JP2006239683A

JP2006239683A - フィルタ保守システム及び方法

Info

Publication number: JP2006239683A
Application number: JP2006052103A
Authority: JP
Inventors: Cheryl L Sellers; エル．セラーズシェリル; Orlando Ii Sellers; セラーズザセカンドオーランド
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US7410521B2; DE102005062475A1; US20060191246A1

Abstract

【課題】フィルタ保守システム及び方法を提供する。
【解決手段】フィルタ装置から物質を除去するシステムは、複数の遮断部分を有する流れ収容装置を備える。複数の遮断部分の各々は、フィルタ装置の複数のフィルタ通路の対応する少なくとも１つにより方向付けられたガス流を実質的に遮断するように構成される。さらに、本システムは、フィルタ装置内にフィルタ装置のフィルタ媒体に対して流れ収容装置の位置決めを補助するように構成された位置決めアセンブリを備える。
【選択図】図１

Description

本開示内容は、一般に、フィルタ保守システムに関し、詳細には、フィルタから物質を除去するシステムに関する。

ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、天然ガスエンジン、及び当該技術分野で知られる他のエンジンなどのエンジンは、汚染物質の複雑な混合物を排気し得る。この汚染物質は、粒子状物質、窒素酸化物（「ＮＯ_ｘ」）、及び硫黄化合物などのガス状及び固体状の物質から構成され得る。

一方、環境への関心の高まりによって、エンジンの排ガス基準は、ここ何年にも亘って益々厳しくなっている。エンジンから排出される汚染物質の量は、エンジンの種類、大きさ、及び／又は等級に応じて規制され得る。このような環境に排気された粒子状物質、ＮＯ_ｘ、及び硫黄化合物に関する規制に従うために、エンジン製造業者により実施されている方法の１つとしては、エンジンの排気流からこれらの汚染物質をフィルタで除去する方法がある。しかしながら、かかるフィルタを長期間にわたって用いたり、繰り返し再生することにより、汚染物質がフィルタの構成部材の中に蓄積してしまい、結果として、フィルタの機能性、及びエンジン性能を低下させてしまう可能性がある。

そこで、蓄積した汚染物質をフィルタから除去する方法の１つとして、目詰まりしたフィルタをそれが接続された作業機械から取り外し、通常の排気流の方向とは反対の方向にガス流をフィルタに通すように方向付ける方法があり得る。ただし、フィルタは、大きく、重く、しかも作業機械から取り除きにくいため、保守のために作業機械のエンジンからフィルタを取り外すことは、厄介で時間のかかる危険なことである。

また、フィルタから汚染物質を除去する他の方法としては、エンジンからいずれのフィルタも取り除くことなく、目詰まりしたフィルタから別のフィルタに排気流の方向をそらす方法が挙げられる。排気流の方向がそれる一方で、空気は、通常の流れとは反対の方向に目詰まりしたフィルタを通るように方向付けられ得る。しかしながら、このような物質除去システムは、第２のフィルタを備えるため、単一のフィルタシステムよりも大きく、よりコスト高となり得る。

（特許文献１）では、エンジンフィルタから粒子状物質を除去するシステムについて記載している。特に、この（特許文献１）は、エンジンの排気ラインに接続されたフィルタ、排気ライン内の弁構造、及びエアー供給機を開示している。ここで、空気は、逆流方向にフィルタに供給されると、捕獲された粒子をフィルタから除去し得る。

この（特許文献１）は、フィルタからの物質の除去を教示し得るものであるが、ここに記載されたシステムは、逆流状態の間に第２のフィルタを用いることが必要であり、これにより、システムの全体がコスト高となり、大きさも増大してしまうものである。さらに、このシステムは、フィルタの浄化工程を補助するためにフィルタに負圧を与えることができない。

米国特許第５，５６６，５４５号明細書

本開示内容は、上述した問題のうちの１つ以上を克服することに関する。

本開示内容の一形態において、フィルタ装置から物質を除去するシステムは、複数の遮断部分を有する流れ収容装置を備える。複数の遮断部分の各々は、フィルタ装置の複数のフィルタ通路の対応する少なくとも１つにより方向付けられたガス流を実質的に遮断するように構成される。さらに、本システムは、フィルタ装置内にフィルタ装置のフィルタ媒体に対して流れ収容装置の位置決めを補助するように構成された位置決めアセンブリを備える。

本開示内容の別の形態においては、フィルタ装置から物質を除去するシステムは、フィルタ装置の出口端部に近接して配置された流れ収容装置を備える。この流れ収容装置は、複数のチャネルを備える。複数のチャネルの各々は、フィルタ装置の複数のフィルタ通路の対応する１つからガス流を受け取るように構成される。複数のフィルタ通路の各対応する１つは、フィルタ装置のフィルタ媒体の前面で実質的に遮断される。さらに、本システムは、フィルタ媒体に対して流れ収容装置の位置決めを補助するように構成された位置決めアセンブリを備える。

本開示内容のさらに別の形態においては、フィルタ装置から物質を除去する方法は、複数の遮断部分を備える流れ収容装置を設ける工程と、複数の遮断部分の各々がフィルタ装置の複数のフィルタ通路の対応する少なくとも１つにより方向付けられたガス流を実質的に遮断するように、フィルタ装置内に流れ収容装置を位置決めする工程とを含む。さらに、本方法は、対応する少なくとも１つのフィルタ通路の各々が遮断されないように流れ収容装置を操作する工程を含む。

以下、本開示内容の例示的実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、可能である限り、同一又は類似部分に関する言及には、全図面を通して同一の参照番号を用いるものとする。

図１は、フィルタ３０に接続された保守システム１０の例示的実施形態を示している。保守システム１０は、流れ収容装置２０と、位置決めアセンブリ７６とを備え得る。さらに、一例示的実施形態では、保守システム１０は、回収容器１６、物質除去ライン８２、及び真空源１４のうちの少なくとも１つを備え得る。保守システム１０の構成部材は、保守のためにフィルタ３０に動作可能に取り付けられ得るものであり、保守が完了した際にフィルタ３０から取り外し得る。利用者は、保守システム１０の構成部材を動作自在に取り付けること及び取り外すことが可能で、フィルタ３０が取り付けられた作業機械、車両、又は他の装置からフィルタ３０を取り外すことなく、フィルタ３０を保守し得る。なお、本文で使用した「作業機械」という用語は、オンロード車、オフロード車、及び、例えば、発電機及び／又は他の排気生成装置などの固定式機械を含み得る。

本開示内容の幾つかの実施形態では、フィルタ３０は、例えば、ディーゼルエンジンなどの内燃機関２２に接続され得る。内燃機関２２は、内燃機関２２の排気流をフィルタ３０の入口端部２６と接続する排気ライン２４を備え得る。また、内燃機関２２は、排気ライン２４に接続されたターボ（図示せず）をも備え得る。かかる実施形態では、フィルタ３０の入口端部２６は、ターボの出口に接続され得る。

幾つかの実施形態では、１つ以上の作業機械診断装置３６がフィルタ３０の出口端部２８に近接して配置され得る。作業機械診断装置３６は、例えば、作業機械の一部、又はフィルタ３０が接続される他の装置とし得るものであり、フィルタ３０に対して外部にあっても良い。また、その代わりに、作業機械診断装置３６は、フィルタ３０にとって内部であっても良い。この作業機械診断装置３６としては、例えば、流量計、排ガスメータ、圧力変換器、無線装置、又は他のセンサなどの当該技術分野で知られた任意の検知装置とし得る。このような作業機械診断装置３６は、例えば、フィルタ３０から排出されるすす、ＮＯ_ｘ、又は他の汚染物質のレベルの増加を検出し得る。また、かかる作業機械診断装置３６は、汚染物質レベルの情報を制御装置又は他の装置（図示せず）に送出し、例えば、フィルタの再生及び／又はフィルタの保守の起動を補助し得る。

フィルタ３０は、例えば、発泡コーディエライト、焼結金属、又は炭化ケイ素型フィルタなどの当該技術分野で知られた任意の種類のフィルタとし得る。図１に示されるように、フィルタ３０は、フィルタ媒体４２を含み得る。フィルタ媒体４２は、排気流からの汚染物質を除去するのに有効な任意の材料を含み得る。本開示内容の一実施形態では、フィルタ媒体４２は、例えば、すす、ＮＯ_ｘ、硫黄化合物、粒子状物質、及び／又は当該技術分野で知られた他の汚染物質などを捕集可能な触媒材料を含有し得る。このような触媒材料としては、例えば、アルミナ、白金、ロジウム、バリウム、セリウム、及び／又はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、又はこれらの組み合わせが挙げられる。フィルタ媒体４２は、水平に（図１に示されるように）、垂直に、径方向に、又は螺旋状に位置し得る。また、フィルタ媒体４２は、汚染物質の濾過に利用可能な表面積を最大限とするように、ハニカム状、メッシュ状、又は他の任意の構成で設置され得る。

一例示的実施形態では、フィルタ媒体４２は、複数のフィルタ通路５４を画定し得る。フィルタ通路５４は、当該技術分野で知られた任意の構成で配列され得る。例えば、フィルタ通路５４は、軸方向に延びる実質的に平行なチャネルとし得る。フィルタ通路５４は、例えば、平坦、円筒状、正方形管状、又は当該技術分野で知られた他の任意の形状とし得る。フィルタ通路５４は、フィルタ媒体４２の触媒材料に基づいて、所望の気孔率及び／又は他の特徴を有し得るものであり、例えば、汚染物質の通過を実質的に制限しながら、例えば、ガスが隣接するフィルタ通路５４間を通過可能となるように構成され得る。例えば、すす、ＮＯ_ｘ、硫黄化合物、粒子状物質、及び／又はフィルタ通路間の他の汚染物質の通過を実質的に制限しつつ、排気ガス、及び／又は空気が、隣接するフィルタ通路５４間で通過し得る。このようなガスが隣接するフィルタ通路５４間を通常の流れ方向で流れる様子を、図１の矢印５７で示す。

一例示的実施形態では、複数のフィルタ通路５４は、ガスが遮断端部からフィルタ通路５４に侵入しないように、フィルタ３０の入口端部２６付近で実質的に遮断又は閉鎖され得る。フィルタ３０は、ガス流の遮断を補助するように構成された複数の遮断装置５２を備え得る。本開示内容の一例示的実施形態では、遮断装置５２は、プラグ、又は従来の他の遮断装置とし得るものであり、任意の金属、セラミック、又は当該技術分野で知られた他の材料から形成され得る。

フィルタ通路５４及び遮断装置５２は、例えば、排気ガスの濾過を最大限とするような任意の様式で配置され得ることは理解されることである。図１及び図２に示すように、一例示的実施形態では、フィルタ通路５４及び遮断装置５２は、フィルタ媒体４２内に実質的に格子状のパターンで配列され得る。このような構成では、隣接するフィルタ通路５４は、フィルタ媒体４２の前面４７で遮断装置５２により交互に遮断され得る。前面４７は、フィルタ３０の入口端部２６に近接して配置され得る。さらに詳しく後述するように、流れ収容装置２０は、フィルタ媒体４２の後面４５で遮断されていないフィルタ通路５４を実質的に遮断するように構成され得る。後面４５は、フィルタ３０の出口端部２８に近接して配置され得る。この例示的配列は、排気ガスを隣接するフィルタ通路５４間に通過させ、例えば、フィルタ通路５４の壁部に沿って排気ガスにより運ばれた粒子状物質及び／又は他の汚染物質を取り込むのを補助し得る。

図１を再び参照すると、フィルタ３０は、フィルタハウジング３１を備え、当該技術分野で知られた任意の手段により固定され得る。また、フィルタ３０は、例えば、フィルタハウジング３１に接続されたフィルタブラケット３２を備え得る。フィルタブラケット３２は、金属、プラスチック、ゴム、又は、フィルタを内燃機関２２に関連する構造に容易に接続させる当該技術分野で知られた他の任意の材料から形成され得る。例えば、フィルタブラケット３２は、フィルタ３０を作業機械に固定し得るものであり、振動、きしみ、又は、フィルタ３０が取り付けられた作業機械の突然の動きからフィルタ３０を防御し得る。なお、フィルタ媒体４２は、当該技術分野で知られた任意の手段によりフィルタハウジング３１内に固定され得ることは理解されることである。一例示的実施形態では、フィルタ３０は、フィルタ媒体４２をフィルタハウジング３１に固定するように構成された１つ以上のフィルタ媒体支持部材４３を備え得る。また、フィルタ媒体支持部材４３は、ガスがフィルタ通路５４を通過せずに入口端部２６から出口端部２８に通過するのを実質的に妨げることにより、フィルタ３０の少なくとも一部を密閉するのを補助し得る。

流れ収容装置２０は、複数のフィルタ通路５４からガス流を受け取り、及び／又は制御下で負圧を与えることが可能な任意の装置とし得る。この流れ収容装置２０は、例えば、外装、フード、円盤、カートリッジ、ノズル、キャップ、又は当該技術分野で知られた他の任意の類似装置とし得る。また、流れ収容装置２０は、例えば、プラスチック、ポリビニル、鋼、銅、アルミニウム、チタン、又はフィルタ３０の内部動作温度及び圧力に耐え得る他の任意の材料から形成され得る。

この流れ収容装置２０は、例えば、実質的に中空か、実質的に円筒形か、実質的に円盤状か、及び／又はフィルタ媒体４２からのガス流を受けるのに有効な他の任意の形状とし得る。また、流れ収容装置２０は、フィルタ３０に取り外し可能に接続可能とされ得るものであり、流れ収容装置２０の少なくとも一部は、保守システム１０がフィルタ３０に接続される際にフィルタハウジング３１内に配置され得る。本開示内容の一実施形態では、流れ収容装置２０は、フィルタ３０の動作中にフィルタ媒体４２の後面４５に取り外し可能に接続され得る。

図１〜図３に示すように、流れ収容装置２０は、フィルタ媒体４２の後面４５の寸法及び／又は他の構造と実質的に適合するような大きさ、形状、及び／又はさもなければ構成とされ得る。流れ収容装置２０は、遮断されたフィルタ通路５４の各々からガス流を受け取るようにフィルタ媒体４２に対して配置され得るものと理解される。また、流れ収容装置２０は、フィルタ３０の複数のフィルタ通路５４の各々により方向付けられたガス流を実質的に遮断するようにも配置され得る。さらに、図１に示すように、フィルタ媒体４２の後面４５は、フィルタ媒体４２の断面と実質的に同じ大きさ、形状、及び／又は他の寸法とし得るものと理解される。

図１及び図３に示すように、流れ収容装置２０は、複数の遮断部分５５を備え得る。各遮断部分５５は、フィルタ３０の複数のフィルタ通路５４の対応する少なくとも１つにより方向付けられたガス流を実質的に遮断するような大きさ、形状、配置、角度及び／又はさもなければ構成とされ得る。本開示内容の一例示的実施形態では、遮断部分５５の各々の少なくとも一部分は、フィルタ３０の動作中に複数のフィルタ通路５４の対応する１つの中に配置され得る。このような実施形態では、対応するフィルタ通路５４は、フィルタ媒体４２の後面４５で遮断部分５５により実質的に遮断され得る。遮断部分５５は、各対応する少なくとも１つのフィルタ通路５４に容易に入り込むように、面取りされるか、丸くされるか、角度を持たせるか、及び／又はさもなければそのように構成され得る。一例示的実施形態では、例えば、シリコーンなどの潤滑材がフィルタ通路５４への遮断部分５５の挿入を容易とするために設けられ得る。本開示内容のさらに他の実施形態では、例えば、ガスケット（図示せず）などの密閉装置が、フィルタ媒体４２と流れ収容装置２０との間の実質的に気密な密閉の形成を補助するように設けられ得る。遮断部分５５がフィルタ通路５４内に完全に挿入されると、流れ収容装置２０の入口端部７８は、後面４５に接し得る。図２及び図３から分かるように、一例示的実施形態では、各遮断部分５５は、フィルタ媒体４２の前面４７で遮断されていない対応するフィルタ通路５４を遮断する大きさ、形状、位置、及び／又はさもなければ構成をとり得る。このような実施形態では、各フィルタ通路５４は、前面及び後面４７及び４５で交代に遮断され、排気ガスは、矢印５７に示すように、隣接するフィルタ通路５４と交差して通過しフィルタ３０を出るようになる。

さらに、流れ収容装置２０は、複数のチャネル６８を備え得る。各チャネル６８は、対応する遮断されたフィルタ通路５４により方向付けられたガス流を受け取るような大きさ、配置、及び／又はさもなければ構成をとり得る。一例示的実施形態では、各チャネル６８は、対応する遮断されたフィルタ通路５４と実質的に同じ大きさ、形状、及び／又は構成とし得る。上述したように、図１に示されるように、遮断されたフィルタ通路５４は、フィルタ３０の入口端部２６に近接して遮断され得る。このため、流れ収容装置２０は、各チャネル６８がフィルタ３０の動作中に遮断されたフィルタ通路５４の対応する１つと連通するように、実質的にフィルタ媒体４２と位置合わせされ得る。チャネル６８は、流れ収容装置２０の入口端部７８から流れ収容装置２０の出口端部８０へとガス流を方向付けるように構成され得る。

一例示的実施形態では、流れ収容装置２０の複数のチャネル６８は、複数の遮断部分５５により少なくとも部分的に画定され得る。なお、各チャネル６８の長さ及び／又は他の寸法は、チャネル６８を形成する対応する遮断部分５５の大きさに基づいて決定され得るものと理解される。さらに、遮断部分５５が流れ収容装置２０の入口端部７８で比較的平坦な面を形成する一例示的実施形態では、チャネル６８は、実質的に平坦な遮断部分５５により画定されたオリフィスとし得ることが理解される。

さらに、図１を再び参照すると、保守システム１０は、フィルタ３０のフード７２に接続された少なくとも１つの支持部材７４を備える位置決めアセンブリ７６を備え得る。支持部材７４は、任意の形状、大きさ、及び／又は当該技術分野で知られた構成をとり得るものであり、フィルタ３０の動作中にフィルタ媒体４２に対して流れ収容装置２０を支持し実質的に固定するのを補助し得る。例えば、支持部材は、流れ収容装置２０を固定するためのリング、一連のブラケット、クランプ、又はフード７２周りに配置された他の留め具とし得る。また、支持部材７４は、フィルタ３０に関連した温度及び圧力に耐え得る鋼、又は他の任意の金属又は合金から形成され得るものであり、フード７２に堅固に取り付けられ得る。

フード７２は、フィルタハウジング３１と同じ材料から形成され得るものであり、一例示的実施形態では、フード７２は、フィルタハウジング３１から形成され得る。フード７２は、動作中にフィルタ３０を実質的に密閉するような大きさ、形状、及び／又はさもなければ構成をとり得る。また、フード７２は、従来の任意の手段によりフィルタ３０に取り外し可能に接続され得る。図１に示すように、一例示的実施形態では、密閉装置７０は、フード７２をフィルタ３０に取り外し可能に接続するのに用いられ得る。密閉装置７０は、例えば、ブラケット、圧縮リング、クランプ、及び／又は２つの構造間に密閉された取り外し可能な接続部を形成し得る他の装置とし得る。図１に示すように、フード７２及び／又は支持部材７４は、密閉装置７０が、例えば、フード７２及びフィルタ３０と係合する際に流れ収容装置２０とフィルタ媒体４２との間に取り外し可能な接続部を形成するのを補助し得る。したがって、密閉装置７０は、流れ収容装置２０をフィルタ媒体４２に取り外し可能に接続するのを補助するように構成され得る。一例示的実施形態では、密閉装置７０は、フィルタ３０の実質的に全周囲に亘って配置され得る。

図１に示すように、真空源１４及び／又は回収容器１６は、物質除去ライン８２を通してフィルタ３０に流体接続され得るものであり、回収容器１６は、保守システム１０により捕集された物質の少なくとも一部分を捕集するように構成され得る。この回収容器１６は、フィルタ３０から除去された物質を捕集するのに有効な任意の大きさとし得るものであり、任意の有効な容量及び形状をとり得る。例えば、回収容器１６は、円筒形状又は箱状であっても良く、硬質な容器又は柔軟性のある袋であっても良い。また、回収容器１６は、任意の種類の物質又は組成物を捕集及び貯蔵するように設計され得る。本開示内容の一実施形態では、回収容器１６は、例えば、灰などの有害な汚染物質を貯蔵するように設計され得るものであり、例えば、鋼、すず、補強布、アルミニウム、複合材料、セラミック、又は当該技術分野で知られた他の任意の材料から形成し得る。一例示的実施形態では、真空源１４及び物質除去ライン８２は、省略され得るものであり、回収容器１６は、フィルタ３０に直接接続され得るものと理解される。

真空源１４としては、例えば、工場用掃除機、真空ポンプ、又は別の装置内で負圧を生成可能とする他の任意の装置が挙げられる。真空源１４は、フィルタ３０の浄化に有効な任意の動力又は容量を有し得るものであり、その大きさは、浄化されているフィルタ３０の大きさ及び／又は種類により限定され得る。例えば、コーディエライト遮断装置５２を備えるフィルタ３０は、遮断装置５２及び／又は他のフィルタ媒体４２に損傷を受けずに、約１ｐｓｉよりも大きな負圧に耐えることができないかもしれない。このため、かかるフィルタ３０を浄化するのに用いられる真空源１４としては、約１ｐｓｉ未満の最大容量を有するものが良い。本開示内容の幾つかの実施形態では、真空源１４は、フィルタ３０に一定の真空を提供し得るものであり、これにより、フィルタ３０内に一定の負圧を生成し得る。また、その代わりに、真空源１４は、パルス状の又は変化する真空状態をフィルタ３０に供給し得る。フィルタ３０に供給される真空密度は、各用途に応じて変わり得るものであり、フィルタ３０の構造、設計、種類、及び／又は他の特徴に依存し得る。

物質除去ライン８２は、真空源１４を流れ収容装置２０に接続し得るものと理解される。このような流体の接続により、固体、液体、又は気体がフィルタ３０から流れ収容装置２０を通って通過可能となり得る。また、かかる流体の接続によって、フィルタ媒体４２から放出された灰又は他の物質をフィルタ３０から真空源１４及び／又は回収容器１６にまで通過可能とさせ得るものと理解される。物質除去ライン８２は、当該技術分野で知られた任意の種類の真空ラインとし得る。物質除去ライン８２は、保守システム１０の動作を容易とし、例えば、真空源１４とフィルタ３０との間の圧力降下を低減するように、できる限り短くし得る。また、物質除去ライン８２は、硬質なものでも、柔軟性のあるものでも良いと理解される。

図１に示した実施形態などの一例示的実施形態においては、流れ収容装置２０は、回収容器１６がフィルタ３０に流体接続された際にフィルタ３０から取り外し得る。流れ収容装置２０を取り外すと、フィルタ媒体４２の後面４５で複数のフィルタ通路５４の遮断を解除し得る。一旦、流れ収容装置２０が取り外されると、ガスは、隣接するフィルタ通路５４の間を又はそれと交差して通過させられることなく、フィルタ通路５４を通過可能となり得る。そして、ガスがフィルタ通路５４を通過すると、捕集された物質は、ガスにより真空源１４及び／又は回収容器１６に物質除去ライン８２を通して運ばれ得る。図１中の真空源１４、回収容器１６、及び物質除去ライン８２の仮想／破線による図で示されるように、これらの構成部材は、動作中にフィルタ３０に接続され得ない。

図４に示すように、さらに他の例示的実施形態では、本開示内容の保守システム１００は、流れ収容装置２０と、位置決めアセンブリ７７とを備える。この位置決めアセンブリ７７は、流れ収容装置２０をフィルタ媒体４２の後面４５に取り外し可能に接続するのを補助するように構成された抵抗装置６７及びトラック６５を備える。抵抗装置６７は、例えば、スプリングなどの、２つの対向する構造部間に抵抗を提供する従来の任意の手段とし得る。また、抵抗装置６７は、フィルタ３０と流れ収容装置２０との間の任意の部分で抵抗力を提供し得る。図４に示すように、抵抗装置６７は、フィルタ媒体支持部材４３と流れ収容装置２０との間でこのような力を提供し得る。一例示的実施形態では、位置決めアセンブリ７７は、２つ以上の抵抗装置６７を備え得る。また、抵抗装置６７は、フィルタ３０の出口端部２８に向かって流れ収容装置２０を押す又は引っ張るように、流れ収容装置２０に作用し得るものであり、一例示的実施形態では、抵抗装置６７は、流れ収容装置２０に接続され得る。

トラック６５は、フィルタ３０内で流れ収容装置２０の動きを案内し得る。流れ収容装置２０の少なくとも一部分は、トラック６５内に配置され得るものであり、トラック６５は、フィルタ媒体４２と実質的に位置合わせし得る。一例示的実施形態では、トラック６５は、流れ収容装置２０がフィルタ媒体４２の後面４５に向かって動かされる際に各遮断部分５５が対応するフィルタ通路５４内に方向付けられるように、流れ収容装置２０の動きを支配し得る。このトラック６５は、フィルタハウジング３１から形成され得るものと理解される。また、その代わりに、トラック６５は、従来の任意の手段によりフィルタハウジング３１に堅固に取り付けられ得る。

さらに、保守システム１００の位置決めアセンブリ７７は、回転装置３９及びねじ面６９を有する基板６３を備え得る。この基板６３は、ガス流が流れ収容装置２０からフィルタ３０の出口端部２８に向けて実質的に制限されることなく通過し得るように構成され得る。また、基板６３は、例えば、鋼、又は上述したような他の金属及び／又は合金のいずれかから構成され得る。基板６３のねじ面６９は、フィルタ３０の対応するねじ面（図示せず）と連動し得る。また、ねじ面６９は、回転装置３９を回転することにより、フィルタ媒体４２に対する基板６３の位置が変化するように、フィルタ３０のねじ面と噛み合い得る。回転装置３９は、フィルタ３０内で基板６３が動きやすいように基板６３に固定された、例えば、ナット、又は他の構造体とし得る。この回転装置３９は、例えば、溶接物又はろう付けを介して、基板６３に接続され得る。また、その代わりに、回転装置３９及び基板６３は、１片の構造物であっても良い。

流れ収容装置２０は、基板６３がフィルタ媒体４２に対して動く間に基板６３と一定の接触を維持し得るものと理解される。抵抗装置６７は、この一定の接触の維持を補助し得る。また、その代わりに、流れ収容装置２０は、ボルト、ねじ、又は、例えば回転可能なワッシャ又はボールベアリングと連動する従来の他の手段により、基板６３に回転自在に接続されても良い。このような例示的実施形態では、抵抗装置６７は、省略され得る。したがって、かかる基板６３の動きにより、流れ収容装置２０の対応する動きが引き起こされ得る。上述したように、流れ収容装置２０の動きは、トラック６５により制限され得るものであり、このため、流れ収容装置２０は、基板６３とともに回転し得ない。

図４に示すように、遮断部分５５がフィルタ媒体４２の後面４５でフィルタ通路５４内に配置されないように、基板６３及び流れ収容装置２０が配置されている場合には、ガス流は、隣接するフィルタ通路５４と交差して通過させられることなく、遮断されていないフィルタ通路５４を通過し得る。このような流路を矢印５９で示す。そして、ガスがフィルタ通路５４を通る際に、捕集された物質は、物質除去ライン８２を通して回収容器１６へとガスにより運ばれ得る。

図５に示すように、本開示内容のさらに別の例示的実施形態では、保守システム２００は、複数の遮断部分５５を有する流れ収容装置１９と、位置決めアセンブリ７９とを備え得る。この位置決めアセンブリ７９は、フード７２に接続された少なくとも１つの支持部材７４と、流れ収容装置１９に接続された回転装置３９とを備え得る。このような実施形態では、流れ収容装置１９がフィルタ３０内部に配置されている場合には、流れ収容装置１９は、フィルタ媒体４２の長手軸８４周りに回転自在に移動可能とされ得る。上述したように、回転装置３９は、このような回転を容易とするように構成され得る。支持部材７４は、流れ収容装置１９とフィルタ媒体４２の後面４５との間に実質的に気密な密閉を形成するのを補助し得る。また、支持部材７４は、流れ収容装置１９が長手軸８４周りに容易に回転するように、ボールベアリング又は従来の他の手段をも備え得る。さらに、このような回転を容易とするために、流れ収容装置１９の遮断部分５５は、フィルタ媒体４２のフィルタ通路５４内に配置され得ない。その代わりに、遮断部分５５は、フィルタ媒体４２の後面４５でフィルタ通路５４に接し得る。このため、流れ収容装置１９の入口端部７８は、フィルタ媒体４２の後面４５と適合するように、実質的に平坦か、及び／又は他の任意の形状又は構成とし得る。

流れ収容装置１９の複数のチャネル６８の各々は、複数のフィルタ通路５４のうちの対応する１つからのガス流を受け取るように構成され得るものであり、複数のフィルタ通路５４の対応する各通路は、フィルタ３０の入口端部２６で実質的に遮断され得るものと理解される。図６〜図８に示すように、チャネル５０、５１、及び５３は、円筒形、腎臓形、卵形、及び／又は当該技術分野で知られた他の任意の形状とし得る。その結果、流れ収容装置１９をフィルタ媒体４２に対して回転すると、フィルタ３０を出るガス流の体積が変化し得る。フィルタ３０は、フィルタ媒体４２に対して流れ収容装置１９を回転することにより、特定の用途に対応して回転され得ることになる。そして、このような回転により、結果的に、例えば、動作中にフィルタ３０を通して所望の流量が得られる。

本開示の保守システム１０は、任意のフィルタ、フィルタ装置、又は当該技術分野で知られる他の物質捕集装置と共に用いられ得る。このような装置は、物質の除去が望ましいあらゆる用途で用いられ得る。例えば、このような装置は、ディーゼル、ガソリン、天然ガス、又は当該技術分野で知られた他の燃焼機関又は燃焼炉で用いられ得る。このため、上述したように、本開示の保守システム１０は、そこに取り付けられたフィルタ装置から物質を除去するため、任意の作業機械、オンロード車、オフロード車、固定式機械、及び／又は他の排気生成装置と連動して用いられ得る。保守システム１０は、車載又は車両外システムとし得る。保守システム１０が車載システムである実施形態では、保守システム１０の構成部材は、作業機械に直接搭載され得るものであり、フィルタ装置に取り外し可能に接続可能とされ得る。例えば、保守システム１０は、エンジン室などの作業機械の一室内に固定して取り付けることができる。加えて、上述したように、フィルタ３０は、例えば、触媒、及び／又は作業機械診断装置３６などの追加的な上流側の装置を、フィルタハウジング３１内に備え得る。このような追加的な上流側の装置は、車載システム１０を保守するためのフィルタ媒体４２にアクセス可能となるように移動及び／又は取り外され得る。

また、このような機械のフィルタ装置から物質を除去するには、多様な異なる方法及びシステムを用い得る。例えば、このような機械に用いられる幾つかのフィルタは、再生を通して浄化され得る。再生中には、加熱器、又は他の幾つかの熱源を用いて、フィルタ構成部材の温度を上昇し得る。加熱器は、捕捉された粒子状物質の温度を、燃焼温度を超えて昇温し、これにより、灰を少量に留めながら、捕集した粒子状物質を燃やし、フィルタを再生し得る。なお、かかる再生により、フィルタ内の粒子状物質の蓄積を低減し得るが、フィルタを繰り返し再生することにより、結果的に、経時的にフィルタの構成部材に灰を蓄積することになり、それに応じたフィルタ性能の低下が生じ得る。

粒子状物質とは異なり、灰は、再生によっても燃焼することができない。このため、幾つかの状況では、他の技術及びシステムを用いて、蓄積した灰をエンジンフィルタから除去する必要が生じ得る。次に、保守システム１０の動作を詳細に説明する。

図１は、エンジン２２の通常動作状況を示している。この状況では、流れ収容装置２０は、出口端部２８に近接してフィルタ３０内に配置され得るものであり、複数の遮断部分５５の各々が、複数のフィルタ通路５４の対応する少なくとも１つにより方向付けられたガス流を実質的に遮断するように配置及び／又は構成され得る。加えて、流れ収容装置２０の複数のチャネル６８の各々は、複数のフィルタ通路５４のうちの対応する１つからガス流を受け取るように配置及び／又は構成され得るものであり、フィルタ通路５４の各対応する１つは、フィルタ媒体４２の前面４７で実質的に遮断され得る。図１に示すように、流れ収容装置２０を位置決めするには、フィルタの動作中に各遮断部分５５の少なくとも一部分を対応するフィルタ通路５４内に配置することも含み得る。ただし、本開示内容の一例示的実施形態では、各遮断部分５５は、フィルタ通路５４内に配置されることなく、ガス流を実質的に遮断するように配置され得るものと理解される。

排気流は、エンジン２２を出て、排気ライン２４を通過し得る。そして、排気流は、入口端部２６でフィルタ３０に進入し、フィルタ媒体４２の少なくとも一部分を横切って流れ得る。フィルタ媒体４２のフィルタ通路５４は、前面４７に配置された遮断装置５２と後面４５に配置された遮断部分５５とにより交互に遮断され得る。このような交互の遮断パターンにより、排気流は、動作中にフィルタ３０を出るために、隣接するフィルタ通路５４と交差するようになされ得る。この流路を図１の矢印５７で示す。排気流は、流れ収容装置２０のチャネル６８を通過し、出口端部２８でフィルタ３０から排出され得る。

また、作業機械診断装置３６は、大気中に放出される汚染物質の量の増加を経時的に検知し得る。これらの測定値に基づいて、フィルタ３０は、自動的に、又は特定の操作者側の入力の結果として、再生にかけられる。そして、多数の再生サイクルの後に、灰は、フィルタ媒体４２の遮断された各フィルタ通路５４に蓄積し始め得る。この蓄積された灰は、図１中の文字Ａにより表わされる。本開示内容の保守システム１０の構成部材は、フィルタ３０内に捕集された灰の除去を補助するように、フィルタ３０に取り付けられ得る。また、保守システム１０は、フィルタ３０内に捕集された、すす及び／又は他の物質の除去を補助するようにも用い得ることが理解される。

フィルタ３０からの灰の除去を開始するには、燃焼を止めてエンジン２２から排気ライン２４へと排気流がないように、エンジン２２が切られ得る。そして、密閉装置７０は、フード７２がフィルタ３０から開放及び／又は引き離されるように、緩められるか、開放されるか、及び／又は取り外され得る。一旦、フード７２が開放及び／又は引き離されると、流れ収容装置２０は、アクセスされ得る。この流れ収容装置２０が取り外されると、上述したように、対応する少なくとも１つのフィルタ通路５４の各々はフィルタ媒体４２の後面４５で遮断されない状態となり得る。なお、より詳しく後述するように、本開示内容の一例示的実施形態では、フィルタ通路５４は、フード７２を取り外すことなく、しかも、流れ収容装置２０を取り外すことなく、後面４５で遮断されない状態となり得る。

例えば、流れ収容装置２０を取り外すことにより、フィルタ通路５４を遮断しない状態とした後には、回収容器１６は、物質除去ライン８２を介してフィルタ３０に流体接続され得る。本開示内容の一例示的実施形態では、フィルタ３０の出口端部２８は、物質除去ライン８２と出口端部２８との間の接続を容易とするため、他の作業機械の構成部材から取り除かれ得るものと理解される。一旦、回収容器１６が接続されると、燃焼が再開され、排気流が隣接するフィルタ通路５４間を通過することなくフィルタ媒体４２を通って流れるように、エンジン２２を作動させてもよい。このような流路を矢印５９（図４）により示す。このような排気流により、例えば、位置Ａで捕集された物質を、フィルタ３０の外に運び得る。一例示的実施形態では、真空源１４及び／又は圧縮ガス源（図示せず）はまた、物質の除去を補助するようにフィルタ３０に接続され得るものと理解される。保守システム１０により除去された物質の少なくとも一部分は、回収容器１６内に捕集され得る。

図４に関して上述したように、本開示内容の追加的な例示的実施形態では、流れ収容装置２０の動作は、トラック６５により支配され得る。このように、基板６３が、例えば、フィルタ媒体４２に対して時計回りに回転すると、流れ収容装置２０は、トラック６５内で、フィルタ媒体４２の後面４５に向かって動き得る。また、抵抗装置６７は、この動作に対向する力をかけるように構成され得る。回転装置３９は、基板６３の回転を補助するのに用い得るものであり、ソケットレンチ延長部又は他の従来の手段が、回転装置３９に回転力を加えるのに、例えば、出口端部２８を通して挿入され得る。

エンジン２２が切れた後には、基板６３は、例えば、フィルタ媒体４２に対して反時計回りに回転され得る。流れ収容装置２０は、トラック６５内でフィルタ３０の出口端部２８に向かって移動し、遮断部分５５がフィルタ通路５４により方向付けられたガス流をもはや遮断しないように配置され得る。このような実施形態では、フィルタ通路５４は、流れ収容装置２０をフィルタ３０から取り除くことなく、遮断されない状態となり得る。このように、流れ収容装置２０は、保守中にはフィルタ３０内に配置されたままとなり得る。

フィルタ通路５４が遮断されていないと、回収容器１６は、上述したように、物質除去ライン８２を介してフィルタ３０に流体接続され得る。また、一旦、回収容器１６が接続されると、燃焼が再開され、排気流が隣接するフィルタ通路５４間を通過することなく、矢印５９に示すように、フィルタ媒体４２を通って流れるように、エンジン２２を作動させてもよい。捕集された物質は、流れ収容装置２０のチャネル６８を通って、出口端部２８に到達する前に、基板６３を通って通過し得る。また、保守システム１００により除去された物質の少なくとも一部分は、回収容器１６内に捕集され得る。上述したように、真空源１４、及び／又はガス源（図示せず）もまた、フィルタからの物質の除去を補助するようにフィルタ３０に接続され得る。

図５に関して上述したように、さらに他の例示的実施形態では、流れ収容装置１９の位置及び相対移動は、支持部材７４により少なくとも部分的に支配され得る。フィルタ３０の動作中には、流れ収容装置１９は、支持部材７４によりフィルタ媒体４２に対して長手方向に不動とされ得るものであり、遮断部分５５が、フィルタ媒体４２の後面４５で遮断されていないフィルタ通路５４に接するように配置され得る。このような実施形態では、遮断部分５５は、フィルタ３０の動作中にはフィルタ通路５４内に配置され得ない。

フィルタ３０から灰の除去を開始するには、燃焼を停止し、エンジン２２から排気ライン２４への排気流がないように、エンジン２２が切られ得る。また、流れ収容装置１９を長手軸８４周りに回転させるための力が、回転手段３９に加えられ得る。本開示内容の一実施形態では、流れ収容装置１９は、フィルタ３０の動作前、動作中、及び／又は動作後に回転され得る。このように流れ収容装置１９を回転することにより、フィルタの動作中にフィルタ３０から出るガス流の体積を変化し得るものと理解される。

例えば、図６に示されるように、流れ収容装置２１を位置決めすると、チャネル５０をフィルタ通路５４の遮断装置５２に位置合わせし得る（図５）。また、その代わりに、流れ収容装置２１をこの位置に配置することによって、各フィルタ通路５４を遮断し得るものであり、結果的に、矢印５７により示された流路となり得る（図５）。また、流れ収容装置２１を時計回りに回転させることにより、チャネル５０を遮断されていないフィルタ通路５４に実質的に位置合わせし得る。このような構成によれば、排気流が、隣接するフィルタ通路５４と交差するようにさせられなくても、フィルタ媒体４２を通って通過することが可能となり得る。このような流路を図４中の矢印５９で示す。

また、図５〜図８の流れ収容装置１９、２１、２３、及び２５は、フィルタ３０の動作中及び／又は保守中にフィルタ媒体４２、３３、３５、及び３７に対して任意の所望の位置まで回転され得るものと理解される。また、これらの異なる位置の各々が、フィルタ３０により放出されたガス流の異なる体積及び／又はフィルタ３０を通ったガス流の異なる流量を結果としてもたらす。ガス流の体積及び／又は流量は、例えば、チャネル６８、５０、５１、及び５３の形状、大きさ、及び／又は位置に、及び／又はフィルタ通路５４の形状、大きさ、及び／又は位置に依存し得る。さらに、これらの異なる位置の各々により、背圧、アスペクト比、及び／又はフィルタ３０内の他の動作状況が異なるようになり得るものと理解される。このような状況は、例えば、エンジン２２及び／又はフィルタの性能特性を変化させるのを補助するように、利用者により所望通りに選択され得る。このような性能特性としては、例えば、燃料消費量、エンジン温度、及び粒子濾過率などが挙げられる。本開示内容の一例示的実施形態では、フィルタ３０は、その中の背圧を最小限とするか、及び／又は濾過されるすすの量を最大とするように回転され得る。

利用者は、既存の作業機械診断装置３６、又は当該技術分野で知られた他の手段を用いてフィルタ３０が灰が実質的に無い状態となっているか否かを判定し得る。例えば、フィルタ３０を保守した後には、利用者は、フィルタ通路により方向付けられたガス流を実質的に遮断するように流れ収容装置１９を構成し、エンジン２２を始動し得る。作業機械診断装置３６は、フィルタ３０の下流側にあり、フィルタ３０が実質的に灰の無い状況下で動作中であるのか否か、あるいはフィルタ３０がさらに保守を必要とするのか否かを判定し得る。

本開示の保守システム１０の他の実施形態は、本明細書を検討することにより、当業者にとって明らかであろう。例えば、保守システム１０は、フィルタ３０を通ったガス流の特徴を検知するための少なくとも１つのセンサを備え得る。このセンサは、保守システム制御装置に接続され得る。また、この制御装置は、少なくとも１つのセンサから受け取った信号に応じて、灰除去処理の特徴を制御し得る。この制御を容易なものとするためには、保守システム１０の構成部材は、この制御装置に制御可能に接続され得る。本明細書及び本実施例は、単に例示的なものと解釈されるべきであり、本発明の本来の範囲は、添付の特許請求の範囲により示されることが意図される。

本開示内容の一例示的実施形態によるフィルタに接続された保守システムを示す概略図である。本開示内容の一例示的実施形態によるフィルタを示す断面図である。本開示内容の一例示的実施形態による流れ収容装置を示す正面図である。本開示内容の別の例示的実施形態によるフィルタに接続された保守システムを示す概略図である。本開示内容のさらに別の例示的実施形態によるフィルタに接続された保守システムを示す概略図である。本開示内容の他の例示的実施形態に係るフィルタ媒体及び対応する流れ収容装置を示す断面図である。本開示内容のさらに他の例示的実施形態に係るフィルタ媒体及び対応する流れ収容装置を示す断面図である。本開示内容のさらに他の例示的実施形態に係るフィルタ媒体及び対応する流れ収容装置を示す断面図である。

符号の説明

１０保守システム
１４真空源
１６回収容器
１９流れ収容装置
２０流れ収容装置
２１流れ収容装置
２２エンジン
２３流れ収容装置
２４排気ライン
２５流れ収容装置
２６入口端部
２８出口端部
３０フィルタ
３１フィルタハウジング
３２フィルタブラケット
３３フィルタ媒体
３５フィルタ媒体
３６作業機械診断装置
３７フィルタ媒体
３９回転装置
４２フィルタ媒体
４３フィルタ媒体支持部材
４５後面
４７前面
４８表面
５０チャネル
５１チャネル
５２遮断装置
５３チャネル
５４フィルタ通路
５５遮断部分
５７矢印
５９矢印
６３基板
６５トラック
６７抵抗装置
６８チャネル
６９ねじ面
７０密閉装置
７２フード
７４支持部材
７６位置決めアセンブリ
７７位置決めアセンブリ
７８入口端部
７９位置決めアセンブリ
８０出口端部
８２物質除去ライン
８４長手軸
１００保守システム
２００保守システム

Claims

フィルタ装置から物質を除去するシステムであって、
フィルタ装置の複数のフィルタ通路の対応する少なくとも１つにより方向付けられたガス流を実質的に遮断するように各々が構成された複数の遮断部分を備える流れ収容装置と、
フィルタ装置内にフィルタ装置のフィルタ媒体に対して流れ収容装置の位置決めを補助するように構成された位置決めアセンブリとを備えるシステム。
各遮断部分の少なくとも一部分は、フィルタ装置の動作中に対応する少なくとも１つのフィルタ通路内に配置される請求項１に記載のシステム。
流れ収容装置は、複数のチャネルをさらに備え、複数のチャネルの各々は、複数のフィルタ通路の対応する遮断された通路により方向付けられたガス流を受け取るように構成される請求項１に記載のシステム。
フィルタ装置から物質を除去するシステムであって、
フィルタ装置の出口端部に近接して配置され、且つ複数のチャネルを備える流れ収容装置であって、複数のチャネルの各々がフィルタ装置の複数のフィルタ通路の対応する１つからガス流を受け取るように構成され、複数のフィルタ通路の各対応する１つがフィルタ装置のフィルタ媒体の前面で実質的に遮断される流れ収容装置と、
フィルタ媒体に対して流れ収容装置の位置決めを補助するように構成された位置決めアセンブリとを備えるシステム。
フィルタ装置から物質を除去する方法であって、
複数の遮断部分を備える流れ収容装置を設ける工程と、
複数の遮断部分の各々がフィルタ装置の複数のフィルタ通路の対応する少なくとも１つにより方向付けられたガス流を実質的に遮断するように、フィルタ装置内に流れ収容装置を位置決めする工程と、
対応する少なくとも１つのフィルタ通路の各々が遮断されないように流れ収容装置を操作する工程とを含む方法。