JPH07505693A - トラップ装置のためのフィルタカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 トラップ装置のためのフィルタカートリッジ及肌二住１ 本発明は、フィルタカートリッジ、特に通常ディーゼルエンジンの排気ガスから 微粒子を濾過するためのトラップ装置に用いられるフィルタカートリッジ構造の ためのヒータに関する。

ユ旦二１匙 ディーゼル微粒子フィルタを再生する現在一般的な方法は、電気抵抗ヒータを使 用することである。これらのヒータは、濾過された微粒子成分の温度を上げるた め、エンジンオルタネータとバッテリの電源を使用し、燃焼を発生させる。大き なセラミックフィルタは、比較的高い負荷能力を持ち、再生が必要とされる前の 長期に渡って濾過が可能である。これらのフィルタは、大きなフィルタのほんの 一部を加熱し、そして自身を普及するために再生を許容して、電気的に再生され うる。より大質量のフィルタは、再生までの使用期間が非常に長く、負荷時間に 対してヒータの作動時間の比率も又低いことから、ゆっくりと加熱するヒータの デザインが施行可能である。これらのフィルタは高価であり、高負荷で採算が見 合うものでしかない。

より軽度の使用のためのディーゼルフィルタのデザイン概念は、より経済的、よ り軽量、組立式フィルタカートリッジの方向へ向かっている。これらのフィルタ カートリッジは、繊維材料を大抵使用しているが、この材料は自発的再生を支持 するために十分な加熱を保つことができない。これら゛は、セラミックフィルタ はどの多くのフィルタ媒体領域を有してはいないため、これらはより頻繁に再生 を必要とする。こうした再生において、これらのフィルタカートリッジは、素早 く加熱可能で媒体とトラップされた微粒子成分に対して効果的にエネルギーを伝 達できる電気抵抗ヒータを必要とする。この結果、ヒータは露出したエレメント を持つ必要があり、軽量で、最大の熱伝達のための大きな表面領域を持たねばな らず、媒体と熱伝達を促進するための別の支持構造とを近接させて一体化しなけ ればならない。フィルタカートリッジヒータは、自由な空気の流れを許容するた めに部分的に開かれなければならず、そして他の支持部材との緊密な構造的接触 に関連した過度の熱ストレスに抵抗することができなくてはならない。更には、 再生までの期間がより頻繁なために、フィルタカートリッジヒータは、多くの加 熱／冷却周期に耐えなくてはならない。

組立式フィルタカートリッジデザインとカートリッジに関する多くの異なった応 用は、出力と物理的空間の制限を満たすためにヒータ構成の多様性を必要とする 。現在のヒータデザインは、次のものが知られている。カルロッド、リボン、コ イル、そし膨張（ｅｘｐａｎｄｅｄ）金属である。カルロッドは、主として抵抗 ワイヤを含む絶縁ロッドである。このロンドは、直線状、螺旋状、あるいは別の 外形にすることが可能である。カルロッドは非常に重厚で、ゆっくりと加熱し、 低い熱伝達特性を生じる狭い表面領域を有する。

リボンヒータは、細い抵抗材料でできている。リボンヒータは狭い表面領域を有 し、フィルタ媒体と容易に一体化することはできない。

コイルヒータは、抵抗材料のコイル状のものである。コイルヒータは、狭い表面 領域を有し、フィルタ媒体と一体化することはできない。温度上昇は、絶縁され た構造において隣接するコイルが常に分離した状態に保たれていないかぎり、コ イルにおいて電気的ショートを引き起こす。

膨張金属ヒータは、図１−３に示されている。膨張金属ヒータは、質量と表面領 域のすばらしい特性を持っている。他方において、膨張金属ヒータは、高い失敗 率をもたらす大変な（；り造的欠陥を有している。図１には、膨張金属ヒータを 有するカートリッジフィルタを示している。簡単に説明すると、カートリッジ１ ００は、穴の開いた支持部材１０２と、膨張金属熱エレメント１０４と、支持部 材１０２とエレメント１０４との間にフィルタ媒体１０６とを有している。図２ 、図３においてより明らかに示されているように、膨張金属ヒータ１０４は、尖 った切れ込みのあるコーナー１０８を有している。温度上昇と冷却収縮の過程で 、尖ったコーナーは高い緊張状態となる。比較的少ないサイクル数の加熱／冷却 においても、この高緊張がストランド１１０の破損をしばしば引き起こす。初め のストランドが破損すると、近接するストランドの電流路は、更なる温度上昇を 引き起こす過電流を受容し、結果としてこのストランドは、更なる僅かな緊張で 破損する。間もなく、隣接するストランドは破損し、この過程はいくつものスト ランドが破損するまでニスカレートする。より高い過電流と温度上昇のために、 ストランドの残りは溶融過程において結局崩壊してしまう。即ち、過電流は、残 ったストランドの温度が融点に到達する点まで引き上げられる。

この点に関する他の要素としては、膨張メツシュのうち、特徴的な外形を形成す るために他方の上に重ねられたサイドエツジの重なり領域１１２である。膨張ワ イヤ熱エレメントの一端から他端まで多くのストランドがあるため、全てのスト ランドを一致させ、端部接合溶接することは経費が嵩み、又困難である。従って 、あるサイドエツジは他方のサイドエツジに重ねられて、スポット溶接されてい る。しかしながら、この重ね合わせとスポット溶接は、電流路の長さを不均一に し、電流と温度の相違を悪化させる。

加えて、膨張金属ヒータは、必ず多くの平行抵抗路を有する外形となる。多くの 平行抵抗路があるために、各経路は全体の要求される抵抗を満たし、必要な熱を 供給するために、その径断面をバランス良く減らさなくてはならない。これによ り構造的強度が低下し、上述した欠陥問題の要素となる。

また、膨張金属は、製造工程の特徴的性質により、ダイアモンド型の外形となる 。ダイアモンド型の外形は、この形でなければ可能であった電流路の長さを減少 させる。これが、必要な抵抗をｉｆＱなすために抵抗路の径断面を減らさなくて はならない更に他の理由である。また、ダイアモンド型の外形は、熱膨張と収縮 の過程での構造的柔軟性を許容できない長手方向の屈強な構成部分を有し、指摘 した欠陥問題をもたらす更なる要素となる。

本発明は、膨張金属ヒータと他のヒータの限界を克服し、望ましいフィルタカー トリッジヒータのための数千回もの加熱／冷却周期に耐えられるヒータを得るも のである。

及肌ダ！れ 本発明は、微粒子を濾過するための支持部材、熱エレメント、管機溝を含んだ、 エンジンの排気ガスから微粒子を濾過するトラップ装置のためのフィルタカート リッジに関する。その機構は、支持部材と熟エレメントの間に保たれている。熱 エレメントは、トランスファー、ずらされた列を成す間隙部を有し、間隙部の径 方向の列の連続する大部分の組の間の熱エレメント材料の径断面に沿う不断の線 を伴っている。

詳しくは、間隙部は好ましくは半円形のコーナーを持つスロットであって、膨張 ワイヤの鋭角なコーナーに比べて緊張レベルが分散され、従って緊張レベルは大 いに低減されるものである。スロットは電流の方向に対して垂直であり、交差し た配列によって膨張ワイヤヒータの導電路よりも実質的に効果的な長さを有する 導電路が形成されて、ヒータの長さを保持している。その結果、導電路は膨張金 属ヒータの導電路よりも大きい径断面を持つことが可能となる。

本発明の熱エレメントは不断の軸構成要素を持たないため、構造的強度は主とし て両断変形に依存する。熱エレメントは熱膨張中及び収縮中スプリングのように 作用し、熱エレメントが濾過媒体と支持部材と共に一体化される時、ユニットは 熱膨張及び収縮に反応するが、熱エレメントの両端部が固定されていても、また 他の固定支持部材と構造的にも温度的にもより低下された温度で密接しているこ とを考慮しても、緊張の程度は比較的低いものである。さらに、径断面に沿った 材料（ｍａｔｅｒｉａｌ）の不断の線は、長手方向の変化が起こったとしても濾 過材料が必要な形状を保持できるような相当量のフープ強度を提供している。こ のように、本然エレメントは組み立て式の濾過カートリッジトラップに必要な、 より高い再生デユーティサイクルに耐え得るもので、数千回もの加熱／冷却サイ クルを行なうことができる。

本然エレメントは一般に円筒型に形成するが、他の形状にすることも可能である 。いずれの場合も、ヒータの平らな打ち出しのサイドエツジは端部接合溶接また は僅かに重ね合わせて溶接される。間隙部はサイドエツジで容易に一致させられ るので、膨張金属ヒータに起こるような電流路の深刻な不均一さは避けられ、全 ての電流路を等しく形成することができる。言い換えれば、電流路が一定してい るため、合わせ目は僅かに重ね合わせることが可能となり、その結果一定した端 部となる。これは膨張メソシュのランダムなストランドでは容易に達成できるこ とではない。

このように、本発明の熱エレメントは、より強靭な断面部材とより低い軸方向の 堅さを有するために、公知のヒータより高い耐久性という望ましい特徴を備えて いる。さらに、熱エレメントは法衣面積および小質量という、両者とも高速なヒ ータ加熱と効率的な熱電動に繋がる、望ましい特徴を備えている。

皿匡二止阻主匪旦 図１は、先行技術に従って膨張金属ヒータを示した部分的切断面を有する透視図 である。

図２は、破損したワイヤを示した、図１の膨張ヒータの拡大詳細図である。

図３は、重ね合わせた側部を示す、先行技術の膨張金属ヒータの側面図である。

図４は、本発明に従ってフィルタカートリッジを示す、径断面における代表的な トラップ装置を含んだエンジン排気システムを概略的に描いた図である。

図５は、本発明に係わる外部ヒータを有するフィルタカートリッジの径断面図で ある。

図６は、本発明に係わる内部ヒータを有するフィルタカートリッジの端点の径断 面図である。

図７は、本発明に係わる熱エレメントを構成する平らなシートの図である。

図８は、電流路を描いた熱エレメントの一部分の側面図である。

図９は、本発明に係わる熱エレメントの一部分の側面図である。

ましい　包例のＲ細なセ明 同じ参照符号が、いくつかの図面を通じて同一、あるいは対応する部品を示す図 面を参照すると、特に図４において、本発明に係わるエンジンから排気ガスを処 理するためのシステムは、１０番によって示されている。システム１０は、トラ ップ装置１４を通して処理するための排気ガスを受け取るために、エンジン１２ と流動的なコミュニケーションを行なう。トラップ装置１４は、両端に反動的吸 音エレメント１８を有するハウジング１６を含み、その間には空間２４において 複数のフィルタカートリッジを支持するための構造２０を有している。再生機構 ２６は、ボベ７トバルブ２８を含んでおり、そのため空間２４のセグメント３０ は、再生過程で排気ガスに対して様々な段階で閉じられる。一方、別のセグメン トのカートリッジでは、濾過が続けられる。再生機溝２６は、当業者に知られて いるような、電源と電気的なコミュニケーションを行なう。システムｌＯは、１ ９９１年６月２７日発行の米国特許第０７／７２２５９８号において詳細に開示 されており、引用により本出願に合併されている。

本発明に係わるフィルタカートリッジ２２は、図５においてより詳細に示されて いる。カートリッジ２２は、長手方向へ伸張する支持部材３２、その内部に長手 方向へ伸張する熱エレメント３４を有し、熱エレメント３４は支持部材３２との 間に、保持された微粒子を濾過するためのフィルタ媒体の形状を成す管構造を有 している。支持部材３２は、上ｆＬ端３８に固定された閉鎖キャップ３６を有す る穴開き管である。絶縁盤４０は、熱エレメント３４の上流端に閉鎖を提供する 。

リング部４４とフランジ部４６を持つ金属リング部材４２は、円盤４０に固定さ れ、そのためリング部４４は、外側に向く。フランジ部４６は、熱エレメント３ ４に固定され、そのため絶縁盤４０の内部表面は閉鎖部材３６と接触している。

突起４８あるいは別の電気的接触機構は、リング部４４に固定され、大抵は乗り 物のバッテリあるいは電気的なシステムオルタネータといった電源から電気的活 性化を受け取るのに有用である。閉鎖部材３６は、絶縁盤４０において中心に位 置する開口部の中に伸張する、中心から外部に伸張するフランジ５０を有してい る。ロッド５２は、円盤４０での開口部を通って伸張され、フランジ５０に固定 されている。ロッド５２は、トラップ装置１４の構造５４とカートリッジ２２を 接続するための上流機４みを供給している。

堅固なスペーサー５６は径断面がＵ字状で、下流端５８に支持部材３２と熱エレ メント３４の両方を固定する。スペーサー５６は、支持部材３２と熱エレメント ３４の間に空間の閉鎖を提供する。そのため、排気ガスは熱エレメント３４で切 れ込みを通して外から内へ流れ、フィルタ媒体６０を通過し、支持部材３２の穴 を通して排出する。

支持部材３２は、しばしば円筒形であるが、もちろん他の形状も取りうる。こう した支持部祠は、排気ガスの通過を許容するための穴を有している。支持部材３ ２は、フィルタカートリッジ２２のネｊり造的な要求を満たすための十分な構造 的強度を有する金属材料から一般的に作られている。支持部材３２の下流端は、 トラップ装置１４において適当なバッフルプレートと組み合わすためのフランジ ６２の形をして、トラップ装置１４を接続する機構を供給する。装置１４のパン フルプレートが接地（アース）を供給すると想定すると、熱エレメント３４は、 下流端において突起あるいは別の電気的接触を含む必要がない。というのは、接 地（アース）に対する電気的な連続性は、熱エレメント３４の下流点まで支持部 材３２のフランジ６２と支持部旧３２を通して確立されるからである。ロッド５ ２もまた接地（アース）となりうるが、これは絶縁盤４０によって熱エレメント ３４の下流端から絶縁されている。

濾過機構は、様々な濾過媒体６０から構成されうる。より詳しくは、フィルタチ ューブは、セラミック繊維の糸、セラミック繊維から編まれる織物あるいは繊維 を絡ませて作った不織の不規則な列、分離したバインダと接着してマットにした もの、あるいはセラミックの泡沫から構成することができる。

図５のフィルタカートリッジ２２は、熱エレメント３４の内側の支持部材３２と 共に示されている。これと逆の構成も同様に適用できる。図６に示すように、フ ィルタカートリッジ２２゛は、支持部材３２°の内側に熱エレメント３４°を包 含し、支持部材との間にフィルタ媒体６０゛　を有している。支持部材３２′は 、カートリッジ支持機構６４の一部である。支持機構６４は、上流端において径 断面が固形のＵ字状であるスペーサー６８と、下流端において堅固でないスペー サーブラケット（不図示）によって支持部材３２°から外側に置かれたジャケッ トチューブ６６を包含している。チューブ６６と支持部材３２′の間の空間は、 トラップ装置１４の排気のために空けられている。こうして、濾過きれた排気ガ スは、フィルタカートリッジからトラップ装置の排気管までの経路を提供されて いる。

支持部材３２°　と熱エレメント３４′は、下流端（不図示）で共に電気的に結 合され、そこには熱エレメント３４′を横切る閉鎖エレメント（不図示）が存在 する。こうして、下流端はトラップ装置１４にたいして接地（アース）可能とな る。上流端５８゛では、絶縁部材７０のリングが、支持部材３２′　と熱エレメ ント３４°　を絶縁している。絶縁リング７０は、熱エレメント３４′に対し固 定されたカラー７２と、支持部材３２゛の上流端に形成された内に曲げられたリ ップ７４の間に僅かに圧縮されている。突起部４８°は、電気的活動を受容する ための機構を供給するために、熱エレメント３４°に対して固定されている。

支持部材３２と熱エレメント３４に見られるように、支持部材３２゛　と熱エレ メント３４°は、排気ガス流を供給するための通り抜ける通路を有している。フ ィルタ媒体６０’　は、フィルタ媒体６０に対して上記の型である。トラップ装 置１４と接続するための上流と下流の機構は、支持機構６４の上流端と下流端で フィルタカートリ７ジ２２“　と接続しており、好ましくはジャケットチューブ ６６と接続している。

エレメント３４と３４°によって代表される型の熱エレメントは、図７−９に示 されている。図９の熱エレメントを符号３４で示すと、図７は、ヒータ３４の中 に形成されるのが可能な導電材料の平らなシート７６を示し、一方、図８は、熱 エレメント３４のある部分の様々な電気的経路を示している。

電気ヒータ３４は、フィルタカートリッジの現在の型に対して、前記のような対 向する端部の間に電気的活性化を受容する機構を有する抵抗ヒータである。熱エ レメント３４は、図ではスロット８０の形で示される径方向に交互にずらされた 列の間隙部を有し、間隙部の列は導電利料の径方向の面に沿った連続する列の間 に引かれた不断の線８１に沿っている。材料の相似的な不断の線は、間隙部の連 続した径方向の列の少なくとも大部分の組みのそれぞれの間に引かれている。

好ましくは、全ての穴は列状に配置され、その結果、材料の不断の線は、図７に 見られるように全ての連続する列の間に存在する。こうして、複数の電気的経路 が、熱エレメントの対向する端点の間に形成される。更に、径方向における構造 的経路は、有効なゼロではない径方向の力の抵抗ベクトルを有し、一方、長手方 向においては、構造的経路は、殆どゼロの長手方向の力の抵抗ベクトルを有する 。

その結果、熱エレメントは、長手方向において熱膨張と収縮を示すことが可能と なる。一方、径方向においては、相当なフープ強度を保持して、それにより膨張 金属ヒータと共に見いだされる種類の故障を防ぐために長手方向にたわみ、一方 径には強度を保持し、示したような必要な外形を提供する。それゆえ、径方向の 面に沿って引かれた材料の不断の線が存在することが、本発明では重要である。

更には、熱エレメント３４の対向する端部の間の全ての長手方向の線が、たくさ んの間隙部によって新刊されていることが重要であり、好ましい。

スロット８０の形を取っている間隙部は、図８の矢印８２によって示されるよう に、電流の方向に対して垂直である。スロット８０は、好ましくは必要な強度と 抵抗性を提供するために、少なくとも２倍の幅の比で長さを有する。スロット８ ０は、向かい合う等しく丸みを持った半円形の端部と共に伸張して示されている 。スロット８０は、向かい合う平行な径のエツジの組を持って更に特徴付られる 。しかしながら、本発明の間隙部は、材料の径方向の不断の線が保持されるかぎ り、異なる形を取ってもよい。しかしながら、全てのコーナーは丸められている こと、つまり、それぞれの間隙部は無限の連続的なエツジを有することが望まし い。こうして、緊張は分散され、膨張ワイヤヒータのように鋭角なコーナーに集 中されることはない。　スロット８０は、各々径方向の列に整列され、一方、連 続する列は、互いに交錯したスロットを有する。こうすることで、軸方向の堅い 構造部材は存在していない。つまり、長手方向の構造的経路は、それぞれ少なく とも長手方向の力の抵抗ベクトルがゼロに近い部分を有する。しかしながら、径 方向に堅い構造部材が存在する。つまり、全ての部分が意味のある値の、抵抗ベ クトルの力を有する径方向の構造的経路がある。従って、ヒータ３４は、相当な フープ強度を有する。しかしながら、その軸方向の堅さは、非常に低い。いずれ の軸の堅さも、剪断変形に対する抵抗より生じている。図５の濾過カートリッジ ２２においてそうであるように、熱エレメントの対向する両端は、構造的に固定 されているため、これらの特徴を有する熱エレメント３４は、熱膨張及び収縮の 過程でスプリングのように自由に機能する。このように、各スロットの周辺の緊 張レベルは低く保たれ、ブリッジ８４での破損（膨張金属ヒータに関する破損の 可能性があるポイント）の可能性は低い。交差したスロットにより、複数の導電 路７８が熱エレメント３４の対向する両端部の間に形成されている。スロット幅 、経路幅、そして多数の丸みを帯びたスロットは、用いられた材料の抵抗特性、 ヒータの全体の寸法（幅、長さ、厚さ）と共に、熱エレメント３４の抵抗、表面 領域、そして質量を決定する。言い換えると、熱エレメント３４の基本的寸法、 直径及び長さは、しばしば適用例に基づいて予め決定される。更には、利用でき る電力、電圧、そしてエンジン気流は、車体に依存する。従って、必要とされる 抵抗は、下記の式により得られる。

Ｒ＝Ｅ２／Ｐ ここで、Ｒ−総抵抗、Ｅ−電圧、そして、Ｐ＝利用できる電力である。ヒータ材 料、直径、長さに関する抵抗を得るために操作可能なヒータの寸法的特質は、Ｎ ５ＩＯＬＳ＝　列あたりのスロットの数Ｗｓｌｏｔ＝　各スロット（軸）の幅 Ｗｐａｔｈ−導電経路の輻 ■＝　ヒータ材料の厚さ 、−れらの値を選択することにより、残りのす法を算出できる。設Ｍ期間、これ らの示された値は、計算された寸法に与えられる効果を決定するために変更可能 である。説明」−の目的から、これらの寸法はフラットシートフオーム７６　（ チューブ状に丸められる前の）の状態のヒータを参照している。この模範計算の 目的から、電流路の径断面は図８に示すように均一に取られている。ここでは、 軸方向のスロット間の経路幅が、２つの経路が併さる正接方向のスロット・間の ブリッジ８４で２倍でなければならない。従って、周辺に経路が（２ＸＮＳＩＯ ＬＳ）だけある。この設計ガイドラインは、次に下記のようにスロットの長さを 決定する。

Ｌｓｌｏ＋＝　（ＤＸｍ／Ｎ５ｌｏｔｓ）　２ＸＷｐａｊｈここでは、Ｄはヒー タ直径である。ヒータの長さに関する列の数は、以下の式で得られる。

Ｎｒｏｗｓ＝Ｌ／　（Ｗｓｌｏｔｓ＋Ｗｐａｔｈ）ここでＬは、ヒータの長さで ある。ヒータの全体の抵抗を算出するためには、電流路の長さは各スロットにつ いて計算され、列数より乗ぜられ、全ての経路は平行抵抗として結合される。

電流路の長さは、各スロットの周囲の長さに従うとき、経路の幅の中心線に従う 。スロット当たりの経路の長さは、下記の式で得られる。

Ｌｐｅｒｓｌｏｔ＝　（（Ｌｓ　＋　ｏ　ｔ−Ｗｓｌｏｔ）　＋　（Ｗｓ　１ｏ 　ｔ＋Ｗｐａｔｈ）　Ｘπ−（Ｗｓ　＋　。

ｔ　＋Ｗｐａｊｈ）　）　／　２ 総経路長は、 Ｌ　ｐｅｒｐａｔｈ　＝　Ｌ　ｐｅｒｓｌｏｔ　Ｘ　Ｎ　ｒｏｗｓＣｍｉｌ領域 は、導電路の径断面である。

Ａｃ＋ｙｉｌ＝ＷｐａｔｈＸＴＸ　１２７３２３６．　４６７ここでＴは、ヒー タの厚さである。経路光たりの抵抗は、Ｒｐｅｒｐａ＋ｈ　＝　ｐ　Ｘ　Ｌｐｅ ｒｐａｊｈ／　（１２ＸＡｃ＝＋）ここで、ρはヒータ材料の密度である。総抵 抗は、Ｒｔｏｔａｌ＝　Ｒｐｅｒｐａｔｈ／　Ｎｐａ＋ｈｓ設計特　に設計−る ・　。

各変数の効果を、その変化および特定の適用例に望ましい抵抗を維持するために 実施する他の変数の調整とに基づいて以下に説明する。一般に、影響される特徴 は次の点に従って作用する。

構造上の点二列あたりのスロット数がより大きく、経路幅がより広く、材料厚さ がより厚いと、軸方向の堅さが増す。より厚い材料厚さは半径方向の堅さも増加 させる。スロットがより長く、径断面がより薄いと、軸方向及び半径方向の堅ざ が減少する。

熱電導：質量がより少ないとヒータ加熱時間が短縮される。表面領域がより広い とヒータの断熱が向上する。

生産性：非常に薄い経路は型押しが難しく、寸法ｔの許容範囲に対するより幅広 い抵抗の変化を生じる。列あたりのスロット数が非常に少ないとヒータの安定性 が減少する。

也のパラメータにづ響　る亦 列あたりのスロット数：列あたりのスロット数を増やすと、スロット長さが短く なり電流路の数が増加する。このためには、経路幅及び／あるいは材料厚さが、 同じ抵抗を達成するように減少させることが必要である。

構造的には、これは好ましくないことに軸方向の堅さを増す。材料の厚さを減ら すと半径方向の堅さを減らし、これも同様に好ましくない。選択するスロット数 はできる限り小さい値を保たなければならないが、ヒータが濾過繊維と共に巻か れるように、列の間に少なくとも２本の軸があるようにしなければならない。

スロット輻ニスロットの軸方向幅を増やすと、全体の経路長さが短縮される。

このためには経路幅及び／また１よ材料の厚さと列あたりのスロット数が、同じ ＦＩＧ、　２ （先行技術　） ＦＩＧ、３ （先行技術　） ＦＩＧ、　９ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成６年１０月２０日 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ９３１００５５０ ２、発明の名称 トラップ装置のためのフィルタカートリッジ３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国　ミネソタ州　５５４４０−１２９９ミネアポリス。

ウェスト　９４テイーエイチ　ストリート　１４００名　称　ドナルドフン　カ ンパニー、　インコーホレイテッド４、代理人　〒１０２ 東京都千代田区麹町５丁目７番地 補正された請求の範囲： ｌ　エンジンの排気ガスからの微粒子を濾過するトラップ装置のための濾過カー トリッジであって、 長手方向に伸張する、上流及び下流端部を有する支持部材であって、それぞれト ラップ装置を接続してそれによってトラップ装置を支持する上流及び下流手段を 有する支持部材と、 長手方向に伸張する導’Ｒ，＋Ａ料からなる熱エレメントであって、対向する端 部の間に電気的活性化を受容する手段を有し、前記対向する両端部の間に共に固 定された対向するサイドエツジ部を有し、径方向の間隙部の交互の列であって、 各列はその片側に列の組を形成し、他方の側に別な列の組を形成する間隙部の列 を有し、更に前記組の大部分の間の前記材料の径方向の面に沿った不断の線を含 む熱エレメントと、 前記微粒子を濾過する管手段であって、前記支持部材と前記熱エレメントの間に 保持される管手段を備える濾過カートリッジであって、前記対向する端部の間に 複数の電気的経路が形成され、前記拐料の不断の線は相当な長手方向の堅さを持 つことなく、相当のフープ強度を提供することを特徴とする濾過カートリ７ジ。

２　前記熱エレメントは、連続する前記径方向の間隙部の列の大部分の組の各組 の前記間隙部の間に、平均的な電気的経路の幅を有し、更に、前記平均的輻の約 ２倍の各列における連続する間隙部の間にブリッジ幅を有するブリッジを有し、 前記電気的経路は、前記対向する端部の間に比較的均一な幅を有することを特徴 とする請求項１に記載の濾過カートリッジ。

３　前記間隙部は、向かい合う平行な径方向のエツジの第一の組を含むことを特 徴とする請求項１に記載の濾過カートリッジ。

４　前記間隙部は、向かい合う等しく丸みを帯びたエツジの第二の組を更に含む ことを特徴とする請求項３に記載の濾過カートリッジ。

５　前記第−及び第二の組は、無限に連続する周辺部を形成することを特徴とす る請求項４に記載の濾過カートリッジ。

６　前記間隙部は、長さ封部の比が少なくと６２であることを特徴とする請求項 ｌに記載の濾過カートリッジ。

７　エンジンの排気ガスからの微粒子を濾過するトラップ装置のための濾過カー トリッジであって、 長手方向に伸張する支持部材と、 長手方向の長さに隔てられた対向する端部の間に電気的活性化を受容する手段を 有し、前記対向する端部の間に複数の電気的経路と、意味のある径方向の力の抵 抗ベクトルおよびゼロに近い長手方向の力の抵抗ベクトルを有する構造的経路と を有する熱エレメントであって、 前記支持部材及び前記熱エレメントを前記トラ７プ装置に接続してそれによって トラップ装置を支持する接続手段であって、前記熱エレメントが前記長さを一定 に保つよう熱エレメントを保持する手段を含む接続手段と、前記微粒子を濾過す る管手段であって、前記支持部材と前記熱エレメントの間に保持される管手段を 備える濾過カートリッジ。

８　エンジンの排気ガスからの微粒子を濾過するトラップ装置のための濾過カー トリッジであって、トラップ再生に利用可能な前記トランプ装置は所定の電圧を 有する所定の電源を持ち、前記カートリッジは、長手方向に伸張する、上流及び 下流端部を有する支持部材であって、それぞれトラップ装置を接続してそれによ ってトラップ装置を支持する上流及び下流手段を有する支持部材と、 長手方向に伸張する熱エレメントであって、前記熱エレメントは、前記電力源か らの電気的活性化を受容する手段を持つ第−及び第二の端部と電気的コミュニケ ーションを行なっており、前記第−及び第二の端部の間の前記電気的活性化は、 ある平均的な幅の導電経路をなし、前記熱エレメントは厚さと長手方向及び径方 向の表面寸法を有し、また列状に整列され、ある平均的な幅を持つ複数のスロッ トを含む熱エレメントと、 前記微粒子を濾過する管手段であって、前記支持部拐と前記熱エレメントの間に 保持される管手段とを備える濾過カートリッジであって、前記熱エレメントは前 記管濾過手段において微粒子を燃焼させるための再生過程において必要とされる 前記電力と熱に制限された電気抵抗を有し、前記長手方向及び径方向の表面寸法 と、前記抵抗に制限された前記熱エレメントは、熱工ｌ／メント材料密度、列車 たりのスロット数、平均スロット幅、平均導電路幅及び熱エレメントの厚さに依 存して構成されることを特徴とする濾過カートリッジ。

９　エンジンの排気ガスからの微粒子を濾過するトラップ装置のための濾過カー トリッジであって、 長手方向に伸張する支持部材と、 長手方向の長さに隔てられた対向する端部を有する熱エレメントと、前記熱エレ メントが前記長さを一定に保つよう熱エレメントを保持する手段であって、前記 保持手段は前記支持部材から径方向に延びるリップと、前記熱エレメントから径 方向に延びるカラーを含み、前記リップと前記カラーの間にフィツトする絶縁リ ングを更に含む保持手段と、前記微粒子を濾過する管手段であって、前記支持部 材と前記熱エレメントの間に保持される管手段とを備える濾過カートリ７ジ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １エンジンの排気ガスからの微粒子を濾過するトラップ装置のための濾過カート リッジであって、 長手方向に伸張する、上流及び下流端部を有する支持部材であって、それぞれト ラップ装置を接続してそれによってトラップ装置を支持する上流及び下流手段を 有する支持部材と、 長手方向に伸張する導電材料からなる熱エレメントであって、対向する端部の間 に電気的活性化を受容する手段を有し、前記対向する両端部の間に共に固定され た対向するサイドエッジ部を有し、径方向の間隙部の交互の列であって、各列は その片側に列の組を形成し、他方の側に別な列の組を形成する間隙部の列を有し 、更に前記組の大部分の間の前記材料の径方向の面に沿った不断の線を含む熱エ レメントと、 前記微粒子を濾過する管手段であって、前記支持部材と前記熱エレメントの間に 保持される管手段を備える濾過カートリッジであって、前記対向する端部の間に 複数の電気的経路が形成され、前記材料の不断の線は相当な長手方向の堅さを持 つことなく、相当のフープ強度を提供することを特徴とする濾過カートリッジ。 ２前記熱エレメントは、連続する前記径方向の間隙部の列の大部分の組の各組の 前記間隙部の間に、平均的な電気的経路の幅を有し、更に、前記平均的幅の約２ 倍の各列における連続する間隙部の間にブリッジ幅を有するブリツジを有し、前 記電気的経路は、前記対向する端部の間に比較的均一な幅を有することを特徴と する、請求項１に記載の濾過カートリッジ。 ３前記間隙部は、向かい合う平行な径方向のエッジの第一の組を含むことを特徴 とする、請求項１に記載の濾過カートリッジ。 ４前記間隙部は、向かい合う等しく丸みを帯びたエッジの第二の組を更に含むこ とを特徴とする、請求項３に記載の濾過カートリッジ。 ５前記第一及び第二の組は、無限に連続する周辺部を形成することを特徴とする 、請求項４に記載の濾過カートリッジ。 ６前記間隙部は、長さ対幅の比が少なくとも２であることを特徴とする、請求項 １に記載の濾過カートリッジ。 ７エンジンの排気ガスからの微粒子を濾過するトラップ装置のための濾過カート リッジであって、 長手方向に伸張する支持部材と、 長手方向の長さに隔てられた対向する端部の間に電気的活性化を受容する手段を 有し、前記対向する端部の間に複数の電気的経路と、意味のある径方向の力の抵 抗ベクトルおよびゼロに近い長手方向の力の抵抗ベクトルを有する構造的経路と を有する熱エレメントであって、 前記支持部材及び前記熱エレメントを前記トラップ装置に接続してそれによって トラップ装置を支持する接続手段であって、前記熱エレメントが前記長さを一定 に保つよう熱エレメントを保持する手段を含む接続手段と、前記微粒子を濾過す る管手段であって、前記支持部材と前記熱エレメントの間に保持される管手段を 備える濾過カートリッジ。 ８エンジンの排気ガスからの微粒子を濾過するトラップ装置のための濾過カート リッジであって、トラップ再生に利用可能な前記トラップ装置は所定の電圧を有 する所定の電源を持ち、前記カートリッジは、長手方向に伸張する、上流及び下 流端部を有する支持部材であって、それぞれトラップ装置を接続してそれによっ てトラップ装置を支持する上流及び下流手段を有する支持部材と、 長手方向に伸張する熱エレメントであって、前記熱エレメントは、前記電力源か らの電気的活性化を受容する手段を持つ第一及び第二の端部と電気的コミュニケ ーションを行なっており、前記第一及び第二の端部の間の前記電気的活性化は、 ある平均的な幅の導電経路をなし、前記熱エレメントは厚さと長手方向及び径方 向の表面寸法を有し、また列状に整列され、ある平均的な幅を持つ複数のスロッ トを含む熱エレメントと、 前記微粒子を濾過する管手段であって、前記支持部材と前記熱エレメントの間に 保持される管手段とを備える濾過カートリッジであって、前記熱エレメントは、 前記管濾過手段において微粒子を燃焼させるための再生過程において必要とされ る前記電力と熱に制限された電気抵抗を有し、前記長手方向及び径方向の表面寸 法と、前記抵抗に制限された前記熱エレメントは、熱エレメント材料密度、列当 たりのスロット数、平均スロット幅、平均導電路幅及び熱エレメントの厚に依存 して構成されることを特徴とする濾過カートリッジ。