JP2010534119A

JP2010534119A - フィルタ媒体

Info

Publication number: JP2010534119A
Application number: JP2010516453A
Authority: JP
Inventors: シルダーマンス，インゲ; ベルシャエブ，フランク; バンダム，ヨハン; ラムベルト，エディー
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-11-04
Also published as: CN101743048A; CN101743048B; US8449642B2; EP2170484A1; WO2009010408A1; US20100196218A1

Abstract

フィルタ媒体（１００）は、流れ方向（１９０）を規定する流入側（１１０）および流出側（１２０）を有する。フィルタ媒体は、繊維媒体の少なくともｎ個の連続する層Ｌｘを含み、ｘは１からｎであり、ｎは２以上である。Ｌ１（１０１）は、ｎ個の連続する層のうち、フィルタ媒体の流入側に最も近い層であり、Ｌｎ（１０３）は、ｎ個の連続する層のうち、フィルタ媒体の流出側に最も近い層である。少なくともｎ個の連続する層のすべての層Ｌｘについて、割合Ｈｘ／（ｋｘ^*Ａｘ）は実質的に同一であり、式中、Ｈｘは流れ方向における層Ｌｘの平均の厚みであり、Ａｘは流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の平均の表面積であり、ｋｘはこの層Ｌｘの透過係数である。フィルタ媒体の層の少なくとも一部の繊維媒体は金属繊維を備える。

Description

発明の技術分野
本発明はフィルタ媒体に関し、特に、ディーゼル燃焼機関などのディーゼル燃焼装置のディーゼル排気ガスをフィルタにかけるためのフィルタ媒体、当該ディーゼル煤煙フィルタ媒体を含む自動車両、ならびに当該フィルタ媒体の製造および動作方法に関する。

発明の背景
金属繊維を含むフィルタ媒体が当該技術において公知である。一例として、ＷＯ０３／０４７７２０は、ディーゼル燃焼機関の排気ガスからディーゼル煤煙をろ過するための多層焼結金属繊維フィルタ媒体を開示している。この媒体は、満足に機能するが、媒体が詰まるまでに保持できる煤煙量が限られているという不利点があり得る。このため、たとえば電気再生を用いた再生によって（すなわち媒体に電流を通してジュール効果によって媒体の発熱をもたらし）、またはディーゼルもしくは排気ガスへの触媒化合物の注入による再生によって、非常に頻繁に多数の再生動作を行なう必要がある。その他の不利点は、この媒体の効率が限られており、かなり高価なことである。

ディーゼル燃焼機関などのディーゼル燃焼装置のディーゼル排気ガスをフィルタにかけるのに好適な代替的な多層フィルタ媒体が、ＷＯ０４／１０４３８６に記載されている。この媒体は、厚みが実質的により大きいため、煤煙保持容量が増加している。当該媒体は、この増加した煤煙保持容量に到達するために、大きな体積が必要であり、新鮮な、すなわち未使用のフィルタ媒体であってもフィルタ媒体全体に比較的大きな圧力降下が得られることがあるという不利点がある。しかし、大量の煤煙は、フィルタ媒体の下流で他の排気洗浄要素、たとえばＳＣＲ処理によってＮＯｘをＮＯ₂に還元する要素を用いる場合には不都合であり得る。再生時に大量の煤煙が発火し、酸化時に、フィルタ媒体を通過中の排気ガス、およびしたがって再生時のＳＣＲ処理に、非常な高温が与えられ得る。これらの高温は、ＳＣＲ処理の働きに悪影響を与え得る。

発明の要約
本発明の目的は、改良されたフィルタ媒体、ならびにその作製および動作方法を提供することである。たとえば、この媒体および方法は、当該技術において公知であるようなフィルタ媒体の課題の少なくともいくつかを解決し得る。本発明のいくつかの実施例の利点は、現在公知の媒体のいくつかと等しいかそれよりも良好なフィルタ効率を有するフィルタ媒体を提供することである。また、本発明のいくつかの実施例の利点は、製作がより安価なフィルタ媒体を提供することであり得る。さらに、本発明のいくつかの実施例の利点は、現在公知の煤煙フィルタ媒体と比較して必要な体積が任意に小さくて済むにもかかわらず許容可能な煤煙積載容量を持つフィルタ媒体を提供することであり得る。

本発明の実施例のいくつかにおいては、フィルタ媒体の体積全体で、煤煙がより等しく均質に保存される。このようなフィルタ媒体のより均質な積載は、ガスがフィルタ媒体を流れる際に受ける一様な圧力降下に起因し得ると考えられる。

このフィルタ媒体を用いて、たとえばディーゼル燃焼機関などのディーゼル燃焼装置からの排気ガスをフィルタにかける場合、フィルタ媒体全体の圧力降下の減少によって、燃焼装置の受ける背圧がより低くなる。このため、本発明に係るフィルタ媒体を含む排気フィルタが設けられた、ディーゼル燃焼機関などのディーゼル燃焼装置の燃料消費を減らすことができ、したがって動作コストを削減することができる。

上記の目的は、本発明に係るフィルタ媒体およびフィルタ媒体の製造方法によって達成される。

本発明の第１の局面によると、フィルタ媒体が提供される。フィルタ媒体は、流れ方向を規定する流入側および流出側を有する。フィルタ媒体は、繊維媒体の少なくともｎ個の連続する層Ｌｘを含み、ｘは１からｎであり、ｎは２以上である。Ｌ１は、ｎ個の連続する層のうち、フィルタ媒体の流入側に最も近い層であり、Ｌｎは、ｎ個の連続する層のうち、フィルタ媒体の流出側に最も近い層である。少なくともｎ個の連続する層のすべての層Ｌｘについて、割合Ｈｘ／（ｋｘ^*Ａｘ）は実質的に同一であり、式中、Ｈｘは流れ方向における層Ｌｘの平均の厚みであり、Ａｘは流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の平均の表面積であり、ｋｘはこの層Ｌｘの透過係数である。

フィルタ層を流れる、動粘度μを有する所与のデビット（debit）Ｑ（ｍ³／時）の流体について、フィルタ層全体に圧力降下ΔＰが得られ、この圧力降下はダルシーの公式を用いて算出可能である。

ΔＰ＝μ^*（Ｈ／ｋ）^*（Ｑ／Ａ）であり、式中、
ΔＰはフィルタ層全体の圧力降下であり、
μ＝使用する流体の動粘度であり、
Ｑ＝時間単位当たりに層を流れる流体の量であり、
Ａ＝体積Ｑが与えられるフィルタ層の表面である。これは換言すれば、流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の平均の表面積である。また、
Ｑ／Ａ＝フィルタ層を流れる際のガス速度であり、
Ｈ／ｋ＝透過因子であり、
Ｈ＝厚み（ｍ）であり、
ｋ＝透過係数（１／ｍ²）である。

したがって、本発明に係るフィルタ媒体を用いて、所与の動粘度μを有する時間単位当たりの所与量の流体（Ｑ）をフィルタにかけると、少なくともｎ個の連続する層のＬｘ層の各々全体に実質的に等しいΔＰが得られる。これは、実質的に等しいΔＰを得るためにＨｘ、ｋｘおよびＡｘを適切に選択することによって得ることができる。

通常、ディーゼル燃焼機関の排気ガスの典型的な動粘度である、４５０℃で０．０００３４７ポアズの動粘度μを有するガスを用いて、時間単位当たりの液量Ｑとして２５０Ｎｍ³／時または４５０Ｎｍ³／時が用いられる。時間単位当たりの液量Ｑが２５０Ｎｍ³／時に対して１０ミリバールの圧力降下、または時間単位当たりの液量Ｑが４５０Ｎｍ³／時に対して５０ミリバールの圧力降下が好ましい。

ｎ個の連続する層の数は２以上であり、３、４、５、６など、任意に３から６に及ぶ。
ΔＰは、フィルタ媒体全体に一定の圧力降下（２００Ｐａ）で流れを提供し、流量、すなわち時間単位当たりに通過するガスまたは空気の量を測定することによって測定される。フィルタ媒体の寸法がわかっており、かつダルシーの公式を用いれば、Ｈ／ｋを算出可能である。

実質的に同一の割合Ｈｘ／（ｋｘ^*Ａｘ）とは、単に隣接する層同士の間の割合Ｈｘ／（ｋｘ^*Ａｘ）の差として理解され、標準的な測定公差内にある。

「実質的に等しい圧力降下ΔＰ」という用語は、第１の層全体で測定された圧力降下、たとえばＬａと、第２の層全体で測定された圧力降下、たとえばＬｂとの差が標準的な測定公差以下である、たとえば約１４％である場合に、ＬａとＬｂが等しいと考えられるように理解される。

本発明の第１の局面に係るフィルタ媒体は、より少ない繊維材料を用いて、特に燃焼装置のディーゼル排気ガスからの煤煙をフィルタにかけるための、許容可能な煤煙保存およびフィルタ効率を有するフィルタ媒体を提供する。

フィルタ媒体は、流路の全長に沿った流れ方向に対して垂直な断面の一定の表面積を有し得る。任意に、フィルタ媒体は実質的に円筒形の体積を有する。任意に、フィルタ媒体は円錐形の体積を有し、任意に、円錐形状の最小表面がフィルタ媒体の流入側を提供する。

本発明の実施例によると、フィルタ媒体は、流れ方向を規定する流入側および流出側を有し得る。フィルタ媒体は、繊維媒体の少なくともｎ個の連続する層Ｌｘを含み得、ｘは１からｎであり、ｎは２以上である。Ｌ１は、ｎ個の連続する層のうち、フィルタ媒体の流入側を提供する層である。Ｌｎは、ｎ個の連続する層のうち、フィルタ媒体の流出側に最も近い層であり、任意に流出側を提供する。フィルタ媒体の少なくともｎ個の連続する層のすべての層Ｌｘについて、割合Ｈｘ／（ｋｘ^*Ａｘ）は実質的に同一であり、式中、Ｈｘは流れ方向における層Ｌｘの平均の厚みであり、Ａｘは流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の平均の表面積であり、ｋｘはこの層Ｌｘの透過係数である。フィルタ媒体は、フィルタ媒体の流出側を提供する、繊維媒体の１つの追加層Ｌｍを含み得る。

いくつかの実施例によると、すべてのｎ個の連続する層は、実質的に等しいＨ／ｋを有し得る。

任意に、Ｈｘは、たとえば１５ｍｍから２５０ｍｍに及び得る。
いくつかの実施例によると、フィルタ媒体は、繊維媒体の少なくとも１つの追加層Ｌｍを含み得る。いくつかの実施例によると、繊維媒体の少なくとも１つの追加層Ｌｍは、少なくともｎ個の連続する層Ｌｘから流れ方向に下流に設けられ得る。

Ｈｍ／ｋｍ^*Ａｍ、したがって、任意に流出側を提供し得る層Ｌｍ全体の圧力降下ΔＰは、１≦ｘ≦ｎである層Ｌｘのそれぞれの圧力降下Ｈｘ／ｋｘ^*Ａｘとは異なり得る。任意に、層Ｌｍ全体の圧力降下ΔＰは、この最後の層Ｌｍの上流の層の各々全体の圧力降下よりも小さい。Ｈｍ／ｋｍ^*Ａｍはしたがって、任意に、この最後の層Ｌｍの上流の層Ｌｘの各々のＨｘ／ｋｘよりも小さい。一例として、最後の層は、多孔率が８０％、厚みＨが０．４２ｍｍ、およびｋ因子が１．３５Ｅ−１０である、焼結金属繊維（Fecralloy（登録商標）型合金）の層であり得る。層Ｌｍ全体の圧力降下は、約３ミリバールから１０ミリバールが許容可能であり得る。

任意に、フィルタ媒体は、少なくともｎ個の連続する層Ｌｘから流れ方向において上流または下流に設けられた繊維媒体のさらなる追加層を含む。

任意に、少なくともｎ個の連続する層Ｌｘの第１の層が、フィルタ媒体の流入側を提供する。

いくつかの実施例によると、少なくとも１つの層Ｌｍは焼結層である。
いくつかの実施例によると、すべての層は実質的に等しい断面を有し、この断面は、流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の表面である。

いくつかの実施例によると、フィルタ媒体の層の少なくとも一部の繊維媒体は、金属繊維を含み得る。任意に、フィルタ媒体のすべての層の繊維媒体が金属繊維を含み得る。

任意に、フィルタ媒体のすべての層が金属繊維を含み得るか、または金属繊維から成りさえする。

金属繊維を提供するのに、如何なる種類の金属または金属合金を用いてもよい。金属繊維は、たとえばステンレス鋼などの鋼鉄製である。任意に、ステンレス鋼合金は、ＡＩＳＩ３１６ＬもしくはＡＩＳＩ３４７などのＡＩＳＩ３００もしくはＡＩＳＩ４００シリーズ合金であるか、または、たとえばＤＩＮ１．４７６７合金もしくはFecralloy（登録商標）などの、クロム、アルミニウムおよび／もしくはニッケルと、０．０５から０．３重量％のイットリウム、セリウム、ランタン、ハフニウムもしくはチタンとを含む、Ｆｅ、ＡｌおよびＣｒステンレス鋼を含む合金が用いられる。さらに、銅もしくは銅合金、またはチタンもしくはチタン合金が用いられ得る。金属繊維はさらに、ニッケルまたはニッケル合金製でもあり得る。

フィルタ媒体を提供するのに好適な金属繊維は、たとえば、コイル切削（coil shaved）繊維、バンドル延伸（bundle drawn）（および任意にクリンプ織の）金属繊維、溶融抽出（melt extracted）繊維であるか、または鋼綿繊維、研削もしくは圧延繊維などの機械加工繊維であり得るか、またはＷＯ２００６／０１５７８３に開示されているような方法によって得られる繊維であり得る。さらなる代替肢として、細い金属線などの金属線が用いられ得る。金属繊維は、たとえばバンドル延伸作業、ＪＰ３０８３１４４に記載されているようなコイル切削作業、ワイヤ切削作業（鋼綿など）、または溶融金属合金槽から金属繊維を提供する方法などの、いずれかの現在公知の金属繊維製作方法によって作製され得る。金属繊維に平均の長さを与えるために、金属繊維は、ＷＯ０２／０５７０３５に記載されているような方法を用いて、またはＵＳ４６６４９７１に記載されているような金属繊維粒子を提供するための方法を用いて切断され得る。焼結金属繊維媒体を提供するために用いられる金属繊維は、同等の径Ｄを有することを特徴とする。

好ましくは、金属繊維の同等の径Ｄは、６５μｍ未満などの１００μｍ未満であり、より好ましくは、３５μｍ、２２μｍまたは１７μｍなどの３６μｍ未満である。任意に、金属繊維の同等の径は、１４μｍ、１２μｍまたは１１μｍなどの１５μｍ未満であるか、またはたとえば８μｍなどの９μｍ未満でありさえする。任意に、金属繊維の同等の径Ｄは、７μｍ未満または６μｍ未満であり、たとえば１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、３．５μｍ、または４μｍなどのたとえば５μｍ未満である。

金属繊維は、フィラメントとしても公知のエンドレスの金属繊維であり得るか、または、任意にたとえば０．１ｃｍから５ｃｍに及ぶ平均の繊維長Lfiberを有し得る。

いくつかの実施例によると、金属繊維は、バンドル延伸金属繊維であり得る。
いくつかの実施例によると、層の少なくとも１つは焼結層である。

いくつかの実施例によると、ｎ個の連続する層Ｌｘの各々は非焼結層である。
このような層が存在することによって、たとえば局所的に非常に高濃度の煤煙微粒子が再生段階において燃焼した場合、そのような再生時にフィルタ媒体内で穴が燃えるのが防止される。

繊維ウェブまたは不織層とも称される非焼結層は、エアレイ法（air laying）、乾式法（dry laying）、または湿式法（wet laying）技術などのいずれかの公知のウェブ形成技術によって提供され得る。

いくつかの実施例によると、少なくともｎ個の連続する層Ｌｘの各々は繊維を含み、層Ｌｘの各々の繊維は同等の径Ｄｘを有し得、Ｄｘ≧Ｄｘ＋１であり、１≦ｘ≦ｎである。

いくつかの実施例によると、ｎ個の連続する層のすべての層Ｌｘは、９０％から９９％の範囲内の多孔率を有し得る。

任意に、１≦ｘ≦ｎであるｎ個の連続する層Ｌｘの多孔率は９０％から９９％の範囲内であり、たとえば９５％または９７％などの９３％から９７％の範囲内である。

任意に、すべてのｎ個の連続する層Ｌｘは、たとえば９５％または９７％などの９３％から９７％の範囲内などの、９０％から９９％の範囲内の等しい多孔率を有する。

任意に、追加層Ｌｍのうちの少なくとも１つの多孔率は、８０％から９９％の範囲内である。

いくつかの実施例によると、層の少なくとも１つは触媒を含む。
第１の層には、ＮＯおよびＮＯｘをＮＯ₂に酸化するＤＯＣディーゼル酸化触媒として作用するＰｔ／Ｐｄ触媒が与えられ得る。

代替的に、第１の層には、注入された尿素と協働する加水分解触媒として機能する触媒が与えられ得る。さらなる層には、上述のようなＤＯＣ触媒が与えられ得る。

いくつかの実施例によると、フィルタ媒体はさらに、中空の金属球を含む金属発泡層または多孔媒体層を含み得る。任意に、フィルタ媒体はさらにセラミック繊維を含む。

本発明はさらに、トラックまたはバスなどの自動車両における本発明の実施例に従ったディーゼル煤煙微粒子フィルタの使用、および特定のフィルタを含む自動車両に関する。フィルタ媒体は、ディーゼル煤煙微粒子フィルタ内に用いられるディーゼル煤煙微粒子フィルタ媒体として用いられるのに好適であり得る。

本発明の第２の局面によると、流れ方向を規定する流入側および流出側を有するフィルタ媒体を製造する方法が提供される。この方法は、繊維媒体の少なくともｎ個の連続する層Ｌｘを形成するステップを含み、ｘは１からｎであり、ｎは２以上であり、Ｌ１は、ｎ個の連続する層のうち、フィルタ媒体の流入側に最も近い層であり、Ｌｎは、ｎ個の連続する層のうち、フィルタ媒体の流出側に最も近い層である。少なくともｎ個の連続する層のすべての層Ｌｘについて、割合Ｈｘ／（ｋｘ^*Ａｘ）は実質的に同一であり、式中、Ｈｘは流れ方向における層Ｌｘの平均の厚みであり、Ａｘは流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の平均の表面積であり、ｋｘはこの層Ｌｘの透過係数である。

本発明のいくつかの実施例によると、繊維媒体の各々は、
−少なくとも前縁を有する、繊維を含む固結繊維構造を提供し、
−前縁と平行な巻軸に固結繊維構造を巻付けて繊維媒体を提供することによって、提供され得る。

任意に、巻軸と実質的と平行な方向において巻付けられた固結繊維構造の外側境界と接触するガス不浸透性ケーシングまたはハウジングが提供され得る。

したがって、繊維を含む、任意にケーシングまたはハウジングを有する繊維媒体が提供され、少なくとも５０％または少なくとも８５％などの繊維の大部分が、固結繊維構造を巻付けるために用いられる軸を少なくとも部分的に取囲む。固結繊維構造は、繊維ウェブ、または１つ以上の繊維バンドルであり得る。

「取囲む」という用語は、周りを通ることと理解されるべきである。したがって、「軸を少なくとも部分的に取囲む繊維」とは、その繊維がその軸の周りを少なくとも部分的に通ることを意味する。

本発明のいくつかの実施例によると、繊維の大部分は少なくとも巻付方向に、すなわちその周りに固結繊維構造が巻付けられるか巻かれる軸の周りに実質的に延在し得る。フィルタ材料内に存在する繊維の少なくとも５０％が、少なくともこの軸方向に延在し得る。任意に、フィルタ材料内に存在する繊維の少なくとも８５％が、少なくともこの軸方向に実質的に延在し得る。

本発明のいくつかの実施例によると、固結繊維構造は繊維ウェブであり得る。繊維ウェブは、エアレイ法によるウェブ、湿式法によるウェブ、またはカード加工された（carded）ウェブなどの、いずれかの好適なウェブ形成処理によって得られる繊維ウェブであり得る。ウェブは好ましくは不織ウェブであり、任意にニードルパンチ加工されている。

固結繊維構造は、少なくとも１つの繊維バンドルを含み得る。固結繊維構造は、繊維の種類、繊維の同等の径もしくは繊維材料などの繊維性質、またはバンドルの細かさなどのバンドル性質が互いに異なる、または同一の、少なくとも１つの、任意に複数のバンドルを含み得る。

繊維バンドルは、いずれかの好適なバンドル形成処理によって得られる繊維バンドルであり得る。一例として、繊維バンドルはカードスライバーであり得る。

自身の端縁の１つと平行な軸の周りに巻付けられるか巻かれる、ウェブまたは少なくとも１つの繊維バンドルなどの固結繊維構造は、任意に自身の端縁に巻かれ、径方向に外側に延在する傾向を有する。

バンドルは、コイル切削金属繊維のバンドルであり得る。代替的に、バンドルは、バンドル延伸によって得られる金属繊維のバンドルであり得る。バンドル延伸金属繊維は、任意に、たとえばＥＰ２８０３４０に記載されているような方法を用いたクリンプ織の繊維である。

バンドルは、たとえば２００本から１００００本の範囲内、またはそれ以上の繊維またはフィラメントなどの、複数の金属繊維を含み得る。

金属繊維を含むウェブを用いる場合、ウェブはエアレイ法または湿式法処理によって提供され得る。金属繊維ウェブは、たとえば、厚みが１ｍｍから５０ｍｍであり得、表面重量が１００ｇ／ｍ²から６００ｇ／ｍ²であり得る。

フィルタ材料はさらに、金属パウダー粒子などのパウダー要素を含み得、および／または触媒化合物を含み得る。

フィルタ媒体はフィルタ要素内で用いられ得る。フィルタ要素は、フィルタ媒体で充填されるフィルタ体積を有する。フィルタ体積の形状、したがってフィルタ要素の形状は、フィルタ媒体の外形に適合され得る。

本発明のいくつかの実施例によると、フィルタ体積は円筒形であり得る。フィルタ体積は任意に円錐形であり得る。円筒形のフィルタ体積については、任意に、フィルタ体積は円形または楕円形の断面を有する円筒形であり得る。

フィルタ要素は、フィルタ体積の外側境界を定めるケーシング、または「ハウジング」を含み得る。ケーシングは、平均の流れ方向を規定する流入側および流出側を有し、平均の流れ方向と実質的と平行な軸を有する。ケーシングは、平均の流路の方向においてフィルタ体積の外側境界を定める。ケーシングは、径方向においてガス不浸透性である。フィルタ体積には、本発明に係るフィルタ媒体が充填される。フィルタ媒体は繊維を含み得、繊維の大部分は少なくとも部分的に軸を取囲む。

本発明に係るフィルタ媒体を含むフィルタ要素は、ディーゼル燃焼機関などのディーゼル燃焼装置のディーゼル排気ガスをフィルタにかけるために用いられ得る。ディーゼル燃焼機関は、トラックまたはバスなどの自動車両のエンジンであり得る。フィルタ媒体は、ディーゼル煤煙微粒子フィルタ内で用いられるディーゼル煤煙微粒子フィルタ媒体として用いられるのに好適であり得る。

本発明の特定のおよび好ましい局面が、添付の独立および従属請求項で述べられる。従属請求項の特徴は、単に請求項中で明示的に記載されているようにだけでなく適宜、独立請求項の特徴および他の従属請求項の特徴と組合せられ得る。

当該分野において装置の絶え間ない改良、変更および進化があったが、本発明の概念は、先行技術からの脱却を含む実質的に新しく新規の改良を表わすものであり、この性質のより効率的で、安定した、信頼性のある装置を提供するものと考えられる。

本発明の上記および他の特性、特徴および利点が、一例として本発明の原理を図示する添付の図面とともに以下の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は、本発明の範囲を限定することなく例示のためにのみ与えられる。以下に引用される参照符号は添付図面を指す。

本発明の実施例に係るフィルタ媒体の断面の概略図である。本発明の別の実施例に係るフィルタ媒体の断面の概略図である。

異なる図面において、同一の参照符号は同一または類似の要素を指す。

例示的な実施例の説明
本発明は、特定の実施例に関して、一定の図面を参照して説明されるが、本発明はこれに限定されず、請求項によってのみ限定される。示される図面は概略的なものに過ぎず、非限定的である。図中、説明のために要素のいくつかのサイズが拡張されていたり同じ割合で描かれていない場合がある。寸法および相対寸法は、本発明を実践するための実際の縮小に対応しない。

また、明細書および請求項中の上部、下部、上、下などの用語は説明のために用いられるのであって、相対的な位置を説明するためのものであるとは限らない。そのように用いられる用語は適切な状況下で相互交換可能であり、本明細書中に述べられる本発明の実施例は本明細書中に記載または図示されるのとは別の向きで動作可能であることが理解されるべきである。

請求項中で用いられる「備える」という用語は、その後に列挙される手段に限定されると解釈されるべきではなく、他の要素またはステップを排除しないことに留意すべきである。この用語はしたがって、記載された特徴、完全体、ステップまたは構成要素を言及されている通りに特定していると解釈されるべきであるが、その１つ以上の他の特徴、完全体、ステップ、構成要素や群の存在または追加を排除しない。したがって、「手段ＡおよびＢを備える装置」という表現の範囲は、構成要素ＡおよびＢのみからなる装置に限定されるべきでない。これは、本発明に関しては、装置の関連する構成要素はＡおよびＢのみであることを意味する。

同様に、これも請求項中で用いられる「結合される」という用語は、直接接続のみに限定されると解釈されるべきではないことに留意すべきである。したがって、「装置Ｂに結合された装置Ａ」という表現の範囲は、装置Ａの出力が装置Ｂの入力に直接接続されている装置またはシステムに限定されるべきでない。これは、他の装置または手段を含む経路であり得る経路が、Ａの出力とＢの入力との間に存在することを意味する。

本発明は、本発明のいくつかの実施例の詳細な説明によって説明される。本発明の他の実施例が、本発明の真の思想または技術的教示内容から逸脱することなく当業者の知識に従って構成可能であることが明らかであり、本発明は添付の請求項の用語によってのみ限定される。

以下の用語は、本発明の理解を助けるためにのみ与えられる。これらの定義は、当業者が理解するよりも狭い範囲を有すると解釈されるべきでない。

「多孔率」という用語は、層の幅、長さおよび深さにおいて層全体で平均化された層の平均の多孔率を表わす。層の「多孔率Ｐ」という用語は１００−Ｄと理解されるべきであり、Ｄは層の密度である。所与の材料から作られた層の密度Ｄは、この層の体積当たりの重量を、それと同一の体積の理論上の重量全体でパーセンテージで表わした割合であり、この全体積が完全に当該材料から与えられた場合の割合である。

繊維の「同等の径」という用語は、この繊維の径方向の断面の平均の表面と同じ表面を有する想像上の円の径と理解されるべきである。

「コイル切削」金属繊維という用語は、ＥＰ３１９９５９Ａに記載されているような方法によって得ることができる繊維と理解されるべきである。

「バンドル延伸」金属繊維という用語は、ＥＰ２８０３４０ＡまたはＵＳ３３７９０００に記載されているような方法によって得ることができる繊維と理解されるべきである。

「溶融抽出」金属繊維という用語は、ＵＳ５０２７８８６に記載されているような方法によって得ることができる繊維と理解されるべきである。

図１に示されるような本発明の第１の実施例によると、ディーゼル煤煙微粒子フィルタのディーゼル煤煙微粒子フィルタ要素として用いられるのに好適なフィルタ要素１０は、フィルタ媒体１００を含み、流入側１１０および流出側１２０を有する。

フィルタ媒体１００は、ディーゼル煤煙微粒子フィルタのディーゼル煤煙微粒子フィルタ要素の一部として用いられるのに好適である。

フィルタ要素１０はさらに、フィルタ媒体１００の外面と接触するハウジング１１を含む。ハウジング１１、したがってフィルタ要素１０は、実質的に円錐形の外体積を有する。フィルタ媒体１００は、フィルタ媒体の多数の層、たとえばフィルタ媒体の最大３個以上の連続する層Ｌｘおよび１つの追加層Ｌｍを含む。したがって、ｘは１から３以上であり得る。したがって、３つの連続する層は、層Ｌ１（図１で１０１として示す）、層Ｌ２（図１で１０２として示す）、および層Ｌ３（図１で１０３として示す）である。追加層Ｌｍは、層Ｌ４（図１で１０４として示す）である。Ｌ１は、ディーゼル煤煙微粒子フィルタ１００の流入側１１０を提供する。Ｌ４は、フィルタ媒体１００の流出側１２０を提供する。ｎ個の連続する層Ｌｘ、すなわち層Ｌ１、Ｌ２およびＬ３は、実質的に等しい割合Ｈｘ／ｋｘ^*Ａｘを有する。

層Ｌｘの厚みＨｘは、ガス量が平均の流れ方向１９０において層を流れる際に流れる流路の長さである。本実施例では、平均の流れ方向１９０は、フィルタ要素１０の実質的な円錐形状の軸と平行である。Ａｘは層Ｌｘの断面の平均の表面積であり、断面は、流れ方向に対して垂直な平面に従って作られる。

表１は、図１に示されるようなフィルタ媒体１００の実施例の層Ｌｘの性質、および本実施例ではＬ４である１つの追加層Ｌｍの性質を示す。

これらの層は、表１にも示されるような性質を有する金属繊維を含む。

本実施例では３つであるｎ個の連続する層、すなわち１≦ｘ≦３である層Ｌｘについて、Ａｘを適切に選択することによって同一の割合Ｈｘ／ｋｘ^*Ａｘを得ることができる。

フィルタ媒体１００の全体の厚み（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３およびＨ４の合計）は、２４０．３ｍｍである。すべての層、すなわち３つの連続する層Ｌ１からＬ３および４つ目の追加層Ｌ４は、互いに隣接して設けられる。流れ方向における第１の層（Ｌ１）および最後の層（Ｌ４）以外のすべての層について、層の流入側に方向付けられた表面は、隣接する上流の層の流出側に方向付けられた表面と接触する。円錐形状は小さい側から大きい側に向かって先細りし、その最小側が流入側１１０であり、その最大側が流出側１２０である。

図２に示されるような本発明の第２の実施例によると、ディーゼル煤煙微粒子フィルタのディーゼル煤煙微粒子フィルタ要素として用いられるのに好適なフィルタ要素２０は、フィルタハウジング２１およびフィルタ媒体２００を含み、流入側２１０および流出側２２０を有する。フィルタ要素２０はさらに、フィルタ媒体２００の外面と接触するハウジング２１を含む。ハウジング２１、したがってフィルタ要素は、実質的に円筒形の外体積を有する。

層Ｌｘの厚みＨｘは、本実施例ではハウジング２１の円筒形の壁と、したがって円筒軸と実質的と平行な平均の流れ方向２９０においてガス量が層を流れる際に流れる流路の長さである。Ａｘは、流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の平均の表面積である。フィルタ媒体２００は実質的に円筒形状であるため、Ａｘは流れ方向２９０に沿って実質的に一定であり、すべての層Ｌｘについて同一である。Ａｘは、たとえば最大５１４７０ｍｍ²、またはさらに最大９６２０８ｍｍ²以上の範囲内で変化し得る。

フィルタ媒体２００は、フィルタ媒体の多数の層、たとえばフィルタ媒体の最大３つの連続する層Ｌｘおよび１つの追加層Ｌｍを含むため、ｘは１から３、または場合によってはそれ以上に変化する。したがって、３つの連続する層は、層Ｌ１（図２で２０１として示す）、層Ｌ２（図２で２０２として示す）、および層Ｌ３（図１で２０３として示す）である。追加層Ｌｍは、層Ｌ４（図２で２０４として示す）である。Ｌ１は、ディーゼル煤煙微粒子フィルタ２００の流入側２１０を提供する。Ｌ４は、フィルタ媒体２００の流出側２２０を提供する。

表２は、図２に示されるようなフィルタ媒体２００の考えられる実施例の３つの層Ｌｘおよび１つの追加層Ｌｍの性質を示す。

これらの層は、表２にも示されるような性質を有する金属繊維を含む。

３つの連続する層Ｌｘについて、１．４５Ｅ＋９１／ｍ³である割合Ｈｘ／ｋｘ^*Ａｘが得られる。Ａｘは流路２９０に沿って実質的に同一であるため、３つの連続する層Ｌｘには、１．８５Ｅ＋７１／ｍである実質的に一定のＨｘ／ｋｘが与えられる。

このフィルタ媒体の全体の厚みHtotal（本実施例ではＨ１、Ｈ２、Ｈ３およびＨ４の合計）は、２０１．５ｍｍである。すべての層Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４は互いに隣接して設けられ、層の流入側に方向付けられた表面が、その前の隣接層の流出側に方向付けられた表面と接触している。

フィルタ媒体の代替的な実施例の性質を表３、４、５、６および７に示す。同一の参照符号は、図２に示されるような同様の特徴を指す。

図１および図２に示されるように、フィルタ要素は、それぞれ流入側１１０および２１０におけるフィルタ媒体ホルダ１８０および２８０、ならびに／またはそれぞれ流入側１２０および２２０におけるフィルタ媒体ホルダ１８１および２８１などの追加部分を含み得る。たとえば溶接金網または織り金網であるこれらのフィルタ媒体ホルダは、たとえば偶発的な過剰圧力などの場合にフィルタ材料がハウジングの外部へずれないようにするためのものである。さらに、層同士の間の圧力および／または温度を測定するための追加のニップルが与えられ得る。

図１および図２の実施例は、トラックおよびバス内のディーゼル煤煙微粒子フィルタに特に好適である。本実施例は、現在公知の煤煙フィルタ媒体と比較して小さい体積で済むにもかかわらず許容可能な煤煙積載容量を持つフィルタ媒体が本発明のいくつかの実施例で提供されるという特定の利点を有する。

好ましい実施例、特定的な構成や構造、および材料が本発明に係る装置について本明細書中で述べられたが、本発明の範囲および思想から逸脱することなく形態および詳細にさまざまな変更または修正がなされ得ることが理解されるべきである。

Claims

流れ方向を規定する流入側および流出側を有するフィルタ媒体であって、前記フィルタ媒体は、繊維媒体の少なくともｎ個の連続する層Ｌｘを備え、ｘは１からｎであり、ｎは２以上であり、Ｌ１は、ｎ個の連続する層のうち、前記フィルタ媒体の流入側に最も近い層であり、Ｌｎは、ｎ個の連続する層のうち、前記フィルタ媒体の流出側に最も近い層であり、
少なくともｎ個の連続する層のすべての層Ｌｘについて、割合Ｈｘ／（ｋｘ^*Ａｘ）は測定公差内で同一であり、式中、Ｈｘは流れ方向における層Ｌｘの平均の厚みであり、Ａｘは流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の平均の表面積であり、ｋｘはこの層Ｌｘの透過係数であり、フィルタ媒体の層の少なくとも一部の繊維媒体は金属繊維を備えることを特徴とする、フィルタ媒体。
すべてのｎ個の連続する層は、等しいＨｘ／ｋｘを有する、請求項１に記載のフィルタ媒体。
フィルタ媒体は、繊維媒体の少なくとも１つの追加層Ｌｍを備える、請求項１または２に記載のフィルタ媒体。
繊維媒体の少なくとも１つの追加層Ｌｍは、少なくともｎ個の連続する層Ｌｘから流れ方向に下流に設けられる、請求項３に記載のフィルタ媒体。
少なくとも１つの層Ｌｍは焼結層である、請求項３または４に記載のフィルタ媒体。
すべての層は、流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の表面である、等しい断面を有する、請求項１から５のいずれか１つに記載のフィルタ媒体。
フィルタ媒体の層の少なくとも一部の繊維媒体は、金属繊維から成る、いずれかの先行する請求項に記載のフィルタ媒体。
前記金属繊維は、バンドル延伸金属繊維である、先行する請求項のいずれか１つに記載のフィルタ媒体。
層の少なくとも１つは焼結層である、請求項１から８のいずれか１つに記載のフィルタ媒体。
ｎ個の連続する層Ｌｘの各々は非焼結層である、請求項１から９のいずれか１つに記載のフィルタ媒体。
少なくともｎ個の連続する層Ｌｘの各々は繊維を備え、前記層Ｌｘの各々の繊維は同等の径Ｄｘを有し、Ｄｘ≧Ｄｘ＋１であり、１≦ｘ≦ｎである、請求項１から１０のいずれか１つに記載のフィルタ媒体。
ｎ個の連続する層のすべての層Ｌｘは、９０％から９９％の範囲内の多孔率を有する、請求項１から１１のいずれか１つに記載のフィルタ媒体。
層の少なくとも１つは触媒を備える、請求項１から１２のいずれか１つに記載のフィルタ媒体。
前記フィルタ媒体はさらに、中空の金属球を備える金属発泡層または多孔媒体層を備える、請求項１から１３のいずれか１つに記載のフィルタ媒体。
流れ方向を規定する流入側および流出側を有するフィルタ媒体を製造する方法であって、繊維媒体の少なくともｎ個の連続する層Ｌｘを形成するステップを備え、ｘは１からｎであり、ｎは２以上であり、Ｌ１は、ｎ個の連続する層のうち、前記フィルタ媒体の流入側に最も近い層であり、Ｌｎは、ｎ個の連続する層のうち、前記フィルタ媒体の流出側に最も近い層であり、
少なくともｎ個の連続する層のすべての層Ｌｘについて、割合Ｈｘ／（ｋｘ^*Ａｘ）は測定公差内で同一であり、式中、Ｈｘは流れ方向における層Ｌｘの平均の厚みであり、Ａｘは流れ方向に対して垂直な平面に沿った断面の平均の表面積であり、ｋｘはこの層Ｌｘの透過係数であり、フィルタ媒体の層の少なくとも一部の繊維媒体は金属繊維を備えることを特徴とする、方法。