 A JP2002562865 A JP 2002562865A JP 2004528959 A JP2004528959 A JP 2004528959A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filter element
- metal fiber
- fiber fleece
- filter
- pleated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 118
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 111
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 110
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 10
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 5
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
- B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/52—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material
- B01D46/521—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filters embodying folded corrugated or wound sheet material using folded, pleated material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/66—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter
- B01D46/785—Regeneration of the filtering material or filter elements inside the filter by electrical means, e.g. for the generation of electrostatic forces in order to reject particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
- F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
- F01N13/017—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel the purifying devices are arranged in a single housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/14—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having thermal insulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/0217—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters the filtering elements having the form of hollow cylindrical bodies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/022—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
- F01N3/0226—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being fibrous
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/031—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters having means for by-passing filters, e.g. when clogged or during cold engine start
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2271/00—Sealings for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D2271/02—Gaskets, sealings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D2275/10—Multiple layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
- B01D2279/30—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for treatment of exhaust gases from IC Engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
- F01N2260/10—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for avoiding stress caused by expansions or contractions due to temperature variations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/10—Fibrous material, e.g. mineral or metallic wool
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
- F01N2330/14—Sintered material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
- F01N2450/28—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by using adhesive material, e.g. cement
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S55/00—Gas separation
- Y10S55/10—Residue burned
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S55/00—Gas separation
- Y10S55/30—Exhaust treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Nonmetallic Welding Materials (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Networks Using Active Elements (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
Abstract
フィルタエレメントは、プリーツ形成ラインに従ってプリーツが形成されたプリーツ形成金属ファイバフリースを備え、ガスに金属ファイバフリースを通過させるために閉鎖されるプリーツ開口をエッジに設けている。フィルタエレメントは、少なくとも二つのフランクを備え、これらフランクの各々は、セラミックプレートを備えている。金属ファイバフリースは、両フランクのセラミックプレート同士の間に取付けられ、フランクが、プリーツ形成ラインと実質的に平行な方向に金属ファイバフリースのエッジにクランプ力を及ぼすと共に、プリーツ開口を閉鎖している。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気的に再生可能なフィルタエレメントに関する。より詳細には、本発明は、ディーゼル排ガスを濾過するためのフィルタエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリーツ形成金属ファイバフリースを備えるディーゼルスート粒子トラップは、例えば、米国特許第５７０９７２２号から公知である。
【０００３】
フィルタエレメント自体の電気的加熱を介して再生可能なディーゼルスート粒子トラップは、例えば、米国特許第５８００７９０号から公知である。
【０００４】
電気的な再生に適する現在公知のフィルタエレメントは、電気エネルギーのジュール効果によって得られ、且つフィルタエレメントを加熱するために使用される熱エネルギーの大部分が熱損失に起因して失われるという不利益を有している。
【０００５】
熱エネルギーの損失は、３つの効果によって引き起こされることがわかった。
１．ジュール効果によって熱エネルギーを発生するフィルタ媒体は、例えば、フィルタハウジングへの熱放射を介して熱エネルギーを失う。
２．熱エネルギーは、再生中にフィルタ媒体を通過するガスを加熱する対流を介して失われる。この効果は、ストリップがストリーム中で再生される時よりもかなり大きい。
３．熱エネルギーは、熱伝導に起因して失われる。例えば、フィルタ媒体がハウジングに溶接される時に、多くの熱エネルギーは、フィルタ媒体からハウジングへ両者の接触を介して伝達される。ハウジングは、この熱エネルギー伝導によって不必要に加熱される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、熱エネルギー損失が減少され、電気的に再生されるフィルタエレメントを提供することにある。更に、本発明の目的は、電気的に再生されるフィルタ媒体とフィルタエレメントのハウジングとの間の接触を改良することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、少なくとも二つ、可能であれば二つよりも多くのフィルタエレメントを備えるフィルタユニットであって、各フィルタエレメントが個々に再生可能であるフィルタユニットを提供することである。本発明の主題としてのフィルタユニットは、ボートや列車或いは他のモータ車両のような車両で使用されるディーゼルエンジン用の固定ディーゼルエンジンのためのディーゼル排ガスフィルタパックで使用されることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
フィルタパックは、ガスストリーム中に設置又は使用されるフィルタシステムとして理解されるべきである。このフィルタパックは、ガス入口、ガス出口、及び入口と出口との間に設置される少なくとも１つのフィルタユニットを備えている。
【０００９】
本発明の主題であるフィルタエレメントは、プリーツ形成金属ファイバフリースを備えている。この金属ファイバフリースは、好ましくは焼結されており、プリーツ形成ラインに従ってプリーツが形成され、それによって、エッジにプリーツ開口が設けられている。濾過されるガスは、フリースの一方の側（流入側）からそのフリースの他方の側（流出側）へ流れてフリースを通過させなければならない。ガスに金属ファイバフリースを通過させるためには、適切なプリーツ開口が閉鎖されていなければならず、それによって金属ファイバフリースを通過することなく、流入側から流出側へガスがバイパスすることを防止している。
【００１０】
本発明によるフィルタエレメントは、更に、少なくとも二つのフランクを有するフィルタエレメントハウジングを備えている。本発明に係る各フランクの少なくとも一側は、熱的及び電気的絶縁材料から作られ、この側は、以降「熱的且つ電気的絶縁側」として呼ばれる。
【００１１】
本発明に係るプリーツ形成金属ファイバフリースのエッジは、そのエッジがこれらフレークの二つの熱的且つ電気的絶縁側と接触するように、これらのフレークの二つの熱的及び電気的絶縁側同士間に配置されている。
【００１２】
本発明に係る各フレークは、そのエッジと接触するセラミックプレートより構成されている。金属ファイバフリースは、これら二つのセラミックプレート同士の間にクランプされている。両フランクは、プリーツ形成ラインに対して実質的に平行な方向に金属ファイバフリースのエッジに対してクランプ力を及ぼすと共に、バイパスを防止するためにプリーツ開口を閉鎖している。
【００１３】
セラミックプレートは、熱的及び電気的絶縁性をフランクに提供するものである。セラミックプレートの厚みは、少なくとも５ｍｍであることが好ましく、少なくとも６ｍｍ、例えば、１０ｍｍよりも大きいことがより好ましい。
【００１４】
これらのセラミックプレートは、凹所を備えていることが好ましい。これらの凹所の深さは、０．５ｍｍよりも大きいことが好ましく、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲、例えば、１．５８ｍｍでもよい。これらの凹所は、例えば、熱的及び電気的絶縁セラミックプレートにスロットを設けることによって得られる。これらの凹所は、プリーツ形成金属ファイバフリースが二つのフランクの間に取付けられた場合に、これらの凹所がエッジに緊密に係合するようにエッジと対応している。金属ファイバフリースのエッジは、凹所のある深さまで埋め込まれている。凹所に埋め込まれた金属ファイバフリースのエッジの部分は、以降、「埋め込み部」と呼ばれる。
【００１５】
プリーツ形成金属ファイバフリースの僅かな動き、例えば、熱膨張や振動が許容されるように、そのエッジが凹所に設けられていることに留意すべきである。この移動の自由度は、熱的及び電気的に絶縁された側のエッジの埋め込み部の高さよりも僅かに深い凹所を設けることによって得られる。
【００１６】
それほど好ましくはないが、本発明によれば可能であり、金属ファイバフリースは、セラミックや高温抵抗接着剤を使用してセラミックプレートに接着されている。
【００１７】
凹所の深さとエッジの埋め込み部の高さは、濾過されるべきガスと共にプリーツ形成金属ファイバフリースが移動するのを防止するのに少なくとも十分であるべきである。この現象は、「ブロースルー」と呼ばれている。凹所の深さは、０．５ｍｍよりも大きいことが好ましいが、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であればよい。埋め込み部の高さは、凹所の深さよりも少なくとも１０％少ないことが好ましいが、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲である。
【００１８】
本発明に従って、フランクは、例えば、Ａｌ2Ｏ3及び／又はＳｉＯ2又はマイカのようなセラミック材料を使用してフランクのこの側を設けることによって提供されるセラミックプレートより構成されている。フランクは、１つの材料から設けられても良いし、複数の材料によって設けられる複数の層より構成されていてもよい。フランクを設けるために複数の凹所と複数の層が使用される場合、これらの凹所は、熱的に且つ電気的に絶縁する複数の層に設けられるべきであることを理解すべきである。セラミックプレートを機械的損傷から保護するために、セラミックプレートは、セラミックプレートの他方の側にあり、金属ファイバフリースと接触しない金属プレートによって支持されている。或いは、この金属プレートは、セラミックプレートが嵌合するリムの形状を有していてもよい。
【００１９】
本発明の主題としてのフィルタエレメントは、更に、上述のフランクと共にフィルタエレメントハウジングを形成する他のエレメントを備えていてもよい。また、これらのエレメントは、金属ファイバフリースからこれらのエレメントへの放射に起因して又はホットガスとハウジングとの間の接触のためにこれらのエレメントの加熱に起因して失われる熱エネルギーを減少させるために、熱的及び電気的絶縁されていてもよい。例えば、フィルタパック壁の隣接するフィルタユニットに向かう放熱に起因する熱ロスを更に減少するために、穴明き金属スクリーン又はより透過性のある断熱ファブリック（織物）が適用されてもよい。より透過性のある断熱ファブリックの場合、好ましくはＳｉＯ2−格子織りファブリックが使用されている。
【００２０】
金属ファイバフリースがセラミックプレートに接着される場合、セラミック接着剤は、金属ファイバフリースを位置決めし、電気的及び熱的絶縁性を提供し、且つ金属ファイバフリースと硬い材料層との間に良好なシールを提供することになる。フランクと焼結金属ファイバ層との間のセラミック接着剤層の熱サイクルに対する延性および抵抗は、金属粒子をセラミック接着剤に添加することによって改良されることになる。金属短ファイバは、金属パウダーよりも好ましい。その理由は、硬化セラミック接着剤の延性は、金属パウダーから成るセラミック接着剤と比較して非常に優れているからである。驚くべきことに、このような接着剤層の電気絶縁特性は、純粋なセラミック接着に比較して、ほんの僅かしか影響を及ぼされないことが見出された。
【００２１】
短金属ファイバは、好ましくは、１と１５０μｍとの間、より好ましくは、２と１００μｍとの間の等価直径「Ｄ」を有するファイバから構成されている。最も好ましくは、直径は、２と５０μｍとの間、或いは、更には、２、４、６．５、８、１２又は２２μｍのような２と３５μｍの間の範囲である。必ずではないが、短金属ファイバは、５よりも大きなＬ／Ｄ比を有することが好ましく、１０を越えるＬ／Ｄ比を有することがより好ましい。ここでＬは、短金属ファイバの平均長を表している。
【００２２】
セラミック接着剤の層は、少なくとも０．５重量％の短金属ファイバより成ることが好ましく、１０重量％を越え、更には２０重量％を越える短金属ファイバより構成されていることがより好ましい。セラミック接着剤の層は、３０重量％未満の短金属ファイバより構成されていることが好ましい。
【００２３】
本発明に従って、フランクの熱的且つ電気的絶縁側は、濾過されるべきガスのバイパスを防止するために、閉鎖されるべきプリーツ開口を閉鎖している。これらの側は、金属ファイバフリースをその位置で固定している。
【００２４】
本発明の主題としてのこのようなフィルタエレメントには、幾つかの利点がある。
【００２５】
伝導に起因する熱エネルギーロスが防止される。その理由は、プリーツ開口を閉鎖するために使用されるフランクの側は、断熱特性を有している。金属ファイバフリースは、この側を介してファイバハウジングと接触しているに過ぎない。また、金属ファイバフリースのプリーツ形成は、１つのプリーツから隣のプリーツへ放射される熱放射を引き起こしている。
【００２６】
金属ファイバフリースを再生するために、電流が金属ファイバフリースへのみ供給されるべきであるので、当該フリースは、電気絶縁側によってフィルタハウジングからそのエッジで電気的に絶縁されるようになっている。
【００２７】
金属ファイバフリースは、膨張に対する抵抗力があることが好ましい。焼結及びプリーツ形成金属ファイバフリースは、エッジを提供するために、プリーツ形成形状に起因するより高い膨張抵抗を有している。
【００２８】
更に、本発明の主題としてのフィルタエレメントは、熱的及び電気的絶縁ファブリックより構成され、例えば、スート粒子が負荷されるディーゼル排ガスを濾過するために使用される場合に、驚くべきことに、フィルタエレメントは、再生の後でさえも、自己シーリングするように働くことを見出した。これは、以下のように説明される。
【００２９】
金属ファイバフリースのエッジは、フランクの熱的且つ電気的絶縁側同士間に取付けられるか嵌め込まれる。
【００３０】
更に、驚くべきことに、本発明の主題としての凹所を有するセラミックプレートを使用するフィルタが、自己をシールすることを見出した。
【００３１】
プリーツ形成金属ファイバフリースのエッジは、セラミックプレートであるフランクの熱的且つ電気的絶縁側の凹所に取付けられている。小さなボイド空間は、僅かな動きを可能とするために、エッジの下側に設けられていることが好ましい。凹所は、プリーツ形成金属ファイバフリースに対する表面でのエッジの埋め込み部に良好に嵌合し、正常な状況下で、ガスは、エッジとこれらのボイドの側を介して金属ファイバフリースをバイパスできない。埋め込み部のエッジの側とスロットとの間に小さなギャップがある場合、スートは、これらのギャップ内にトラップされて保持される。フィルタが再生される場合、スートは、このスートを完全に灰化するために十分には加熱されていないことになる。従って、ギャップがこのバイパスに起因してスートで充填された後に、ギャップを介するガスのバイパスが防止されることになる。フィルタは自己シールしている。
【００３２】
本発明の範囲において、金属ファイバフリースは、金属ファイバ、好ましくは、スチールファイバより構成されるフリースを意味している。金属やスチールの合金は、金属ファイバフリースが耐えるべき温度範囲に依存して選択されている。３００−又は４００−シリーズのＡＩＳＩ合金のステンレススチールファイバやＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）のような合金が好ましい。再生中に高温に耐える必要がある場合、Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）のような、Ｆｅ、Ａｌ及びＣｒより成る合金が好ましい。ファイバは、バンドルドローイングやシェービングのような現在公知の製造方法によって得られる。１と１００μｍとの間、好ましくは、２と５０μｍとの間、例えば、１２、１７及び２２μｍのような１２と３５μｍとの間のファイバ直径が用いられ、且つフリースは、使用される合金によって、適切な焼結状況を使用して焼結されている。
【００３３】
金属ファイバは、バンドルドローイングやコイルシェービングによって得られることが好ましい。後者については、ＷＯ９７／０４１５２により詳細に記述されている。
【００３４】
また、厚み、平方メートル当りの重量、気孔径及び他のフリースのパラメータは、保持されるべき粒子及び／又はフィルタエレメントが使用されるべき用途に従って、選択されている。
【００３５】
本発明の主題としてのフィルタエレメントを提供するために使用される金属ファイバフリースは、金属ファイバの複数の層からなることが好ましい。各ファイバ層は、ある等しい直径を有するファイバから構成されている。最も粗いファイバを有する層がフィルタエレメントの流入側に面していると共に、最も微細なファイバを有する金属ファイバの層がフィルタの流出側に面している場合に、最良の濾過結果が得られた。このような層状の金属ファイバフリースの一例は、３５μｍの等しい直径を有する金属ファイバの層と、１７μｍの等しい直径を有する金属ファイバの層とより構成される金属ファイバフリースである。可能であれば、２２μｍの等しい直径を有する金属ファイバの層は、これら二つの層の間に配置することができる。８５％を越える気孔率が好ましく、フリースの平方メートル当たりの重量は、例えば、１４５０ｇ／ｍ2のような１５００ｇ／ｍ2未満であることが好ましい。
【００３６】
等しい直径は、現在考察中のファイバのラジアルカットと同じ表面を有する仮想丸ファイバのラジアルカットの直径として理解されるべきである。
【００３７】
本発明に係る金属ファイバフリースは、金属ファイバを備えたファイバ媒体のただ１つのストリップより構成されていることが好ましい。このストリップは、矩形であることが最も好ましい。しかしながら、他の例として、金属ファイバフリースは、ストリップが本発明の主題としてのフィルタエレメントの二つのフランク同士の間に取付けられる金属ファイバを備えたフィルタ媒体の１つより多くのストリップから構成されていてもよい。
【００３８】
焼結金属ファイバフリースは、フリースの平坦表面に平行な方向に機械的負荷が課された場合に、座屈に対して良好な抵抗を有している。この座屈抵抗を改良するために、フリースは、好ましくはフリースの厚みの５倍未満の波長で、好ましくは繰り返し凸凹を使用して波形にされている。また、波形の振幅は、フリースの厚みの５倍未満であることが好ましい。座屈抵抗は、周囲状況によって５０％を越える改良が得られる。次に、フリースは、６００℃を越えて加熱されても、座屈改良は、なお３０％を越えている。
【００３９】
本発明の主題としてのフィルタエレメントを提供するために使用される金属ファイバフリースは、例えば、金属ファイバフリースにクランプ又は焼結などで固定された少なくとも二つであるが、二つ以上の数の接点ボディを更に備えている。本発明に係る接点ボディは、フィルタエレメントを再生するために、電気回路によって電流が供給されるボディである。この接点ボディは、金属ファイバフリースの全表面上に適切な方法で電流を分割するものである。これらの接点ボディは、金属ファイバフリースの両端に焼結された、例えば、Ｎｉ−フォイルのような金属フォイル又は金属編みメッシュである。
【００４０】
各々が電気回路の一方の極に接触すべき、金属ファイバフリースの両端が互いに近接して配置されるように金属ファイバフリースにプリーツが形成される場合は、特別の注意を払うべきである。両接点ボディは、互いから絶縁されるべきである。この絶縁は、両接点ボディの間に、例えば、マイカプレートのような電気的絶縁プレートを１つ又はそれより多く挿入することによって行われている。両接点ボディは、ボルトとナット等を使用してこの電気的絶縁プレートに接続されている。接点ボディは、これらの接点ボディが金属ファイバフリースからフィルタエレメントのストリームから離れる方向へ延出するように端部に形成されている。
【００４１】
本発明の主題としてのフィルタエレメントは、フィルタユニットを提供するために使用されている。幾つかのフィルタエレメントは、例えば、互いに積層される等のように、組み合わされている。熱ロスを回避するために、複数のフィルタエレメントは、例えば、編んだＳｉＯ2ファブリックのような、例えば、テキスタイルの断熱且つ熱抵抗層のような断熱層によって互いに分離されている。
【００４２】
本発明の主題としてのフィルタエレメントは、ディーゼル内燃機関からの排ガスのようなホットガスを濾過するために使用されている。本発明の主題としての幾つかのフィルタエレメントや複数のフィルタエレメントより成る複数のフィルタユニットは、例えば、ガスが流れず少なくとも一つのフィルタエレメントを再生して対流熱ロスを減少すると共に、他のフィルタエレメントがガスストリームを濾過できるように、並列に使用されている。これらのフィルタエレメントやフィルタユニットは、例えば、複数の異なる粒子サイズに対して複数の異なるステップでガスストリームを濾過するように、直列に接続されていてもよい。
【００４３】
各フィルタエレメントは、好ましくは、１個づつ、個々に再生されることが可能である。フィルタエレメントは、ガスがフィルタエレメントを流れ続ける状態で、インラインで再生されてもよいし、或いは、ガスが部分的に或いは完全にフィルタエレメントを流れるのを防止されてオフラインで再生されてもよい。
【００４４】
本発明は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の主題としての好適なフィルタユニットは、図１、図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、図２ｄ及び図３に示される。
【００４６】
フィルタユニットは、多数のフィルタエレメント１１を備えており、これらのエレメントは、上下に積層されている。これらのエレメント１１の全ては、リング形状である。穴明き金属チューブ１２は、フィルタエレメントの内部開口１３の内側に配置されている。夫々のフィルタエレメントの間に、ディスク状ＳｉＯ2のフェルト材料１４が他のフィルタエレメント同士を互いから断熱するために配置されている。フィルタユニットの両端には、図１に示されるように、金属プレート１５が螺子１６によって上部及び下部フィルタエレメントに対して固定されている。なお、この螺子１６は、金属プレートをフィルタエレメントに向かって押圧するものである。このプレート１５と上部又は下部フィルタエレメントとの間には、他のディスク状のＳｉＯ2フェルト材料１４が配置されている。
【００４７】
このフィルタユニットが使用される場合、濾過されるべきガスは、（矢印１７で示される）フィルタエレメントの外側からフィルタ媒体１８及び金属チューブ１２の孔を介して矢印１９で指示されるように更なる排出システムへ流れることが好ましい。
【００４８】
本実施形態の各フィルタエレメントを考察すると、金属ファイバフリースがフィルタ媒体１８として使用されている。「汚染」ガスは、流入側２０、金属ファイバフリース及び金属ファイバフリースの流出側２１を介して排出システムに流れ込むようになっている。金属ファイバフリースは、フィルタ媒体中及びフィルタ媒体上にトラップされた汚れ、例えば、スートを再生するために、二つの接点ボディ２２，２３を介して電気回路２４に接続されて電流を金属ファイバフリースに供給している。金属ファイバフリースは、再生中にプリーツ２５によって発生される熱放射熱が、矢印２６によって示されているように、隣接するプリーツへ放熱されてプリーツが形成されることが好ましい。大切な電力の減少は、濾過除去された粒子の燃焼を伝播し且つ支持するためにこの熱放射を使用して得られる。
【００４９】
フィルタエレメントの好適な実施形態のセットアップが図２ａ及び図２ｃ又は図２ｂ及び図２ｄに示されている。
【００５０】
第１の実施形態の細部ＡＡ’は、図２ａに示されている。この実施形態の平面ＣＣ’に係る断面は、図２ｂに概略的に示されている。フィルタエレメントのフランク２８は、中にセラミックプレート３０が設けられた金属リム２９を備えている。このセラミックプレートは、Ａｌ2Ｏ3セラミック材料やＳｉＯ2材料をベースとしており、約６ｍｍの厚みを有している。セラミックプレート３０には、２ｍｍの深さ３２を有する凹所３１が設けられている。金属ファイバフリース１８のエッジは凹所３１内に埋め込まれ、それによって、埋め込み部３３が約１．５ｍｍの高さ３４を有する金属ファイバフリース１８のエッジに設けられることになる。
【００５１】
第２の実施形態の細部ＡＡ’が図２ｃに示されている。本実施形態の平面ＣＣ’による断面が図２ｄに概略的に示されている。
【００５２】
フィルタエレメントのフランク２８は、中にセラミックプレート３０が設けられた金属リム２９を備えている。このセラミックプレートは、Ａｌ2Ｏ3セラミック材料やＳｉＯ2材料をベースとし、約６ｍｍの厚みを有している。金属ファイバフリース１８と接触すべきセラミックプレート３０の内側には、セラミック接着剤３０１が設けられている。金属ファイバフリース１８のエッジは、接着剤３０１内に埋め込まれている。ＺｒＯ2−ＭｇＯ組成物をベースとしたセラミック接着剤３０１の比較的厚い層は、１０重量％を越える短金属ファイバ、好ましくは、２２μｍの等しい直径を有するステンレススチールより構成されている。
【００５３】
螺子１６による互いに重ねれられ複数のエレメントの固定に起因する機械的引張力に対する抵抗を改良するために、幾つかのスタッド３５が各フィルタエレメントの上部及び下部リムに溶接されていてもよい。図１及び図２ａ、図２ｂ、図２ｃ及び図２ｄに示されているように、フィルタエレメント１１の回りに、穴明き金属プレート３９が存在していても良い（明瞭にするために、図では部分的に示されているに過ぎない）。
【００５４】
図４及び図５に示される好適な実施形態の接点ボディ２２，２３を参照すると、微細なＮｉシート３６が金属ファイバフリースの端部に焼結されていた。両接点ボディは、一緒にされて絶縁プレート３７、例えば、マイカプレートに２つのボルト３８，３９によって固定されている。接点ボディ２２とボルト３８との間及び接点ボディ２３とボルト３９との間の電気接触を回避するために、二つのマイカシート４０が絶縁プレート３７と接点ボディ２２，２３との間に挿入されている。
【００５５】
他のセットアップが図５に示されている。図４の場合と同じセットアップが用いられるが、接点ボディ２２は、この接点ボディ２２の材料が背後のボルト３８には存在せず、接点ボディ２２を絶縁プレート３７に固定するように形成されている。同様に、接点ボディ２３は、この接点ボディ２３の材料が背後のボルト３９には存在せず、接点ボディ２２を絶縁プレート３７に固定するように形成されている。このような接点ボディを使用することによって、二つのマイカプレート４０の使用が回避でき、それによってフィルタエレメントの構造が簡単化されることになる。
【００５６】
ＢＢ’に係る他のカットが図６に示されている。この実施形態の穴明きチューブは、楕円状断面を有している。また、ここで、金属ファイバフリースは、プリーツ形成ラインに従ってプリーツが形成され、再生中に１つのプリーツから他のプリーツへの放熱が可能とされている。本発明の主題としてのフィルタエレメントの他の代替の断面が図７に示されている。この実施形態のフィルタエレメントは、フィルタエレメントの全フィルタ媒体を一緒に形成する二つの金属ファイバフリースストリップを備えている。両金属ファイバフリースストリップは、各一端に二つの接点ボディ（２２，２３）を備えており、これらの接点ボディは、適切な電気回路２４に接続されている。
【００５７】
本発明の主題としてのフィルタエレメントの他の代替の断面が図８に示されている。このフィルタエレメントは、一セットの金属ファイバフリースストリップを備えており、各ストリップは、１つのプリーツ形成ライン８１上にプリーツが形成されている。全てのストリップは、並べて取付けられている。各金属ファイバフリースストリップは、ストリップの各端部に１つとして、二つの接点ボディ（２２，２３）を有している。接点ボディは、一列に並べられ、適切な電気回路２４に接続されている。
【００５８】
図９に示されるように、濾過されるガスは、入口９１を介してマフラーシステムに入ることになる。各々が幾つかのフィルタエレメント９３を備える幾つかのフィルタユニット９２は、マフラー状のシステムに存在している。矢印９４によって示されるように、濾過されるガスは、各フィルタエレメントのフィルタ媒体を通過し、収集室９６中の穴明きチューブ９５を介してフィルタユニット９２を出ることになる。濾過された排ガスは、矢印９８で示されるように、出口９７を介して更に排出システムを通って流れることになる。
【００５９】
フィルタ媒体として、三層のステンレススチールファイバより成る焼結媒体ファイバフリースが使用されている。第１の層は、１７μｍの等しい直径を有する６００ｇ／ｍ2のＦｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）ファイバより構成されている。Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）ファイバの第２の層は、第１の層の上に付着される。この層は、２２μｍの等しい直径を有する２５０ｇ／ｍ2のファイバより構成されている。Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）ファイバの第３の層は、第２の層の上に付着され、且つ３５μｍの等しい直径のファイバを有している。この第３の層は、６００ｇ／ｍ2のファイバより構成されている。
【００６０】
９１％のスート保持力は、８５％の気孔率を有するステンレススチールフリースを使用して得られた。
【００６１】
上述した実施形態の金属ファイバフリースの長さは、１２００ｍｍであることが好ましく、他方、金属ファイバフリースストリップの高さは、３０と３５ｍｍとの間、例えば、３３．７５ｍｍであることが好ましい。
【００６２】
スートは、所謂、濾過深さと呼ばれていた。これは、スート粒子がフィルタの全深さを介してトラップされた事実として理解されるべきである。
【００６３】
フィルタユニットを再生するためにエレメント当りわずか１分が必要となるに過ぎないと共に、７５０Ｗ〜１５００Ｗを消費したに過ぎない。再生前に、フィルタエレメントを介する圧力降下は、１００ミリバールに設定されていた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の主題としてのフィルタユニットを示す概略図である。
【図２ａ】図１のフィルタユニットの部分ＡＡ’を概略的に示す拡大図である。
【図２ｂ】図１のフィルタユニットの平面ＣＣ’を概略的に示す拡大図である。
【図２ｃ】図１のフィルタユニットの部分ＡＡ’を概略的に示す図である。
【図２ｄ】図１のフィルタユニットの平面ＣＣ’を概略的に示す図である。
【図３】図１のフィルタユニットの平面ＢＢ’を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の主題としてのフィルタエレメントから接点ボディを概略的に示す側面図である。
【図５】本発明の主題としてのフィルタエレメントから他の接点ボディを概略的に示す図である。
【図６】本発明の主題としてのフィルタユニットの他の実施形態の平面ＢＢ’を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の主題としてのフィルタユニットの他の実施形態の平面ＢＢ’を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の主題としてのフィルタユニットの他の実施形態の平面ＢＢ’を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の主題としての複数のフィルタユニットから成る、マフラー形状のディーゼル排出フィルタシステムを示す概略図である。
【０００１】
本発明は、電気的に再生可能なフィルタエレメントに関する。より詳細には、本発明は、ディーゼル排ガスを濾過するためのフィルタエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリーツ形成金属ファイバフリースを備えるディーゼルスート粒子トラップは、例えば、米国特許第５７０９７２２号から公知である。
【０００３】
フィルタエレメント自体の電気的加熱を介して再生可能なディーゼルスート粒子トラップは、例えば、米国特許第５８００７９０号から公知である。
【０００４】
電気的な再生に適する現在公知のフィルタエレメントは、電気エネルギーのジュール効果によって得られ、且つフィルタエレメントを加熱するために使用される熱エネルギーの大部分が熱損失に起因して失われるという不利益を有している。
【０００５】
熱エネルギーの損失は、３つの効果によって引き起こされることがわかった。
１．ジュール効果によって熱エネルギーを発生するフィルタ媒体は、例えば、フィルタハウジングへの熱放射を介して熱エネルギーを失う。
２．熱エネルギーは、再生中にフィルタ媒体を通過するガスを加熱する対流を介して失われる。この効果は、ストリップがストリーム中で再生される時よりもかなり大きい。
３．熱エネルギーは、熱伝導に起因して失われる。例えば、フィルタ媒体がハウジングに溶接される時に、多くの熱エネルギーは、フィルタ媒体からハウジングへ両者の接触を介して伝達される。ハウジングは、この熱エネルギー伝導によって不必要に加熱される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、熱エネルギー損失が減少され、電気的に再生されるフィルタエレメントを提供することにある。更に、本発明の目的は、電気的に再生されるフィルタ媒体とフィルタエレメントのハウジングとの間の接触を改良することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、少なくとも二つ、可能であれば二つよりも多くのフィルタエレメントを備えるフィルタユニットであって、各フィルタエレメントが個々に再生可能であるフィルタユニットを提供することである。本発明の主題としてのフィルタユニットは、ボートや列車或いは他のモータ車両のような車両で使用されるディーゼルエンジン用の固定ディーゼルエンジンのためのディーゼル排ガスフィルタパックで使用されることが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
フィルタパックは、ガスストリーム中に設置又は使用されるフィルタシステムとして理解されるべきである。このフィルタパックは、ガス入口、ガス出口、及び入口と出口との間に設置される少なくとも１つのフィルタユニットを備えている。
【０００９】
本発明の主題であるフィルタエレメントは、プリーツ形成金属ファイバフリースを備えている。この金属ファイバフリースは、好ましくは焼結されており、プリーツ形成ラインに従ってプリーツが形成され、それによって、エッジにプリーツ開口が設けられている。濾過されるガスは、フリースの一方の側（流入側）からそのフリースの他方の側（流出側）へ流れてフリースを通過させなければならない。ガスに金属ファイバフリースを通過させるためには、適切なプリーツ開口が閉鎖されていなければならず、それによって金属ファイバフリースを通過することなく、流入側から流出側へガスがバイパスすることを防止している。
【００１０】
本発明によるフィルタエレメントは、更に、少なくとも二つのフランクを有するフィルタエレメントハウジングを備えている。本発明に係る各フランクの少なくとも一側は、熱的及び電気的絶縁材料から作られ、この側は、以降「熱的且つ電気的絶縁側」として呼ばれる。
【００１１】
本発明に係るプリーツ形成金属ファイバフリースのエッジは、そのエッジがこれらフレークの二つの熱的且つ電気的絶縁側と接触するように、これらのフレークの二つの熱的及び電気的絶縁側同士間に配置されている。
【００１２】
本発明に係る各フレークは、そのエッジと接触するセラミックプレートより構成されている。金属ファイバフリースは、これら二つのセラミックプレート同士の間にクランプされている。両フランクは、プリーツ形成ラインに対して実質的に平行な方向に金属ファイバフリースのエッジに対してクランプ力を及ぼすと共に、バイパスを防止するためにプリーツ開口を閉鎖している。
【００１３】
セラミックプレートは、熱的及び電気的絶縁性をフランクに提供するものである。セラミックプレートの厚みは、少なくとも５ｍｍであることが好ましく、少なくとも６ｍｍ、例えば、１０ｍｍよりも大きいことがより好ましい。
【００１４】
これらのセラミックプレートは、凹所を備えていることが好ましい。これらの凹所の深さは、０．５ｍｍよりも大きいことが好ましく、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲、例えば、１．５８ｍｍでもよい。これらの凹所は、例えば、熱的及び電気的絶縁セラミックプレートにスロットを設けることによって得られる。これらの凹所は、プリーツ形成金属ファイバフリースが二つのフランクの間に取付けられた場合に、これらの凹所がエッジに緊密に係合するようにエッジと対応している。金属ファイバフリースのエッジは、凹所のある深さまで埋め込まれている。凹所に埋め込まれた金属ファイバフリースのエッジの部分は、以降、「埋め込み部」と呼ばれる。
【００１５】
プリーツ形成金属ファイバフリースの僅かな動き、例えば、熱膨張や振動が許容されるように、そのエッジが凹所に設けられていることに留意すべきである。この移動の自由度は、熱的及び電気的に絶縁された側のエッジの埋め込み部の高さよりも僅かに深い凹所を設けることによって得られる。
【００１６】
それほど好ましくはないが、本発明によれば可能であり、金属ファイバフリースは、セラミックや高温抵抗接着剤を使用してセラミックプレートに接着されている。
【００１７】
凹所の深さとエッジの埋め込み部の高さは、濾過されるべきガスと共にプリーツ形成金属ファイバフリースが移動するのを防止するのに少なくとも十分であるべきである。この現象は、「ブロースルー」と呼ばれている。凹所の深さは、０．５ｍｍよりも大きいことが好ましいが、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であればよい。埋め込み部の高さは、凹所の深さよりも少なくとも１０％少ないことが好ましいが、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲である。
【００１８】
本発明に従って、フランクは、例えば、Ａｌ2Ｏ3及び／又はＳｉＯ2又はマイカのようなセラミック材料を使用してフランクのこの側を設けることによって提供されるセラミックプレートより構成されている。フランクは、１つの材料から設けられても良いし、複数の材料によって設けられる複数の層より構成されていてもよい。フランクを設けるために複数の凹所と複数の層が使用される場合、これらの凹所は、熱的に且つ電気的に絶縁する複数の層に設けられるべきであることを理解すべきである。セラミックプレートを機械的損傷から保護するために、セラミックプレートは、セラミックプレートの他方の側にあり、金属ファイバフリースと接触しない金属プレートによって支持されている。或いは、この金属プレートは、セラミックプレートが嵌合するリムの形状を有していてもよい。
【００１９】
本発明の主題としてのフィルタエレメントは、更に、上述のフランクと共にフィルタエレメントハウジングを形成する他のエレメントを備えていてもよい。また、これらのエレメントは、金属ファイバフリースからこれらのエレメントへの放射に起因して又はホットガスとハウジングとの間の接触のためにこれらのエレメントの加熱に起因して失われる熱エネルギーを減少させるために、熱的及び電気的絶縁されていてもよい。例えば、フィルタパック壁の隣接するフィルタユニットに向かう放熱に起因する熱ロスを更に減少するために、穴明き金属スクリーン又はより透過性のある断熱ファブリック（織物）が適用されてもよい。より透過性のある断熱ファブリックの場合、好ましくはＳｉＯ2−格子織りファブリックが使用されている。
【００２０】
金属ファイバフリースがセラミックプレートに接着される場合、セラミック接着剤は、金属ファイバフリースを位置決めし、電気的及び熱的絶縁性を提供し、且つ金属ファイバフリースと硬い材料層との間に良好なシールを提供することになる。フランクと焼結金属ファイバ層との間のセラミック接着剤層の熱サイクルに対する延性および抵抗は、金属粒子をセラミック接着剤に添加することによって改良されることになる。金属短ファイバは、金属パウダーよりも好ましい。その理由は、硬化セラミック接着剤の延性は、金属パウダーから成るセラミック接着剤と比較して非常に優れているからである。驚くべきことに、このような接着剤層の電気絶縁特性は、純粋なセラミック接着に比較して、ほんの僅かしか影響を及ぼされないことが見出された。
【００２１】
短金属ファイバは、好ましくは、１と１５０μｍとの間、より好ましくは、２と１００μｍとの間の等価直径「Ｄ」を有するファイバから構成されている。最も好ましくは、直径は、２と５０μｍとの間、或いは、更には、２、４、６．５、８、１２又は２２μｍのような２と３５μｍの間の範囲である。必ずではないが、短金属ファイバは、５よりも大きなＬ／Ｄ比を有することが好ましく、１０を越えるＬ／Ｄ比を有することがより好ましい。ここでＬは、短金属ファイバの平均長を表している。
【００２２】
セラミック接着剤の層は、少なくとも０．５重量％の短金属ファイバより成ることが好ましく、１０重量％を越え、更には２０重量％を越える短金属ファイバより構成されていることがより好ましい。セラミック接着剤の層は、３０重量％未満の短金属ファイバより構成されていることが好ましい。
【００２３】
本発明に従って、フランクの熱的且つ電気的絶縁側は、濾過されるべきガスのバイパスを防止するために、閉鎖されるべきプリーツ開口を閉鎖している。これらの側は、金属ファイバフリースをその位置で固定している。
【００２４】
本発明の主題としてのこのようなフィルタエレメントには、幾つかの利点がある。
【００２５】
伝導に起因する熱エネルギーロスが防止される。その理由は、プリーツ開口を閉鎖するために使用されるフランクの側は、断熱特性を有している。金属ファイバフリースは、この側を介してファイバハウジングと接触しているに過ぎない。また、金属ファイバフリースのプリーツ形成は、１つのプリーツから隣のプリーツへ放射される熱放射を引き起こしている。
【００２６】
金属ファイバフリースを再生するために、電流が金属ファイバフリースへのみ供給されるべきであるので、当該フリースは、電気絶縁側によってフィルタハウジングからそのエッジで電気的に絶縁されるようになっている。
【００２７】
金属ファイバフリースは、膨張に対する抵抗力があることが好ましい。焼結及びプリーツ形成金属ファイバフリースは、エッジを提供するために、プリーツ形成形状に起因するより高い膨張抵抗を有している。
【００２８】
更に、本発明の主題としてのフィルタエレメントは、熱的及び電気的絶縁ファブリックより構成され、例えば、スート粒子が負荷されるディーゼル排ガスを濾過するために使用される場合に、驚くべきことに、フィルタエレメントは、再生の後でさえも、自己シーリングするように働くことを見出した。これは、以下のように説明される。
【００２９】
金属ファイバフリースのエッジは、フランクの熱的且つ電気的絶縁側同士間に取付けられるか嵌め込まれる。
【００３０】
更に、驚くべきことに、本発明の主題としての凹所を有するセラミックプレートを使用するフィルタが、自己をシールすることを見出した。
【００３１】
プリーツ形成金属ファイバフリースのエッジは、セラミックプレートであるフランクの熱的且つ電気的絶縁側の凹所に取付けられている。小さなボイド空間は、僅かな動きを可能とするために、エッジの下側に設けられていることが好ましい。凹所は、プリーツ形成金属ファイバフリースに対する表面でのエッジの埋め込み部に良好に嵌合し、正常な状況下で、ガスは、エッジとこれらのボイドの側を介して金属ファイバフリースをバイパスできない。埋め込み部のエッジの側とスロットとの間に小さなギャップがある場合、スートは、これらのギャップ内にトラップされて保持される。フィルタが再生される場合、スートは、このスートを完全に灰化するために十分には加熱されていないことになる。従って、ギャップがこのバイパスに起因してスートで充填された後に、ギャップを介するガスのバイパスが防止されることになる。フィルタは自己シールしている。
【００３２】
本発明の範囲において、金属ファイバフリースは、金属ファイバ、好ましくは、スチールファイバより構成されるフリースを意味している。金属やスチールの合金は、金属ファイバフリースが耐えるべき温度範囲に依存して選択されている。３００−又は４００−シリーズのＡＩＳＩ合金のステンレススチールファイバやＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）のような合金が好ましい。再生中に高温に耐える必要がある場合、Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）のような、Ｆｅ、Ａｌ及びＣｒより成る合金が好ましい。ファイバは、バンドルドローイングやシェービングのような現在公知の製造方法によって得られる。１と１００μｍとの間、好ましくは、２と５０μｍとの間、例えば、１２、１７及び２２μｍのような１２と３５μｍとの間のファイバ直径が用いられ、且つフリースは、使用される合金によって、適切な焼結状況を使用して焼結されている。
【００３３】
金属ファイバは、バンドルドローイングやコイルシェービングによって得られることが好ましい。後者については、ＷＯ９７／０４１５２により詳細に記述されている。
【００３４】
また、厚み、平方メートル当りの重量、気孔径及び他のフリースのパラメータは、保持されるべき粒子及び／又はフィルタエレメントが使用されるべき用途に従って、選択されている。
【００３５】
本発明の主題としてのフィルタエレメントを提供するために使用される金属ファイバフリースは、金属ファイバの複数の層からなることが好ましい。各ファイバ層は、ある等しい直径を有するファイバから構成されている。最も粗いファイバを有する層がフィルタエレメントの流入側に面していると共に、最も微細なファイバを有する金属ファイバの層がフィルタの流出側に面している場合に、最良の濾過結果が得られた。このような層状の金属ファイバフリースの一例は、３５μｍの等しい直径を有する金属ファイバの層と、１７μｍの等しい直径を有する金属ファイバの層とより構成される金属ファイバフリースである。可能であれば、２２μｍの等しい直径を有する金属ファイバの層は、これら二つの層の間に配置することができる。８５％を越える気孔率が好ましく、フリースの平方メートル当たりの重量は、例えば、１４５０ｇ／ｍ2のような１５００ｇ／ｍ2未満であることが好ましい。
【００３６】
等しい直径は、現在考察中のファイバのラジアルカットと同じ表面を有する仮想丸ファイバのラジアルカットの直径として理解されるべきである。
【００３７】
本発明に係る金属ファイバフリースは、金属ファイバを備えたファイバ媒体のただ１つのストリップより構成されていることが好ましい。このストリップは、矩形であることが最も好ましい。しかしながら、他の例として、金属ファイバフリースは、ストリップが本発明の主題としてのフィルタエレメントの二つのフランク同士の間に取付けられる金属ファイバを備えたフィルタ媒体の１つより多くのストリップから構成されていてもよい。
【００３８】
焼結金属ファイバフリースは、フリースの平坦表面に平行な方向に機械的負荷が課された場合に、座屈に対して良好な抵抗を有している。この座屈抵抗を改良するために、フリースは、好ましくはフリースの厚みの５倍未満の波長で、好ましくは繰り返し凸凹を使用して波形にされている。また、波形の振幅は、フリースの厚みの５倍未満であることが好ましい。座屈抵抗は、周囲状況によって５０％を越える改良が得られる。次に、フリースは、６００℃を越えて加熱されても、座屈改良は、なお３０％を越えている。
【００３９】
本発明の主題としてのフィルタエレメントを提供するために使用される金属ファイバフリースは、例えば、金属ファイバフリースにクランプ又は焼結などで固定された少なくとも二つであるが、二つ以上の数の接点ボディを更に備えている。本発明に係る接点ボディは、フィルタエレメントを再生するために、電気回路によって電流が供給されるボディである。この接点ボディは、金属ファイバフリースの全表面上に適切な方法で電流を分割するものである。これらの接点ボディは、金属ファイバフリースの両端に焼結された、例えば、Ｎｉ−フォイルのような金属フォイル又は金属編みメッシュである。
【００４０】
各々が電気回路の一方の極に接触すべき、金属ファイバフリースの両端が互いに近接して配置されるように金属ファイバフリースにプリーツが形成される場合は、特別の注意を払うべきである。両接点ボディは、互いから絶縁されるべきである。この絶縁は、両接点ボディの間に、例えば、マイカプレートのような電気的絶縁プレートを１つ又はそれより多く挿入することによって行われている。両接点ボディは、ボルトとナット等を使用してこの電気的絶縁プレートに接続されている。接点ボディは、これらの接点ボディが金属ファイバフリースからフィルタエレメントのストリームから離れる方向へ延出するように端部に形成されている。
【００４１】
本発明の主題としてのフィルタエレメントは、フィルタユニットを提供するために使用されている。幾つかのフィルタエレメントは、例えば、互いに積層される等のように、組み合わされている。熱ロスを回避するために、複数のフィルタエレメントは、例えば、編んだＳｉＯ2ファブリックのような、例えば、テキスタイルの断熱且つ熱抵抗層のような断熱層によって互いに分離されている。
【００４２】
本発明の主題としてのフィルタエレメントは、ディーゼル内燃機関からの排ガスのようなホットガスを濾過するために使用されている。本発明の主題としての幾つかのフィルタエレメントや複数のフィルタエレメントより成る複数のフィルタユニットは、例えば、ガスが流れず少なくとも一つのフィルタエレメントを再生して対流熱ロスを減少すると共に、他のフィルタエレメントがガスストリームを濾過できるように、並列に使用されている。これらのフィルタエレメントやフィルタユニットは、例えば、複数の異なる粒子サイズに対して複数の異なるステップでガスストリームを濾過するように、直列に接続されていてもよい。
【００４３】
各フィルタエレメントは、好ましくは、１個づつ、個々に再生されることが可能である。フィルタエレメントは、ガスがフィルタエレメントを流れ続ける状態で、インラインで再生されてもよいし、或いは、ガスが部分的に或いは完全にフィルタエレメントを流れるのを防止されてオフラインで再生されてもよい。
【００４４】
本発明は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の主題としての好適なフィルタユニットは、図１、図２ａ、図２ｂ、図２ｃ、図２ｄ及び図３に示される。
【００４６】
フィルタユニットは、多数のフィルタエレメント１１を備えており、これらのエレメントは、上下に積層されている。これらのエレメント１１の全ては、リング形状である。穴明き金属チューブ１２は、フィルタエレメントの内部開口１３の内側に配置されている。夫々のフィルタエレメントの間に、ディスク状ＳｉＯ2のフェルト材料１４が他のフィルタエレメント同士を互いから断熱するために配置されている。フィルタユニットの両端には、図１に示されるように、金属プレート１５が螺子１６によって上部及び下部フィルタエレメントに対して固定されている。なお、この螺子１６は、金属プレートをフィルタエレメントに向かって押圧するものである。このプレート１５と上部又は下部フィルタエレメントとの間には、他のディスク状のＳｉＯ2フェルト材料１４が配置されている。
【００４７】
このフィルタユニットが使用される場合、濾過されるべきガスは、（矢印１７で示される）フィルタエレメントの外側からフィルタ媒体１８及び金属チューブ１２の孔を介して矢印１９で指示されるように更なる排出システムへ流れることが好ましい。
【００４８】
本実施形態の各フィルタエレメントを考察すると、金属ファイバフリースがフィルタ媒体１８として使用されている。「汚染」ガスは、流入側２０、金属ファイバフリース及び金属ファイバフリースの流出側２１を介して排出システムに流れ込むようになっている。金属ファイバフリースは、フィルタ媒体中及びフィルタ媒体上にトラップされた汚れ、例えば、スートを再生するために、二つの接点ボディ２２，２３を介して電気回路２４に接続されて電流を金属ファイバフリースに供給している。金属ファイバフリースは、再生中にプリーツ２５によって発生される熱放射熱が、矢印２６によって示されているように、隣接するプリーツへ放熱されてプリーツが形成されることが好ましい。大切な電力の減少は、濾過除去された粒子の燃焼を伝播し且つ支持するためにこの熱放射を使用して得られる。
【００４９】
フィルタエレメントの好適な実施形態のセットアップが図２ａ及び図２ｃ又は図２ｂ及び図２ｄに示されている。
【００５０】
第１の実施形態の細部ＡＡ’は、図２ａに示されている。この実施形態の平面ＣＣ’に係る断面は、図２ｂに概略的に示されている。フィルタエレメントのフランク２８は、中にセラミックプレート３０が設けられた金属リム２９を備えている。このセラミックプレートは、Ａｌ2Ｏ3セラミック材料やＳｉＯ2材料をベースとしており、約６ｍｍの厚みを有している。セラミックプレート３０には、２ｍｍの深さ３２を有する凹所３１が設けられている。金属ファイバフリース１８のエッジは凹所３１内に埋め込まれ、それによって、埋め込み部３３が約１．５ｍｍの高さ３４を有する金属ファイバフリース１８のエッジに設けられることになる。
【００５１】
第２の実施形態の細部ＡＡ’が図２ｃに示されている。本実施形態の平面ＣＣ’による断面が図２ｄに概略的に示されている。
【００５２】
フィルタエレメントのフランク２８は、中にセラミックプレート３０が設けられた金属リム２９を備えている。このセラミックプレートは、Ａｌ2Ｏ3セラミック材料やＳｉＯ2材料をベースとし、約６ｍｍの厚みを有している。金属ファイバフリース１８と接触すべきセラミックプレート３０の内側には、セラミック接着剤３０１が設けられている。金属ファイバフリース１８のエッジは、接着剤３０１内に埋め込まれている。ＺｒＯ2−ＭｇＯ組成物をベースとしたセラミック接着剤３０１の比較的厚い層は、１０重量％を越える短金属ファイバ、好ましくは、２２μｍの等しい直径を有するステンレススチールより構成されている。
【００５３】
螺子１６による互いに重ねれられ複数のエレメントの固定に起因する機械的引張力に対する抵抗を改良するために、幾つかのスタッド３５が各フィルタエレメントの上部及び下部リムに溶接されていてもよい。図１及び図２ａ、図２ｂ、図２ｃ及び図２ｄに示されているように、フィルタエレメント１１の回りに、穴明き金属プレート３９が存在していても良い（明瞭にするために、図では部分的に示されているに過ぎない）。
【００５４】
図４及び図５に示される好適な実施形態の接点ボディ２２，２３を参照すると、微細なＮｉシート３６が金属ファイバフリースの端部に焼結されていた。両接点ボディは、一緒にされて絶縁プレート３７、例えば、マイカプレートに２つのボルト３８，３９によって固定されている。接点ボディ２２とボルト３８との間及び接点ボディ２３とボルト３９との間の電気接触を回避するために、二つのマイカシート４０が絶縁プレート３７と接点ボディ２２，２３との間に挿入されている。
【００５５】
他のセットアップが図５に示されている。図４の場合と同じセットアップが用いられるが、接点ボディ２２は、この接点ボディ２２の材料が背後のボルト３８には存在せず、接点ボディ２２を絶縁プレート３７に固定するように形成されている。同様に、接点ボディ２３は、この接点ボディ２３の材料が背後のボルト３９には存在せず、接点ボディ２２を絶縁プレート３７に固定するように形成されている。このような接点ボディを使用することによって、二つのマイカプレート４０の使用が回避でき、それによってフィルタエレメントの構造が簡単化されることになる。
【００５６】
ＢＢ’に係る他のカットが図６に示されている。この実施形態の穴明きチューブは、楕円状断面を有している。また、ここで、金属ファイバフリースは、プリーツ形成ラインに従ってプリーツが形成され、再生中に１つのプリーツから他のプリーツへの放熱が可能とされている。本発明の主題としてのフィルタエレメントの他の代替の断面が図７に示されている。この実施形態のフィルタエレメントは、フィルタエレメントの全フィルタ媒体を一緒に形成する二つの金属ファイバフリースストリップを備えている。両金属ファイバフリースストリップは、各一端に二つの接点ボディ（２２，２３）を備えており、これらの接点ボディは、適切な電気回路２４に接続されている。
【００５７】
本発明の主題としてのフィルタエレメントの他の代替の断面が図８に示されている。このフィルタエレメントは、一セットの金属ファイバフリースストリップを備えており、各ストリップは、１つのプリーツ形成ライン８１上にプリーツが形成されている。全てのストリップは、並べて取付けられている。各金属ファイバフリースストリップは、ストリップの各端部に１つとして、二つの接点ボディ（２２，２３）を有している。接点ボディは、一列に並べられ、適切な電気回路２４に接続されている。
【００５８】
図９に示されるように、濾過されるガスは、入口９１を介してマフラーシステムに入ることになる。各々が幾つかのフィルタエレメント９３を備える幾つかのフィルタユニット９２は、マフラー状のシステムに存在している。矢印９４によって示されるように、濾過されるガスは、各フィルタエレメントのフィルタ媒体を通過し、収集室９６中の穴明きチューブ９５を介してフィルタユニット９２を出ることになる。濾過された排ガスは、矢印９８で示されるように、出口９７を介して更に排出システムを通って流れることになる。
【００５９】
フィルタ媒体として、三層のステンレススチールファイバより成る焼結媒体ファイバフリースが使用されている。第１の層は、１７μｍの等しい直径を有する６００ｇ／ｍ2のＦｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）ファイバより構成されている。Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）ファイバの第２の層は、第１の層の上に付着される。この層は、２２μｍの等しい直径を有する２５０ｇ／ｍ2のファイバより構成されている。Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ（登録商標）ファイバの第３の層は、第２の層の上に付着され、且つ３５μｍの等しい直径のファイバを有している。この第３の層は、６００ｇ／ｍ2のファイバより構成されている。
【００６０】
９１％のスート保持力は、８５％の気孔率を有するステンレススチールフリースを使用して得られた。
【００６１】
上述した実施形態の金属ファイバフリースの長さは、１２００ｍｍであることが好ましく、他方、金属ファイバフリースストリップの高さは、３０と３５ｍｍとの間、例えば、３３．７５ｍｍであることが好ましい。
【００６２】
スートは、所謂、濾過深さと呼ばれていた。これは、スート粒子がフィルタの全深さを介してトラップされた事実として理解されるべきである。
【００６３】
フィルタユニットを再生するためにエレメント当りわずか１分が必要となるに過ぎないと共に、７５０Ｗ〜１５００Ｗを消費したに過ぎない。再生前に、フィルタエレメントを介する圧力降下は、１００ミリバールに設定されていた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の主題としてのフィルタユニットを示す概略図である。
【図２ａ】図１のフィルタユニットの部分ＡＡ’を概略的に示す拡大図である。
【図２ｂ】図１のフィルタユニットの平面ＣＣ’を概略的に示す拡大図である。
【図２ｃ】図１のフィルタユニットの部分ＡＡ’を概略的に示す図である。
【図２ｄ】図１のフィルタユニットの平面ＣＣ’を概略的に示す図である。
【図３】図１のフィルタユニットの平面ＢＢ’を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の主題としてのフィルタエレメントから接点ボディを概略的に示す側面図である。
【図５】本発明の主題としてのフィルタエレメントから他の接点ボディを概略的に示す図である。
【図６】本発明の主題としてのフィルタユニットの他の実施形態の平面ＢＢ’を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の主題としてのフィルタユニットの他の実施形態の平面ＢＢ’を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の主題としてのフィルタユニットの他の実施形態の平面ＢＢ’を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の主題としての複数のフィルタユニットから成る、マフラー形状のディーゼル排出フィルタシステムを示す概略図である。
Claims (12)
- プリーツ形成ラインに従ってプリーツが形成されたプリーツ形成金属ファイバフリースを備えるフィルタエレメントであって、このプリーツ金属ファイバフリースが当該金属ファイバフリースにガスを流させるように閉鎖されるプリーツ開口をエッジに備え、前記フィルタエレメントは、少なくとも二つのフランクを備え、前記フランクの各々がセラミックプレートを備え、前記金属ファイバフリースが前記両フランクのセラミックプレート同士間に取付けられ、前記フランクが、前記金属ファイバフリースの前記エッジに前記プリーツ形成ラインに実質的に平行な方向へクランプ力を発揮し、前記フランクが前記プリーツ開口を閉鎖するようにしたことを特徴とするフィルタエレメント。
- 前記セラミックプレートは、少なくとも７ｍｍの厚みを有している、請求項１に記載のフィルタエレメント。
- 前記セラミックプレートの各々は凹所を備え、前記金属ファイバフリースの前記エッジは前記凹所に埋め込まれている、請求項１又は２に記載のフィルタエレメント。
- 前記エッジはある高さまで埋め込まれ、前記高さは前記凹所の深さよりも少なくとも１０％小さくなっている、請求項３に記載のフィルタエレメント。
- 前記凹所の前記深さは０．５ｍｍを越え、前記凹所の前記深さは２ｍｍ未満である、請求項３又は４に記載のフィルタエレメント。
- 前記金属ファイバフリースの前記エッジは、セラミック接着剤を使用して前記フランクの前記セラミックプレートに接着されている、請求項１又は２に記載のフィルタエレメント。
- 前記セラミック接着剤は、短金属ファイバを備えている、請求項６に記載のフィルタエレメント。
- 前記金属ファイバフリースは、ステンレススチールファイバから構成されている、請求項１〜７に記載のフィルタエレメント。
- 前記金属ファイバフリースは波形とされ、前記波形は前記金属ファイバフリースの厚みの５倍未満の波長を有する繰り返しの凸凹である、請求項１〜８に記載のフィルタエレメント。
- 前記フィルタエレメントは少なくとも二つの接点ボディを備え、前記接点ボディは前記金属ファイバフリースに固定されている、請求項１〜９に記載のフィルタエレメント。
- 請求項１〜１０に記載の少なくとも二つのフィルタエレメントを備え、前記フィルタエレメントは、互いから断熱されている、フィルタユニット。
- ディーゼル排ガスを濾過するために使用されている、請求項１〜１０に記載のフィルタエレメント。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US26590701P | 2001-02-05 | 2001-02-05 | |
| PCT/EP2002/001157 WO2002063145A2 (en) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | Electrically regeneratable filter element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004528959A true JP2004528959A (ja) | 2004-09-24 |
Family
ID=23012364
Family Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002562868A Expired - Fee Related JP4255693B2 (ja) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | フィルタエレメントおよびフィルタエレメントの使用方法 |
| JP2002562866A Expired - Fee Related JP4375965B2 (ja) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | 電気再生可能フィルタエレメント |
| JP2002562865A Pending JP2004528959A (ja) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | ディーゼル排出フィルタエレメント |
| JP2002562867A Expired - Fee Related JP4202760B2 (ja) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | プリーツ形成金属ファイバフリースを備えたフィルタエレメント |
Family Applications Before (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002562868A Expired - Fee Related JP4255693B2 (ja) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | フィルタエレメントおよびフィルタエレメントの使用方法 |
| JP2002562866A Expired - Fee Related JP4375965B2 (ja) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | 電気再生可能フィルタエレメント |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002562867A Expired - Fee Related JP4202760B2 (ja) | 2001-02-05 | 2002-01-31 | プリーツ形成金属ファイバフリースを備えたフィルタエレメント |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6991673B2 (ja) |
| EP (4) | EP1383990B1 (ja) |
| JP (4) | JP4255693B2 (ja) |
| KR (4) | KR100804364B1 (ja) |
| AT (3) | ATE342435T1 (ja) |
| AU (4) | AU2002250884A1 (ja) |
| DE (3) | DE60215329T2 (ja) |
| DK (3) | DK1383990T3 (ja) |
| WO (4) | WO2002063146A2 (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2002227918A1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-21 | N V. Bekaert S.A. | Electrical contact system |
| JP4255693B2 (ja) * | 2001-02-05 | 2009-04-15 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | フィルタエレメントおよびフィルタエレメントの使用方法 |
| USRE48138E1 (en) * | 2001-02-05 | 2020-08-04 | Rypos, Inc. | Electrically regeneratable filter element |
| US7001449B2 (en) * | 2001-02-05 | 2006-02-21 | N.V. Bekaert S.A. | Diesel exhaust filter system with electrical regeneration |
| US6991672B2 (en) * | 2001-02-05 | 2006-01-31 | N.V. Behaert S.A. | Filter element comprising pleated metal fiber fleece |
| US7445853B2 (en) * | 2002-10-17 | 2008-11-04 | Nv Bekaert Sa | Layered filter structure comprising short metal fibers |
| DE602004027054D1 (de) * | 2003-09-12 | 2010-06-17 | Bekaert Sa Nv | Filter für eine spinpack-anordnung |
| US7108739B2 (en) | 2003-10-15 | 2006-09-19 | Caterpillar Inc. | Efficiently regenerated particle trap for an internal combustion engine and method of operating same |
| US7288137B2 (en) * | 2003-12-24 | 2007-10-30 | Caterpillar Inc. | Particulate trap |
| US7185489B2 (en) | 2003-12-24 | 2007-03-06 | Caterpillar Inc | Particulate trap |
| US7169200B2 (en) * | 2003-12-24 | 2007-01-30 | Caterpillar Inc | Particulate trap |
| US8038759B2 (en) * | 2005-11-16 | 2011-10-18 | Geoz Technologies, Inc. | Fibrous cordierite materials |
| US20090166910A1 (en) * | 2005-11-16 | 2009-07-02 | Geo2 Technologies, Inc. | System and Method for Twin Screw Extrusion of a Fibrous Porous Substrate |
| US20100048374A1 (en) * | 2005-11-16 | 2010-02-25 | James Jenq Liu | System and Method for Fabricating Ceramic Substrates |
| US7640732B2 (en) * | 2005-11-16 | 2010-01-05 | Geo2 Technologies, Inc. | Method and apparatus for filtration of a two-stroke engine exhaust |
| US7938877B2 (en) * | 2005-11-16 | 2011-05-10 | Geo2 Technologies, Inc. | Low coefficient of thermal expansion materials including modified aluminosilicate fibers and methods of manufacture |
| US20070111878A1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-05-17 | Bilal Zuberi | Extrudable mixture for forming a porous block |
| US7938876B2 (en) * | 2005-11-16 | 2011-05-10 | GE02 Technologies, Inc. | Low coefficient of thermal expansion materials including nonstoichiometric cordierite fibers and methods of manufacture |
| US8039050B2 (en) * | 2005-12-21 | 2011-10-18 | Geo2 Technologies, Inc. | Method and apparatus for strengthening a porous substrate |
| US7980068B2 (en) * | 2005-12-29 | 2011-07-19 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Woven metal fiber particulate filter |
| US20070220856A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | Fiber Tech Co., Ltd. | Metal fiber media, filter for exhaust gas purifier using the same as filter member, and method for manufacturing the filter |
| US7781372B2 (en) * | 2007-07-31 | 2010-08-24 | GE02 Technologies, Inc. | Fiber-based ceramic substrate and method of fabricating the same |
| US9138129B2 (en) * | 2007-06-13 | 2015-09-22 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Method and system for moving a plurality of articulated instruments in tandem back towards an entry guide |
| EP2170484A1 (en) * | 2007-07-16 | 2010-04-07 | NV Bekaert SA | A filter medium |
| US20090071123A1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-19 | Fev Motorentechnik Gmbh | Particle filter assembly |
| US7981176B2 (en) * | 2007-11-15 | 2011-07-19 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Particulate filter and method for its assembly |
| US8444729B2 (en) * | 2007-11-26 | 2013-05-21 | Caterpillar Inc. | Electrically regenerated exhaust particulate filter having non-axial regeneration flame propagation |
| EP2263774B1 (en) * | 2009-05-27 | 2012-06-20 | Proventia Emission Control Oy | Method for regenerating a filter unit and a filter unit |
| US20130031952A1 (en) * | 2011-08-03 | 2013-02-07 | Robert Bosch Gmbh | Gas sensor with thermal shock protection |
| ITMI20131408A1 (it) * | 2013-08-26 | 2015-02-27 | Saati Spa | Struttura tessile multistrato per la protezione e schermatura da campi magnetici |
| US9452378B2 (en) | 2013-10-25 | 2016-09-27 | American Air Filter Company, Inc. | Apparatus and method for regulating filter media pack pleat spacing |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3857688A (en) * | 1971-10-27 | 1974-12-31 | Ppg Industries Inc | Lead filter |
| US4199387A (en) * | 1977-12-02 | 1980-04-22 | Cambridge Filter Corporation | Air filter fabrication method |
| US4687579A (en) * | 1986-05-02 | 1987-08-18 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Sintered composite medium and filter |
| FR2676182B1 (fr) * | 1991-05-06 | 1994-04-15 | Gaz De France | Catalyseur d'oxydation non selective et son procede de preparation. |
| DE4394868T1 (de) * | 1992-09-25 | 1994-10-20 | Toyoda Automatic Loom Works | Hitzebeständiges Filter |
| US5395039A (en) | 1993-09-28 | 1995-03-07 | Pall Corporation | Method of making a filter assembly |
| US5395038A (en) | 1994-04-25 | 1995-03-07 | International Business Machines Corporation | High placement accuracy wire bonder for joining small closely spaced wiring features |
| US5733452A (en) * | 1995-04-21 | 1998-03-31 | Pall Corporation | Filter and end cap assembly including a porous layer for sealing with a potting material and method for making the assembly |
| JPH0949421A (ja) * | 1995-05-30 | 1997-02-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ |
| BE1009485A3 (nl) | 1995-07-14 | 1997-04-01 | Bekaert Sa Nv | Textielstof omvattende bundels geschaafde metaalfilamenten. |
| EP0764455B1 (en) * | 1995-09-25 | 2002-11-20 | Sintokogio, Ltd. | A filter for a treatment of carbon-based particles in exhaust gas and a device for said treatment using said filter |
| FR2755623B1 (fr) * | 1996-11-12 | 1998-12-04 | Inst Francais Du Petrole | Procede et unite de filtration de gaz d'echappement, ayant un chauffage modulable |
| US6096212A (en) * | 1997-06-10 | 2000-08-01 | Usf Filtration And Separations Group, Inc. | Fluid filter and method of making |
| EP1021232A1 (en) | 1997-09-08 | 2000-07-26 | Cuno Incorporated | End-cap for pleated filter cartridge |
| JPH11182232A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 排気ガス浄化装置及び操作方法 |
| FR2778118B1 (fr) * | 1998-04-29 | 2000-06-02 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif de regeneration locale et controlee d'un filtre a particules |
| CA2335772A1 (en) * | 1998-06-26 | 2000-01-06 | Pall Corporation | Internal combustion engine exhaust filters |
| WO2001000971A1 (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-04 | N.V. Bekaert S.A. | Diesel exhaust filter system with electrical regeneration |
| WO2002057000A1 (en) * | 2001-01-18 | 2002-07-25 | N.V. Bekaert S.A. | Assembly comprising a permeable medium and a frame |
| US7001449B2 (en) | 2001-02-05 | 2006-02-21 | N.V. Bekaert S.A. | Diesel exhaust filter system with electrical regeneration |
| JP4255693B2 (ja) | 2001-02-05 | 2009-04-15 | ナムローゼ・フェンノートシャップ・ベーカート・ソシエテ・アノニム | フィルタエレメントおよびフィルタエレメントの使用方法 |
| US6991672B2 (en) | 2001-02-05 | 2006-01-31 | N.V. Behaert S.A. | Filter element comprising pleated metal fiber fleece |
| US6572682B2 (en) * | 2001-06-26 | 2003-06-03 | Rypos, Inc. | Self-cleaning filter system using direct electrically heated sintered metal fiber filter media |
| US6942708B2 (en) * | 2002-04-18 | 2005-09-13 | Rypos, Inc. | Bifilar diesel exhaust filter construction using sintered metal fibers |
-
2002
- 2002-01-31 JP JP2002562868A patent/JP4255693B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-31 US US10/470,677 patent/US6991673B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-31 WO PCT/EP2002/001158 patent/WO2002063146A2/en active IP Right Grant
- 2002-01-31 WO PCT/EP2002/001159 patent/WO2002063147A2/en active IP Right Grant
- 2002-01-31 JP JP2002562866A patent/JP4375965B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-31 EP EP02704681A patent/EP1383990B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-31 DE DE60215329T patent/DE60215329T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-31 AU AU2002250884A patent/AU2002250884A1/en not_active Abandoned
- 2002-01-31 EP EP02719760A patent/EP1386065B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-31 AU AU2002231769A patent/AU2002231769A1/en not_active Abandoned
- 2002-01-31 DE DE60221241T patent/DE60221241T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-31 DK DK02704681T patent/DK1383990T3/da active
- 2002-01-31 DE DE60211504T patent/DE60211504T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-31 JP JP2002562865A patent/JP2004528959A/ja active Pending
- 2002-01-31 DK DK02706732T patent/DK1386064T3/da active
- 2002-01-31 US US10/466,120 patent/US7267703B2/en not_active Ceased
- 2002-01-31 KR KR20037009439A patent/KR100804364B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-01-31 WO PCT/EP2002/001157 patent/WO2002063145A2/en active IP Right Grant
- 2002-01-31 EP EP02711831A patent/EP1357995A2/en not_active Withdrawn
- 2002-01-31 KR KR10-2003-7009706A patent/KR20030079959A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-01-31 JP JP2002562867A patent/JP4202760B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-31 DK DK02719760T patent/DK1386065T3/da active
- 2002-01-31 EP EP02706732A patent/EP1386064B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-31 AT AT02719760T patent/ATE342435T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-01-31 KR KR1020037009438A patent/KR100817623B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-01-31 AT AT02706732T patent/ATE367514T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-01-31 WO PCT/EP2002/001160 patent/WO2002063148A2/en active Application Filing
- 2002-01-31 KR KR10-2003-7009707A patent/KR20030084911A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-01-31 AU AU2002238529A patent/AU2002238529A1/en not_active Abandoned
- 2002-01-31 AT AT02704681T patent/ATE326620T1/de not_active IP Right Cessation
- 2002-01-31 AU AU2002240922A patent/AU2002240922A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2004528959A (ja) | ディーゼル排出フィルタエレメント | |
| JP3000750B2 (ja) | 自己発熱型フィルタ | |
| US6991672B2 (en) | Filter element comprising pleated metal fiber fleece | |
| JP2732031B2 (ja) | デイーゼル機関の排気微粒子フイルタ | |
| JPH06257422A (ja) | ディーゼルエンジン用パティキュレートトラップ | |
| EP0050340B1 (en) | Exhaust filter device for collecting particulates in engine exhaust gases and method for its manufacture | |
| JP3589308B2 (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
| US7001449B2 (en) | Diesel exhaust filter system with electrical regeneration | |
| JPH04145917A (ja) | 自己発熱型フィルタ | |
| USRE48138E1 (en) | Electrically regeneratable filter element | |
| JP3043543B2 (ja) | ディ−ゼルパティキュレ−トフィルタ | |
| JP3201114B2 (ja) | 内燃機関の排気微粒子捕集フィルタ | |
| JP2010512988A (ja) | ディーゼルエンジンの排ガスろ過装置用のろ材、前記ろ材を組み込んだろ過装置、及び前記装置を組み込んだ内燃エンジンの排ガスライン | |
| JPH05321632A (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
| JPH06129228A (ja) | 排ガス中の微粒子捕集方法及びフィルター | |
| JPH07293223A (ja) | デイーゼル機関の排気浄化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040928 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080314 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080812 |