JP2009508682A - 改善された熱衝撃耐性を有するフィルタエレメント及び煤フィルタ - Google Patents

Abstract

フィルタエレメントの横断面にわたる温度分布をほぼ一定に維持することができるようなフィルタエレメント及び煤フィルタが提案される。

Description

背景技術
本発明は、請求項１の上位概念記載の形式の内燃機関の排ガスを清浄にするためのフィルタエレメント及び請求項６記載のフィルタエレメントを備えた煤フィルタに関する。このような形式のフィルタエレメントは例えば、ディーゼル内燃機関の煤フィルタとして使用される。

フィルタエレメントはしばしば、セラミック材料から成っており、互いに平行に延びる複数の流入通路と流出通路とを有している。

フィルタエレメントはセラミック材料から押し出し成形により製造される。これは、フィルタエレメントの素材が、互いに平行に延びる複数の通路を備えた柱形のものであることを意味している。素材の通路は最初は両側で開かれている。

清浄にしたい排ガスが、フィルタの壁を通って流れることができるように、通路の一部がフィルタエレメントの後端部において閉じられており、通路の別の一部は、フィルタエレメントの前端部において閉じられている。これにより２つのグループの通路が形成される。即ち、後端部で閉じられるいわゆる流入通路と、フィルタエレメントの始端部で閉じられているいわゆる流出通路が形成される。

流入通路と流出通路との間は、フィルタエレメントの多孔質の壁を介してのみ流れ接続されているので、排ガスはフィルタエレメントを、流入通路からフィルタエレメントの壁を通って流出通路へと流れることにより貫流することしかできない。

フィルタエレメントの最も効果的な作動を保証するために、内燃機関の運転中はフィルタエレメントの横断面にわたってできるだけ均一な温度分布が所望される。

本発明の課題は、フィルタエレメントの横断面にわたる温度分布が改善され、その結果、本発明によるフィルタエレメントを備えた煤フィルタの運転特性も改善され、その耐用期間が延長されるような、煤フィルタのためのフィルタエレメント及び煤フィルタを提供することである。

この課題は本発明によれば、煤をフィルタリングするための、特にディーゼル内燃機関の排ガスをフィルタリングするためのフィルタエレメントであって、排ガスの主流方向に対して平行に延びる長手方向軸線を有しており、長手方向軸線に対して平行に延びる複数の流入通路と、長手方向軸線に対して平行に延びる複数の流出通路とを有しており、流入通路はフィルタエレメントの流入面で始まっていて、フィルタエレメントの流出面で閉鎖されており、流出通路は流入面で閉鎖されており、流出面で終わっている形式のものにおいて、フィルタエレメントの外側に配置されためくら通路（Blindkanaele)が両端部で閉鎖されているようにしたことにより解決される。

発明の効果
本発明により、両端部で閉鎖されためくら通路をフィルタエレメントの外面に設けることにより、本発明のフィルタエレメントの内側の温度分布が改善される。このめくら通路は両側で閉じられているので排ガスによって貫流されない。これらの通路の内側には、断熱材として働く空気が存在している。これにより、フィルタエレメントの円柱状若しくは角柱状の外面における放熱は著しく減じられる。その結果、フィルタエレメントの周面における温度減少も著しく減じられ、これによりフィルタエレメントの内側における温度分布は改善される。さらに、本発明によるフィルタエレメントの加熱時間は短縮される。

めくら通路から成る層が５層まで、有利には３層まで、フィルタエレメントの外側に配置されていると有利である。これにより、外部への放熱はさらに減じられ、温度プロフィールはさらに均一化される。

温度分布をさらに改善するために、めくら通路の層の内側に流出通路の層を配置することが提案される。

本発明のさらに有利な構成では、互いに隣接する２つの通路の間の半径方向の壁が互いにずらされて配置されている。これにより、本発明によるフィルタエレメントは半径方向でよりフレキシブルになり、半径方向での熱応力は減じられる。これにより、煤、ひいてはフィルタエレメントの故障を引き起こす迅速な熱交換に対する本発明によるフィルタエレメントの耐性は改善される。

フィルタエレメントが、長手方向軸線に関して回転対称的または中央対称的であるならばさらに有利である。

冒頭で述べた利点は、フィルタエレメントを備えた煤フィルタであって、ケーシングと、流入管路と、流出管路と、流入管路をケーシングに接続するディフューザと、ケーシングを流出管路に接続する円錐部とを有している形式のものにおいて、本発明によるフィルタエレメントを使用することによっても得られる。

本発明のさらなる利点及び有利な構成は、以下に図面、図面の説明、請求項にも記載されている。図面、図面の説明、請求項に記載された利点の全ては個別にも互いに任意に組み合わせた形でも本発明の本質を成す。

実施例の説明
図１には、煤フィルタ１が部分的に断面された側方図で示されており、この煤フィルタ１は、流入管路３と、ディフューザ５と、ケーシング７と、本発明によるフィルタエレメント９とを有している。

煤フィルタ１は矢印１１の方向で貫流される。ケーシング７には、円錐部１３と流出管路１５とが続いている。フィルタエレメント９はガス密にケーシング７に結合されており、流入管路３を通って流入する排ガス（図示せず）は必然的にフィルタエレメント９を貫流する。

フィルタエレメント９は流入面１７と流出面１９とを有している。フィルタエレメント９には、流入面１７から流出面１９へと延びる多数の通路が通されている。

排ガスがフィルタエレメント９の壁（符号なし）を通過するために、流入通路２１は流入面１７で開かれており、流出面１９で閉じられている。いわゆる流出通路２３は流入面１７で閉じられており、流出面１９で開かれている。流入通路２１及び流出通路２３の閉鎖は図面では符号のない黒い面で示されている。

図１に部分断面図で示した、それぞれ流出通路２３と交互に配置されている流入通路２１のパターンは、フィルタエレメント９の横断面全体にわたって公知のように続いている。

図２には本発明によるフィルタエレメント９の一実施例の横断面図が示されている。

図２に示した実施例は円形の横断面を有しており、長手方向軸線２５に関して対称的である。フィルタエレメント９の内部における斜線で示された面の内側には、流入通路２１と流出通路２３（図１参照）とが交互に、先行技術により公知のように配置されている。見易さのため、全ての通路２１と通路２３とを図２に示すことは省かれている。

フィルタエレメント９の外径上には、図２の実施例では、めくら通路２７の層が配置されている。同様に見易さのために、いくつかのめくら通路２７のみが、即ち第１の四分円の約９０°の中心角にわたってのみ図示されている。しかしながら勿論、その他の四分円にも同様にめくら通路２７は設けられている。

めくら通路２７の層は、空気は熱伝導性が悪いので、周囲に対する断熱材として働く。フィルタエレメント９の円周に設けられためくら通路２７から成る外被により、外部への放熱は低減され、フィルタエレメント９の外側領域における温度を上昇させる。これによりフィルタエレメント９の横断面にわたって温度プロフィールの既に記載したような均一化が行われる。

互いに同心的に配置されためくら通路２７の複数の層が設けられていても良い。これにより、断熱性及びその結果のフィルタエレメント９の内側の温度プロフィールもさらに改善される。

図２に示した実施例では、めくら通路２７の層と斜線で示した面との間に、流出通路２３の１つの層が配置されている。これにより、本発明によるフィルタエレメント９の運転特性及び耐用期間に関するさらなる利点が得られる。

めくら通路２７は、流入通路２１または流出通路２３とは異なる横断面を有していて良い。しかしながら、全ての通路２１，２３，２７が同じ横断面を有していても有利である。

勿論、フィルタエレメント９の円周上における種々の流入通路２１、流出通路２３、及び／又はめくら通路２７の本発明による配置は、円筒状のフィルタエレメント９に限定されるものではなく、例えば、方形又は正方形の横断面を有するフィルタエレメント９においても可能である。従って、流入通路２１、流出通路２３、及び／又はめくら通路２７は例えば六角形または十字型であっても良い。

本発明によるフィルタエレメントを備えた煤フィルタの側方図である。 本発明によるフィルタエレメントを前方から見た図である。

Claims (6)

1. 煤をフィルタリングするための、特にディーゼル内燃機関の排ガスをフィルタリングするためのフィルタエレメントであって、排ガスの主流方向に対して平行に延びる長手方向軸線（２５）を有しており、長手方向軸線（２５）に対して平行に延びる複数の流入通路（２１）と、長手方向軸線（２５）に対して平行に延びる複数の流出通路（２３）とを有しており、流入通路（２１）はフィルタエレメント（９）の流入面（１７）で始まっていて、フィルタエレメント（９）の流出面（１９）で閉鎖されており、流出通路（２３）は流入面（１７）で閉鎖されていて、流出面（１９）で終わっている形式のものにおいて、
   フィルタエレメント（９）の外側に配置されためくら通路（２７）が両端部で閉鎖されていることを特徴とする、煤をフィルタリングするためのフィルタエレメント。
2. フィルタエレメント（９）の外径上に、両側で閉じられためくら通路（２７）から成る層が５層まで、有利には３層まで設けられている、請求項１記載のフィルタエレメント。
3. めくら通路（２７）の最も内側に配置された層の内側に、流出通路（２３）の層が配置されている、請求項１または２記載のフィルタエレメント。
4. 隣接する２つの通路（２１，２３）及び／又はめくら通路（２７）の間の半径方向に延びる壁が、互いにずらされて配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタエレメント。
5. フィルタエレメント（９）が、長手方向軸線（２５）に関して回転対称的または中央対称的である、請求項１から４までのいずれか１項記載のフィルタエレメント。
6. フィルタエレメント（９）を備えた煤フィルタであって、ケーシング（７）と、流入管路（３）と、流出管路と、流入管路（３）をケーシング（７）に接続するディフューザ（５）と、ケーシング（７）を流出管路に接続する円錐部（１３）とを有している形式のものにおいて、
   フィルタエレメントが、請求項１から５までのいずれか１項記載のフィルタエレメント（９）であることを特徴とする、フィルタエレメント（９）を備えた煤フィルタ。

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