JP5219308B2 - フィルタ要素 - Google Patents
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Description
本発明は、フィルタ要素およびフィルタ要素を提供するための方法に関し、特に、ディーゼル燃焼機関および/または場合によってはDOC触媒担体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リングするのに好適なフィルタ要素などの、排気ガスから煤煙をフィルタリングするのに好適なフィルタ要素に関する。
金属ファイバを含むフィルタ媒体が当該分野において知られている。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フィルタリングするための多層焼結金属ファイバフィルタ媒体を開示している。この媒体は、十分に機能するものの、媒体が目詰まりするまでに限定された量の煤煙しか保持できないという欠点を有し得る。これはとりわけ、気孔率がより低いフィルタ媒体を使用することによる。結果として、たとえば電気的再生を用いた再生(すなわち媒体に電流を通し、ジュール効果による媒体の加熱を引起こす)、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、ごく頻繁かつ多数回の再生作用が行われる必要がある。他の欠点は、この媒体は効率が制限され、媒体に対する圧力低下がより大きく、やや高価な点である。
本発明の第1の局面によれば、フィルタ要素が提供される。フィルタ要素は、フィルタ巻物の外側境界を区切るケーシングを含み、ケーシングは平均流れ方向を規定する流入側および流出側を有する。ケーシングおよびフィルタ巻物は、平均流れ方向と実質的に平行な軸を有し、ケーシングは、平均流路の方向においてフィルタ巻物の外側境界を区切る。ケーシングは径方向において気体不透過性を有する。ケーシング内のフィルタ巻物は、ファイバを含むフィルタ材料で充填され、ファイバの大部分は、少なくとも部分的に軸を取囲む。
フィルタ巻物は、任意に、たとえば円形または楕円形の断面を有する円錐形であり得る。円筒形のフィルタ巻物については、フィルタ巻物は、任意に、円形または楕円形の断面を有する円筒形であり得る。
本発明の実施例によれば、フィルタモジュールは、第1のフィルタ要素の前、または2つの連続するフィルタ要素の間に配置された少なくとも1つ、任意に複数、たとえばN個のヒータを含み得る。
本発明を特定の実施例について一部の図面を参照して説明するが、発明はそれに限定されず、請求項によってのみ限定される。説明される図面は概略的なものに過ぎず、限定的なものではない。図面において、例示を目的として、一部の要素の寸法が強調されており、同じ縮尺で描かれていない場合がある。寸法および相対的な寸法は、発明の現実の実施化に対応しない。
「気孔率」Pという用語は、P=100*(1−d)と理解される。ここで、d=(1m3の焼結金属ファイバ媒体の重量)/(SF)。ここで、SF=焼結金属ファイバ媒体をもたらす合金のm3当たりの比重量。
フィルタ材料211の外側境界213を、コイル巻き軸230と実質的に平行な方向に2つの円錐形シェル301および302で覆うことによって、気体不透過性ケーシング340が得られる。フィルタ材料211は、互いに接続されている2つのシェル301および302の間にクランプされる。これは、径方向に延在するフランジ310および311を互いにたとえばボルト締めするか、溶接するか、またはリベット締めすることによって行われ得る。任意に、フランジの間にシーリング312を設けてもよい。このようにケーシング340が得られ、ケーシング340は、コイル巻き軸230と実質的に平行な方向にフィルタ材料211の外側境界213と接触して、図3a〜図3cに示すように、フィルタ材料211で充填されたフィルタ巻物350をもたらす。
図4bは、フィルタ要素200に対応する。415は、軸230の射影を表す。
Claims (13)
- フィルタ要素であって、フィルタ巻物の外側境界を区切るケーシングを備え、前記ケーシングは平均流れ方向を規定する流入側および流出側を有し、前記ケーシングは前記平均流れ方向と実質的に平行な軸を有し、前記ケーシングは、平均流路の方向において前記フィルタ巻物の外側境界を区切り、前記ケーシングは径方向において気体不透過性を有し、前記フィルタ巻物は、ファイバを含むフィルタ材料で充填され、前記フィルタ材料は70%〜99%の気孔率を有し、前記ファイバは金属ファイバを含み、前記ファイバの大部分は、少なくとも部分的に前記軸を取囲み、前記ファイバは、前記平均流れ方向と実質的に平行なコイル巻き軸を中心としてコイル巻きされた、結合されたファイバ構造の一部であり、前記結合されたファイバ構造はファイバウェブであり、前記ファイバウェブは不織ウェブである、フィルタ要素。
- ファイバの大部分は、前記フィルタ要素の少なくとも軸方向に実質的に延在する、請求項1に記載のフィルタ要素。
- 前記結合されたファイバ構造は、少なくとも1つのファイババンドルを含む、請求項1に記載のフィルタ要素。
- 前記フィルタ材料は、軸方向において概して円錐形の空洞、および/または軸方向において概して円錐形の延長部分を含む、請求項1から3のうちいずれか1項に記載のフィルタ要素。
- 前記円錐形の空洞は前記流入側に位置し、前記円錐形の延長部分は前記流出側に位置し、前記円錐形の空洞および前記円錐形の延長部分は概して同一の形状であり、隣接して位置するフィルタ材料の軸方向への表面接触をもたらす、請求項4に記載のフィルタ要素。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のフィルタ要素を提供するための方法であって、前記方法は、
ファイバを含む結合されたファイバ構造を設けるステップを含み、前記結合されたファイバ構造は少なくとも前縁を有し、さらに、
前記前縁と平行なコイル巻き軸を中心として前記結合されたファイバ構造をコイル巻きし、それによりフィルタ材料を設けるステップと、
前記コイル巻き軸と実質的に平行な方向において前記フィルタ材料の外側境界と接触する気体不透過性ケーシングを設けて、フィルタ材料で充填されたフィルタ巻物を設けるステップとを含み、前記ケーシングは、平均流れ方向を規定する流入側および流出側を前記フィルタ巻物に与え、前記フィルタ巻物の軸は、前記平均流れ方向と実質的に平行である、方法。 - 軸方向において前記フィルタ巻物の外側境界と接触し、かつ径方向において気体不透過性を有するケーシングを設けるために、前記フィルタ材料を中心としてホイルまたは板をコイル巻きし、前記ホイルまたは板を封止することで、前記フィルタ材料の外側境界を前記コイル巻き軸と実質的に平行な方向に前記ホイルまたは板で覆うことにより、前記気体不透過性ケーシングを設ける、請求項6に記載の方法。
- 前記ケーシングおよび前記フィルタ巻物は、前記フィルタ巻物の軸に沿って少なくとも2つの部分に分割され、少なくとも2つのフィルタ要素がもたらされる、請求項7に記載の方法。
- 前記結合されたファイバ構造は、その前縁を中心としてコイル巻きされる、請求項6から8のうちいずれか1項に記載の方法。
- フィルタモジュールを提供するための方法であって、前記方法は、
請求項6から9のうちいずれか1項に従ってN個のフィルタ要素を設けるステップを含み、Nは2以上であり、さらに、
i番目のフィルタ要素の流入側をi−1番目のフィルタ要素の流出側に連結するステップを含み、iは2からNの間で変動する、方法。 - 対応する形状の工具を用いて前記フィルタ要素を軸方向に加圧することによって、軸方向において概して円錐形の空洞、および/または軸方向において概して円錐形の延長部分が前記フィルタ要素に設けられる、請求項10に記載の方法。
- N個のフィルタ要素を備えるフィルタモジュールであって、Nは2以上であり、前記フィルタ要素は、請求項1から5のうちいずれか1項に記載のフィルタ要素であり、前記N個のフィルタ要素は、i番目のフィルタ要素の流入側をi−1番目のフィルタ要素の流出側に連結することによって互いに連結され、iは2からNの間で変動する、フィルタモジュール。
- 前記フィルタモジュールは、第1のフィルタ要素の前、または2つの連続したフィルタ要素の間に配置された少なくとも1つのヒータを備える、請求項12に記載のフィルタモジュール。
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