JPH07279643A - 排気ガスフィルタ - Google Patents

排気ガスフィルタ

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JPH07279643A
JPH07279643A JP3189539A JP18953991A JPH07279643A JP H07279643 A JPH07279643 A JP H07279643A JP 3189539 A JP3189539 A JP 3189539A JP 18953991 A JP18953991 A JP 18953991A JP H07279643 A JPH07279643 A JP H07279643A
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JP
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exhaust gas
filter body
filter
outlet duct
bypass
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JP3189539A
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Hans A Haerle
エー．ハエルレ ハンス
Hans J Langer
ヨアヒム ランゲル ハンス
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Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Daimler Benz AG
Original Assignee
Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Daimler Benz AG
Mercedes Benz AG
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
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    • F01N2330/06—Ceramic, e.g. monoliths
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    • F01N2450/00—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements
    • F01N2450/22—Methods or apparatus for fitting, inserting or repairing different elements by welding or brazing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、濾過効率を均一にし、より
向上させ、また、エンジン定格を劣化させることのない
排気ガスフィルタの提供を目的とする。 【構成】 入口ダクト部と出口ダクト部との間に、フィ
ルタ体を迂回する１本以上の側路を配設し、側路の両端
を入口ダクト部及び出口ダクト部に設けた開口部を介し
て接続し、フィルタ体の未目詰まり状態では側路内に戻
り流を生じさせ、反対に、フィルタ体が所定の目詰まり
状態になると側路内に迂回流を生じさせるように、入口
ダクト部、出口ダクト部及び側路の形状を選定すること
で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は排気ガスフィルタに係わ
り、より具体的には、ハウジング内に配設されたフィル
タ体を有しており、清浄化されるべき排気ガスがそのフ
ィルタ体を介して流れるようになっているとともに、入
口ダクト部及び出口ダクト部を有しているディーゼルエ
ンジン用煤煙フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】上述の形式の排気ガスフィルタは、例え
ば、ドイツ特許公開第３８１８２８１号に開示されてい
るようなものがあり、このようなフィルタは内燃機関、
特にディーゼルエンジンから煤煙及び煤煙と同様の物質
を除去するのに特に有益に使用されている。また、別の
応用範囲として、私的、公的、工業的な建物における燃
焼設備にも使用されている。
【０００３】上記のようなフィルタでは、高温安定性を
有する圧縮成形された一つ以上の焼結製品からなるフィ
ルタ体を特に有効なフィルタ体として用いることが可能
である。このようなフィルタ体は、触媒効果が部分的に
生じるようになっており、高効率と同時に高熱伝導率も
有している。特に、フィルタ体が、例えばプラチナ、ロ
ジウム、バナジウム等の、触媒として有効な材料で被覆
されている場合一層効果がある。
【０００４】しかし、上述のような現在知られている排
気ガスフィルタの欠点は、フィルタ内のガスの逆圧がフ
ィルタの目詰まり状態に応じてかなり変化することであ
る。そして、これに対応して効率のバラツキ、特に不純
物に対する濾過効率のバラツキが結果として生じてしま
う。例えば、未目詰まりあるいはわずかしか目詰まりし
ていないフィルタ、すなわち、新しいあるいは清浄化さ
れたフィルタの場合、ガスの逆圧は比較的小さく、その
結果、フィルタ体を通る流れは比較的速い。これに対
し、フィルタが既にかなり目詰まりしている場合、ガス
の逆圧は高い。このことは、フィルタ体を通る流れがガ
スの逆圧による高い抵抗に打ち勝たねばならないことを
意味しており、このような排気ガスフィルタを内燃エン
ジンに用いるとエンジンの定格が下がってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、上述した欠点の除去、特に濾過効率をより均一に、
より良くすることが可能な排気ガスフィルタを提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明による排
気ガスフィルタは、入口ダクト部と出口ダクト部との間
にフィルタ体を迂回する１本以上の側路を配設し、側路
の両端を入口ダクト部及び出口ダクト部に設けた開口部
を介して接続し、フィルタ体の未目詰まり状態では側路
内に戻り流を生じさせ、反対に、フィルタ体が所定の目
詰まり状態になると側路内に迂回流を生じさせるよう
に、入口ダクト部、出口ダクト部及び側路の形状を選定
することで構成される。
【０００７】上述の本発明による側路は、排気ガスフィ
ルタ内のガス圧に対して思いがけない効果を有し、従っ
て、排気ガスの流速に対しても思いがけない効果を有し
ている。
【０００８】フィルタ体が未目詰まり状態あるいはわず
かしか目詰まりしていない状態、言い換えれば、排気ガ
スの流れに対して比較的わずかな抵抗しか存在していな
い場合に、例えば入口ダクト部が徐々に幅広くなり、そ
して、出口ダクト部が先細りとなるよう設計されている
ときには、出口ダクト部に入口ダクト部でのガス圧より
も高いガス圧が存在する。すなわち、入口ダクト部内の
側路への開口部の領域（領域Ａ）における排気ガスの流
速が、出口ダクト部内の側路への開口部の領域（領域
Ｂ）における清浄化された排気ガスの流速より大きく、
従って、領域Ａにおけるガス圧が領域Ｂにおけるガス圧
より低い。このような状態の間は、側路内に排気ガスフ
ィルタの入口側に向かって戻り流が生じる。これは、排
気ガスの一部が出口ダクト部から入口ダク部トに再び戻
ることを意味している。
【０００９】上述のような側路を通って逆流する排気ガ
スにより、排気ガスの全体の流れが確実に平均化される
こととなる。また、清浄化された排気ガスの一部が再び
フィルタ体を通って流れることになるため、必要に応じ
て、清浄化された排気ガスの一部を再度清浄化すること
ができる利点もある。
【００１０】一方、フィルタ体の目詰まりが増加する
と、前述の領域Ａと領域Ｂの流速とそれに従う領域Ａと
領域Ｂの間の圧力差は小さくなり、ある程度の目詰まり
状態に達すると、側路を介しての戻り流は生じなくな
る。フィルタ体の目詰まり状態が更に増加した場合、排
気ガスの一部は濾過されることなく側路を通って流れ、
濾過効率を低下させてしまう。これは、目詰まりによっ
て、フィルタ体に大きな抵抗が生じる結果、領域Ａでの
圧力が領域Ｂの圧力よりも大きくなるために起こる現象
である。
【００１１】従って、フィルタ体の前方でのガス圧とそ
れに伴う側路を通る流れの方向及び濾過効率を、ダクト
及び側路の断面構造を適当に選択することにより決定す
ることが可能である。もちろん、濾過されてない排気ガ
スが側路を通って流れても、遵守するべき排気ガスの法
規や基準の要求に対して、濾過効率が充分に高くなるよ
う重大な注意を払うべきである。
【００１２】さらに、フィルタ体がかなり目詰まりした
状態におけるフィルタ体前方での過大なガス圧をなくす
ことで、エンジン定格に対するマイナス要因も除去され
る。
【００１３】また、本発明による排気ガスフィルタによ
り別の驚くべき結果が得られる。すなわち、排気ガスフ
ィルタの熱特性がこれにより改良されるのである。従っ
て、フィルタ体に、より大きな熱が生じたときに、一層
均一した熱分布が得られるのである。
【００１４】実際に、フィルタ体用の熱ジャケットの形
は側路を通って流れる排気ガスによって形造られる。こ
れは特に、例えば側路がフィルタ体の周りに配設されフ
ィルタ体とこれを囲っているハウジングとの間に位置し
ているような場合である。
【００１５】実験により分かったことだが、本発明によ
る構造によって、転換温度、すなわち煤煙の燃焼と転換
とがそれぞれ生じる温度は、ガス流速の減少とより良い
温度分布が同時に起こるために３８０℃から約３２０℃
に低下する。そして、フィルタ体の周りに側路を適宜に
配設することにより、このような効果を更に上げること
が可能である。したがって、側路を、例えばフィルタ体
とこれを囲うハウジングとの間の環状路として構成する
こともできる。
【００１６】ところで、フィルタ体には様々な材料を用
いることができるが、本発明に係る側路を備えた排気ガ
スフィルタには、互いに焼結した金属繊維及び／または
粉末金属の組織を組み合わせたあるいは編み合わせた織
布から成り、中間にフィルタ面をもった多数の流入口と
流出口を形成したフィルタ体を用いるのが最適である。
このようなフィルタ体は多数のフィルタ面をもち、高効
率である。
【００１７】所定の圧力基準、すなわち、排気ガスフィ
ルタに流入する排気ガスの流速を低下させ、フィルタ体
の前部での圧力を増加させるために、入口ダクト部の入
口ダクトは一般にディフューザで構成されている。同様
に、フィルタ体を通って流れてくる排気ガスの圧力を低
下させ、速度を増加させるために、出口ダクト部の出口
ダクトは漏斗あるいはノズル形状をもち、先細りになっ
ている。
【００１８】側路の効果をできるだけ確実で優れたもの
とするために、側路の入口ダクト部の開口部はディフュ
ーザの始まりの部分に位置しており、また、出口ダクト
部の開口部は漏斗あるいはノズル形状の出口ダクトの始
まり（大口径側）の部分に位置している。このような２
つのダクトにおける開口部の位置を適宜に選定すること
により、排気ガスの圧力及び流速を必要に応じて変更す
ることができる。
【００１９】また、様々な状態に対応して最適条件とす
るために、側路への開口部の幅を調節する手段を設けて
も良い。その開口部の幅を調節する調節手段は、必要で
あれば、排気ガスフィルタの作動中に開口部の幅を連続
して変更することも可能である。
【００２０】
【実施例】本発明の実施例を、図面を参照して以下に述
べる。
【００２１】図１は、本発明による排気ガスフィルタの
概略を示す。また、図２は、図１中のＡ部の詳細を示す
部分拡大図である。排気ガスフィルタの本発明に係る部
分以外は、基本的には周知の構造をしており、従って、
本発明に係る重要な部分のみを以下詳細に述べる。これ
は、特にハウジング２内に設置されたフィルタ体１の構
造にもおよぶことである。
【００２２】排気ガスフィルタは入口管３を有してお
り、この入口管３は、フィルタ体１と同じ直径になるま
で、フィルタ体１の前面に配設されたディフューザ（入
口ダクト）４を介して漏斗状に口径が広がっていく。そ
して、フィルタ体１の背面には出口ダクト５が配設され
ており、出口ダクト５は漏斗あるいはノズル形状をなし
て先細りとなっている。この出口ダクト５には出口管６
が取り付けられている。
【００２３】側路７は、フィルタ体１の前部の入口管３
とディフューザ４の間の移行部分に始まり、フィルタ体
１の背面の漏斗形状をした出口ダクト５の最大口径部分
で終わっており、フィルタ体１の周りに全周にわたって
配設されている。ディフューザ４の区域では、側路７は
ディフューザ４の壁の外側に沿って延長されている。側
路７の両端には開口部８及び９が設けられており、開口
部８及び９は排気ガスの入口側及び出口側へ接続してい
る。
【００２４】フィルタ体１及びディフューザ４の全周に
配設されている複数の側路７の代わりに、必要に応じて
環状路を用いてもよい。その場合、環状路の内側の壁は
フィルタ体１の外壁で形成され、環状路の外側の壁はハ
ウジング２の壁によって形成される。このときには、接
続部品やリブのみでフィルタ体１を位置決めする。もち
ろん、フィルタ体１の周りに、あるいはフィルタ体１を
囲っているハウジング２の周りに、側路７を単に配設す
るだけでもよい。
【００２５】では、側路７の作動様式を以下に詳述す
る。
【００２６】未目詰まり状態では、フィルタ体１の抵抗
が低いために、フィルタ体１の前部の入口管３側でのガ
ス圧は低く、流速は大きい。一方、開口部９の近傍の漏
斗状の出口ダクト５内ではガス圧は高く、流速は小さ
い。開口部８の近傍におけるガス圧Ｐ１よりも高い開口
部９の近傍でのガス圧Ｐ３が存在する限り、清浄化され
た排気ガスは側路７を介して図１の実線の矢印の方向に
逆流する（戻り流）。そして、この戻り流の一部は流入
してくる排気ガスと再び混合されることとなる。
【００２７】フィルタ体１が目詰まりしてくると、ディ
フューザ４及び入口管３内の流入側のガス圧が徐々に高
くなり、その結果、Ｐ１とＰ３の間の圧力差が小さくな
り、戻り流の流速も小さくなる。そして、Ｐ１＝Ｐ３に
なるや否や、戻り流はなくなる。
【００２８】濾過された不純物でフィルタ体１の目詰ま
りがひどくなると、Ｐ３よりＰ１の方が高くなる。その
結果、図１の点線の矢印方向に迂回流が生じる。これ
は、清浄化されていない排気ガスの一部がフィルタ体１
を迂回して流れ、流出側で出口ダクト５内に再び加えら
れることを意味する。このような構造により、ガス圧Ｐ
１の過大化が回避され、同時に、出口ダクト５及び出口
管６における流速が増加する。このようにして、本発明
による排気ガスフィルタにおいてガス圧の平均化が達成
される。
【００２９】また、上述したように、必要に応じて開口
部８及び／または９の幅を、調節装置（図示せず）によ
り調節してもよく、また、必要に応じて連続して変更し
てもよい。
【００３０】上述のように、フィルタ体１の前後のガス
圧、従ってフィルタ体１の濾過効率を、ディフューザ
４、側路７、出口ダクト５、流入及び流出路の各々の構
造により、エネルギ保存の法則にしたがって圧力エネル
ギに変換されるディフューザ４内の高い運動ガス速度を
用いて調整することができる。
【００３１】
【発明の効果】以上より分かるように、本発明による排
気ガスフィルタを用いることで、排気ガスの流れが平均
化され濾過効率が向上するとともに、エンジン等の定格
の劣化を防ぎ、必要に応じて一度清浄化された排気ガス
の再清浄化を行えるため、よりクリーンな排気ガスを得
られるという効果がある。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による排気ガスフィルタ示す一
部断面を含む概略図である。
【図２】図１に示した排気ガスフィルタの部分拡大詳細
図である。
【符号の説明】
１……フィルタ体 ２……ハウジング ３……入口管 ４……ディフューザ ５……出口ダクト ６……出口管 ７……側路 ８……開口部 ９……開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス ヨアヒム ランゲル ドイツ連邦共和国 デー−7148 レムセッ ク３ ノイフェンヴェーク 14

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジング内に配設されたフィルタ体を
    有し、清浄化されるべき排気ガスがそのフィルタ体を介
    して流れるようになっており、また、入口ダクト部及び
    出口ダクト部を有している排気ガスフィルタ、特にディ
    ーゼルエンジンのための煤煙フィルタにおいて、 入口ダクト部（３、４）と出口ダクト部（５、６）との
    間に、１本以上の側路（７）が配設され、この側路
    （７）はフィルタ体（１）を迂回し、側路（７）の両端
    が入口ダクト部（３、４）及び出口ダクト部（５、６）
    に開口部（８、９）を介してそれぞれ接続されており、
    これら入口ダクト部（３、４）、出口ダクト部（５、
    ６）及び側路（７）の形状が、フィルタ体（１）の未目
    詰まり状態では側路（７）内に戻り流が生じ、フィルタ
    体（１）が所定の目詰まり状態に至った際には迂回流が
    生じるよう選定されていることを特徴とする排気ガスフ
    ィルタ。
  2. 【請求項２】 フィルタ体（１）が、互いに焼結した金
    属繊維及び／または粉末金属の組織を組み合わせたある
    いは編み合わせた織布から成り、中間にフィルタ面をも
    った多数の流入口及び流出口がフィルタ体（１）に形成
    されている請求項１記載の排気ガスフィルタ。
  3. 【請求項３】 入口ダクト部（３、４）がディフューザ
    （４）を備えている請求項１記載の排気ガスフィルタ。
  4. 【請求項４】 出口ダクト（５）が出口に向かって先細
    となる、ノズルあるいは漏斗形状をしている請求項１、
    ２または３いずれかに記載の排気ガスフィルタ。
  5. 【請求項５】 側路（７）の開口部（８）がディフュー
    ザ（４）の始まり部分に位置しており、また、開口部
    （９）がノズルあるいは漏斗形状の出口ダクト（５）の
    大きい口径側の部分に位置している請求項１乃至４のい
    ずれかに記載の排気ガスフィルタ。
  6. 【請求項６】 側路（７）がフィルタ体（１）とフィル
    タ体（１）を囲っているハウジング（２）との間に配設
    されている請求項１乃至５のいずれかに記載の排気ガス
    フィルタ。
  7. 【請求項７】 フィルタ体（１）の全周囲にわたって互
    いに離隔した関係をなして複数の側路（７）が配設され
    ている請求項１乃至５のいずれかに記載の排気ガスフィ
    ルタ。
  8. 【請求項８】 フィルタ体（１）とフィルタ体（１）を
    囲っているハウジング（２）との間に環状の側路（７）
    を形成するか、あるいは、該側路がハウジング（２）の
    一部を形成している請求項６記載の排気ガスフィルタ。
  9. 【請求項９】 側路（７）への開口部（８、９）の幅を
    調節することができる請求項１乃至８のいずれかに記載
    の排気ガスフィルタ。
JP3189539A 1990-07-05 1991-07-04 排気ガスフィルタ Pending JPH07279643A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4021495A DE4021495A1 (de) 1990-07-05 1990-07-05 Abgasfilter
DE4021495.8 1990-07-05

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US (1) US5240485A (ja)
EP (1) EP0465938B1 (ja)
JP (1) JPH07279643A (ja)
KR (1) KR100190770B1 (ja)
AT (1) ATE97995T1 (ja)
CA (1) CA2046232C (ja)
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