JP2002519565A - エンジンの排気フィルタ - Google Patents

エンジンの排気フィルタ

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JP2002519565A JP2000557064A JP2000557064A JP2002519565A JP 2002519565 A JP2002519565 A JP 2002519565A JP 2000557064 A JP2000557064 A JP 2000557064A JP 2000557064 A JP2000557064 A JP 2000557064A JP 2002519565 A JP2002519565 A JP 2002519565A
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Abstract

(57)【要約】 エンジンの排気フィルタ装置（１００、２００）は、ハウジング（１０２、２０２）と襞付きのフィルタ要素（１１４、２１４）を備える。ハウジングは、流入口（１０９、２０９）と流出口（１１０、２１０）を含み、流入口及び流出口間に排気ガス流路を画定する。襞付きのフィルタ要素（１１４、２１４）は、排気ガス流路に配置されて、フィルタ媒体（１１５、２１５）と、少なくとも第１の孔の開いたフィルタ支持部材（１１６、２１６）を含む。フィルタ媒体は、孔の開いた第1の支持部材（１１６、２１６）に隣接して配置され、支持部材（１１６、２１６）を超えて延在する伸長部分を含む。この伸長部は、排気ガスのフィルタ要素の迂回を防止し又は低減するシールを含む。エンジンの排気フィルタ装置は、又、排気ガス流路と作動関係にあり、フィルタ媒体の伸長部を圧縮してシールを形成する圧縮集成装置（１３０、２３０）を備え得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本出願は１９９８年６月２６日に出願した米国仮出願番号第６０／０９０，９
１０号の優先権を主張するものであり、参考のために斯かる出願の全体を本書に
組み入れる。
【０００２】
【発明の分野】
本発明は、内燃機関の排出ガスを清浄化するためのフィルタ装置に関するもの
である。
【０００３】
【発明の背景】
典型的な原動機の、即ち、エンジンの排気フィルタ装置は、流入口及び流出口
を有すると共に排気流路を画成するハウジングと、前記排気流路に配置されて粒
状物質等の汚染物質を捕捉するとともに、斯かる汚染物質が大気中へ排出される
のを防止するフィルタ装置とを含む。内燃機関の排気は斯かるフィルタ装置に流
入口を通って流入し、フィルタ装置を貫通して、流出口を通ってハウジングから
流出する。エンジンの排気フィルタ装置は一般的にはシールを使用して排気がフ
ィルタ装置を迂回するのを防止する。
【０００４】 エンジンの排気フィルタ装置のデザイナが直面する課題は、適当なシール材料
を見出すことである。排気フィルタ装置に使用するシールは過酷な運転状況に曝
される。例えば、エンジンの排気の濾過は例えば約摂氏２０４度（摂氏４００度
）以上の高温で行う。ディーゼルエンジンの再生排気フィルタ装置では更に高温
になり、一般的に約摂氏５３８度（華氏１０００度）以上の高温となる。ディー
ゼル用の排気フィルタ装置は排気中のすす粒子等の汚染物質を捕捉するのに使用
する。フィルタ装置に粒子が蓄積してくると、フィルタが詰まって排気流に対す
るフィルタの抵抗が増大してエンジンの背圧が過度に高くなる。エンジンの背圧
が過度に高くなると燃費が増大するとともに、極端な場合には、エンジンが停止
したり失陥する。従って、例えば、約摂氏５３８度（華氏１０００度）以上の高
温で粒子を燃焼してフィルタと断続的に再生して粒子を除去するのが望ましい。
【０００５】 排気フィルタ装置のシール材料もまた化学的に腐食する場合がある。エンジン
排気は酸形成ガス等の化学物質を含む場合があり、斯かる酸形成ガスは高温と組
み合わさると非常に腐食性が強くなる。腐食はシールの寿命を短縮して排気フィ
ルタ装置のガス漏れの原因となる。
【０００６】 エンジンの排気フィルタ装置のデザイナの直面する別の課題は強度があり信頼
性の高い排気フィルタ用シールをデザインすることである。シールが破損すると
、汚染物質がフィルタ要素を迂回して大気中へ排出されてしまうことから、シー
ルの信頼性は重要である。
【０００７】 ディーゼルエンジンの排気フィルタ装置に一般に使用するシール材料はしばし
ば温度又は耐化学物質性の要件に適合できない場合がある。例えば、フィルタ要
素をシールするのに使用する接着剤は一般的にはフィルタ装置の耐用年数に亘り
その作動温度及び化学的腐食に耐えることができず、その結果としてしばしばガ
ス漏れが発生する。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は従来の排気フィルタ装置の問題点の多くを解消する。 本発明の一態様によれば、エンジンの排気フィルタは流入口及び流出口を含み
、斯かる流入口及び流出口間の排気流路を画成する。襞を付けたフィルタ要素は
排気流路内に配置されるとともに、フィルタ媒体及び少なくとも第１の孔の開い
たフィルタ支持部材を含む。襞付きのフィルタ要素は約摂氏２０４度（華氏４０
０度）以上の温度に抵抗できる材料を備える。フィルタ媒体は第１の孔の開いた
フィルタ支持部材に隣接して配置されると共に、斯かる第１の孔の開いたフィル
タ支持部材を超えて伸長する部分を含む。このフィルタ媒体の伸長部は未濾過の
排気がフィルタ媒体を迂回するのを防止する、又は、フィルタ媒体を迂回するガ
スを低減するシールを備える。
【０００９】 本発明の別の態様によれば、エンジンの排気フィルタはハウジングと、襞のつ
いたフィルタ要素と、圧縮組立体とを備える。ハウジングは流入口及び流出口を
含むと共に、前記流入口及び流出口間に排気流路を画成する。襞付きのフィルタ
要素は排気流路内に配置されると共に、フィルタ媒体及び少なくとも第１の孔の
開いたフィルタ支持部材を含む。襞付きのフィルタ要素は約摂氏２０４度以上の
高温に抵抗可能な材料を備える。フィルタ媒体は第１の孔の開いた支持部材に隣
接して配置すると共に、第１の孔の開いたフィルタ支持部材を超えて伸長する部
分を含む。圧縮組立体はフィルタ媒体の前記伸長部を圧縮して、フィルタ媒体が
シールを備えるようにする。斯かるシールは未濾過の排気がフィルタ要素を迂回
するのを防止するか又は排気フィルタ要素を迂回する排気を低減する。
【００１０】
【実施例の詳細な説明】
図１、図２、図４及び図５に示すように、本発明によるエンジン用排気フィル
タ装置１００、２００は、ハウジング１０２、２０２と、ハウジング１０２、２
０２内に配置されたフィルタ要素１１４、２１４と、圧縮組立体１３０、２３０
とを備えることができる。ハウジング１０２、２０２は、流入口１０９、２０９
及び流出口１１０、２１０を含むと共に、流入口１０９、２０９と流出口１１０
、２１０との間を流体連絡する排気流路を画成する。フィルタ要素１１４、２１
４は排気流路内に配置することが可能である。或いは、ハウジングは複数の流入
口及び複数の流出口を含み、複数の排気流路を画成することが可能であり、且つ
、フィルタ要素を排気流路の各々に配置することが可能である。
【００１１】 ハウジングは、排気流路を画成する任意の所望の構成を有することが可能であ
る。流入口及び流出口をハウジングの任意の適当な部位に配置して、ハウジング
をエンジン排気装置の残りの部分に都合よく接続することができるようにするこ
とが可能である。流入口及び流出口をハウジングと一体に形成することが可能で
あり、或いは、ハウジングに取り付けられる別体の部品にすることも可能である
。
【００１２】 例えば、図１を参照すると、本発明を具現化するエンジンの排気フィルタ装置
１００のハウジング１０２は２つの対向する開放側面を１０４、１０５を有した
中空の平行六面体の本体１０３及び前記開放側面１０４、１０５をそれぞれ覆う
２つのハウジングキャップ１０６、１０７を含む。平行六面体の本体１０３は一
体の部品であっても良く、又、図２に図示する如くIビーム及び／又はＣビーム
で構成し、１つ以上のタイロッド又は溶接又は接着等のその他の任意の適当な手
段で固着するようにしても良い。ハウジングキャップ１０６、１０７は好適には
矩形であり、任意の適当な手段で平行六面体の本体１０３に取り付ける。例えば
、ハウジングキャップ１０６、１０７の各々に外側に伸長したフランジ１０８を
その周辺に沿って設け、斯かるフランジ１０８をボルト又はクランプ等の任意の
適当な締結手段で平行六面体の本体１０３に取り付ける。好適には流入口１０９
をハウジングキャップ１０６、１０７の一方に配置し、好適には流出口１１０を
他方のハウジングキャップに配置するが、流入口１０９及び流出口１１０はハウ
ジング１０２の任意の都合の良い部位に配置することが可能である。配意ガスは
流入口１０９を通ってハウジング１０２に流入し、開放側面１０４、１０５の一
方から他方の開放側面１０４、１０５まで中空の平行六面体の本体１０３を通過
して、流出口110を通ってハウジング１０２から流出する。従って、フィルタ装
置１００の排気流路は中空の平行六面体の本体１０３により画成されると共に、
流入口１０９及び流出口１１０間を流体連絡することが可能である。
【００１３】 フィルタ要素は襞をつけられているのが好適であり、フィルタ媒体及び少なく
とも1つのフィルタ支持部材を含み、当該フィルタ支持部材はフィルタ媒体に隣
接して配置される。好適には、フィルタ要素は少なくとも２つのフィルタ支持部
材を含んでフィルタ媒体をよく支持すると共に排出をよくし、且つ、フィルタ要
素は２つの支持部材間に配置されるとともに当該支持部材により支持される。フ
ィルタ要素のサイズ、単位長さ当たりの襞の数及び襞の高さはどれくらいのフィ
ルタ表面積を所望するかにより決定する。例えば、1インチ（約２．５４ｃｍ）
当たりの襞の数は1インチあたり約２．５乃至1インチ当たり約８の範囲であり、
襞の高さは約１．２７ｃｍ（０．５インチ）乃至約７．６２ｃｍ（３インチ）で
ある。好適な1インチ当たりの襞の数は約６である。
【００１４】 本発明の1態様によれば、フィルタ媒体は好適にはフィルタ支持部材より若干
大きくして、フィルタ媒体がフィルタ支持部材に隣接して又は２つのフィルタ部
在間に配置された時にフィルタ媒体の一部がフィルタ支持部材を超えて伸長する
ようにする。フィルタ媒体の伸長部はシールとして機能する。斯かるシールをガ
スケットシール又は高温接着剤等の従来のシール手段として使用することが可能
であり、又は、斯かるシールを従来のシール手段に追加して使用してシール安全
性を更に高めるようにすることも可能である。シールの使用は圧縮組立体の説明
時に詳細に説明する。
【００１５】 フィルタ要素は様々に構成することが可能であり、エンジンの排気フィルタ装
置の構成により決定される。図1及び図２に図示した実施例では、例えば、襞付
きのフィルタ要素１１４はハウジング１０２内、特に、平行六面体の本体１０３
内に配置される。フィルタ要素１１４は、フィルタ媒体１１５及び２つのフィル
タ支持部材１１６、１１７を備える。好適には、フィルタ媒体１１５はフィルタ
支持部材１１６、１１７より若干大きくされて、フィルタ媒体１１５をフィルタ
支持部材１１６、１１７間に配置した時に、フィルタ要素１１５の一部１１８が
少なくともフィルタ要素１１４の一方の側面においてフィルタ支持部材１１６、
１１７を超えて伸長するようにする。好適にはフィルタ要素１１４の２つの対向
する面に置いてであり、より好適にはフィルタ要素１１４の全ての面において伸
長することが望ましい。フィルタ媒体１１５の伸長部１１８はシールとして機能
して、フィルタ要素１１４とハウジング１０２の内壁との間の間隙をシールして
、排気がフィルタ要素１１４を迂回するのを防止又は低減する。伸長部のサイズ
はフィルタ媒体の材料及びフィルタ媒体の厚さ等の様々な要因により変化する。
伸長部の好適なサイズは図１及び図２に図示の実施例の場合約０．６３６ｃｍ（
約０．２５インチ）である。
【００１６】 圧縮組立体を使用してフィルタ媒体の伸長部を圧縮してシールを形成して、当
該シール単独で又はガスケットシール又は高温接着剤等の従来のシールと一緒に
使用して排気がフィルタ要素を迂回するのを防止又は低減する。フィルタ媒体の
伸長部は様々に圧縮することが可能である。例えば、フィルタハウジングの要素
を使用して伸長フィルタ媒体を圧縮することが可能であるし、又は、別の装置を
使用することも可能である。従って、圧縮組立体を様々な構成にすることが可能
である。
【００１７】 図１及び図２に図示の実施例では、例えば、圧縮組立体１３０は平行六面体の
本体１０３、２つのハウジングキャップ１０６、１０７及び１つ以上のタイロッ
ド１３３を含み、これらの全てがハウジング１０２の要素となる。フィルタ要素
１１４の伸長部１１８は端部表面１３１及び２つの側部表面１３２を有し、それ
らのいずれもが圧縮されるとシールとして機能する。例えば、フィルタ要素１１
４の２つの襞付きの側面１３３は襞に対して平行であり、当該側面の各々に伸長
部１１８の２つの側部表面１３２をハウジングキャップ１０６、１０７の一方の
フランジ及び平行六面体の本体１０３間で封止圧縮してハウジング１０２の内部
壁に対してフィルタ要素１１４の襞側面１３３をシールするようにすることが可
能である。図１及び図２は、同一のハウジングキャップ１０７のフランジ１０８
が、フィルタ媒体１１５の双方の襞側面１３３を平行六面体の本体１０３の同一
側面１０５に対して圧縮されるように構成されているが、フィルタ要素１１５の
各襞側面１３３を異なるハウジングキャップ１０６、１０７で、平行六面体の本
体１０３の異なる側面１０４、１０５に対して圧縮するように構成することも可
能である。襞に対して垂直な側面であるフィルタ要素１１４の２つの端部側面上
において、伸長部１１８の端部表面１３１を、１つ以上のタイロッド１３３で前
記フィルタ要素１１４の端部側面１３８に配置した２つのＩビーム１３４、１３
５間で圧縮すると、フィルタ要素１１４の端部側面１３８がハウジング１０２の
内部壁に対して圧縮される。好適にはフィルタ要素１１４の襞側面１３３には位
置したＩビーム１３６、１３７は端部側面１３８の伸長フィルタ媒体１１８が十
分に圧縮されて強固なシールを提供するが、過度に圧縮してフィルタ媒体１１５
の孔を崩壊させ、ガスが当該フィルタ媒体１１５を通過するのを妨害しないよう
な寸法に構成される。
【００１８】 図３、図４及び図５に示すように、本発明を具現化するエンジンの排気フィル
タ装置２００の別の代表的な実施例は、ハウジング２０２、当該ハウジング２０
２内に配置したフィルタ要素２１４、及び、圧縮組立体２３０を含む。ハウジン
グ２０２は、全体として円筒状の構成にされ、２つの開放端２０４、２０５を有
する中空の円筒状本体２０３及び前記２つの開放端２０４、２０５を覆う２つの
ハウジングキャップ２０６、２０７を備える。ハウジングキャップ２０６、２０
７は、任意の適当な手段により円筒状本体２０３に取り付けることが可能である
。例えば、図３に示すように、ハウジングキャップ２０６、２０７のいずれか、
又は、双方に、外側に伸長した半径方向フランジ２０８を設けることが可能であ
り、前記半径方向フランジは、円筒状本体２０３の対向する端部２０４、２０５
で外側に伸長した半径方向フランジ２１１に取り付けられる。斯かる取付けはボ
ルト又はクランプ等の任意の適当な手段により達成される。或いは、図４に示す
ように、ハウジングキャップ２０６、２０７のいずれか、又は、双方が、内部ね
じ山を備えた軸線方向に伸長したフランジ２１２を含み、円筒状本体２０３の対
応する端部２０４、２０５はおねじを含む。ハウジングキャップ２０６、２０７
は次いで円筒状本体２０３にねじ止めすることが可能である。
【００１９】 流入口２０９は、ハウジングキャップ２０６、２０７の一方に配置されるのが
望ましく、流出口２１０は、他方のハウジングキャップに配置されるのが望まし
いが、流入口２０９及び流出口２１０をハウジング２０２の任意の都合の良い部
位に配置することも可能である。排気は、流入口２０９を通ってハウジング２０
２内に流入し、開放端２０４、２０５の一方から他方の開放端２０４、２０５ま
で、中空円筒状本体２０３を通過し、流出口２１０を通って、ハウジング２０２
から流出する。従って、フィルタ装置２００の排気流路を、中空円筒状本体２０
３により画成することが可能であり、流入口２０９及び流出口２１０間を流体連
絡することが可能である。
【００２０】 図４に示すように、エンジンの排気フィルタ装置２００の、好ましくは、襞付
きのフィルタ要素２１４は、円筒状の構成にされると共に、フィルタ媒体２１５
及び２つのフィルタ支持部材２１６、２１７を備えることが可能である。フィル
タ媒体２１５は、フィルタ支持部材２１６、２１７より若干大きく構成されるの
が好適である。従って、当該フィルタ媒体２１５をフィルタ支持部材２１６、２
１７間に配置すると、フィルタ媒体２１５が少なくともフィルタ要素２１４の一
方の端で、好適には、フィルタ要素２１４の双方の端でフィルタ支持部材２１６
、２１７を超えて伸長する部分２１８を含む。フィルタ媒体２１５の伸長部２１
８は、シールとして機能し、排気がフィルタ要素２１４を迂回するのを防止し、
又は、低減する。ここでも、伸長部のサイズは様々な要因により変動する。伸長
部の好適なサイズは、図４及び図５に示した実施例の場合には、約０．６３５ｃ
ｍである。
【００２１】 円筒状フィルタ要素２１４は、様々な構成にすることが可能である。例えば、
円筒状フィルタ要素２１４は、図６に示すように、矩形のフィルタ複合材料２１
９を備え、当該複合材料は、溶接により、或いは、接着剤を使用して、又は、ク
リップ等の任意の適当な手段により、互いに取り付けられる、２つの対向する円
２２０、２２１を備える。フィルタ要素２１４に襞が付けられる場合には、フィ
ルタ複合材料２１９は公知の襞付け方法によって波形に形成される。波形を付け
た後でフィルタ複合材料２１９の対向する縁２２０、２２１を取り付けて、フィ
ルタ複合材料２１９が中空の襞付きの円筒状構造体を形成するようにする。
【００２２】 フィルタ複合材料２１９は、フィルタ媒体２１５及び２つのフィルタ支持部材
２１６、２１７を含み、フィルタ媒体２１５は、２つのフィルタ支持部材２１６
、２１７の間に挟持される。フィルタ複合材料２１９の２つの取付け縁２２０、
２２１は、伸長フィルタ媒体を含まず、取付けられない２つの縁２２０、２２１
は、伸長フィルタ媒体２１８を含み、円筒状フィルタ要素２１４の端部を形成す
る。フィルタ媒体２１５は、任意の適当な手段で支持部材２１６、２１７間に固
着することが可能である。例えば、図６ａに示すように、複数のＵ字状のクリッ
プ２２４を、フィルタ複合材料２１９の２つの縁２２０、２２１の各々に取り付
ける。クリップ２２４は、スポット溶接や、圧力頭付け（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓ
ｔａｋｉｎｇ）や、圧伸成形や、クリンピングを含む、確実な取付けを提供する
任意の方法で複合材料２１９に取り付けることが可能である。クリップ２２４の
各々は、複数の熊手２２５をその内側表面に含み、好適には図６ｂに示すように
、端部に沿って含むのが好適である。クリップ２２４を複合材料２１９に取り付
けると、熊手２２５が支持部材２１６、２１７上に把持され、クリップ２２４が
複合材料２１９上に固着される。熊手２２５は様々なサイズにすることが可能で
あり、支持部材２１６、２１７の構造との要因により決定される。図４及び図５
に示す実施例に使用される支持部材２１６、２１７の構造では、熊手２２５は好
適には長さが約０．０１２７ｃｍ（０．００５インチ）で、幅が０．０１２７ｃ
ｍ（０．００５インチ）乃至約０．０２５４ｃｍ（０．０１０インチ）である。
或いは、複合材料２１９をクリップを使用せずに、抵抗溶接やスポット溶接、ク
リンピング、圧延或いは打ち抜き等の、様々な従来の技術により固着することが
可能である。複合材料２１９の固着と、襞付きフィルタ要素２１４の形成の好適
な方法では、襞付きのフィルタ複合材料２１９の対向縁２２０、２２１が、図６
Ｃ及び図６ｄに示したクリップ等の外側支持部材２１６を使用して取り付けられ
る。図６Ｃに図示する如く、外側支持部材２１６は約１．９０５ｃｍ（０．７５
インチ）等の一定の長さだけ複合材料２１９を超えて伸長した部分２４７を含む
ことが可能である。図６ｄに図示する如く、伸長部２４７は縁２２０、２２１上
に折りたたむことができる。次いで、折り目を圧縮して支持部材２１６、２１７
を絞り出し、又は、クリンプして、側部シールを形成する。更に強固なシールを
提供するために、クリップを圧縮する前に折り目上に配置することが可能である
。
【００２３】 図４及び図５に示すように、排気フィルタ装置２００の圧縮組立体２３０は第
１及び第２の端部キャップ２３１、２３２、孔の開いた芯２３３及び圧縮装置を
含む。第1及び第２の端部キャップ２３１、２３２は円筒状のフィルタ要素２１
４の端部にそれぞれ配置される。圧縮装置は第１及び第２の端部キャップ２３１
、２３２をフィルタ要素２１４の端部に圧縮して、フィルタ要素２１４の端部を
シールする。孔の開いた芯２３３も、又、端部キャップ２３１、２３２の間、及
び、フィルタ要素２１４内に配置することが可能であり、且つ、圧縮装置により
圧縮することが可能である。好適には、孔の開いた芯２３３は伸長したフィルタ
媒体２１８が十分に圧縮されて強固なシールを提供するが、過度に圧縮されてフ
ィルタ媒体の孔が潰れてガス流がフィルタ媒体２１５を通過するのを妨害するこ
とが起きない寸法にされる。或いは、孔の開いた芯２３３の代わりに孔の開いた
籠（図示なし）をたんぷキャップ２３１、２３２の間且つフィルタ要素２１４の
外周に隣接して配置しても同様の目的を達成することが可能であり、また、芯２
３３及び籠の双方を使用することも可能である。
【００２４】 適当な圧縮装置は芯２３３を貫通して軸線方向に伸長すると共に双方の端部キ
ャップ２３１、２３２を作動するように接合するボルト２３４を備えることが可
能である。代替の機械式圧縮手段を使用することが可能なことは明白である。例
えば、端部キャップ２３１、２３２の各々は外側に伸長した半径方向フランジ（
図示無し）を有し、一つ以上のボルトがフランジを貫通して伸長すると共に、締
め付けられて、フィルタ要素２１４及び芯２３３を圧縮するようにすることが可
能である。
【００２５】 第１の端部キャップ２３１は、盲目にされるのが好適であるが、様々に構成し
てフィルタ要素２１４、芯２３３及びボルト２３４を収容するようにされる。例
えば、図４及び図５に図示する如く、周囲にフィルタ要素２１４が圧縮時に所定
位置から滑り落ちるのを防止する軸線方向のフランジ２３５、芯２３３を収容す
る溝２３７及び盲目のねじの切られたボルト２３４を収容する孔２３９を有する
ことが可能である。第１の端部キャップ２３１と同様に、第２の端部キャップ２
３２もまた圧縮中にフィルタ要素２１４を所定位置に保持するのを助ける軸線方
向のフランジ２３６及び芯２３３を収容する溝２３８を有することが可能である
。第２の端部キャップ２３２は、開放端部キャップとなるように、且つ、中央で
ボルトを収容できるように、構成されるのが好適である。例えば、図７に示すよ
うに、第２の端部キャップ２３２は、複数の支持アーム２４１及び１つのハブ２
４２を有するスパイダコネクタ２４０を含むことが可能である。支持アーム２４
１は、環状開口部２４３を横断して伸長すると共に、ハブ２４２を支持する。ハ
ブ２４２は、ボルト２３４を収容することができる開口２４４を含む。開口部２
４３は、芯２３３の内部と流出口間の流体連絡を可能にする。スパイダーコネク
タ２４１は、第２の端部キャップ２３２の一体部分とすることが可能であり、或
いは、溶接等の適当な手段により第２端部キャップ２３２に取付けられる。
【００２６】 フィルタ要素２１４を圧縮するためには、ボルト２３４が第２の端部キャップ
２３２の開口部２４４を軸線方向に貫通し、第１の端部キャップ２３１のねじの
切られた孔内へ螺合されていく。端部キャップ２３１、２３２の何れか又は双方
が、ワッシャ２４５又はその他の適当な手段でボルト２３４の緩みを防止する。
ボルト２３４は、フィルタ要素の伸長フィルタ媒体２１８が十分にではあるが、
過度に成らない程度に、圧縮されるまで締め付けられる。
【００２７】 圧縮組立体２３０は任意の適当な手段でハウジング２０２に固着することが可
能である。例えば、第２の端部キャップ２３２の外側にねじを切るとともに、ハ
ウジングキャップ２０７内のねじのきられた開口部２４６に連結することが可能
である。或いは、圧縮組立体２３０をフランジアダプタ（図示無し）に連結する
ことが可能であり、フランジアダプタは、次いで、ハウジングキャップ２０７又
は、ハウジング２０２に取り付けられる。
【００２８】 作動中の排気の好適な流路は、図４の矢印により表される。排気は、流入口２
０９からハウジング内に流入し、第１の端部キャップ２３１の周りを流れて、フ
ィルタ要素２１４及び芯２３３を通過し、次いで、流出口２１０を通ってハウジ
ング２０２から流出する。この構成では、フィルタ要素２１４がアウトサイド−
インの流れを創出して、すす粒子等の固体汚染物質がフィルタ要素２１４の外側
表面上に主として収集される。或いは、流路を反対にしてフィルタ要素２１４を
インサイド−アウトの流れを創出するように構成することも可能である。
【００２９】 図１、図２、図４及び図５に示したフィルタ媒体は、好適には、１つ以上の微
孔質のフィルタ媒体を備え、例えば、炭化水素粒子等の粒状汚染物質を除去する
。フィルタ媒体は、過度の高温、炭化水素、塩化物及び酸形成排気に曝される。
従って、フィルタ材料は高温及び化学的腐食に耐えられるのが好適である。様々
な微孔質のフィルタ材料又はそれらの組み合わせがフィルタ媒体として使用され
るのに適しており、これらの材料にはセラミックファイバー及び多孔性金属ファ
イバーが含まれる。高純度シリカ、アルミノシリケート、ボロシリケート−Ｅガ
ラス、粉末金属合金、ボロン、及び、炭素ファイバー、更に、その他の合成繊維
又はマトリックス形成材料等の材料も、同様に使用することが可能である。一般
に、低圧力降下によって、すす粒子等の固体汚染物質を十分に除去できるフィル
タ要素を形成できるものであれば、使用温度が少なくとも約摂氏２０４度である
無機性繊維材料であれば、いずれも使用することが可能である。典型的には、本
発明のフィルタ媒体は、平均ファイバー径が約０.２５ミクロンから約１５ミク
ロンであり、好適には、約０.５ミクロンから約２.０ミクロンである。更に、フ
ィルタ媒体は、好適には、圧縮自在の材料として仕上げされ、フィルタ媒体が圧
縮可能になることが好適である。
【００３０】 好適なフィルタ媒体は、ボロンシリケート−Ｅガラスファイバーである。この
ファイバーは、様々な平均ファイバー径のものが市販されており、例えば、１０
４、１０６及び１０８Ｂ等級のファイバーであり、これはジョンズマンヴィル社
（Ｊｏｈｎｓ−Ｍａｎｖｉｌｌｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より市販されてい
る。フィルタ媒体は、好適には平均ファイバー径が０．６５ミクロンであり、表
面積が２．３ｍ2／ｇのボロン−Ｅガラスファイバーの使用温度は、約摂氏６４
８度（華氏１２００度）であり、軟化温度は約摂氏８１５度（華氏１５００度）
であって、卓越した耐化学物質性を有する。
【００３１】 別の好適なフィルタ媒体は、クォーツファイバーを備えており、当該ファイバ
ーは、極高温に耐えることができると共に、高い濾過効率を備える。マンビル・
コーニング（Ｍａｎｖｉｌｌｅ Ｃｏｒｎｉｎｇ）タイプの１０４、１０６、１
０８、１１０等級、及び、それらを組み合わせたクォーツファイバーを使用する
ことが可能である。このフィルタ媒体は、その径が半ミクロン以下から４ミクロ
ンまでのファイバーを、空気抵抗の低い高多孔性シートにブレンドする一方で、
バインダーを添加することなく、保全性を保持できる点で有利である。更に、ク
ォーツファイバーの融点は、約摂氏１３７１度（華氏２５００度）以上であり、
広範な耐化学物質性を有する。
【００３２】 アルミノシリケートファイバー、又は、クロミウム含有アルミノシリケートフ
ァイバーも、本発明のフィルタ要素に使用可能な材料として好適である。これら
の材料は、極細のファイバーにブレンドされて市販されている。例えば、平均フ
ァイバー径が３乃至４ミクロンで、ジョンズマンヴィル社（Ｊｏｈｎｓ−Ｍａｎ
ｖｉｌｌｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）より市販されている、アルミノシリケー
トファイバー又はクロミウム含有アルミノシリケートファイバーを、本発明のフ
ィルタ要素に使用することが可能である。アルミノシリケートファイバー、又は
、クロミウム含有アルミノシリケートファイバーの融点は、約摂氏１７６０度（
華氏３２００度）以上であり、広範な耐化学物質性を有する。
【００３３】 全体として、図１、図２、図４及び図５に示した支持部材は、フィルタ媒体の
支持を可能とし、且つ、フィルタ媒体への、及び／又は、当該フィルタ媒体から
のガスの排出を可能とする、任意のメッシュを含む。支持部材も、又、波形であ
るのが好適である。従って、支持部材に金網メッシュワイヤや、ポール社から市
販されている製品であるリジメッシュ（ＲＩＧＩＭＥＳＨ）等の焼結金網メッシ
ュを使用するのが好適である。アラミド、黒鉛、及び、ピーク（ＰＥＥＫ）（ポ
リエチレンセルケトン）（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）等の金
属以外の材料も適している。ワイヤメッシュ媒体の厚さは、約０．００５１ｃｍ
（約０．００２インチ）乃至約０．２５４ｃｍ（約０．０１０インチ）の範囲に
することが可能であり、メッシュサイズは１００メッシュ、９０ｘ１００メッシ
ュ、７０メッシュ、又は、４２メッシュが適当である。フィルタ媒体の上流側で
の好適なワイヤメッシュ媒体の厚さとメッシュサイズとは、それぞれ約０．０２
２９ｃｍ（０．００９インチ）乃至約０．２５４ｃｍ（０．０１０インチ）、及
び、４２メッシュである。フィルタ媒体の下流側での好適なワイヤメッシュ媒体
の厚さ及びメッシュサイズは、それぞれ約０．０２２９ｃｍ（０．００９インチ
）乃至約０．２５４ｃｍ（０．０１０インチ）、及び、１００メッシュである。
上流及び下流側のメッシュサイズは、フィルタ媒体のファイバーを保持するが、
フィルタ媒体の両端での大きな圧力降下を生じないサイズであることが好ましい
。ポール社から市販されているＰＰＭ媒体等の多孔性金属媒体も、同様に、支持
部材としての使用に適している。
【００３４】 図１乃至図５に示したエンジンの排気フィルタ装置の構成部品は、耐化学的腐
食性を有すると共に、エンジンの排気温度に、及び／又は、再生が使用される場
合には再生温度に、耐えられる材料から形成されるのが好適である。フィルタ媒
体以外のフィルタ装置の構成部品は、炭素鋼又は低合金鋼等の金属から形成され
るのが典型的である。ステンレス鋼（例えば、３０４、３１６又は３４７ステン
レス鋼）又は高合金から形成される構成部品は、特に、高耐腐食性が要求される
ような場合に使用することが望ましい。
【００３５】 更に、図１乃至図５に示した実施例では、本発明のシールに加えて、従来のシ
ールを使用し、シール安全性を更に高めるようにすることが可能である。例えば
、高温接着剤をフィルタ媒体の伸長部と圧縮集成装置の圧縮表面との間に付与す
る等することにより、シール性を更に改善することが可能である。
【００３６】 本発明のシールは多数の利点を有する。例えば、斯かるシールは高温に耐える
ことが出来ると共に耐化学腐食性も高い。クォーツやボロンシリケート−Ｅグラ
スファイバー等の好適なシール材料は、卓越した耐化学腐食性を有し、更に、エ
ンジンの排気温度又は排気フィルタ再生温度をはるかに上回る使用温度を有する
。更に、本発明のシールは、フィルタ媒体に一体化され、従って、フィルタ媒体
から容易に破断して分離することがないことから、信頼性が高い。更に、本発明
のシールは、全体として、ガスケットシールや接着剤の付与等を必要としないこ
とから、コスト効果が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化した代表的なフィルタ装置の側面図である。
【図２】 図１に図示した実施例のフィルタ要素の側面図である。
【図３】 本発明を具体化した別の代表的なフィルタ装置の斜視図である。
【図４】 図３に図示した実施例の断面図である。
【図５】 図４に図示したフィルタ装置の一部の断面図である。
【図６】 図６ａは、本発明の１態様による代表的なフィルタパック複合材
料の頂面図、図６ｂは、図７ａのフィルタパック複合材料の代替実施例の頂面図
、図６ｃは、側面シールをする前の代表的な蛇腹フィルタパックの断面図、図６
dは、側面シールをした後の蛇腹フィルタパックの断面図である。
【図７】 図４に図示した圧縮集成装置の第２のシール部材の１実施例の底
面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3G090 AA01 EA00 4D058 JA10 JA14 JB04 JB05 JB14 JB24 JB41 KA12 KA13 KA14 KA29 KA30 KC19 KC30 QA27 SA08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの排気フィルタにおいて、前記排気フィルタは、 流入口と流出口とを有し、且つ、前記流入口と前記流出口との間に排気流路を
    画成する、ハウジングと、 前記排気流路内に配置され、フィルタ媒体と、少なくとも第１の孔の開いたフ
    ィルタ支持部材とを含み、且つ、約摂氏２０４度（華氏４００度）以上の温度に
    対する耐熱性を有する材料を備えた、襞付きのフィルタ要素であって、前記フィ
    ルタ媒体が前記孔の開いたフィルタ支持部材に隣接して配置され、且つ、前記孔
    の開いたフィルタ支持部材を超えて延在する部分を含む、前記襞付きのフィルタ
    要素とを備え、前記フィルタ媒体の前記伸長部は、未濾過排気が前記襞付きのフ
    ィルタ要素を迂回するのを防止し、又は、低減することを特徴とする、エンジン
    の排気フィルタ。
  2. 【請求項２】 エンジンの排気フィルタにおいて、前記排気フィルタは、 流入口と流出口とを有し、且つ、前記流入口と前記流出口との間に排気流路を
    画成する、ハウジングと、 前記排気流路内に配置され、フィルタ媒体と、少なくとも第１の孔の開いたフ
    ィルタ支持部材をと含み、且つ、約摂氏２０４度（華氏４００度）以上の温度に
    対する耐熱性を有する材料を備えた、襞付きのフィルタ要素であって、前記フィ
    ルタ媒体が前記孔の開いたフィルタ支持部材に隣接して配置され、且つ、前記孔
    の開いたフィルタ支持部材を超えて延在する部分を含む、前記襞付きのフィルタ
    要素と、 前記排気流路と作動関係をもって、前記フィルタ媒体の前記伸長部を圧縮して
    シールを形成する、圧縮組立体とを備え、前記シールは、未濾過排気が前記襞付
    きのフィルタ要素を迂回するのを防止し、又は、低減することを特徴とする、エ
    ンジンの排気フィルタ。
  3. 【請求項３】エンジンの排気フィルタ要素用のシールであって、前記エンジ
    ンの排気フィルタ要素は、フィルタ媒体と、前記フィルタ媒体に隣接して配置さ
    れ、且つ、少なくとも孔の開いた第1のフィルタ支持部材を含み、 前記シールは、前記孔の開いたフィルタ支持部材を超えて延在する、前記フィ
    ルタ媒体の一部を備え、未濾過排気が前記襞付きのフィルタ要素を迂回するのを
    防止し、又は、低減することを特徴とする、エンジンの排気フィルタ要素用シー
    ル。
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