JP5628036B2

JP5628036B2 - ディーゼルパティキュレートフィルタを清浄化すると共にその損傷を診断する方法及び装置

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Publication number: JP5628036B2
Application number: JP2010522957A
Authority: JP
Inventors: コールエルウォルド
Original assignee: コールエルウォルド
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: WO2009032175A3; EP2185267A2; AU2008296992B2; EP2708271A1; DK2185267T3; US8206492B2; WO2009032175A2; US20090056288A1; JP2010538203A; ES2530194T3; EP2708271B1; AU2008296992A1; CA2706884C; CA2706884A1; PL2185267T3; EP2185267B1; WO2009032175A9

Description

本発明は、一般に、パティキューレートフィルタを清浄化する方法及び装置に関し、特に、フィルタの端部に互いに逆方向に適用される圧縮空気を利用してディーゼルパティキュレートフィルタを効果的に清浄化する方法及び装置に関する。

〔関連出願の説明〕
本願は、２００８年４月４日に出願された米国特許非仮出願第１２／０８０，６８６号の権益主張出願であり、この米国特許非特許仮出願は、２００７年８月２９日に出願された米国特許仮出願第６０／９６６，８１５号の権益主張出願である。

大気清浄法及び規則により、ディーゼルエンジンにディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、場合によってこれを略して「ＤＰＦ」と称する）を装着して排気ガスが大気中に放出される前に排気ガスから粒子状物質（パティキュレート）を除去することがますます必要になっている。トラック及びバスに見受けられるディーゼルエンジンに関しては恐らくは殆どの場合周知であるが、かかる規則は、鉄道機関車、フェリー及び他の船舶並びに他の機材にますます適用されており、したがって、これらにも同様に、ディーゼルパティキュレートフィルタを装着する必要がある。

ディーゼルパティキュレートフィルタの大部分は、セラミック濾過材で構成された軸方向型フィルタである。図２は、例示のＤＰＦの本体を示しており、分かりやするために、金属ケーシングが省かれている。理解できるように、フィルタ本体Ａは、（この例では）形状が円筒形であり、第１の端面Ｂ及び第２の端面Ｃを備えると共に幾分ハニカム構造（通常は、六角形の穴ではなく正方形の穴を有する）に幾分似た多数個のボア又はセルＤを備えており、これらボアは、全体として、主排気ガス流の軸線に整列している。図３で理解できるように、ボアは、交互に一方の端部が開き、他方の端部が閉じられており、したがって、「汚れ」側（Ｃ）に開放端部を有すると共に「清浄」側（Ｂ）に閉鎖端部を備えた各セルは、「清浄」側に開口端部を有すると共に「汚れ」側に閉鎖端部を有するセルと隣り合わせになっており、又この逆の関係になっていても良い。したがって、濾過されなかった排気ガスは、矢印Ｅで示されているようにフィルタの「汚れ」側に開放端部を備えたセルに流入し、次に、濾過材を通って側方に流れ（矢印Ｆ）、「清浄」側に開放端部を備えたセルに流入し、濾過された排気ガスは、この「清浄」側から次に排出される（矢印Ｇ）。

そのようにする際、排気ガス中の粒子状物質（パティキュレート）Ｈ（かかる粒子状物質は、未燃状態の炭化水素の状態で含まれている場合がある）は、フィルタの「汚れ」側に開口したセルの壁で捕捉される。エンジンを引き続き作動させると、捕捉状態の粒子状物質が堆積し、典型的には、ボアの閉鎖端部からフィルタの「汚れ」側の開口端部に向かって次第に膨らんで行く。その結果、ＤＰＦは、最終的に、閉塞状態になり、排気ガス流がＤＰＦを通過する能力が制限され、それにより、エンジン効率が減少し、最終的には、点検されないままであれば、ＤＰＦの詰まりにより、深刻なエンジン損傷が生じる場合がある。

したがって、エンジン製造業者その他に提供されている作動上の指針は、ＤＰＦが、例えば作動時間又は背圧測定値の観点で定められた或る特定の間隔で取り外されて清浄化されなければならないことを指定している。ディーゼルエンジンは通常、長い時間にわたって又は実際には商業環境において連続して可動しているので、ＤＰＦは、かなり頻繁に取り外されて清浄化されなければならない。これは、数百基又は場合によっては数千基のエンジンを可動させている場合のあるフリートオペレータの場合、極めて重大な事業となる。さらに、清浄化間隔は、中央保全施設への滞在といつでも一致しているわけではなく、或いは、オペレータにはかかる施設がない場合があるので、フィルタは、トラック停車業務用車庫又はこれに類似した地理的に配分されている施設で頻繁に清浄化されなければならない。

しかしながら、従来、ＤＰＦをかかる施設で清浄化するために用いられる実際の機器及び方法は、大部分、効率又は有効性若しくはこれら両方の観点において満足の行くものではなかった。例えば、多くの場合、清浄化は、厳密に言えば手作業で行われ、人は、ホースからの圧縮空気をフィルタ本体の「清浄」側に吹き付けており、このやり方は、極めて大きな労働力を要すると共に非効率的であり、事実、堆積した粒子状物質の大部分を除去することができず、フィルタ内に粒子状物質の大部分が残り、その結果、ＤＰＦは、清浄化後であっても部分的に詰まり状態のままであり、したがって、次の清浄化を行うまでの時間が短くなることが余儀なくされ、しかもフィルタの全寿命が短くなる傾向がある。さらに、ＤＰＦの過度の手作業による取り扱いによって、フィルタの比較的脆弱なセラミック本体の損傷の恐れが増大し、かかるセラミック本体は、典型的には、交換するのに４，０００ドル〜５，０００ドルの費用がかかる。

手作業による清浄化に加えて、幾つかの少なくとも部分的に機械化／自動化されたシステムが、ＤＰＦ又はこれに類似したフィルタを清浄化するために開発された。例えば、米国特許第７，０２５，８１１号明細書（ストライクスビヤー等（Streichsbier et al.））は、ＤＰＦがベースに封着されていて、吸引力がフィルタの「汚れ」側に及ぼされ、空気ノズルが、このノズルだけを動かし又はノズルを動かすと共にフィルタを回転させることによりフィルタの「清浄」側全体にわたって自動的に作用する装置を示している。このシステムは、効率が高く、しかも大きな労働力をそれほど必要としないが、ＤＰＦからの粒子状物質を実際に除去する効果は、乏しく、或いは上述した手作業によるプロセスよりも高くはない。

圧力（「ブロー」）をフィルタの清浄側に及ぼすと共に吸引力（「サック」）を他方の側に及ぼす方式は、軸方向フィルタを清浄化するために開発された先行技術の機械において普遍的であると言っても良い。前段落に記載したストライクスビヤーの方式は、１つの形式の一例であり、別の形式は、空気の流れ又はパルスをフィルタの「清浄」側に及ぼし、それと同時に、類似の取り付け具を用いて吸引力を他方の端部に及ぼすことである。これら機械は、事実上全て、許容限度ぎりぎりの又は貧弱な清浄化効率を示しており、例えば、上述した形式の「パルス化」システムは、せいぜい、堆積状態の粒子状物質の約６５〜８０％しか除去することができず、本出願人は、この貧弱な性能は、少なくとも１つには、セルをいったん清浄化すると、加圧空気が数個のセルを通って逃げ出て抵抗の低い経路を提供し、粒子状物質をほぼ妨害しない状態で残りのセル内に残すということに起因しているとの仮説を立てている。

別のフィルタ清浄化装置が、米国特許第４，８０８，２３４号明細書（マッケイ等（McKay et al.））に記載されている。この装置では、フィルタは、２枚の端板相互間にクランプされ、このフィルタを水平軸線を中心として回転させ、他方、一対の細長い管に設けられているノズルをフィルタの内面及び外面上でこれに沿って動かす。この装置は、良好な清浄化結果を達成することができるが、その本来的性質により、例えば産業用施設向きの空気フィルタに通常用いられているラジアル型の中空コアフィルタ（通常、紙製）への使用に制限されており、軸方向型ディーゼルパティキュレートフィルタでは機能することができない。

先行技術のフィルタ清浄化機械のもう１つの欠点は、一般に特定のフィルタの清浄化が実質的に完了した時点を評価し又は確認することができないということにある。典型的な方式では、機械が特定の期間にわたる、通常、経験に基づいて定められた平均期間にわたり清浄化を続けるよう機械を単に設定することである。しかしながら、実際には、個々のフィルタは、エンジンの運転負荷／条件、燃料の種類、ＤＰＦの寿命／条件、最後の清浄化からの作動時間及び他の要因に基づいて、必要な清浄化の量の面で極めて様々である。その結果、プロセスが実際に完了した程度を確認することができない状態で特定の長さの時間にわたり全てのフィルタを単純に清浄化すると、その結果として、場合によっては最大量に至らないパティキュレートが除去され、場合によっては清浄化の非効率的に長い期間が生じる場合がある。

既存の自動化フィルタ清浄化装置に共通の更に別の欠点は、互いに異なる寸法形状のフィルタに容易には対応できないということにある。ＤＰＦの大部分は、現在形状が円筒形なので、或る機関車に用いられているＤＰＦの場合のように、ＤＰＦの中には正方形／立方形のものがあり、或いは他の形状のものがある。さらに、円筒形ＤＰＦは、製造業者、エンジンモデル／サイズ等に応じて、直径と長さの両面においてサイズにばらつきがある場合さえある。その結果、単一形式のフィルタを点検整備するのに専用の施設が設けられていなければ、様々な寸法形状のＤＰＦに迅速且つ効率的に対応することができないことは、深刻な欠点となる。

既存のＤＰＦ清浄化施設の効率を低下させる傾向のあるもう１つの要因は、損傷した／機能しなくなったフィルタ（例えば、セルが機能しなくなった又は濾過材が破損したフィルタ）を迅速且つ効果的に識別し、これらを清浄化プロセスから隔離することができないということにある。損傷があるかどうかについてフィルタを点検する従来技術では、ボアスコープを用いて個々のセルを検査しているが、これは、労働力を要すると共に時間のかかる手順であり、かかる手順は、清浄化プロセスそれ自体とは別個に実施される必要がある。清浄化に先立ってフィルタを点検することは、プロセス全体を大幅に遅らせるが、これが行われないままである場合、損傷したフィルタに対しての清浄化プロセスが無駄になる場合があり、更に、損傷したフィルタが検出されないままで使用状態に戻されるという恐れが存在する。

したがって、手作業による関与を最小限に抑えた状態でディーゼルパティキュレートフィルタを迅速且つ効率的に清浄化する装置及び方法が要望されている。さらに、堆積状態の粒子状物質の大部分をＤＰＦから効率的に除去して清浄化相互間の時間を最大にすると共にフィルタの有効寿命を最大にするかかる装置及び方法が要望されている。さらに又、清浄化プロセスが実質的に完了した時点を確認することができるよう清浄化プロセスの進捗状況の評価を可能にするかかる装置及び方法が要望されている。さらに又、種々の寸法形状のフィルタに楽に且つ迅速に対応することができるかかる装置及び方法が要望されている。さらに又、フィルタのセラミック濾過材の物理的損傷の可能性を減少させるかかる装置及び方法が要望されている。さらに又、別個の時間のかかる検査プロセスを必要としないで、損傷した濾過材を有するフィルタの迅速な識別を可能にするかかる装置及び方法が要望されている。

米国特許第７，０２５，８１１号明細書米国特許第４，８０８，２３４号明細書

本発明は、上述の問題を解決しており、本発明の要旨は、多数個の全体として軸方向に延びるフィルタセルを備えたディーゼルパティキュレートフィルタの空気圧清浄化装置であって、（ａ）ディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面のところに位置決め可能であり、圧縮空気の流れを第１の端面から軸方向に延びるフィルタセル中に差し向ける第１のノズル部材と、（ｂ）ディーゼルパティキュレートフィルタの反対側の第２の端面のところに位置決め可能であり、圧縮空気の流れを第２の端面から軸方向に延びるフィルタセル中に差し向ける第２のノズル部材と、（ｃ）第１及び第２のノズル部材を第１及び第２の端面の実質的に全体上でこれに沿って動かして圧縮空気が互いに逆方向からフィルタセルの実質的に全ての中に差し向けられて粒子状物質をフィルタセルから効果的に脱落させて除去するようにする手段とを有することを特徴とする装置にある。

第１及び第２のノズル部材をディーゼルパティキュレートフィルタの端面上でこれに沿って動かす手段は、ディーゼルパティキュレートフィルタの端面を横切ってノズル部材を並進させる手段を更に含むのが良い。ディーゼルパティキュレートフィルタの端面を横切ってノズル部材を並進させる手段は、ノズル部材を支持した第１及び第２のアームと、アームを伸縮させる手段とを含む。アームを伸縮させる手段は、アームが取り付けられた第１及び第２の空気圧シリンダを含むのが良い。

第１及び第２のノズル部材をディーゼルパティキュレートフィルタの端面上をこれに沿って動かす手段は、第１及び第２のノズル部材がディーゼルパティキュレートフィルタの第１及び第２の端面のところで圧縮空気の流れを軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けているときにディーゼルパティキュレートフィルタを回転させる手段を含むのが良い。ディーゼルパティキュレートフィルタを回転させる手段は、ディーゼルパティキュレートフィルタを支持してこれを回転させるターンテーブルを含むのが良く、ターンテーブルは、実質的に垂直の向きを有すると共に中央開口部を有し、ノズル部材のうちの一方は、中央開口部を通ってディーゼルパティキュレートフィルタの端面に接近する。変形例として、ディーゼルパティキュレートフィルタを回転させる手段は、ディーゼルパティキュレートフィルタを実質的に水平の向きに支持してこれを回転させる第１及び第２のローラから成っていても良い。

ノズル部材が取り付けられたアームを伸縮させる手段は、アームの行程長さを調節可能に調整してディーゼルパティキュレートフィルタの所定の直径に一致させる手段を更に含むのが良い。アームの行程長さを調節可能に調整する手段は、調節可能なリミットスイッチを含むのが良い。

ノズル部材は各々、フィルタセル中への加圧空気の流れを実質的に軸方向に差し向ける少なくとも１つの小径ノズルを含むのが良い。各小径ノズルは、ノズルがディーゼルパティキュレートフィルタの端面のうちの一方から所定の距離を置いたところに位置決めされると、ノズルからの圧縮空気の流れが端面の僅かな部分にしか当たらないように寸法決めされた小径オリフィスを有するのが良い。ディーゼルパティキュレートフィルタの端面の僅かな部分は、比較的僅かな数のフィルタセルしか包囲しなくても良い。

小径ノズルは各々、細長い管部材を含むのが良く、細長い管部材の遠位端部のところには、排出オリフィスが形成される。第１及び第２のノズル部材は各々、単一の細長い管部材を有しても良く、或いは、ノズル部材は各々、複数個の細長い管部材を有しても良い。管部材は、ディーゼルパティキュレートフィルタの端面に実質的に垂直に延びていても良く、或いは、管部材は、ディーゼルパティキュレートフィルタの端部のところに設けられた環状再生フランジの後ろに位置する端面の部分に接近するようディーゼルパティキュレートフィルタの縁部に向かって外方に傾けられていても良い。管部材は、ディーゼルパティキュレートフィルタの端面との接触の際にディーゼルパティキュレートフィルタの端面を損傷させるのを回避するよう実質的に軟質且つ弾性の材料で作られるのが良い。

ターンテーブルは、ターンテーブルを互いに逆方向に可逆的に回転させる手段を有するのが良い。ターンテーブルの駆動装置は、中央開口部が形成された大径輪歯車と、輪歯車と作動的係合状態にあるモータ付き小歯車とを有するのが良い。

ターンテーブルは、互いに異なる直径を備えた互いに異なるディーゼルパティキュレートフィルタを支持して互いに異なるフィルタの端面をターンテーブルの中央開口部のところで露出させるようにする手段を更に有するのが良い。互いに異なる直径を備えた互いに異なるディーゼルパティキュレートフィルタを支持する手段は、ターンテーブルの下に交換可能に取り付け可能な複数個のプレート部材を含み、プレート部材の各々は、ディーゼルパティキュレートフィルタの互いに異なる直径の各々にそれぞれ合わせられた中央開口部を有するのが良い。複数個のプレート部材は、ターンテーブルに同心状に取り付け可能であるのが良い。

本装置は、様々な長さを有する互いに異なるディーゼルパティキュレートフィルタに対応するよう第１及び第２のノズル部材のうちの一方をターンテーブルに対して選択的に昇降させる手段を更に有するのが良い。

本発明は又、多数個の全体として軸方向に延びるフィルタセルを有するディーゼルパティキュレートフィルタを清浄化する方法であって、（ａ）第１ノズル部材をディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面のところに位置決めして圧縮空気の流れを第１の端面から、軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けるステップと、（ｂ）第２のノズル部材をディーゼルパティキュレートフィルタの反対側の第２の反対側の端面のところに位置決めして圧縮空気の流れを第２の端面から、軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けるステップと、（ｃ）第１及び第２のノズル部材をディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面及び第２の端面の実質的に全体上でこれに沿って動かして圧縮空気が互いに逆方向から軸方向に延びるフィルタセルの実質的に全ての中に差し向けられて粒子状物質をフィルタセルから脱落させて除去するようにするステップとを有することを特徴とする方法を提供する。

本方法は、ディーゼルパティキュレートフィルタから脱落して除去された粒子状物質の流れを視覚的に観察してディーゼルパティキュレートフィルタの清浄化が実質的に完了した時期を見極めるステップを更に有するのが良い。ディーゼルパティキュレートフィルタから脱落して除去された粒子状物質の流れを視覚的に観察するステップは、ディーゼルパティキュレートフィルタを収納したチャンバの窓を介してディーゼルパティキュレートフィルタの第１及び第２の端面を視認するステップを含むのが良い。本方法は、ディーゼルパティキュレートフィルタの第１及び第２の端面を視覚的に観察してディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面と第２の端面の両方からの粒子状物質の目に見える強力な排出によって分かるディーゼルパティキュレートフィルタのフィルタセルの損傷を確認するステップを更に有するのが良い。

第１及び第２のノズル部材をディーゼルパティキュレートフィルタの第１及び第２の端面上でこれに沿って動かすステップは、ディーゼルパティキュレートフィルタを回転させると同時に第１及び第２のノズル部材をディーゼルパティキュレートフィルタの端面上でこれに沿って並進させるステップを含むのが良い。

第１のノズル部材及び第２のノズル部材をディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面及び第２の端面のところにそれぞれ位置決めして圧縮空気の流れを第１の端面及び第２の端面からそれぞれ、軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けるステップは各々、ノズル部材の小径オリフィスをディーゼルパティキュレートフィルタの端面の近くに位置決めして圧縮空気の流れをオリフィスからディーゼルパティキュレートフィルタの端面の僅かな部分にしか当てないようにするステップを含むのが良い。本方法は、圧縮空気の流れをディーゼルパティキュレートフィルタに適用する前又は適用中、ディーゼルパティキュレートフィルタに衝撃を加えるステップを更に有するのが良い。ディーゼルパティキュレートフィルタに衝撃を加えるステップは、ディーゼルパティキュレートフィルタを穏やかに落下させてディーゼルパティキュレートフィルタに衝撃を加えるステップを含むのが良い。

本発明は又、多数個の全体として軸方向に延びるフィルタセルを有するディーゼルパティキュレートフィルタの損傷の有無を識別する方法であって、（ａ）第１のノズル部材からの圧縮空気の流れをディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面から、軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けるステップと、（ｂ）それと同時に、第２のノズル部材からの圧縮空気の流れをディーゼルパティキュレートフィルタの反対側の第２の端面から、軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けるステップと、（ｃ）第１及び第２のノズル部材を第１の端面及び第２の端面の実質的に全体上でこれに沿って動かして圧縮空気の流れが互いに逆方向から軸方向に延びるフィルタセルの実質的に全ての中に差し向けられて粒子状物質をフィルタセルから脱落させて除去するようにするステップと、（ｄ）ディーゼルパティキュレートフィルタから脱落して除去された粒子状物質の流れを視覚的に観察してディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面と第２の端面の両方からの粒子状物質の目に見える強力な同時排出によって分かるディーゼルパティキュレートフィルタのフィルタセルの損傷を確認するステップとを有することを特徴とする方法を提供する。
ディーゼルパティキュレートフィルタを視覚的に観察するステップは、ディーゼルパティキュレートフィルタをノズル部材が収納されているチャンバ内に配置するステップと、チャンバに形成されている少なくとも１つの窓を介して脱落した粒子状物質の流れを観察するステップとを含むのが良い。

本発明の上記特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むとより明確になって完全に理解されよう。

本発明のＤＰＦ清浄化装置の斜視図であり、例示のフィルタをこれからの堆積状態の粒子状物質の除去のための装置内に配置した状態で示す図である。例示のディーゼルパティキュレートフィルタのセラミック本体の斜視図であり、セラミック本体を分かりやすくするためにセラミック本体をそのケースから取り出した状態で示す図である。図２の例示のセラミックフィルタ本体の一部分の幾分概略化された断面図であり、流れを示す矢印が、フィルタ本体を通る排気ガスの通過を示すと共にフィルタ内への粒子状物質の捕捉状態を示す図である。図１及び図４の清浄化装置の切除斜視図であり、空気ワンド・ターンテーブル組立体を詳細に示す図である。図４に類似した清浄化装置及び例示のＤＰＦの切除立面図であり、清浄化プロセス中におけるフィルタの端面に対する空気ジェットの関係を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の切除立面図であって、図４に幾分類似した図であり、回転駆動機構体が上述の実施形態の回転駆動機構体とほぼ同じであるが、単一出口空気ワンドを動かすことに代えて、多数の出口を備えた静止ヘッドが用いられ、圧縮空気がこの出口からＤＰＦの端部の方へ差し向けられる状態を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の切除正面図であり、このフィルタ清浄化装置が、図１〜図６に示されている単一出口空気ワンドに類似した単一出口空気ワンドを用いているが、空気ワンドが静止しており、ターンテーブルがＤＰＦをノズル越しにＸ方向とＹ方向の両方向に動かすよう前後左右に駆動される状態を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の切除側面図であり、このフィルタ清浄化装置が、図１〜図６に示されている単一出口空気ワンドに類似した単一出口空気ワンドを用いているが、空気ワンドが静止しており、ターンテーブルがＤＰＦをノズル越しにＸ方向とＹ方向の両方向に動かすよう前後左右に駆動される状態を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の切除正面図であり、このフィルタ清浄化装置が、ＤＰＦの幅を跨ぐ静止状態の多出口空気ヘッドを用いているが、ターンテーブルがＤＰＦをノズル越しに直線状に動かすよう単一の前後方向に駆動される状態を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の切除側面図であり、このフィルタ清浄化装置が、ＤＰＦの幅を跨ぐ静止状態の多出口空気ヘッドを用いているが、ターンテーブルがＤＰＦをノズル越しに直線状に動かすよう単一の前後方向に駆動される状態を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の正面図であり、このフィルタ清浄化装置が、一列に並んで配置された（インライン配列の）多数のノズルを備えた静止空気ヘッドを用いており、ノズルが互いに対して直角に差し向けられ、テーブルがＤＰＦをこの上でノズル越しにＸ方向とＹ方向に動かす駆動機構体を備えている状態を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の側面図であり、このフィルタ清浄化装置が、一列に並んで配置された（インライン配列の）多数のノズルを備えた静止空気ヘッドを用いており、ノズルが互いに対して直角に差し向けられ、テーブルがＤＰＦをこの上でノズル越しにＸ方向とＹ方向に動かす駆動機構体を備えている状態を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の正面図であり、ＤＰＦが１組のローラ上に水平に支持されると共にこれらローラによって回転し、第１及び第２の空気ワンドが、ＤＰＦを回転させているときにＤＰＦの端部を横切って動かされる状態を示す図である。本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の側面図であり、ＤＰＦが１組のローラ上に水平に支持されると共にこれらローラによって回転し、第１及び第２の空気ワンドが、ＤＰＦを回転させているときにＤＰＦの端部を横切って動かされる状態を示す図である。図４〜図６の実施形態に類似した本発明の別の実施形態としてのフィルタ清浄化装置の側面図であり、このフィルタ清浄化装置が、或る特定のＤＰＦの特徴である内方に突き出た再生フランジの後ろに届く曲げ／傾斜端部を備えた空気ワンドを有しており、もしそのように構成しなければ、フランジによって妨害され又は遮蔽されるフィルタの領域を清浄化するようになっている構成を示す図である。ＤＰＦ清浄化施設の幾分概略化された立面図であり、例えば図１及び図４〜図６の清浄化装置を清浄化プロセスで用いられる追加の機器と関連して設置できる仕方を示す図である。

図１は、本発明の好ましい実施形態としてのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）清浄化装置１０を示している。理解できるように、この装置は、キャビネット１２を有し、このキャビネットは、キャビネットの前に位置するドア１６により接近可能な密閉清浄化チャンバ１４及び以下において詳細に説明するように装置の作動を制御したりモニタしたりするコントロールパネル１８を有している。水平ターンテーブル組立体が、支持体１２上に置かれた状態で清浄化チャンバ内に収納されており、この水平ターンテーブル組立体は、ターンテーブルを垂直軸線回りに回転させる輪歯車２４及び軸受（図示せず）を有している。ＤＰＦ２６は、中央開口部（図１には示されていない）が設けられたリング状アダプタプレート２８上に置かれた状態でターンテーブルの上に配置されており、フィルタの底面は、この中央開口部を介して露出される。加圧空気（又は他の適当なガス／流体）が、伸長可能なアーム３２に取り付けられている第１の圧縮空気ノズル３０によってフィルタの底面に差し向けられ、同様に、第２のノズル３４が、ＤＰＦの上方で伸長可能なアーム３６に取り付けられており、圧縮空気を逆方向にフィルタの上面３８に差し向けるようになっている。

以下に詳細に説明するように、ノズルは、圧縮空気をＤＰＦの２つの端部のところで（即ち、フィルタの「清浄」側と「汚れ」側の両方に）互いに逆方向で幾分軸方向に放出し、他方、アームを伸縮させてノズルを並進させ、フィルタをターンテーブル２０の上で回転させる。このように、両方のワンドは、フィルタのそれぞれの端部の表面全体上でこれに沿って通り、その結果、空気がフィルタセルに全体として長手方向に流入し、フィルタセルから粒子状物質を脱落させるようにする。放出された粒子状物質は、漏れ／逃げを阻止するよう負圧下に維持されたキャビネットチャンバ１４内に封じ込められ、空気流と重力の組み合わせ作用を受けてチャンバの底部のところに設けられた収集開口部４０を通って落下する。収集開口部は、キャビネットの底部の近くに設けられた排気開口部４２に取り付けられていて、粒子状物質をダスト収集器又は他の処分可能な機器まで運ぶ排気ダクト（図１には示されていない）と流体連通状態にあり、これについては、以下に詳細に説明する。

キャビネットの頂部に設けられた小さな吸気開口部４４により、外気を清浄化チャンバ１４内に引き込むことができ、それにより清浄化チャンバを通る空気の一定の下向きの流れが保証される。キャビネット内に設けられた明るい灯（図１では見えない）が、清浄化チャンバ１４を照明し、それによりオペレータは、ドア１６に設けられた透明な窓４６（例えば、Lexan（登録商標）又はPlexiglas）を介して空気中に懸濁されている粒子状物質の量を視認して評価することができ、そしてそれに応じて機械の作動状態を調節することができる。

本発明における知見として、圧縮空気のジェットをＤＰＦの両側に（即ち、フィルタの「清浄」側と「汚れ」側の両方に）当てることにより、空気がフィルタの「清浄」側にのみ当てられる従来技術よりも非常に効果的なフィルタの清浄化が達成される。この結果は、パティキュレート堆積がほぼセルの「汚れ」側にのみ生じていることからして幾分直感では分かりづらく、理由はやや不明確であるが、「汚れ」側に対するブラストがパティキュレート堆積物を当初粉砕すると共に／或いは部分的に脱落させ、次に、これらパティキュレート堆積物が「清浄」側から入ってくるブラストによって除去されるということが考えられる。いずれの場合においても、比較試験の実証するところによれば、本発明の方法は、先行技術の技術で可能な割合よりも著しく大きな割合のパティキュレート堆積を除去することができ、したがって、清浄化相互間の時間が長くなると共にフィルタの有効寿命が延びる。

図４〜図６は、清浄化装置１０のコンポーネント及びこれらコンポーネントがＤＰＦとインターフェイスを取る仕方を詳細に示している。

図４で理解できるように、下側及び空気ノズル３０，３４を支持した水平の伸長可能なシャフト３２，３６は、空気圧シリンダ５０，５２によって伸ばされたり引っ込められたりし（伸縮され）、それによりフィルタのベースを横切ってワンドを水平方向に並進させ、理解されるように、他の適当な機構体、例えば油圧シリンダ、ねじ回し及びラックピニオン機構体を用いてもノズルを動かすことができ、これらのうちの幾つかについては以下に詳細に説明する。

ノズル３０，３４は、ノズル３０，３４が空気の流れをＤＰＦのボア中に軸方向に位置合わせするようにブラケット５４，５６によってシャフト３２，３６の端部に垂直に取り付けられている。圧縮空気は、フレキシブルホース５８，６０を介してノズルに供給され、フレキシブルホース５８，６０は、圧力タンク（図示せず）又は他の適当な源に連結されていて、かかるフレキシブルホースにより、ノズルは、制限なく前後に動くことができ、ホースは、ねじ込み継ぎ手６２，６４又は他の適当な結合具によってノズルに連結されている。

図４は、上側空気ワンドを上昇位置で示しており、それにより、オペレータがＤＰＦ２６をターンテーブル２０の上に置くことができる隙間が生じている。しかしながら、清浄化プロセス中、上側ワンドは、その遠位端部が図５に示されているようにフィルタの上面３８に隣接して位置し又はこの上に載るよう下降される。上側ワンド組立体の昇降は、垂直軸空気圧シリンダ６６の作動によって達成され、この空気圧シリンダは、第１のブラケット７０によって調節可能な上側組立体に接合されている垂直ロッド６８を伸縮させ、垂直シリンダの下端部は、第２のブラケット７２によって静止状態に保持されている。かくして、ロッド６８を引っ込めることにより、上側ノズル３４は、図６に示されているようにフィルタの上面まで下降し、その間、下側ノズルは、フィルタの下面に隣接して位置したままである。上側の可動ワンド組立体の位置は、オペレータが機械のコントロールパネルを用いることにより調節でき、それにより、種々の高さのフィルタに対応することができる。上述の水平空気圧シリンダの場合と同様、他形式の機構体を用いても、ワンド組立体をターンテーブルに対して昇降させることができることは理解されよう。

ノズル３０，３４は、好ましくは、ＤＰＦの端部に接触したときに、ＤＰＦのセラミック材料を損傷させるのを回避させるために比較的軟質のビニルストローで形成されている。ストローは、好ましくは、一度に数個のセルにのみ空気流を集中させるよう比較的小径であり、適切には約１／４インチ（０．６３５ｃｍ）の直径を有する。清浄化プロセス中、空気が、好ましくは、適切には約９０ｐｓｉで実質的に連続的にノズルに供給され、それにより、非常に効果的な結果が得られるが、幾つかの実施形態ではパルス化空気流を利用できることは理解されよう。

さらに、図示の実施形態は、フィルタの端部１つ当たり１つのノズルしか備えていないが、理解されるように、幾つかの実施形態は、単一のノズルではなく、多数のノズルを備え又は小径の別々のノズル開口部に代えて、連続したスロット又は類似の開口部を備えても良いが、それにもかかわらず、１つ又は複数の空気の流れをフィルタの端部全体にわたって分布させるのではなく、個々のセル又はセルの群に集中させることができる。しかしながら、一般的に言って、かかる空気ワンドを利用し又は一度に２つの小径オリフィスだけを稼働させる実施形態は、施設の大部分に適しており、他方、多数の又は大きめのノズルは、多量の空気を供給して必要な圧力をモニタすることができる大容量型圧縮機を備えた施設に好適である。

上述した形式の適当なノズルは、圧縮空気／空気圧業界における多くの供給業者から入手でき、これらノズルの中には、「エアナイフ」と呼ばれるものがある。

清浄化作業中、ターンテーブル組立体２０を小歯車（ピニオン）（図示せず）付きのモータにより回転させ、小歯車は、大径輪歯車２４と噛み合う（この場合も又、他の適当な駆動機構体を使用できることは理解されよう）。それと同時に、水平空気圧シリンダ５０，５２は、独立方式で周期的に伸縮され、それにより、ＤＰＦをターンテーブル上で回転させているとき、ＤＰＦの上面及び下面を横切って上側及び下側空気ノズルを前後に動かし、アームは、互いに連結されておらず、別個独立に伸縮するので、ノズルの存在場所は、空気ブラストが互いに反作用するのを回避するよう常にほぼずらされている。ワンドの行程は、リミットスイッチ又は継電器８０，８２及び空気圧シリンダのシャフトと同時に伸縮する関連のロッド部材８４，８６を用いて楕円面の直径に合わされており、適当なユニットスイッチ及び継電器（例えば、「スマートリレー」）は、多くの商業的供給源から入手でき、これらは、ノズルのスイープがフィルタの直径に合うようにオペレータによって容易に調節され（例えば、機械的に又は電気的に）、更に、オペレータは又、有効直径が、正方形、楕円形又は他の非円筒形ＤＰＦの幅に合うように行程を調節することができる。

互いに対してだけでなくターンテーブルの回転に対しても独立して動作するエアワンドと回転及び直線運動の組み合わせにより、所与の作動期間にわたり、各ノズルは、フィルタの端面全体を横切って実質的にランダムなパターンで動くと共にこれを覆い、それにより、スポットの抜け又は「剥き出しの」スポットを回避する。図示の実施形態では、空気ワンドが毎分約１５〜２０サイクルの速度で適切に動作している間、ターンテーブルを約５ｒｐｍの速度で適切に回転させる。ターンテーブルの回転速度は、更に、完全で均一なカバレージを保証し、一定回転速度と往復速度の或る特定の組み合わせの結果として生じる場合のある「呼吸計」パターン及びスポットの抜けを生じさせる傾向を阻止することができるよう手動で又は自動的に好ましくは幾分可変である。

上述したように、上側空気ワンド組立体を垂直に調節できるので、装置は、様々な長さ／高さのフィルタに対応することができる。ターンテーブル組立体２０により、機械は、種々の直径のフィルタに対応することができる。図５で最も良く理解できるように、組立体は、最も大きな直径のＤＰＦを清浄化するのに十分な大きさの内側開口部を備えた外側プレート９０を有する。外側プレート９０は、ターンテーブルの輪歯車２４にボルト止めされ又は違ったやり方で取り付けられ、追加の取り外し可能なプレートが、種々の小さなサイズのフィルタに対応するよう最も外側のリング内に環状に納められ、図５に示されている例では、第１の環状プレート９２が、外側リング内に納められ、この場合、別の環状プレート２８がＤＰＦ２６を支持するためにこの第１の環状プレート内に納められており、最も内側のリングは、フィルタの内径に一致した内径を有している。取り外し可能なリングの各々は、垂下リップ又はリム（図示せず）を有し、このリップ又はリムは、次の大径のプレートの開口部内に嵌まり込んでこれを係合し、それによりこれら部品相互間の位置合わせ関係を維持する。このように、装置が種々の直径、例えば１２インチ（３０．４８ｃｍ）、１４インチ（３５．５６ｃｍ）、１８インチ（４５．７２ｃｍ）等の直径の全範囲のＤＰＦに対応することができるようにする一連の環状プレートを設けるのが良い。

作用にあたって、ターンテーブルを最初に一方向に回転させ、次に反対側の（逆）方向に回転させると同時に空気ワンドを上述した仕方で作動させると有利であることが判明しており、ターンテーブルの方向を逆転させることによりなぜ清浄化効果が高まるかという理由は、完全には理解されていないが、空気ブラストがセルに流入し、回転方向に応じて、セルの壁に僅かに異なる角度で又は方向で当たり、その結果として、粒子状物質の完全な脱落が生じるということが考えられる。また、上述したように、一般的に言えば、回転速度も又変化させることが好ましい。

最初の清浄化段階は、下方に向いたＤＰＦの「汚れ」側で行われ、その結果、脱落した粒子状物質のバルクが収集開口部４０内に多かれ少なかれ真っ直ぐに落下するようになる。次に、フィルタを第２のこれよりも短い段階の間、逆さまにし、その間、ＤＰＦの清浄側を下方に差し向ける。上述した順序は、速度及び効率の観点から好ましいが、この装置は、これらの理想的な向きから反転（逆さま）状態のままであっても、プロセスが単に或る程度遅くなるだけで、ＤＰＦを効果的に清浄化することができるということが判明しており、これは、先行技術の清浄化システムと比較して顕著な利点であり、これにより、フィルタを差し向ける際のオペレータの間違いの問題がなくなる（この点に関し、多くのＤＰＦは「清浄」側及び「汚れ」側の矢印又は他の標識を欠いており、それにより、オペレータがこれら２つの側を識別することが困難な場合がある）。

さらに、本発明により、オペレータは、清浄化チャンバ内のパティキュレートダストの量を観察することにより、清浄化プロセスの進捗状況を迅速且つ正確に評価することができる。上述したように、両方の端部（頂端部と底端部）は、清浄化プロセス中、オペレータに見え、灯は、好ましくは、ドアのすぐ上に又はドアの側部に位置決めされると共に脱落したダストの方に差し向けられており、その結果、ダストから反射した光が窓４６を介して目に見えるようになっている。一般に、先行技術のＤＰＦ清浄化装置では、プロセスの目視評価を行うことができず、例えば、吹き込み‐吸い込み原理で動作する多くの先行技術の装置は、フィルタの端部に取り付けられ又はこれらに被さるハット状取り付け部を採用しており、その結果、空気／ダストの流れが全く見えないようになっており、これらシステムは、大抵の場合、上述したように設定時間方式で稼働される。ＤＰＦをオペレータがフィルタの両端部のところの空気／ダストの流れを観察することができるようにする１つ又は複数の窓を備えた独立吸引チャンバ内に配置することにより、本発明によれば、オペレータは、清浄化プロセスが実質的に完了し、したがって、これを終了させることができる時点を効率的に確認することができる。さらに、この評価は、問題のある電子ダストセンサを必要としないで達成される。ただし、かかるセンサ又はこれに類似した装置を所望ならば組み込んでも良い。上述したように稼働される装置は、トラック／バス用ＤＰＦの大部分を約２０〜３０分間で清浄化することができ、最初のセットアップ及びドアの窓を介して時々ちらりと見ることを除き、オペレータの介在が不要であることが判明した。

清浄化方法の一部として、空気圧清浄化プロセスに先立って又はその最中に、ＤＰＦに僅かな衝撃又は「ノック」を与えると有利であることも又判明した。これは、例えば、オペレータがフィルタを木製ワークトップ上に数インチ落下させることにより手動で達成でき、或いは、これは、装置それ自体によって実施できる。例えば、この装置は、支持体及びターンテーブルをこの上に載っているＤＰＦと一緒に短い距離にわたって持ち上げ、次にこの組立体を落下させて１つ又は複数の停止部に当て、それにより空気圧清浄化段階の前に又はその最中に衝撃を加える１つ又は２つ以上の空気圧ジャッキ（図示せず）を有しても良い。

また、フィルタの両端部を視認できることにより、上述したように、先行技術のシステムにおいて問題となっていた損傷状態のフィルタ（例えば、機能しなくなったセル、亀裂の入った濾過材等を有するフィルタ）を迅速且つ効率的に識別することができる。加圧空気をフィルタの両端部に当てると、フィルタの「清浄」側部上でのダストのはっきりと分かる雲又は「ブラスト」が現われることにより濾過材の損傷が分かり、なお、ダストの雲は、それとは無関係に、フィルタの「汚れ」側に通常存在するので、ダストのはっきりと分かる雲がフィルタの両端部に現われた場合、フィルタの損傷が分かり、それ故に、オペレータは、診断を行うために「清浄」側端部と「汚れ」側端部を識別する必要はない。注目されるべきこととして、ダストの僅かの「ミスト（もや）」が清浄化プロセスを受けたときの非損傷状態のフィルタの「清浄」側に通常現われ、その理由は、空気の流れが反対側の「汚れ」側に当てられるからであるが、損傷状態のフィルタの場合、「清浄」側からわき上がるダストの雲が非常に顕著であって乱流状態であり、したがって、ちょっと見ただけでもオペレータにより極めて容易に確認できる。それ故、本発明の方法における最初のステップとして、オペレータは、損傷状態のフィルタを迅速に診断し、これらを補修又は処分のために取り外すことができ、この場合、ボアスコープ又は他の別個の機器を用いてフィルタを検査する必要はない。

図１及び図４〜図６に示されている実施形態は、上側及び下側空気ワンドを往復動させる回転ターンテーブルと単一の出口の基本的な組み合わせを利用しており、この形態は、効率の観点、作動の容易性及び多くの施設において使用するのを好適にする少量空気使用の観点において特に有利である。図７〜図１２は、これ又或る特定の施設及び／又はフィルタの或る特定の形式にとって有利な場合のある駆動機構体、空気ノズル組立体及び他の特徴を備えた追加の実施形態を示している。

例えば、図７は、キャビネット１０２及びターンテーブル１０４並びに関連コンポーネントが上述のこれらの相当物と実質的に同一であるＤＰＦ清浄化装置１００を示している。したがって、フィルタ１０６は、矢印１０８によって示されているように上述した仕方で回転する。しかしながら、フィルタの端部を横切る単一の出口空気ワンドに代えて、図７に示されている実施形態は、ヘッド１１０ａ，１１０ｂを備えた多数の出口を利用しており、ヘッドの各々は、ＤＰＦの端面の方に差し向けられている遠位端部を備えた複数のストロー状ノズル１１２及び加圧空気を個々のノズルに配分するプレナム１１４を有している。結合具１２０によりノズルヘッド１１０ａ，１１０ｂに取り付けられているライン１１６，１１８を介して空気がプレナムに供給される。

ＤＰＦの端面を横切って前後に動くのではなく、多数の出口ノズルヘッド１１０ａ，１１０ｂは、フィルタが回転している間、静止状態のままであり、２つのヘッドユニットは、ノズル１１２がどれも真向かいに位置合わせされることがないよう互いにずらされている。上側ノズルヘッド１１０ａは、アーム１２４及びブラケット１２６により空気圧シリンダ１２２に取り付けられており、これらアーム及びブラケットは、シリンダの伸長性ロッド１２８に取り付けられており、その結果、ＤＰＦを装置内に配置し又はこれから取り出す際に、上側ヘッドユニットを選択的に昇降させることができ、しかも、種々の長さのフィルタに対応することができるようになっており、上側空気ライン１１６は、これをヘッドユニットと共に上下に動かすことができる可撓性セグメント取り付け具を備えている。

上述したように、上側ノズルヘッド１１０ａと下側ノズルヘッド１１０ｂは、ノズルが互いに向かって差し向けられるのを回避するようずらされている。さらに、ノズル組立体は、少なくともＤＰＦの外縁部からフィルタの軸方向中央まで（又はこれを越えて）延びるのに十分なスパン（即ち、ヘッドの端部のところのノズル相互間の距離）を有し、その結果、フィルタをターンテーブル１０４上で回転させているとき、フィルタの端面全体がノズルによってスイープされるようになる。大径／小径のＤＰＦに対応するために、この装置は、種々の（即ち、長い／短い）スパンを備えた数個のノズルユニットを備えるのが良く、これらノズルユニットは、結合具１２０に交換可能に取り付けられ、例えば、図７は、取り付け具１３２を備えた第３のノズルヘッド１１０ｃを示しており、この第３のノズルヘッドは、矢印１３４ａ，１３４ｂによって示されているように他のノズルヘッドと同様な仕方で結合具１２０に取り付け可能である（図７の特定のヘッドユニット１１０ｃは、他のユニット１１０ａ，１１０ｂと同一サイズのものとして示されているが、理解されるように、適宜他のサイズを採用できる）。

ノズルヘッドの各々の個々のノズル相互間の間隔は、空気がノズルからフィルタの表面まで広がる面積及び他の要因に基づいて、カバレージに隙間が生じるのを回避するよう選択されている。多数のノズルヘッドの個々のノズル１１２の各々の最適サイズ及びこれから排出される流れの圧力は、上述した単一のノズルワンドの場合と実質的に同一である。それ故、多数のノズルへの供給が同時に行われているので、量に関する要件は、上述した実施形態の場合よりも非常に厳格であり、それに応じて圧縮空気供給源のサイズを設定する必要がある。

図８Ａ及び図８Ｂは、単一の出口空気ノズル１４２ａ，１４２ｂが、静止状態に保持され、ブラケット１４６ａ，１４６ｂにより一定長さのロッド１４４ａ，１４４ｂに取り付けられているＤＰＦ清浄化装置１４０を示している（図示されていないが、上側ロッドは、図７Ａ及び図７Ｂに示されている仕方と同様な仕方で上側空気ワンド１４２ａを昇降させる空気圧シリンダ又は他の機構体に連結されるのが良く、圧縮空気は、上側及び下側空気ライン１４８ａ，１４８ｂを介してワンドに供給される）。

位置が固定された上側及び下側空気ワンド１４２ａ，１４２ｂは、空気ジェットがこの場合も又上述した実施形態と同様、真向かいに位置するのを阻止するよう垂直方向に互いにずらされている。しかしながら、ＤＰＦ１５２を支持したテーブル１５０は、回転するのではなく、矢印１５４，１５６によって指示されているように水平面内で第１及び第２の、即ち、“Ｘ”及び“Ｙ”方向に駆動され、図示の実施形態では、テーブルの水平方向並進は、第１及び第２のモータ１５８，１６０が小歯車（ピニオン）１６２，１６４を駆動することにより達成され、小歯車１６２，１６４は、テーブルの下面に取り付けられた前後及び左右ラック歯車１６６，１６８と噛み合い状態にある。モータのうちの一方又は他方は、段階的に適切に作動され、それによりフィルタを列ごとに一方向に動かし、他方、他方のモータは、空気ワンドを列に沿って前後にスイープさせるよう作動され、かくして、フィルタの両端面の全体がカバーされる（網羅される）。

図８Ａ及び図８Ｂの実施形態は、フィルタを回転させるのではなく、“Ｘ”及び“Ｙ”方向におけるフィルタの直線運動を生じさせ、特に、正方形又は長方形端面を備えた立方形フィルタを清浄化するのに用いられるのに適している。ただし、これをより一般的な円筒形のフィルタにも使用できる。また、理解されるように、図４〜図６に示されているラックピニオン装置に代えて又はこれと関連して、他の駆動機構体、例えば水平ピストン又はラムによって駆動されるテーブルを用いてＸ‐Ｙ運動を生じさせることができる。

図９Ａ及び図９Ｂは、別の実施形態としての清浄化装置１７０を示しており、この実施形態では、フィルタを直線的に動かすが、この場合、二方向ではなく一方向にのみ動かす。図８Ａ及び図８Ｂに示されている実施形態の単一出口空気ワンドではなく、清浄化装置１７０は、図７に示されているノズルヘッドと同様な２つの多出口ノズルヘッド１７２ａ，１７２ｂを利用しており、各ノズルヘッドは、プレナム１７４及び多数のノズル出口１７６を有し、圧縮空気は、上側空気ライン１７８ａ及び下側空気ライン１７８ｂを介してプレナムに供給される。上述の実施形態と同様、上側ノズルヘッド１７２ａは、矢印１７９によって指示されているように垂直に調節可能であり、この場合、垂直に摺動可能なパネル１８２に取り付けられたロッド１８０で支持されており、このパネル１８２は、ブラケット１８８によって空気圧シリンダ１８６のシャフト１８４に取り付けられている。

図９Ａ及び図９Ｂで理解できるように、上側ノズルヘッド１７２ａと下側ノズルヘッド１７２ｂは、実質的に互いに平行に取り付けられており、したがって、ノズル１７６の２つの列は、全体として平行な平面内に位置するが、この場合も又、真向かいに位置するのを回避するよう互いにずらされている。その結果、上側ノズルヘッド１７２ａ及び下側ノズルヘッド１７２ｂからの空気のジェットは、ＤＰＦ１９０がテーブル１９２上に支持されているときにＤＰＦ１９０の上端部及び下端部の互いにずれた列をなすセルに当たり、ノズル１７６のアレイは、フィルタの幅／直径全体を跨ぐのに十分な横幅を備えている。この場合、テーブル及びフィルタは、テーブルの下面に取り付けられているラック歯車１９９と噛み合い状態にある小歯車付きのモータによって図９Ｂに矢印１９４によって支持されているようにノズル１７６の列に垂直な単一の反転可能な方向に駆動される。したがって、ノズルの列は、フィルタ１９０をノズルの上下で前後に動かしているとき、フィルタ１９０の両端面全体を横切ってスイープさせる。

正方形又は長方形のフィルタへの使用に特に好適であることに加えて、図９Ａ及び図９Ｂに示されている実施形態は、清浄化時間が潜在的に迅速であるという追加の利点を有している。他の実施形態と比較した場合の潜在的な欠点は、厳密に直線状の運動が必要でありしかもノズルの辿る経路に「ランダムな」観点が欠けていることにより、清浄化の徹底性又は一様性が低い恐れがあるということにある。また、上述の他の多ノズル型実施形態の場合と同様、空気の量に関する要件が、単一ノズル型実施形態の場合よりもかなり厳しい。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、別の実施形態としての清浄化装置２００を示しており、この清浄化装置は、多ノズル型ヘッドを採用しており、上側ヘッドユニット２０２ａと下側ヘッドユニット２０２ｂは、互いに直角に配置されている（即ち、平面図で見て、“＋”形態になっている）。先の場合と同様、ヘッドは各々、プレナム２０４及び多数のノズル２０６を有し、圧縮空気は、上側空気ライン２０８ａ及び下側空気ライン２０８ｂを介してプレナムに供給される。

この実施形態では、ＤＰＦは、矢印２１２，２１４によって支持されているように第１及び第２の、即ち、Ｘ‐Ｙ方向にノズルの列を越えて駆動され、図８Ａ及び図８Ｂの構成と同様、運動は、モータ２１６，２１８が第１の支持テーブル２２８の下面に設けられているラック歯車２２４，２２６と噛み合い状態にある小歯車２２０，２２２を駆動することによって達成される。この場合も又、段階的に適切に実施できるこれらの運動は、フィルタの両端部全体にわたりノズルを効果的にスイープさせ続ける。

この点に関して説明した実施形態は、ＤＰＦを垂直の向きに支持する（即ち、濾過材のセルが垂直に延びるように）特徴のある機構体を備えており、かかる機構体は、例えば、清浄化プロセス中、重力が脱落状態の粒子状物質をセルから下方に運ぶのを助けるという顕著な利点を提供する。図１１Ａ及び図１１Ｂは、水平の向きに支持されると共に回転する清浄化装置を示しており、この清浄化装置は、或る用途については有利な場合がある。

理解できるように、フィルタ清浄化装置２３０は、全体として共通の水平面内において実質的に互いに平行に延びる一対の間隔を置いて位置するローラ２３２，２３４を有し、ローラ２３２は、矢印２４０によって指示されているようにベルト２３８を介してモータ２３６から駆動され、ローラ２３４は、アイドラーである（理解しやすくするために、或る特定の支持体及び軸受は、図１１Ａ及び図１１Ｂには示されておらず、これらの配置場所及び性状は、当業者には明らかであろう）。互いに間隔を置いて位置するローラ２３２，２３４は、ＤＰＦ２４２が図１１Ａ及び図１１Ｂに示されているようにローラ上に置かれたとき、ＤＰＦ２４２を水平の向きに支持する。ローラの各々は、好ましくは、フィルタを保護すると共に駆動ローラ２３２がフィルタの外部に対するトラクションを生じさせるのを助けるために、ゴム又はこれに類似した弾性材料のシース又は層で覆われている。

第１及び第２の空気ワンド２４４ａ，２４４ｂは、水平方向に位置合わせされていることを除き、図４〜図６の空気ワンドとほぼ同じである。したがって、ワンドは、ブラケット２５０ａ，２５０ｂを介して垂直整列状態にある空気圧シリンダ２４８ａ，２４８ｂの伸縮ロッド２４６ａ，２４６ｂに取り付けられている。ロッド２４６ａ，２４６ｂは、ＤＰＦを矢印２５６によって指示されている方向でローラ上で回転させているときにＤＰＦの端部２５４ａ，２５４ｂを横切ってワンド２４４ａ，２４４ｂをスイープさせるために矢印２５２ａ，２５２ｂによって指示された方向に往復動する。かくして、空気ワンドは、図４〜図６を参照して説明した仕方とほぼ同じ仕方でフィルタの両端部全体をカバーする。また、上述したように、完全なカバレージの保証を助けるために、駆動モータを逆転させると共に／或いは可変速度で作動させることができる。

図１１Ａ及び図１１Ｂに示されている清浄化機構体２３０を包囲しているチャンバ（図示せず）は、適切には、全体として図１に示されているチャンバとほぼ同じであり、フィルタの水平の向き並びに空気及びダストの関連の流れに対応するよう僅かに配置し直されている。

図１２は、上側及び下側空気ワンドの特定の形態を除き、図１及び図４〜図６に示されているＤＰＦ清浄化装置と全体としてほぼ同じＤＰＦ清浄化装置２６０を示している。それ故、この装置は、ハウジング２６２と、回転ターンテーブル２６４と、伸縮ラム２６８ａ，２６８ｂを備えた上側及び下側空気圧シリンダ２６６ａ，２６６ｂと、関連の案内ロッド２７０ａ，２７０ｂと、空気ワンド２８２ａ，２８２ｂ及び関連の圧縮空気供給ライン２８４ａ，２８４ｂを支持した端ブラケット２８０ａ，２８０ｂとを有している。

上述の実施形態とは異なり、ワンド２８２ａ，２８２ｂの端部分２８８ａ，２８８ｂは、真っ直ぐではなく、湾曲し／外方に曲げられており、したがって、ワンドの端部は、ワンドの主垂直軸線からフィルタの縁部に向かってずらされており、ワンドの遠位端部２９０ａ，２９０ｂは、ワンドからの空気流がフィルタの端面２９２ａ，２９２ｂに全体として垂直に当てられて濾過材２９４のセル内に導入されるよう切断され又は違ったやり方で形成されている。

空気ワンド２８２ａ，２８２ｂの端部が湾曲すると共に互いにずれているので、かかる空気ワンドの端部は、フィルタ２９８の端部のところに設けられている内方に傾斜したフランジ２９６ａ，２９６ｂの後ろ／下に到達することができ、それにより真っ直ぐで垂直な空気ワンドによっては接近できない環状ゾーンのセルの端部に到達することができるようになっている。ターンテーブル２６４を回転させると、湾曲した状態の上側及び下側空気ワンド２８２ａ，２８２ｂは、空気圧シリンダ２６６ａ，２６６ｂにより、関連のロッド及び案内と共に、フィルタ本体２９４の縁部から前後に往復動されて（破線３００ａ，３００ｂで指示されている）フィルタの中心軸線３００に戻り又はこれを越え、それにより、環状フランジ２９６ａ，２９６ｂの下に位置する領域を含むフィルタ本体の端面全体を横切ってワンドをスイープさせる。

技術背景として、フランジ２９６ａ，２９６ｂの目的は、フィルタの端部のところに「再生ゾーン」３０６ａ，３０６ｂを作ることにあり、これらフランジは、「動的再生」と呼ばれる場合のある構成を採用したＤＰＦの或る特定の種類及び形式の一特徴をなしている。これらフィルタは、効率的であることはおろか、清浄化することさえ極めて困難であり、フランジの下に位置する領域には、先行技術の機器では事実上接近できなかった。したがって、本発明は、この非常に重大な問題を解決し、しかも上述の他の利点を提供している。

図１３は、上述の空気圧清浄化装置１０を有する例示のＤＰＦ清浄化施設３１０を示している。この施設は、過剰の炭化水素（油、未燃燃料等）で詰まることになるフィルタの前処理を行うＤＰＦサーマル（熱的）クリーナ３１２を有し、これらサーマルクリーナは、炭化水素の制御された燃焼が行われ、後には次に除去される粒子状物質のみが残される効果的に密閉されるキルンである。また、清浄化の完全さを検証し、更に、フィルタのセラミック材料の物理的損傷又は他の問題、例えば亀裂又は穴の有無を識別する適当な取り付け具及び流量計を含む試験台３１４が設けられている。ダスト及び煙収集システム３１６が、サーマルクリーナ及び他の機器から出た煙を集めるフード３１８並びに空気圧清浄化装置の排気開口部４２から空気及び懸濁粒子状物質を引き出す排気ダクト３２０を有している。排気流は、収集システム３１６からダスト収集器３２２及び／又は他の濾過機器を通過し、その後、大気中に放出される。

かくして、本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタを効率的に且つ人による介在を最小限に抑えた状態で清浄化できる高効率方法及び装置を提供している。この装置は、フィルタの種々の寸法形状に迅速且つ楽に対応することができ、しかも、フリート中央清浄化ステーション又は地理的に配分されている施設に極めて適した施設内への設置に適している。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、上述の部分の構成及び配列に対して種々の変形、改造及び／又は追加を相当できることは理解されるべきである。

Claims

多数個の軸方向に延びるフィルタセルを備えたディーゼルパティキュレートフィルタの空気圧清浄化装置であって、
前記ディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面のところに位置決め可能であり、圧縮空気の流れを前記第１の端面から前記軸方向に延びるフィルタセル中に差し向ける第１のノズル部材と、
前記ディーゼルパティキュレートフィルタの反対側の第２の端面のところに位置決め可能であり、圧縮空気の流れを前記第２の端面から前記軸方向に延びるフィルタセル中に差し向ける第２のノズル部材と、
前記第１及び前記第２のノズル部材を前記第１及び前記第２の端面の全面上でこれに沿って動かし、圧縮空気が互いに逆方向から前記フィルタセルの全ての中に差し向けられて粒子状物質を前記フィルタセルから脱落させて除去するようにする手段と、を有する、装置。
前記第１及び前記第２のノズル部材を前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記端面上でこれに沿って動かす前記手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記端面を横切って前記ノズル部材を並進させる手段を含む、請求項１記載の装置。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記端面を横切って前記ノズル部材を並進させる前記手段は、
前記ノズル部材を支持した第１及び第２のアームと、
前記アームを伸縮させる手段と、を含む、請求項２記載の装置。
前記アームを伸縮させる前記手段は、前記アームが取り付けられた第１及び第２の空気圧シリンダを含む、請求項３記載の装置。
前記第１及び前記第２のノズル部材を前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記端面上をこれに沿って動かす前記手段は、前記第１及び前記第２のノズル部材が前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記第１及び前記第２の端面のところで圧縮空気の前記流れを前記軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けているときに、前記ディーゼルパティキュレートフィルタを回転させる手段を含む、請求項１記載の装置。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタを回転させる前記手段は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタを支持してこれを回転させるターンテーブルを含み、前記ターンテーブルは、垂直の向きを有すると共に中央開口部を有し、前記ノズル部材のうちの一方は、前記中央開口部を通って前記ディーゼルパティキュレートフィルタの端面にアクセスする、請求項５記載の装置。
前記フィルタを回転させているときに前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記端面を横切って前記第１及び前記第２のノズル部材を並進させる手段を更に有する、請求項５記載の装置。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記端面を横切って前記第１及び前記第２のノズル部材を並進させる前記手段は、
前記ノズル部材を支持した第１及び第２のアームと、
前記ディーゼルパティキュレートフィルタを回転させているときに前記アームを周期的に伸縮させる手段と、を含む、請求項７記載の装置。
前記アームを周期的に伸縮させる前記手段は、前記アームが取り付けられた第１及び第２の空気圧シリンダを含む、請求項８記載の装置。
前記ノズル部材が取り付けられた前記アームを伸縮させる前記手段は、前記アームの行程長さを調節可能に調整して前記ディーゼルパティキュレートフィルタの所定の直径に一致させる手段を更に含む、請求項８記載の装置。
前記アームの前記行程長さを調節可能に調整する前記手段は、調節可能なリミットスイッチを含む、請求項１０記載の装置。
前記ノズル部材は、前記フィルタセル中への加圧空気の前記流れを軸方向に差し向ける少なくとも１つの小径ノズルを含む、請求項１記載の装置。
前記ターンテーブルは、互いに異なる直径を備えた互いに異なるディーゼルパティキュレートフィルタを支持して前記互いに異なるフィルタの端面を前記ターンテーブルの前記中央開口部のところで露出させるようにする手段を有する、請求項６記載の装置。
互いに異なる直径を備えた互いに異なるディーゼルパティキュレートフィルタを支持する前記手段は、前記ターンテーブルの下に交換可能に取り付け可能な複数個のプレート部材を含み、前記プレート部材の各々は、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記互いに異なる直径の一つにそれぞれ合わせられた中央開口部を有する、請求項１３記載の装置。
前記複数個のプレート部材は、前記ターンテーブルに同心状に取り付け可能である、請求項１４記載の装置。
多数個の軸方向に延びるフィルタセルを有するディーゼルパティキュレートフィルタを清浄化する方法であって、
第１ノズル部材を前記ディーゼルパティキュレートフィルタの第１の端面のところに位置決めして圧縮空気の流れを前記第１の端面から、前記軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けるステップと、
第２のノズル部材を前記ディーゼルパティキュレートフィルタの反対側の第２の端面のところに位置決めして圧縮空気の流れを前記第２の端面から、前記軸方向に延びるフィルタセル中に差し向けるステップと、
前記第１及び前記第２のノズル部材を前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記第１の端面及び前記第２の端面の全面上でこれに沿って動かして、圧縮空気を互いに逆方向から前記軸方向に延びるフィルタセルの全ての中に差し向け、粒子状物質を前記フィルタセルから脱落させて除去するようにするステップと、を有する、方法。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタから脱落して除去された粒子状物質の流れを視覚的に観察して、前記ディーゼルパティキュレートフィルタの清浄化が完了した時期を決定するステップを更に有する、請求項１６記載の方法。
前記ディーゼルパティキュレートフィルタから脱落して除去された粒子状物質の前記流れを視覚的に観察する前記ステップは、前記ディーゼルパティキュレートフィルタを収納したチャンバの窓を介して前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記第１及び前記第２の端面を視認するステップを含む、請求項１７記載の方法。
前記第１及び前記第２のノズル部材を前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記第１及び前記第２の端面上でこれに沿って動かす前記ステップは、前記ディーゼルパティキュレートフィルタを回転させると同時に前記第１及び前記第２のノズル部材を前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記端面上でこれに沿って並進させるステップを含む、請求項１６記載の方法。
前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材を前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記第１の端面及び前記第２の端面のところにそれぞれ位置決めして、圧縮空気の流れを前記第１の端面及び前記第２の端面からそれぞれ、前記軸方向に延びるフィルタセル中に差し向ける前記ステップは各々、前記ノズル部材の小径オリフィスを前記ディーゼルパティキュレートフィルタの端面の近くに位置決めして、圧縮空気の前記流れを前記オリフィスから前記ディーゼルパティキュレートフィルタの前記端面の僅かな部分にしか当てないようにするステップを含む、請求項１６記載の方法。