JP2006242185A - フィルタ保守システム及び方法 - Google Patents

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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、ガス加圧アセンブリを備える。ガス加圧アセンブリの一要素は、フィルタ装置に取り外し可能に接続可能であり、複数のオリフィスを画定する表面を有する。複数のオリフィスは、フィルタ装置の少なくとも１つの遮断装置を超えてガス流を方向付けるように該表面に配置される。さらに、本システムは、フィルタ装置に取り外し可能に接続可能である物質捕集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、特に、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（「ＮＯｘ」）、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、エンジンの排気物質基準は、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、ＮＯｘ、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、かかるフィルタを広範囲に用いたり、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、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虞がある。
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、それが接続されている作業機械から取り外し、通常の流れ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接続を解きにくいため、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、厄介で時間がかかり、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、エンジンから各フィルタの接続を解くことなく、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変える方法が挙げられる。排気流の方向が変わると、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。加えて、これらのシステムは、洗浄中にエンジンから接続を解かれないか、又は取り外されないため、利用者は、目詰まりしたフィルタのハウジング内で逆向きの空気流を操作することができない。このため、逆流の直接の経路から外に位置する物質は、このようなシステムから除去するには困難となり得る。さらに、かかるシステムは、物質の除去を助長するように目詰まりしたフィルタに負圧をかけることができない。
（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、逆流を用いたフィルタからの物質の除去を記載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、フィルタの洗浄工程を助長するためにフィルタに負圧を加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。
本開示内容の一実施形態において、フィルタ装置から物質を除去するシステムは、ガス加圧アセンブリを備える。ガス加圧アセンブリの一要素は、フィルタ装置に取り外し可能に接続可能であり、複数のオリフィスを画定する表面を有する。これら複数のオリフィスは、フィルタ装置の少なくとも１つの遮断装置を超えてガス流を方向付けるように該表面に配置される。さらに、本システムは、フィルタ装置に取り外し可能に接続可能である物質捕集アセンブリを備える。
本開示内容の他の実施形態においては、フィルタ装置から物質を除去するシステムは、ガス加圧アセンブリを備える。ガス加圧アセンブリの一要素は、複数のオリフィスを画定する表面を有する。これら複数のオリフィスは、ガス加圧アセンブリがフィルタ装置に接続されている際に、フィルタ装置のろ材の実質的に全断面に亘ってガス流を方向付けるように該表面に配置される。さらに、本システムは、フィルタ装置に取り外し可能に接続可能である物質捕集アセンブリを備える。
本開示内容のさらに他の実施形態においては、フィルタ装置から物質を除去する方法は、フィルタ装置にガス加圧アセンブリを接続する工程と、フィルタ装置に物質捕集アセンブリを接続する工程とを含む。さらに、本方法は、フィルタ装置のろ材の実質的に全断面に亘って圧縮ガス流を方向付ける工程を含む。
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に取り付けられた保守システム１０の例示的実施形態を示している。保守システム１０は、ガス源１２と、ガスライン４６と、流れ分配装置１８とを備え得る。さらに、保守システム１０は、真空源１４と、真空ライン４４と、流れ収容装置２０と、受容部１６とを備え得る。保守システム１０は、保守用のフィルタ３０に動作可能に取り付けられ、保守が完了するとフィルタ３０から取り外され得る。このように、利用者は、作業機械、車両、又はフィルタ３０が取り付けられた他の装置からフィルタ３０を取り外すことなく、保守システム１０を動作可能に取り付け及び取り外し得る。なお、本文で使用した「作業機械」という用語は、道路走行車、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２６は、ターボの出口に接続され得る。
内燃機関２２の排気ライン２４とフィルタ３０の入口２６との間には、入口弁３８が配置され得る。この入口弁３８は、内燃機関２２の排気流がフィルタ３０内を通過可能となるように構成され得る。また、その代わりに、特定の状況では、入口弁３８は、内燃機関２２とフィルタ３０との間の連通を遮断し得る。このような構成は、例えば、フィルタ３０の保守中などにおいて有利となり得る。本開示内容の一実施形態では、フィルタ３０が保守されている間には、入口弁３８は、捕獲された物質が内燃機関２２に逆流して戻らないように閉じられ得る。このような実施形態では、内燃機関２２は、保守中に電源がオフされ得るものであり、このため排気流を生じ得ない。入口弁３８は、例えば、ソレノイド又は空気圧などの当該技術分野で知られた任意の手段により制御及び／又は稼働され得る。また、その代わりに、入口弁３８は、手動で制御されても良い。
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２８に隣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に対して内部にあっても良い。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、圧力トランスデューサ、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、すす、ＮＯｘ、又はフィルタ３０に残る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、汚染物質のレベル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誘発を助長し得る。
さらに、フィルタ３０は、フィルタ３０の出口２８に隣接して配置された出口弁３４をも備え得る。出口弁３４及び入口弁３８は、適用例の要求に応じて、同じ種類の弁であっても良いし、又は異なる種類の弁であっても良い。弁３８及び３４は、例えば、ポペット弁、蝶形弁、又は当該技術分野で知られた他の任意の種類の制御可能なフローバルブとし得る。例えば、弁３８及び３４は、任意の範囲の排気流を、内燃機関２２からフィルタ３０に、及びフィルタ３０から外へ通過可能とするように制御され得る。これら弁３８及び３４は、例えば、フィルタ３０の保守中などに、ガス流を完全に制限するように配置され得る。また、弁３８及び３４は、通常の動作中に内燃機関２２の排気流が制限されずに通過可能となるようにも配置され得る。かかる弁３８及び３４は、当該技術分野で知られた従来の任意の手段により、フィルタ３０に接続され得る。
フィルタ３０は、例えば、フォーム・コーディエライト、焼結金属、又は炭化珪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、ろ材４２を含み得る。ろ材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、ろ材４２は、例えば、すす、ＮＯｘ、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。ろ材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、ろ材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、ハチの巣状、網の目状、又は他の任意の構成で設置し得る。
一例示的実施形態では、ろ材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る任意の構成で配置され得る。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、ろ材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、ＮＯｘ、硫黄混合物、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間を通過し得る。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の端部で実質的に遮断又は閉鎖され得る。フィルタ３０は、ガス流の遮断を助長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、ろ材４２内に実質的に格子縞様のパターンで構成され得る。このような構成では、隣接するフィルタ通路５４は、ろ材４２の各端部で遮断装置５２により交互に遮断され得る。このような例示的配置は、排気ガスを隣接するフィルタ通路５４間に通過させ、ガスによって運ばれた粒子状物質及び／又は他の汚染物質を、例えばフィルタ通路５４の壁面に沿って捕獲するのを助長し得る。
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。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、ろ材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、ろ材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つ以上のろ材支持部材４３を備え得る。
図１に示すように、保守システム１０のガス源１２は、ガスライン４６により流れ分配装置１８に流体接続され得る。この接続により、ガスがガス源１２から流れ分配装置１８に、更にはフィルタ３０へと通過可能となり得る。ガスライン４６は、任意の種類のチューブ、パイプ、又は当該技術分野で知られたホースなどとし得る。また、ガスライン４６は、例えば、プラスチック、ゴム、アルミニウム、銅、鋼、又は、制御下で圧縮ガスを運ぶことができる他の任意の材料から構成され得るものであり、柔軟性のあるものでも、又は硬質なものでも良い。ガスライン４６の長さは、ガス源１２とフィルタ３０との間の圧力降下を低減させながら、保守システム１０が動作し易いように最小限となされ得る。
ガス源１２は、例えば、空気圧縮機、圧縮ガスシリンダ、及び／又はガスを圧縮し、圧縮ガスをガスライン４６を通して運び得る他の任意の装置を備え得る。例えば、本開示内容の一実施形態では、ガス源１２は、当該技術分野で知られた種類の工場用空気圧縮機とし得るものであり、約７０〜１１０ｐｓｉの圧縮空気を供給し得る。この範囲は、用いたガス源の大きさに応じて増減し得る。本開示内容の他の実施形態では、ガス源１２は、所望の圧力でガスを貯蔵し、フィルタ３０からの物質の除去を助長するように、貯蔵したガスを制御可能に解放し得るガス貯蔵タンク（図示せず）を備え得る。さらに、他の例示的実施形態では、内燃機関２２は、ガス源１２として用いられ得るものであり、フィルタ３０に供給されたガスは、排気ガスとし得ることは、理解されることである。ガス源１２は、律動的に送られるガス流、均一なガス流、又はこれらの幾つかの組み合わせでガスを運び得る。ガスとしては、灰や他の物質をフィルタから除去するのに有効な当該技術分野で知られた任意のガス、例えば、空気、酸素、水素、窒素、又はヘリウムなどとし得る。また、このガスは、ガスライン４６を通して圧縮及び運ばれ得るものであることが理解される。
流れ分配装置１８は、フィルタハウジング３１に形成されたオリフィスに堅固に接続され得る。また、その代わりに、流れ分配装置１８は、フィルタハウジング３１に取り外し可能に接続可能であるものでも良い。この接続は、密閉可能なオリフィス４０により容易となり得る。幾つかの実施形態では、流れ分配装置１８の少なくとも一部がフィルタハウジング３１に対して内部となり得る。このような実施形態では、流れ分配装置１８は、フィルタ３０内のろ材４２の実質的に全断面に、遮るものなくアクセスし得る。
図１に示すように、密閉可能なオリフィス４０は、保守システム１０をフィルタ３０に接続した際に、流れ分配装置１８がフィルタハウジング３１内に配置され得るように、流れ分配装置１８を受け取るような大きさとなされ得る。密閉可能なオリフィス４０は、ろ材４２に対してフィルタハウジング３１上の任意の場所に位置し得るものであり、また、例えば、流れ分配装置１８が密閉可能なオリフィス４０に挿入された際にろ材４２の下流側に位置し得るように配置され得る。この密閉可能なオリフィス４０は、閉じた位置にある際には、フィルタハウジング３１と実質的に気密密閉を形成し得る。密閉可能なオリフィス４０は、任意の密閉機構、密閉構成部材、及び／又は、閉じた際にこのような密閉を形成可能とする当該技術分野で知られた構造を備え得る。密閉可能なオリフィス４０としては、例えば、蟻継ぎ、細穴、ヒンジ、クランプ、又は他の移動可能な機構を備え得るものであり、そして、例えば、ドア、板、シリンダの一部、又はこのような他の任意の構造とし得る。また、密閉可能なオリフィス４０の構成部材は、例えば、鋼、アルミニウム、又は他の任意の金属又は合金などの従来の任意の材料から形成され得ることが理解される。図１に示すように、密閉可能なオリフィス４０は、フィルタ３０の周囲の少なくとも半分に沿って延び、しかも、密閉可能なオリフィス４０の一構成部材は、密閉可能なオリフィス４０が開放位置にある際に部分的に又は完全に取り外しされ得る。さらに詳しく後述するように、フィルタ３０は、２つ以上の密閉可能なオリフィスを備え得る。
流れ分配装置１８は、制御下で圧縮ガスを分配可能とする任意の装置とし得る。この流れ分配装置１８は、例えば、穴が開いている円盤又はカートリッジ、ノズル、拡散器、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。流れ分配装置１８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。
この流れ分配装置１８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／又は圧縮ガスを制御可能に分配するのに有効な他の任意の形状とし得る。また、流れ分配装置１８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、この流れ分配装置１８の少なくとも一部は、保守システム１０をフィルタ３０に接続した場合にフィルタハウジング３１内に配置され得る。上述したように、密閉可能なオリフィス４０は、流れ分配装置１８をフィルタ３０に取り外し可能に接続するのを助長するような大きさ、及び／又はさもなければ構成とされ得る。また、流れ分配装置１８は、フィルタハウジング３１内の寸法及び／又は他の構成部と実質的に適合するような大きさ、形、及び／又はさもなければ構成とされ得る。したがって、流れ分配装置１８は、フィルタハウジング３１内に配置された場合には、フィルタハウジング３１内にしっかりと嵌め込まれ得る。また、流れ分配装置１８は、フィルタ３０に取り外し可能に接続されている間、望ましくは物質除去を助長するように、ろ材４２に近接して配置され得るものであり、図１に示すように、流れ分配装置１８は、ろ材４２のフィルタ通路５４とは実質的に垂直に配置され得る。なお、流れ分配装置１８は、ろ材４２の実質的に全断面に亘ってガス流を方向付けるようにろ材４２に対して配置され得ることが理解される。さらに、図１に示すように、ろ材４２の後面４５は、ろ材４２の実質的に全断面となり得ることが理解される。
図３に示すように、流れ分配装置１８は、複数の穴又はオリフィス５０を画定する表面４８を有し得る。本開示内容の一例示的実施形態では、表面４８の少なくとも一部が、流れ分配装置の軸（図示せず）の周りを回転し、フィルタ通路５４に向かうガス流を最大とするのを助長し得る。複数のオリフィス５０は、ガス流をフィルタ３０の複数の遮断装置５２を超えて方向付けるように、離間されているか、角度が付けられているか、及び／又はさもなければ、表面４８上に配置され得る。また、複数のオリフィス５０は、ろ材４２の実質的に全断面に亘ってガス流を方向付けるように表面４８上に配置され得る。上述したように、ろ材４２の後面４５は、ろ材４２の実質的に全断面とし得る。このような例示的実施形態では、オリフィス５０は、複数のフィルタ通路５４の各々を通して、フィルタ３０の遮断装置５２のうちの少なくとも１つを超えてガス流を方向付けるように配置及び／又はさもなければ構成され得る。
これらのオリフィス５０は、等間隔で離間されていても、又は不均等に離間されていても良いし、圧縮ガスをろ材４２の実質的に全断面に亘って所望通りに容易に分配するような任意の角度で設けられていても良いものと理解される。また、オリフィス５０は、例えば、円形、正方形、又は楕円形などの当該技術分野で知られた任意の形状、大きさ、及び／又は他の構成をとり得る。各オリフィス５０は、流れ分配装置１８がフィルタ３０に接続された場合に、ガス流を少なくとも１つの遮断されていないフィルタ通路５４を通して方向付けるように、流れ分配装置１８の表面４８に配置され得る。
また、オリフィス５０は、流れ分配装置１８が後面４５から所望の距離を隔てて配置された場合に、例えば、後面４５などのろ材４２の実質的に全断面に亘って、実質的に均一なガス流を形成するように配置され得る。流れ分配装置１８は、一旦、この所望の距離を維持するようにフィルタハウジング３１内に配置されると、ろ材４２に対して動かないように、フィルタハウジング３１に接続され得る。フィルタ３０は、例えば、ブラケット（図示せず）、あるいはろ材４２と流れ分配装置１８との間のかかる関係の維持を助長するような他の任意の構造又は装置を備え得る。加えて、必要なオリフィス５０の数は、例えば、後面４５と表面４８との間の所望の距離、ガス源１２により供給されたガスの体積、特定のフィルタ３０から物質を除去するのに必要な圧力、及び／又は保守されているフィルタ３０の体積に依存し得ることが理解される。
図１に示すように、保守システム１０の真空源１４は、真空ライン４４により流れ収容装置２０に接続され得る。真空源１４は、受容部１６をも備え得る。なお、一例示的実施形態では、真空源１４及び真空ライン４４は、省略されても良く、流れ収容装置２０は、受容部１６に直接接続され得ることが理解される。
流れ収容装置２０は、密閉可能なオリフィス４１を介してフィルタ３０に取り外し可能に接続可能とされ得る。また、その代わりに、流れ収容装置２０は、フィルタハウジング３１にしっかりと接続されても良い。ここで、流れ収容装置２０とフィルタ３０との間の接続は、流れ分配装置１８とフィルタ３０との間の接続に類似したガス性及び機械的特徴を有し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、又は他の装置内で負圧を形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の洗浄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、洗浄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／又は他のろ材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。このため、かかるフィルタ３０を洗浄するのに用いた真空源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内に一定の負圧を形成し得る。また、その代わりに、真空源１４は、律動的な又は変化する真空状態をフィルタ３０に供給しても良い。フィルタ３０に供給された真空密度は、各適用例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。
図１に示すように、真空ライン４４は、真空源１４を流れ収容装置２０に接続し得る。このような流体接続により、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、かかる流体接続によって、ろ材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／又は受容部１６にまで通過可能とさせ得るものと理解される。真空ライン４４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ものであり、ガスライン４６と類似の機械的特徴を有し得る。真空ライン４４は、保守システム１０の動作がし易く、且つ、真空源１４とフィルタ３０との間の圧力降下を低減するのに可能な限り短くし得る。真空ライン４４は、例えば、接着剤、糊、圧縮鍔、リング、突合せたねじ山の組、急速継手、及び／又はスナップ嵌めなどの従来の任意の手段により流れ収容装置２０に取り付けられ得る。真空ライン４４は、硬質なものでも、又は柔軟性なものでも良く、流れ収容装置２０の少なくとも一部が、フィルタ３０のフィルタハウジング３１内に、及び／又はその内部で移動し易くし得るものと理解される。
流れ収容装置２０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、管、コレクタ、軸、外装、円盤、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、若干でも変形することなく、与えられた負圧に耐えるのに十分な硬性を有し得る。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、又は当該技術分野で知られた他の任意の材料から構成され得る。また、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、円盤状か、及び／又は負圧を制御可能に与えるのに有効な他の任意の形状とし得る。
流れ分配装置１８について上述したように、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に接続された際にフィルタハウジング３１内に配置され得る。密閉可能なオリフィス４１は、流れ収容装置２０をフィルタ３０に取り外し可能に接続するのを助長するような大きさ、及び／又はさもなければ構成とし得る。密閉可能なオリフィス４１は、密閉可能なオリフィス４０と構造的及び／又は機能的に類似し得る。本開示内容の一実施形態では、密閉可能なオリフィス４０及び４１は、同一であっても良い。流れ収容装置２０は、フィルタハウジング３１内の寸法及び／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し得る。従って、流れ収容装置２０は、フィルタハウジング３１内に配置された際にこのフィルタハウジング３１内にしっかりと嵌合し得る。流れ収容装置２０は、保守システム１０がフィルタ３０に接続される際にろ材４２に対して固定されたままとし得る。
流れ収容装置２０は、ろ材４２又は他のフィルタ構成部材に損傷を生じることなく、フィルタ３０からの物質の除去を助長するのに有効な量の負圧を与えるような大きさ、又はさもなければ構成とし得る。代替的実施形態では、流れ収容装置２０は、利用者が物質の除去を助長するのに望ましい程ろ材４２の近くに、流れ収容装置２０を配置するように、フィルタハウジング３１に及びそこから調整可能に移動可能としても良い。このように、流れ収容装置２０は、ろ材４２を通って送り出された負圧を最大とするように操作、又はさもなければ配置され得る。なお、流れ収容装置２０は、ろ材４２の実質的に全断面に亘って負圧を与えるように構成され得るものと理解される。図１に示すように、ろ材４２の前面４７は、ろ材４２の実質的に全断面となり得る。
また、図１にも示されるように、受容部１６は、真空源１４に流体接続され得る。受容部１６は、フィルタ３０から除去された物質を捕集するように構成され得るものであり、真空源１４に取り外し可能に取り付けられ得る。例えば、幾つかの実施形態では、真空源１４がフィルタ３０から物質を集める間に、除去された物質が真空源（図示せず）に対して内部にある真空フィルタを通過し得る。このような実施形態では、受容部１６は、真空フィルタにより捕集された物質を捕集し貯蔵し得る。また、受容部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有し得る。例えば、受容部１６は、円筒形又は箱形とし得るものであり、硬質な容器又は柔軟性のある袋であっても良い。また、受容部１６は、任意の種類又は組成の物質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、受容部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。受容部１６は、その中に捕集された物質を容易に排気するために、真空源１４に対して迅速に接続を解れ、また再度接続され得る。
本開示の保守システム１０は、任意のフィルタ３０、フィルタ装置、又は当該技術分野で知られた他の物質捕集装置で用いられ得る。このような装置は、物質の除去が望ましい任意の適用例で用いられ得る。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。これらの装置はまた、例えば、石炭発電所、及び／又は他の種類の発電所でも用いられ得る。このため、上述したように、本開示の保守システム１０は、任意の作業機械、道路走行車、オフロード車、固定式機械、及び／又は他の排気生成機械とともに用いられ、その上にあるフィルタ装置から物質を除去するようになされ得る。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、作業機械に直接取り付けられ得るものであり、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を保守するためのろ材４２にアクセス可能とするように移動及び／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、取り込ま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。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、再生によっても燃やすことができない。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４は、エンジン２２用の通常動作状況を表している。この状況では、保守システム１０は、フィルタ３０に接続され得ないものであり、入口弁３８及び出口弁３４は、共にエンジン２２からの排気流の通過を容易とするように開放され得る。排気流の矢印５６で示されるように、排気流は、エンジン２２を出て、排気ライン２４を通過し、入口弁３８を開放し得る。排気流は、入口２６を通ってフィルタ３０に入り、処理流の矢印５８に示すように、ろ材４２（図示せず）の少なくとも一部を通って流れ得る。排気流は、出口２８を介してフィルタ３０を出ると、濾過された流れの矢印６０に示すように、開放された出口弁３４を通過し得る。
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、又は幾らかの操作者側の入力の結果として、再生を経験し得る。上述したように、何度も再生サイクルすると、灰がろ材４２に蓄積し始め得る。本開示内容の保守システム１０は、フィルタ３０内に捕集された灰の除去を助長するように、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助長するようにも用いられ得ることが理解される。
図５に示すように、灰をフィルタ３０から除去するのを開始するには、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が切られる。入口弁３８及び出口弁３４は、利用者により手動的に閉じられ得る。その代わりに、弁３８及び３４がソレノイド又は他の手段（図示せず）により作動され得る実施形態では、弁３８及び３４は、遠隔的に閉じるように制御され得る。入口弁３８が閉じていると、灰の除去処理中にエンジン２２の構成部材を保護し得ることとなり、灰が排気ライン２４を通してエンジン２２に侵入するのを防ぎ得る。また、入口弁３８が閉じている間に出口弁３４も閉じると、ガスが流れ分配装置１８（図示せず）により供給された後にフィルタ３０から逃れ得る。
図６に示されるように、ガス源１２は、密閉可能なオリフィス４０を開放し、流れ分配装置１８をフィルタハウジング３１に挿入することにより、フィルタ３０に取り付けられ得る。流れ分配装置１８は、ガス流をフィルタ３０の遮断装置５２（図１を参照）を超えて方向付けるように配置され得る。また、流れ分配装置１８は、ガス流をろ材４２の実質的に全断面に亘って、複数のフィルタ通路５４の各々を通して方向付けるように配置され得る。上述したように、流れ分配装置１８は、ガス流の方向付けを助長するように、流れ分配装置１８の表面４８に正確に配置された複数のオリフィス５０を備え得る。
さらに、図６に示すように、真空源１４は、フィルタ３０の対向面に密閉可能なオリフィス４１を開放し、流れ収容装置２０をフィルタハウジング３１に挿入することにより、フィルタ３０に取り付けられ得る。流れ収容装置２０は、フィルタ３０に挿入され得るものであり、ろ材４２に損傷を与えることなく、ろ材４２に供給された真空又は負圧の量を最大限とするように配置され得る。一例示的実施形態では、流れ収容装置２０は、ろ材４２に実質的に垂直な方向に配置され得る。また、流れ分配装置１８及び流れ収容装置２０が取り外し可能にフィルタ３０に接続され、フィルタ３０内に配置される間に、密閉可能なオリフィス４０及び４１は開放され得るものと理解される。しかしながら、物質は、フィルタハウジング３１と各装置１８及び２０との間のしっかりとした嵌合により、保守システム１０の動作中に密閉可能なオリフィス４０及び４１から排出されてしまうことはない。上述したように、本開示内容の例示的実施形態においては、密閉可能なオリフィス４０及び４１は、例えば、クランプされた半円筒形金属片とし得るか、あるいは、さもなければ、閉じた又は密閉された位置でフィルタ３０に固定され得る。このような実施形態では、密閉可能なオリフィス４０及び４１の一部は、流れ分配装置１８及び流れ収容装置２０がフィルタハウジング３１内に挿入され得るように、開放位置で取り外しされ得る。図６は、この例示的実施形態を示しており、オリフィス構造の一部が取り外された開放位置における密閉可能なオリフィス４０及び４１を示している。追加的な例示的実施形態では、密閉可能なオリフィス４０及び４１の少なくとも一部が開放位置でフィルタ３０に接続されたままとし得ることが理解される。
ガス源１２は、圧縮流の矢印６２に示すように、稼働し、圧縮ガスをフィルタ３０に供給し始め得る。上述したように、本開示内容の一実施形態では、圧縮ガスは、例えば、空気とし得る。このガス流の概略を図５に示したが、圧縮空気は、ろ材４２に亘って最大空気分配を得られるように流れ分配装置１８により供給され得ることが理解される。この圧縮空気の分配は、例えば、表面４８のオリフィス５０の位置などの流れ分配装置１８の設計の結果とし得る。オリフィス５０は、例えば、圧縮空気流を、フィルタ３０の遮断装置５２を超えて方向付けるのを助長し得る。圧縮空気がガス源１２により供給されている間に、流れ分配装置１８のろ材４２に対する配置、位置、及び／又は方向が実質的に一定に維持され得ることが理解される。
真空源１４は、ガス源１２と実質的に同時に稼働し得るものであり、ガス源１２が圧縮空気を供給する間にフィルタ３０に真空又は負圧を供給し得る。ガス源１２及び真空源１４は、通常のフィルタ動作状況中（図５）に、排気流の方向とは反対方向にフィルタ３０を通して空気を押し向け得る。このように、圧縮空気と真空を組み合わせることにより、保守システム１０の灰除去能力が向上し得、フィルタ３０のろ材４２内に深く詰まった灰を除去するのに有効となり得る。ここで、空気流を図５の逆流の矢印６４により示す。
幾つかの実施形態では、ガス源１２により供給された圧縮空気の体積は、真空源１４により取り除かれたガスの体積と実質的に一致し得る。しかしながら、他の実施形態では、ガス源１２の出力は、真空源１４の入力に関連し得ない。真空源１４の入力とガス源１２の出力が実質的に同等となるように調整されない実施形態では、保守システム１０の全体的効率が最大限となされ得ないものと理解される。
一旦、灰が壊れて自由となると、灰は、真空流動の矢印６６により示されたように、真空源１４内に、及び／又は受容部１６内に運ばれ得る。そして、灰は、灰除去処理を通して受容部１６に安全に貯蔵され、廃棄処分されるまで受容部１６に残存し得る。
利用者は、フィルタ３０が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実質的に灰の無い状態となっているか否かを判定し得る。例えば、圧縮空気の逆流をフィルタ３０を通して送り出すと、利用者は、保守システム１０の接続を解き、入口弁３８及び出口弁３４を開放し、エンジン２２を始動し得る。また、フィルタ３０の下流側にある作業機械診断装置３６は、フィルタ３０が実質的に灰のない状況下で動作しているのか否か、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、入口弁３８及び出口弁３４は、三方弁とし得るものであり、フィルタ３０が保守されている間にエンジン２２の排気流を代替的経路に方向付けることができる。加えて、フィルタ３０は、３つ以上の密閉可能なオリフィス４０及び４１と嵌合し、ろ材４２にアクセスして、代替的物質除去装置の挿入を容易とし得る。さらに、ガス源１２及び真空源１４は、同一の装置とし得る。
加えて、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、灰除去処理の状況を制御し得る。この制御を容易なものとするためには、入口弁３８及び出口弁３４、ガス源１２、及び／又は真空源１４は、制御可能にこの制御装置に接続され得る。本明細書及び本例は、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分配装置を示す前面図である。 本開示内容の一例示的実施形態による動作中の流れの状況におけるフィルタを示す図である。 本開示内容の一例示的実施形態による逆流配置のフィルタに接続された保守システムを示す図である。 本開示内容の他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図である。
符号の説明
１０ 保守システム
１２ ガス源
１４ 真空源
１６ 受容部
１８ 流れ分配装置
２０ 流れ収容装置
２２ エンジン
２４ 排気ライン
２６ 入口
２８ 出口
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
３４ 出口弁
３６ 作業機械診断装置
３８ 入口弁
４０ 密閉可能なオリフィス
４１ 密閉可能なオリフィス
４２ ろ材
４３ ろ材支持部材
４４ 真空ライン
４５ 後面
４６ ガスライン
４７ 前面
４８ 表面
５０ オリフィス
５２ 遮断装置
５４ フィルタ通路
５６ 排気流の矢印
５７ 矢印
５８ 処理流の矢印
６０ 濾過された流れの矢印
６２ 圧縮流の矢印
６４ 逆流の矢印
６６ 真空流動の矢印

Claims (5)

  1. 一要素がフィルタ装置に取り外し可能に接続可能であるとともに複数のオリフィスを画定する表面を有するガス加圧アセンブリであって、複数のオリフィスがフィルタ装置の少なくとも１つの遮断装置を超えてガス流を方向付けるように該表面に配置されているガス加圧アセンブリと、
    フィルタ装置に取り外し可能に接続可能である物質捕集アセンブリと
    を備えるフィルタ装置から物質を除去するシステム。
  2. システムは、フィルタ装置に取り外し可能に接続され、フィルタ装置が作業機械に接続されている間に物質をフィルタ装置から除去するように構成される請求項１に記載のシステム。
  3. ガス加圧アセンブリは、ガス源に流体接続され、フィルタ装置に取り外し可能に接続可能である流れ分配装置を備える請求項１に記載のシステム。
  4. 一要素が複数のオリフィスを画定する表面を有するガス加圧アセンブリであって、フィルタ装置に接続されている際に複数のオリフィスがフィルタ装置のろ材の実質的に全断面に亘ってガス流を方向付けるように該表面に配置されているガス加圧アセンブリと、
    フィルタ装置に取り外し可能に接続可能である物質捕集アセンブリと
    を備えるフィルタ装置から物質を除去するシステム。
  5. フィルタ装置にガス加圧アセンブリを接続する工程と、
    フィルタ装置に物質捕集アセンブリを接続する工程と、
    フィルタ装置のろ材の実質的に全断面に亘って圧縮ガス流を方向付ける工程と
    を含むフィルタ装置から物質を除去する方法。
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