JPH03500071A - マフラ装置、微粒子用フィルタモジュールの製造方法及び該フィルタモジュールからの微粒子の除去方法 - 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】 微粒子用フィルタモジョール 発明の分野 本発明は、一般的に言えば、主にディーゼルエンジンにより脂勧される車両のマ フラ装置に関する。このマフラは、エンジンから排出される微粒子を捕捉するフ ィルタ・トラップを備え、該微粒子を酸化して無公害ガスとして放出する再生機 構を提供するものである。

発明の背景 ディーゼルエンジン車両により放出される微粒子は１９７０年代の後半から１９ ８０年代の前半にかけて環境整備関係者と自動車産業の双方にとって大きな懸念 の対象となフた。この懸念はオイル供給量の低下とディーゼルエンジンの極めて 多種の乗用車及び軽トラツクへの採用とにより切迫したものとなった。当時はデ ィーゼル化への広範な流れがあると考えられていた。ディーゼルエンジンは普通 ガソリンエンジンよりも高価であるが、より高効率であり、従って、当時は高効 率を重視する価値感からディーぜルニンジンが人気を博したのである。

ディーゼル車両の、特に都市部における、大量な増加が見込まれたことからディ ーゼル微粒子の大気に与える影響について懸念が生じたのである。ディーゼル微 粒子は肺に吸い込まれ易い物質であり、変異説発性及び発癌性の化学物質を含ん でおり、かつ強力な光の吸収作用を有し、ある地域では視肥性の低下をもたらす 。これらの問題に対し、様々な機関から規制法例が発布された。

ディーゼル微粒子の放出を減少させる必要に応えて、車両及びエンジン製造業者 はエンジンから生じる微粒物の量を減少させ、及び／又は、排気ガスから微粒物 を除去する試みを始めた。後者は本発明と関係があり、この試みは一般的に言え ばトラップ・オキシダイザ−として公知の装置を使用するものである。トラップ ・オキシダイザ−は一般的に耐熱フィルタ（トラップ）を備え、該フィルタから 微粒子を断続的に焼失（酸化）せしめる公知の再生工程を有している。トラップ には過度な負担が掛からないように、またエンジン効率を低下させて好ましくな い背圧が生じないように、トラップを定期的に再生させる必要がある。トラップ により捕捉された微粒物は主に炭素と炭化水素であるのでそれらの化学エネルギ ーは高く、着火すれば容品に燃焼して大量の熱を発生する。

放出されたディーゼル微粒子を捕捉するために現在考え得るトラップとしては主 に、細胞状のセラミック・エレメント（米国特許第４，２７６．０７１号参照） と触媒ワイヤ・メツシュ装置（米国特許第３，４９９，２６９号参照）とがあり 、本発明においてはＢ胞状のフィルタエレメントを使用する。

トラップ・オキシダイザ−による再生システムは基礎となる制御理論の相違に基 づき２つのグループに大別される。一方のグループは強制再生システムであり、 他のグループは自己再生システムである。強制再生システムは本発明と関係があ り、燃料供給式バーナーを用いたもの（米国特許第４，１５７，８５２号参照） 、電気ヒーターを用いたもの）米国特許第４，２７０，９３６号、同第４，２７ ６．０６６号、同第４，３１９，８９６号、及び英国公開第２，１３４，４０７ 号参照）、それに任意の時点で排気ガスの温度を上昇させることを狙った、デチ ューニング技術（ｄｅｔｕｒｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を用いたもの（米 国特許第４．２１１，０７５号及び同第３，４９９，２６０号）等がある。自己 再生システムには触媒金属を含む燃料添加物を使用するものや捕捉された微粒子 の着火温度を下げるための触媒処理トラップを使用するもの等がある。

説明したように、ディーゼル微粒子の放出を減少させるための努力はなされてき たが、単純で、信頼性が高く、効率の良いトラップ装置は今だに実現していない 。

先行技術に係るシステムは、理論的に一緒に組み合わせて初めて問題の解決が計 れるような事項の集まりとでも言えるものであり、そうした公知の゛システムは 、いずれも、排気問題の全体、即ち、消音と環境上受は入れ可能な排気ガスの放 出との両方に向けられたものではない。

発明の要約 本発明は、放出されたディーゼル微粒子を捕捉するための微粒子用フィルタモジ ュールと該モジュールの製造方法に関し、また、減音機構を備えたモジュールを 有す゛るマフラ・フィルタ装置と該マフラ・フィルタ装置の使用方法にも関する 。

本発明の微粒子用フィルタモジュールは側部に沿って剛性のハウジングにより囲 まれたセラミック・フィルタ・エレメントを有している。ハウジングは両端部間 に長手方向にセラミック・フィルタ・エレメントを保持するための構造を備えて いる。モジュールも、剛性ハウジングに対するフィルタ・エレメントの緩衝構造 と、フィルタ・エレメントからハウジングへの熱伝導の抑制構造と、剛性ハウジ ングの両端部でのフィルタ・エレメントとハウジング間の上記緩衝構造を密閉す るシール構造とを備えており、該シール構造は、フィルタ・エレメントと、剛性 ハウジングの両端部の上記フィルタ・エレメント保持構造との間で部分的に圧縮 され、セラミック・コアに軸方向の予圧をかけるように構成されている。

微粒子用フィルタモジュールの製造方法は、セラミック・フィルタ・エレメント の側部を膨張耐熱緩衝材で包み、該包んだフィルタ・エレメントをハウジング内 に滑り込ませて、耐熱材の両端部にシール材を設け、かつハウジングに径方向内 方に折曲された両端部を形成して、フィルタ・エレメントと該内方折曲両端部と の間のシールの一部を圧縮する、各工程を有する。

本願の方法は、場合により、金属シートを予め半ば丸めた状態にしておき、耐熱 Ｍ衝打で包んだセラミック・フィルタをその中に滑り込ませ、その後、丸めたシ ートを所定の円筒形状に絞り、シートの合わせ目を溶接する、各工程を有するよ うにしてもよい、更に、モジュールを使用前に加熱して膨張耐熱材を硬化させて もよい。

モジュールはモジュールであるが故に、そして更に、細胞状のセラミック・エレ メントの適切な使用に重要な多くの特徴を備えているが故に大きな利点がある。

モジュール形式において、エレメントは、特定のハウジングの中で使用し、再生 のために取り出す、そして同じ或いは別のハウジングの中に入れることができる 。加えるに、モジュールの概念はマフラ装置のような、より大きな構造物のより 簡単な製造を可能とする。

本発明のセラミック・フィルタ・モジュールはセラミック・エレメントを横方向 から圧迫し、かつ該エレメントの再生中の熱を封じ込めておくための膨張耐熱材 をセラミック・エレメントの周りに備えている。この耐熱材は継ぎ目が漏熱の原 因箇所にならないように斜めの接合部を有しており、しかも、セラミック・エレ メントの両端部の正しい位置でシールされている。

更に重要なことは、ハウジングが径方向内方へ折曲された両端部を有し、該折曲 両端部が、シール材を圧縮するのみならず、セラミック・エレメントを軸方向の 予圧をかけた状態で保持することである。従って、耐熱材はセラミック・エレメ ントに横方向の負荷を掛けると共に、セラミック・エレメントに対する側方から の衝繁を緩衝する。ハウジングの両端部はセラミック・エレメントに対し軸方向 の負荷を掛ける。このような構造は、セラミックのひび割れを最少にし、仮りに ひびが生じたとしても、該ひびの広がりを阻止する。この点、この構造は、熱循 環時のセラミック・エレメントと金属ハウジングとの異なる動きを吸収する部分 を設けたことにより、セラミック・エレメントと金属ハウジング間の相異なる熱 膨張を許容するものである。従って、本発明の構造は、モジュールとしたことの 利点と共に、セラミック・エレメントを周囲の条件に対して保護できる利点をも 有するものである。

この点に関し、ハウセラミック・フィルタ・モジュールの製造方法は構成部材の もろくて割れ易い性質を考慮したものであり、最終製品における欠陥の発生を最 少のものにす゛ることができる。特に注目すべきは、ハウジングの両端部に同じ 丸みをつけてセラミック・エレメントの両端に等圧を加えるようにしたことであ る。

本発明のマフラ・フィルタ装置はエンジンの排気ガスの音と微粒子を低減させる ものである。この装置は、音の減衰構造と微粒子を除去する濾過構造の両方が納 められたハウジングを有する。また、燃焼により再生を行なうために濾過構造の 入口端部を加熱する加熱構造と、該加熱構造の制御機構が設けられている。

本発明の特別な利点は排気ガスから微粒子を除去すると同時に排気音を消音でき るという二重効果にある。更に重要な点は加熱構造が主に輻射熱によって加熱を 行なうことであり、これにより加熱構造の細部構成を単純化することができる。

セラミック・フィルタ・モジュールは本発明の装置に好適な濾過装置を構成する 。微粒子をフィルタ・モジュールの軸心に対し径方向じ適度に分布されることが できるように、本発明のマフラ・フィルタ装置は排気ガスの流れをフィルタ・モ ジュールの中心部から外方に方向づける偏向構造を備えている。これにより、再 生時に、フィルタの中心部で熱が過度に上昇することがなく、適度に分散し、フ ィルタにひび割れが生じる恐れが軽減されている。

種々の実施例は加熱構造の細部構成について更なる利点を示している。例えば、 ある実施例では、セラミック・エレメントの表面が燃焼温度近くに達するまで燃 焼用エアを加熱部材の中に低速で送り込むことにより、セラミック・エレメント 表面の急速かつ均一な加熱を行なえるようになっており、その後の温度上昇は輻 射熱だけで得られる。この場合、燃焼が始まる前に、セラミック・エレメントの 表面温度が均一になる。別の実施例では、ディーゼル燃料又は他の液状可燃物を 加熱部材に噴露して火炎を形成せしめる噴射装置を備えており、上記火炎は電力 消費の少ない非常に高温の熱源となって加熱部材を急速に加熱することができる 。更なる実施例では、フィルタ・エレメントの燃焼熱の大部分がフィルタ・エレ レントの表面近くに保たれるように熱輻射用の反射面力（設けられている。

本発明の装置のまた別の利点は、いくつかの実施例で示されたように、セラミッ ク・フィルタ・エレメントの再生時に共鳴室を流れる燃焼用エアを予熱する目的 で、蓄熱粒を予熱部材と一緒にしておくのに共Ｏ１室を利用したことである。

又、本発明の装置は、セラミック・エレメントの前後の差圧に対するセラミック ・エレメントの上流におけるベースライン差圧の比を比較することができる利点 を有する。この比は、十分な負荷が生じて再生機能をスタートさせるべき時期を 決めるために所定値と比較されるものである。この場合、エンジンの排気温度、 排気圧及び排気流はシステムの制御に殆んど影響がない。

本発明のマフラフィルタ装置の使用方法は、表示された差圧比率を所定値と比較 し、比較がトリガ関係に帰結したときには、ハウジングを通る流路から逸らして 排気ガスを導くべく分岐バルブが作動されるとともに加熱機構が起動される段階 を含んでいる。必須ではないが、セラミックコア面が加熱されるとき、空気源か らの空気は加熱エレメントを通して上記コア面に向け、低流速で導いても良い。

コア面の温度差が燃焼温度以下であるとき、空気は遮断される。更なる加熱の後 にコア面が燃焼温度に達したときには、高流速の燃焼用空気がセラミックコアエ レメント内に導かれる。再生が完了されるべき測定時間の最後に分岐バルブが開 成されるとともに燃焼用空気の流れが停止される様に、タイマがスタートされる 。ヒータは、燃焼開始以後であって燃焼が終了する以前に消される。

本発明の使用方法は、簡素であり、可能な限り迅速なマフラフィルタ装置の再生 及び再使用にとり重要でない段階を必要としない。実際、幾つかの場合には、十 分な燃焼用空気が存在する限りにおいて、再生の間にも排気ガスはマフラフィル タ装置に導き続けることも可能である。

本発明はこの様に要約され、且つ、本発明の多くの利点が簡潔に述べられた。但 し、本発明及びその利点は、以下に簡単に記載された図面、及び、それに引き続 く好適実施例及び他の実施例の詳細な説明を参照することにより、より良く理解 されよう。

図面の簡単な説明 第１図は、慣用のマフラと並列にマフラフィルタ装置を有する本発明に係る排気 システムの説明図、第１Ａ図は、並列なマフラフィルタ装置を含む排気システム の代替実施例、 第２区は、本発明に係るマフラフィルタ装置の断面図であるとともに該装置の制 御システムも示しており、第３図は、本発明に係るセラミックフィルタエレメン トの導入面の加熱に使用され得る型の加熱エレメントの平面図、 第４図は、第３図の加熱エレメントの側面図、第５図は、本発明に係るセラミッ クフィルタモジュールの部分的破断斜視図、 第６図は、本発明において使用される型のセラミックフィルタエレメントにより 濾過されつつある空気の作用を示す図、 第７図は、第５図のモジュールの一部の詳細な断面図第８Ａ図乃至第８Ｆ図は、 第５図のモジュールの作成方法を示し、 第９図は、本発明に係るマフラフィルタ装置の代替実施例の部分的破断側面図、 第１０図は、マフラフィルタ装置の別の代替実施例、第１１Ａ図及び第１１Ｂ図 は、本発明に係る排気システムを使用する為の論理図を示し、 東１２図は、マフラフィルタ装置の前部或は導入部の更なる代替実施例であり、 且つ、 第１３図は、前部の別の代替実施例である。

好適実施例の詳細な説明 幾つかの図面を通して同様の参照番号が同一の或は対応する部分を表している図 面に関し、特に第１図に関し、本発明により企図されたディーゼル微粒子放出を 行い得る型の排気システムは、参照番号２０により表される。排気システム２０ は、ライン２４を介してディーゼルエンジン２２と流体連通するものとして示さ れている。

ライン２４は、一方のライン２７がバルブ２９と接続するとともに他方の脚部３ １がバルブ３３と接続する様な分岐部を含む接続管２５に通じている。バルブ２ ９は、ライン４０を介し、一方の尾管４２に通ずるマフラフィルタ装置２８に接 続されている。バルブ３３は、マフラ３５に通じ次に第２尾管４２に通じるライ ン３８と接続している。

バルブ２９及び３３は、好適には、通常使用ではゲートにおける漏出が避けられ ないが本発明においては一切の漏出が防止されているといういう点においてのみ 改変された慣用の二方向制動弁とされる。バルブ２９に関し、バルブ２９は、そ の両端がフランジ３９及び４１の（不図示の）弁座に夫々嵌合する筒状部３７を 典型的に含んでいる。筒状部３７は、フランジ３９とフランジ４１との間に延在 する複数組のナツト及びボルト４３により、両フランジ間に挟持されている。バ ルブ２９は、リンク４７によりアクチュエータ４９と連結された揺動ゲート４５ を含む。アクチュエータ４９は、油圧的に、空気的に、真空により、電気的に、 機械的に、或は、他の一切の適切な手段により作動される。ライン５１は、（不 図示の）制御機構への連結部を示している。制御機構は、好適には、バルブ２９ とバルブ３３との間の同期を取るものとされるが、機械的リンクでもこの機能を 果たすことができる。

システム２０は、通常作動の間においては、エンジン゛２２からの排気ガスが、 ライン２４と接続管２５の脚部２フとを通り、次に、バルブ２９とライン４０と を過つてマフラフィルタ装置２８に至り、更に尾管４２に流れる様に、バルブ２ ９開成且つバルブ３３閉成という制御ロジックを有している。この様にして、排 気ガスによる騒音は減衰され、且つ、微粒子は除去される。以下に詳細に記載さ れる様に、装置２８のフィルタが再生される必要があると判断されたときには、 バルブ２９は閉成され且つバルブ３３は開成される。この様にして、装置２８の 再生システムは機能し得ることとなり、代わりに、排気ガス騒音は、接続管２５ の脚部３１、次にバルブ３３、及び、マフラ３５の入力の為のライン３８及び尾 管４２における出力部を通過することにより消音される。

システム２０の概念は、システム作動期間の殆どにおいて、排気ガスはマフラフ ィルタ装置２８を通過し、規制値をクリアすべく浄化される。短い再生時間の間 は、排気ガスは浄化されないが、然るべき騒音減衰は引き続き行なわれる。いず れにせよ、装置２８及びマフラ３５から放出された排気量全体の微粒子レベルを 平均すれば、排気微粒子レベルは十分に規制値内である。

第１Ａ図に示された代替的システム２ＯＡは、騒音減衰機能及び濾過機能を常に 発揮する。システム２０Ａは、ライン２４を介してディーゼルエンジン２２と流 体連通するものとして示されている。ライン２４は、分岐弁２６、及び、並列な マフラ装置２８及び３０に通じている。分岐弁２６は、単一の導入口３２と、一 対の吐出口３４及び３６とを有している。導入口３２は、ライン２４を介してエ ンジン２２と流体連通している。吐出口３４は、ライン３８ａを介し、マフラフ ィルタ装置２８と流体連通している。吐出口３６は、ライン４０ａを介し、マフ ラフィルタ装置３０と流体連通している。図示された様に、マフラフィルタ装置 ２８及び３０は、夫々、セラミックフィルタモジュール９０を有している。マフ ラフィルタ装置２８及び３０はまた、尾管４２を有している。

バルブ２６は排気ガスを一方のマフラフィルタ装置から他のマフラフィルタ装置 へ分岐し、従って、一方のフィルタモジュールが再生されているときに、排気ガ スが濾過されずに大気に放出されることはなく、まず他方のマフラフィルタ装置 のフィルタモジュールを通過する。

第１図に示された典型的な分岐弁２６は、ソレノイド或は空気シリンダ４８のプ ランジャアーム４６により制御される枢動アーム４４を含む三方向分岐弁として も良い。枢動アーム４４の一端の各側には、吐出口３４に通ずる台座５２或は吐 出口３６に通ずる台座５４と夫々合致するシールディスク５０が取付けられる。

従って、プランジャアーム４６がアクチュエータ４８内に完全に引き込まれると 、シールディスク５０の一方は台座５４を閉塞し、排気放出がマフラフィルタ装 置３０を通って更に流れるのを阻止する。一方、プランジャアーム４６がソレノ イド４８から完全に押し出されると、シールディスク５０の他方のものは台座５ ２に嵌合し、排気ガス流をマフラフィルタ装置３０へ開放するとともにマフラフ ィルタ装置２８への排気ガス流を遮断する。プランジャアーム４６を移動両極端 の中間に位置せしめると、シールディスク５０はいずれの流体連通をも遮断せず 、従って、ニンジン２２からの放出はマフラフィルタ装置２８及び３０の両者を 夫々部分的に通って吐き出される。

本発明に係る典型的なマフラフィルタ装置、例えばマフラフィルタ装置２８は、 第２図に詳細に示されている。装置２８は、両端壁６０と内側邪魔板部材６２と を備えた円筒状壁５８から成るハウジング５６を含んでいる。両端壁６０の各々 及び邪魔板部材６２には、円筒状壁５８の内側に締着される外側円形フランジ６ ４が形成されるとともに、軸方向に整列された開口を形成する内側円形フランジ ６６が形成される。フランジ６４及び６６の間に延在する壁部６８は、適切な構 造的強度を提供すべく対称的な曲率を有する様に形成するのが好適である。各五 組の端壁６０及び邪魔板部材の壁部６８は、互いに外方に突出する様に湾曲して いる。

一番右側の組の端壁６０及び邪魔板部材６２のフランジ６６には、導入管７０が 取付保持されている。管７０は、弁２６及びライン２４を介してニンジン２２と 流体連通するライン３８の一部となるべく、溶着乃至は締着されている。導入管 ７０は、端壁６０と邪魔板部材６２との間の領域において複数個の第１開ロア２ で目打ちされ、且つ、邪魔板壁６２と導入管７０の端部７６との間の領域におい て第２開ロア４で目打ちされている。閉塞部材７８により、導入管７０の端部７ ６の流体連通が阻止される。この様にして、排気ガス流は開ロア２を通って消音 されることから、端壁６０と邪魔板部材６２との間に形成されたチャンバ８０は 音響学的に共鳴室として機能する。又、排気ガスは開ロア４を通り、邪魔板部材 ６２同士の間に形成されて音響学的に膨張室として機能するとともにフィルタモ ジュール９０が入っている第２チヤンバに流れる。

同様に、一番左側の組の端壁６０及び邪魔板部材６２の内側フランジ６６には吐 出管８２が取付保持される。

吐出管８２は排気尾管４２に締着される。吐出管８２はは複数個の第３開口８４ を含み、従って、内端８６に入り込んだガス流は開口８４を通過するとともに、 端壁６０、邪魔板部材６２及び吐出管８２の間に形成されて音響学的に共鳴室と して機能する第３チヤンバ８８内で消音される。

導入管７０の内端７６と吐出管８２の内ｔ４８６との間の円筒状壁５８には、（ 不図示の）摩擦嵌合、溶着、ブラケット或は他の公知の機構により、セラミック フィルタモジュール９０が締着される。導入管７０の内端７６とフィルタモジュ ール９０との間において、好適には、主に放射によりフィルタモジュール９０の 導入端９４を゛加熱すべく該導入端９４に近接した箇所において、壁５６には加 熱エレメント９２が公知の手法により取付けられる。

熱電対等の温度検知器９６は、加熱エレメント９２とモジュール９０の導入端９ ４との間に位置する。温度検知器９６は、以下で詳述する制御目的のため加熱エ レメント９２と導入端９４との間の領域の液温を検知する。同様に、管９８は燃 焼空気を外側ハウジング５６からチャンバ８０及び取付け１００，１０１，１０ ２へと液体連結させ、チャンバ８０に開口すべく位置し、さらに加熱エレメント ９２及びフィルタモジュール９０に対して上流及び下流に位置するが、共鳴チャ ンバ８０及び８８の内側は、全てシステム制御に必要であり、以下で詳しく説明 する。

マフラフィルタ装置２０は、ハウジングの対向端部の、共鳴チャンバの形態の反 動減衰チャンバと、これらの間の膨張チャンバを含む。本発明は、少なくとも１ つの反動減衰エレメントを有することを特徴とする。このような言葉は、勿論、 膨張及び共鳴チャンバ以上のものを含むものと当業者に認識される。反動減衰エ レメントは、１つの音波が他の音波に接近することによってこれを消去するよう な反射による位相の抹消によって音を減衰するよう設計されている。反動減衰は 、流れが起こらないにも拘らず振幅は減衰する、受動的、吸収性減衰と対比され る。反動減衰は、さらに、干渉による位相の抹消のためでなく音が減衰する消散 減衰と対比される。

セラミックフィルタモジュール９０は、特に第５図乃至第７区に詳しく示されて いる。モジュール９０は、金属ハウジング１０８に嵌め込まれた耐熱性のマット 様材１０６に被覆されたはちの巣状セラミックコア１０４を含む。ハウジング１ ０８の端部１１０は、コア１０４を軸方向に圧縮して保持すべく内方に曲折して おり、シール材１１２は、端部１１０とコア１０４との間のガスケットとして機 能し、膨張性耐熱材１０６に対するシール材として働く。

図示のごとく、ろ過機構は、セラミックコア１０４から成る。コア１０４は、最 初の結晶化合物が好ましくはきん青石となるよう焼きなまされた押出しセラミッ クである。このような成分は、例えばニューヨーク　１４８３０、コーニングの コーニング・グラス・ワースクのセラミック製品部産業セラミックコアから入手 可能である。また、セラミックフィルタ材の製造技術は、例えば米国特許第４， ３４０，４０３号公報、同第４，３２９，１６２号公報及び同第４．３２４，５ ７２号公報に開示されている。コア１０４の幾何形状が第６図に示されている。

矩形セル１１４は該部分の全長に亘って伸びる平行溝として形成されている。溝 １１４の壁１１６は、多孔性で、フィルタ媒体として使用できる。隣接溝の対向 端部は、セラミック材１１８で栓がされている。かくして排気ガス１２０を壁１ １６に通し、もってすすが壁を通過する際その壁に集積される。この種の構成の 利点は、小さい容積中に高ろ退域が得られることである。

耐熱材１０６は、コア１０４のための膨張性クッション機能と、コア１０４と剛 性ハウジング１０８との間に防火、耐火障壁とを提供する。耐熱材１０６は、好 ましくハツカい端１１２２が長手方向の孔と、漏れと、ハウジング１０８に沿う 高温部の形成とを除去すべく互いに重なり合うよう長手方向の軸面に対して角度 をつけて切断される。材料１０６の端部１２２は、複数のテープ片１２４又はこ れと同等の固定手段を介してハウジング１０８内に配置されるまで一緒に保持さ れる。シート材の材料１０６は、１００＠Ｃ以下の温度でかなりの弾性がある。

材料１０６はそこでクッション機能を提供する。材料１０６は、１００°Ｃ程度 又はそれ以上に熱せられると、膨張して実質的な剛性断熱材となる。全温度で材 料１０６は蒸気、煙及び水に対するシール材として働く。従って、排気ガスは、 コア１０４の側壁に沿って出ることはなく、コア１０４を通って導入端から他端 へと進む。このような材料の製造技術は、例えば米国特許第４，２７３，８７９ 号公報に開示されている。代表的な材料１０６は、例えば、ミネソタ州５５１４ ４　セントボール、３エムセンターのセラミック材料部から人手できる。

すでに述べたように、材料１０６はセラミック素子１０４のクッションとして働 く。加熱前、材料１０６は、繊維シートとして一体に保持し、かなり弾性が高い 。加熱後、材料１０６内のバインダは焼失しているので残りは繊維が多く、粒子 様である。嵌られない限り、硬化状態の材料１０６はばらばらになってしまう。

しかし、嵌られた時は、材料１０６は、コア１０４が通常の使用環境条件の下で の割れ又は破損に対抗し得るよう確実に閉込まれるようハウジング１０８によっ て与えられる軸方向の圧力と共にコア１０４を巾方向に圧縮する。

図示の如く、材料１０６は、コア１０４の側部域の周りに捲回されている。この 形状において、材料１ｏ６は、長手方向において対向する端部を有する。この対 向端部は、ハウジング１０８の内向端部１１０から離間している。かくして、コ アフィルタエレメント１０４とハウジング１０８との間の、材料１０６の端部１ ３０とハウジング１０８の内向端部１１０との閘に一対の円形溝部１２８が形成 される。シール材は、溝部１２８に嵌込まれる。シール材は、好ましくは圧縮可 能な繊維ガラス製編みローブとされている。こうして材料１１２は、製造過程で 溝部１２８に配置され、コア１０４とハウジング１０８の端部１１０との間のガ スケットとして、また、材料１０６のシールとして機能するよう適切に変形され る。

ハウジング１０８は、金属で、好ましくは約１８ゲージ厚のアルミ処理スチール 又はステンレススチールである。ハウジング１０８になるよう形成された平坦シ ートのコーナ一部は、端部１１０が形成された際、形成された材料が主にシーム 領域のオーバーラツプ層となるよう切欠かれている。縁部は一体に溶接されてい る。

モジュール９０の製造方法は第８Ａ図乃至第８Ｆ図に示されている。はちの巣状 セラミックフィルタコア１０４は第８Ａ図に示されている。コア１０４は円筒形 である。マット様の耐熱膨張性クッション材１０６は、第８Ｂ区に示されるよう にコア１０４の周りに捲回されている。マット材１０６は、コア１０４の長手軸 平面に対して対角に切断されて対面する一組の端部１２２を有する。対面端部は 互いに合致する。対面端部１２２は互いに当接合致したときテープ片１２４又は 他の均等締結機構で保持される。第８Ｃ図に示されるごとく、被覆されたコアは 、次いでさらにハウジング１０８になるよう形成される、予めまるめられた金属 シート１３２に嵌入される。被覆されたコア１０４を所定位置とし、予めまるめ られたシート１３２は、さらに所定の円筒寸法につぶし、形成される（第８図り 参照）。第８Ｅ図に示されるように、材料１０６は長手方向においてコア１０４ の端部１２６までは伸延していない、一方、ロールシート１３２は端部１２６を 越えて伸びている。かくして溝部１２８が形成される。類似の溝が他端部に形成 されている。シール用ロープ１１２は、材料１０６の端部の溝部１２８に嵌入さ れる。最後に、第８Ｆ図に示されるように、金属シート１３２の端部１１０が形 成ダイ１３４が一緒に移動するのと同時に内方に湾曲される。ダイ１３４は、端 部１１０を湾曲させるためのみならず、コア１０４に軸方向の大きな圧力を加え るために十分な力（２万ボンド程度）をもって互いに相手に向かって動く。シー ト１３２の対面縁部は、ハウジング１０Ｂを形成すべく互いに溶接される。かく して、コア１０４は、その端部な介してのみならず、円筒状に固定したハウジン グ１０８によって保持された、ピッタリと嵌った材料１０６を介してしフかつと 保持される。使用前にいつも必要ではないが、モジュール９０を製造する際の最 終工程として、材料１０６内のバインダが焼失して材料１０６が均一に膨張する ようにモジュール９０を１００°　Ｃ以上に加熱することが望ましい。

上述のごときモジュール９０もしくは同等物は、導入管フＯ及び吐出管８２の端 部７６．８６間のマフラフィルタ装置２８のハウジング内に取付けられている。

これに代えて、モジュール９０は、第１図のマフラフィルタ装置３０に関連して 示したごとくハウジング内に取外し可能に設置してもよい。円筒形クランプ又は その他の取外し可能締結機構１３６は、ハウジング５６ａの端部部分１３８及び １４０を互いに連結する。

セラミックフィルタエレメント９０の導入端９４に近接する加熱エレメント９２ は、好ましくは端部９４に向く相当量の輻射熱エネルギーを提供する。この意味 で、加熱エレメント９２は、金属製電気抵抗エレメントとすればよい。これに代 え、第３区及び第４図に示されるごとく、加熱エレメント９２゛は、セラミック 鋳物１４４に埋設された電気抵抗エレメント１４２としてもよい。

以下では、代替実施例に関し、好適実施例のものと同じ部分は最初の符号で示し 、異なる部分には新しい符号を付して示す。

セラミック鋳物１４４は、多リング加熱エレメント１４２の両側に複数の開口１ ４６を有する複数のリングを含むよう形成されている。エレメント１４２は、デ ィスク様の鋳物１４４の半径線と平行な一対の略平行なり−ド１４８を有する。

開口１５０は、リード１４８間に形成され、鋳物１４４の中央の複数の開口１５ ２まで続く。鋳物１４４の十分な数の種々の開口は、加熱エレメント９２′がマ フラフィルタ装置２８を通って流れる排気ガスに対して大きな障害とならないよ うに配設しなければならない。

エンジン２２からの排気ガスは、マフラフィルタ装置２８を通って流れる際、共 鳴チャンバ８０での音の減衰のため先ず導入管７０に流れる。ガスは、導入管７ ０を通って開ロア４へと流れ続ける。ガスは、閉塞部材７８を介して直接導入管 ７０の吐出端を通過するのを防止される。従って、ガスは、開ロア４よりハウジ ング５６の中央部外方へと流れる。こうして、多量の排気ガスが加熱エレメント ９２又は９２°の外側開口又はスペース部を通り、はちの巣コア１０４の外側リ ングへと進む。こうしてその外側リングに多量の粒子が集積される。このような 外側リングにおける粒子集積は、熱がコア１０４の中心に集中せず、平均に分配 され、時として外側リングにおいて幾分高くなるので、セラミックコアの再生時 に有益となる。上記の流れは、重大なる不均一な膨張もしくは収縮及びその結果 たる分解を最少限とするように消散される熱分配へ導く。閉塞部材７８は、導入 管７０の一部として前述の機能を発揮し、コア１０４に隣接する特別な流れの方 向付は構造の必要性を除去する。

モジュール９０は、ガスがこれから漏れ、そのろ過を受けずに通過するのを防止 するようにハウジング５６に取着されているので、ガスは吐出管８２に流入する ためセラミックコア１０４を通る。吐出管８２を通過する際、音は、じゃま板６ ２間の膨張チャンバ及び共鳴チャンバ８８でさらに減衰される。

時間超過時、フィルタモジュール９０は、多量の粒子を捕獲し、相当の圧力制限 を発し始める。これが発生した時は、モジュール９０は再生しなければならない 。再生方法は、第１１Ａ図及び第１１Ｂ図の論理ズに示されている。図示のごと く、論理は「スタート」欄１５４から始まり、ライン１５６を介してベースライ ン差圧を読むステップ１５８へと続く。第２図に関し、ベースライン差圧は取付 け１００及び１０１に取着された圧力変換器１５９及び１６０で得られる。圧力 値を表示する信号は、ライン１６１及び１６２を介し処理ユニット１６４へと送 られる。第２図にさらに示されるように、ベース−ラインの圧力差は、加熱エレ メント９２及びフィルタモジュール９０の上流の開ロア２及び７４を通り、導入 管７０を横切る排気流の圧力差である。

次に、論理図はライン１６６を介してステップ１６８に至り、トラップ示差圧力 を読込む。このトラップ示差圧力は上記補助部材１０１及び１０２に設けられた 圧力変換器１６０及び１７０によって得られ、圧力の読みに対応する信号をそれ ぞれライン１６２及び１７２を介して処理ユニット１６４に送る。このトラップ 示差圧力はフィルタモジュール９０を横切ったところのアウトレットバイブ８２ の上流側での圧力値を示す。

次に論理図はベースライン示差圧力とトラップ示差圧力との比を計算するステッ プ１７６に通ずるライン１７４を示す。そして、ステップ１８０に通ずるライン １７３を介して、その比は１つの限界値と比較される。

もしその比が限界値よりも小さければ、ライン１８２が示すように、論理は再ス タートされ、上記圧力の再度の読込みがなされて上記値と比較される。もしその 比が上記限界値よりも大きければ、ステップ１８６に至るライン１８４が示すよ うに、コアの温度又はコア１０４と加熱部材９２との間の温度が決定され、所定 下限温度と比較される。これはエンジンが非運転状態である時に再生処理の実行 がなされないことを確認するために必要である。この温度は熱電対又は検出装置 ９６によって測定され、ライン１９２を介して処理ユニット１６４に送られる。

もしその温度が上記限界値以下であれば、論理ライン１８８が示すように、該温 度は再度サンプリングされることになる。コア温度が上記限界値以上であること が判明した時は、論理ライン１９０は偏向バルブを閉じるステップ１９２に至る 。上記装置２０の場合では、バルブ２９は閉じられ、バルブ３３が開けられる。

上記装置２０ａの場合では、再生されるべ叛マフラーフィルタ装置に関して偏向 バルブ２６が閉じられることになる。

そして、論理図は好ましくは略々同時に実行される平行ステップ１９６及び１９ ８に至るライン１９４を示す。ステップ１９６は加熱部材９２がＯＮされること を示し、ステップ１９８はソース２１０からの低速空気流が開始（ＯＮ）される ことを示す。この低レベルの流速は好ましくは燃焼空気の流速の半分よりも小さ い。この低速空気流は加熱部材９２周囲の暖められた空気のコア１０４対同面へ のＢ勤を補助する機能があり、それによって、熱をより効率的に使用し、また暖 められた空気の幾分かをコア１０４の内部に穆劾させてコア１０４前面を赳える 深部を部分的に暖める。しかし、ステップ１９８は効率的な再生処理実行のため には不必要なものであることにン主目願いたい。

空気流及びコア加熱の開始によって、ステップ２０４に至るライン２００及び２ ０２に示されるように、温度が再度検出され、炭素粒子の燃焼温度よりもノ」− さい所定温度と比較される。もしその燃焼温度に到達しなければライン２０６に 示すように、その温度の検出が続行される。その所定温度がひとたび検出された ならば、ステップ２１０に至るライン２０８が示すように、低速空気流は停止（ ＯＦ　Ｆ）される。

ここで注目すべきことは、コア１０４の暖めの間の減速又は低速空気流は、燃焼 が生じた際における火炎の急冷条件を防止すべく充分な深部までの充分なコア温 度を確保するためのものである。

そして、論理図はバブルＢを介してステップ２１６に至るライン２１４を示し、 ここでは熱電対９６によって検出された温度がディーゼル微粒子の公知の燃焼温 度と比較される。上述したように、熱電対９６によって検出される温度は加熱部 材９２の温度、セラミック部材１０４のインレット端部９４の温度、又はそれら の間のガス状流体の温度を示し得ることを理解されたい。もしその温度が燃焼温 度よりも小さければ、ライン２１７によって示されるように、温度検出は続行さ れる。その検出温度が燃焼温度に到達したことが判明した時には、ステップ２１ ９に至るライン２１８に示されるように、空気圧縮器２１０又は他の空気源がＯ Ｎされ、空気がライン２１２を介してインレット管９８へ流れ得る。空気源２１ ０よりの燃焼用空気はライン２１５及共鳴チヤンバ８０、の管９８を介してマフ ラ装置２８に入り、穿設間ロア２から流入して穿設間ロア４より流出し、加熱部 材９２、そして、最後にフィルタコア１０４へと流れる。

温度が充分に高く且つ燃焼用空気が存在することによって、微粒子は発火し、フ ィルタモジュール９ｏにおけるコア１０４のインレット端部９４からアウトレッ ト端部２１４への火炎面に沿って燃焼を始める。ここで、空気圧縮器又は空気源 ２１０はライン２１６を介して処理ユニット１６４によりて制御されている。

ステップ２２１に至る論理ライン２２０によって示されるように、好ましくは再 生処理用の内部タイマ２２２が熱電対９６が発火温度を検出すると同時に又は検 出の後まもなくスタートさせられる。このタイマ２２２は、第２図に示すように 、ライン２２４及び２２６を介して処理ユニット１６４に電気的に連通している 。論理図に示すように、ライン２２３はステップ２２５に至り、ここで燃焼用空 気のＯＮのいくらかの時間経過後に加熱部材をＯＦＦする。そして、ステップ２ ２８に至るライ２２７で示すように、タイマが時間計測を完了した後に、偏向バ ルブを開は且つ空気圧縮器２１０又は空気源をＯＦＦする。ここで注目すべきこ とは、タイマ２２２の計測時間はコア１０４内の微粒子の完全な燃焼及びそれに よっての完全なコア１０４の再生処理を許容するに充分な時間であり、エンジン 流出物の安全作動を許容すべく充分にすすが削減されるまでの時間である。

決定ステップ２４４に至るライン２４２で示すように、この排気装置がバイパス マフラを伴なう唯１つのマフラ装置を備えるものであれば、論理シーケンスはラ イ。

ン２４６を介してスタート・ステップ１５４に戻される。ステップ２５０に至る 論理ライン２４８で示されるように、第１Ａ図に示される排気装置２０ａにおけ るように、第２のコアがあればそのコアのために論理シーケンスは循環される。

第９図及び第１０図に示される代替実施例は、燃焼用空気のための予備加熱装置 ２５４（第９図）又は２５４”（第１０図）を備える。予備加熱装置２５４は共 鳴チャンバ８０”内に形成されている。予備加熱装置２５４はインレットパイプ ７０°とハウジング５６゛の円筒形壁５８°とに同心である円筒形壁２５６を備 える。この円筒形の壁２５６には開口２５８が穿孔されており、インレット管９ ８°からその外側環状空間に入った燃焼用空気は壁２５６の長手方向且つ周囲方 向に沿っての開口２５８を介して拡散し得る。二重螺旋状に形成された加熱部材 ２６０は端部６０゛に取り付けられ、インレットバイブ７０°と円筒形壁２５６ の略々中程に嵌合している。インレットバイブ７０°と円筒形壁２５６との間の 共鳴チャンバ８０内の空間には、熱格納床として機能するように、顆粒状の、非 金属性の、砂利様又はセラミック様のペレット、或はビーズ又はボール等２６２ が充填されている。顆粒物質２６２は、好ましくは、その回りの金属よりも大き い比熱、例えば約０．２ＢＴＩＩ／ＬＢ　”　Ｆを有する。このように、加熱部 材２６０は顆粒物質を加熱し、燃焼用空気はそれを介して拡散するこによって、 それによって、加熱部材９２°を介してコア１０４°へ向かうべくインレットパ イプ７０’の流入・流出の前に充分に加熱されることになる。

また、第１０図に示すように、予備加熱装置２５４”は共鳴チャンバ８０°°が 顆粒物ｙＬ２６２°°で完全に満たされるようにして形成されてもよい。加熱部 材２６０　”は好ましくは二重螺旋状であるが、第９区の加熱部材よりも大きい ので、インレットパイプ７０°と円筒形壁５８′°の略々中途に位置されている 。この構成では、端部６０゛には開口２６４が穿孔されている。平坦で放射状の 壁２６６が上記端部６０°°の外側から取り付けられ、インレットパイプ７０゛ °を囲む環状で略々断面三角形状の空間内に小さな拡散室が形成されることにな る。

インレット管９８°゛が平坦な外側壁２６６に取り付けられ、上記環状拡散チャ ンバに開口している。この実施例では、燃焼用空気はインレット管９８°゛から 拡散空間に入り、開口２６４を介して共鳴チャンバ８０゛°へ向かう。その空気 は、上述したように充分に空気が流れるように、顆粒物質２６２°゛を通過して インレットパイプ７０°°にまで拡散するまで加熱部材２６０”によって加熱さ れる。

予備加熱装置２５４又は２５４°゛は好ましくはく不図示の）処理ユニット１６ ４に連結されて制御され、ステップ１９２における排気偏向バルブの閉成に先行 してＯＮされ、所定の可変時間の間保持される。これは、空気が暖まるべく通過 する前に、顆粒物質２６２の加熱とその熱の格納を許容しようとしている。排気 ガスがマフラーフィルタ装置を通過している間にも、顆粒物質の加熱は生じ得る 。

第１２図及び第１３図にはマフラーフィルタ装置におけるインレット端部の代替 案を示す。この代替案実施例において、上述の好適実施例と同等な部材は、第１ ２図においては”ｂ”を伴なって、第１３区では”Ｃ”を伴なって同一の参照番 号で示す。ハウジング５６ｂは端部壁６０ｂと内側バッフル部材６２ｂを備えて 、その間にチャンバ８０ｂを形成している。インレットパイプ７０ｂはフランジ ６６ｂによって取り付けられ保持されている。インレットパイプ７Ｃ１ｂはチャ ンバ８０ｂとの流体連通を許容する穿孔はなされていないが、開ロア４ｂで示す ようにバッフル部材６２ｂの下流側で穿孔されている。好適実施例で示したよう に、ハウジング５６ｂはセラミックモジュール９０ｂと該モジュール９０ｂのコ ア１０４ｂの面上の炭素を加熱するための加熱部材９２ｂとを含む。実施例２８ ｂはインレットパイプ７０ｂの閉基と燃焼用空気のモジュール９０ｂへの向は方 によって他の実施例とは異なっている。この点、管９８ｂは空気源（不図示）か らチャンバ８０ｂに至っている。、多数の管２７０がバッフル６２ｂから囲い部 材２７２へ向けて延在している。管２７０はチャンバａｏｂと囲い部材２７２と の間の流体連通を提供していると共に、該囲い部材２７２の支持を補助している 。囲い部材２７２はインレットパイプ７０ｂの閉基部材を形成しているモジュー ル９０ｂから離間するスライド２７４を備える。壁２７６によって該側壁２７４ とは離間すべく対向する穿孔側壁２７８が設けられている。囲い部材２７２は、 その壁２７６がハウジング５６ｂの壁５８ｂから幾分離間すべく、形成されてい る。このギャップはインレットパイプ７０ｂ及び穿孔７４ｂからの排気流が囲い 部材２７２を迂回してモジュール９０ｂに向けて流れることを許容している。燃 焼用空気は管９８ｂに入って多数の管２７０のためのマニホルドとして機能する チャンバ８０ｂへ向かう。空気は管２７０を介して囲い部材２７２へ向かい、そ して、モジュール９０ｂへ向う均一流を提供すべく、穿孔側壁２７８の好適且つ 均一に分布した開口から流出する。

実施例２８ｃは、可燃性の、好ましくはディーゼル燃料を霧状にしてこれを加熱 部材９２ｃ上に噴射する機構が示されている以外は、上述の好適実施例と同一で ある。可燃性燃料が発火すると、非常に熱い加熱源が提供され、モジュール９０ ｃの前面はより急激に暖められる。このようにして、加熱部材９２ｃによる加熱 はより少ない電力で済む。

噴震部材２８０は閉塵部材７８ｃに固定されることが要求される。適切な０ＪＩ ｎ部材は当業界で公知である。空気及び燃料の両方が噴震部材に提供される。こ れは多様−な方法で行なわれ得る。第１３図に示すように、空気ライン２８２が 、通常時閉の２方向・２位置ソレノイドパルプ２８４を通りライン２８８を介し て混合チャンバ２８６に連結されており、同様に、ディーゼル燃料等の可燃性燃 料がライン２９０を介し、通常時閉の２方向・２位置ソレノイドバルブ２９２へ 、そしてライン２９４を介して混合チャンバ２８６へ向けられている。

混合チャンバ２８６から、混合物がライン２９６及び２９８を介し且つ他の通常 時閉の２方向・２位置ソレノイドバルブ３００を通ってｒｆｊｉ霧部材２８０へ と向けられている。

このように、本発明の排気装置２０は種々の代替案で実施され得る。しかし、発 明の核心部はマフラ機構を伴なうセラミックフィルタ部材のモジュールラと該フ ィルタ部材の再生をなす機構にある。種々の実施例や構造的及び機能的長所を詳 細に説明したが、他の等価例でも適応可能であることが理解されよう。よって、 開示された実施例の構造面、特に形状、寸法及び構成等の面においてなされる如 何なる変更をも、添付される請求の範囲で表現されるところの文言の一般的な意 味によって拡大される全範囲において、本発明の原理の内にある。

ＦＩＧ、４　ＦＩＧ、　３ 特表平３−５０００７１（１４） ＦＩＧ、　８ＣＦＩＧ、　８Ｄ ＦＩＧ、　８Ｆ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成　２年　２月２１日癒

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. １．微粒子捕捉用のフィルタモジュールであって、両端部と、該両端部間をモジ ュールの長手方向に延在する側部とで構成されたセラミック製のフィルタ部材と 、 該フィルタ部材の前記側部を囲繞し、該フィルタ部材を前記モジュールの長手方 向に保持する保持手段を備える剛性のハウジングと、 前記フィルタ部材と前記ハウジングとの間に介装されてクッションの働きをする と共に、該フィルタ部材から該ハウジングに熱が伝達するのを防止するクッショ ン手段と、 該クッション手段を前記フィルタ部材と前記ハウジング間に密封し、該フィルタ 部材と前記保持手段との間で少なくとも一部が圧縮されるシール手段とから成る フィルタモジュール。
2. ２．前記保持手段は、内方に折り曲げられた前記ハウジングの端部であって、少 なくともその一部が前記フィルタ部材の前記両端部に重ねられた請求の範囲１記 載のフィルタモジュール。
3. ３．前記フィルタ部材は円筒形であって、前記クッション手段は、該フィルタ部 材に周設されたマット材から成り、該マット材は相対向する一組の端部を有し、 一組の該端部は、前記フィルタ部材の長手軸に対し斜め方向に延伸すると共に、 相対向する一組の該端部が互いに接合された請求の範囲１記載のフィルタモジュ ール。
4. ４．前記マット材は、その長手方向に離間した両端部が、内方に折り曲げられた 前記ハウジング端部から離間して、前記フィルタ部材と該ハウジングとの間、お よび前記マット材の前記両端部と内方に折り曲げられた前記ハウジング端部との 間に夫々周溝を形成し、前記シール手段が該周溝内に嵌入された請求の範囲２記 載のフィルタモジュール。
5. ５．前記シール手段は、ガラス繊維の紐から成る請求の範囲４記載のフィルタモ ジュール。
6. ６．微粒子捕捉用のフィルタモジュールであって、両端部と、該両端部間をモジ ュールの長手方向に延在する側部とで構成されたセラミック製のフィルタ部材と 、 該フィルタ部材の前記側部を囲繞すると共に、前記側部との間に隙間を形成し、 前記両端部間に前記フィルタ部材をその長手方向に圧縮する手段を備える剛性の ハウジングと、 前記隙間内に設けられ、前記セラミック製のフィルタ部材が長手方向を横切る方 向に圧縮された状態で同ハウジング内に保持されるように泡沸する泡沸手段と、 前記フィルタ部材と前記ハウジングとの間の前記隙間内に前記泡沸手段を密封す るシール手段とから成るフィルタモジュール。
7. ７．両端部と、該両端部間に延在する側部とを有するセラミック製のフィルタ部 材と、該フィルタ部材の前記側部を囲繞すると共に、内側に折り曲げられた端部 が前記フィルタ部材を保持するハウジングと、該フィルタ部材と該ハウジングと の間に介装された耐熱材と、該耐熱材と前記内側に折り曲げられた端部との問に 設けられたシール部材とから成る微粒子捕捉用フィルタモジュールの製造方法に おいて、 前記セラミック製のフィルタ部材の前記側部を前記耐熱材で囲繞する段階と、 前記囲繞されたフィルタ部材を前記ハウジング内に滑入させる段階と、 前記耐熱材の両端部に前記シール手段を配設する段階と、 前記ハウジングの端部を内方に折り曲げて、前記セラミック製のフィルタ部材と 内側に折り曲げられた前記ハウジング端部の各々との間において、前記シール部 材の一部を圧縮する段階とから成るフィルタモジュールの製造方法。
8. ８．金属性のシートを巻く段階と、該金属性のシート内に前記耐熱材に囲繞され た前記セラミック製のフィルタ部材を挿入する段階と、巻かれた該シートを所定 の円筒状に形成する段階と、該シートの向きあった縁部どうしを溶接によって接 合する段階とを更に含んで成る請求の範囲６記載のフィルタモジュールの製造方 法。
9. ９．両端部と、該両端部間に延在する側部とを有するセラミック製のフィルタ部 材と、該フィルタ部材の前記側部を囲繞すると共に、内側に折り曲げられた端部 が前記フィルタ部材を保持するハウジングと、該フィルタ部材と該ハウジングと の間に介装された発泡性の防炎材と、該発泡性の防炎材と前記内側に折り曲げら れた端部との間に設けられたシール部材とから成る微粒子捕捉用フィルタモジュ ールの製造方法において、 前記セラミック製のフィルタ部材の前記側部を前記発泡性の防炎材で囲繞する段 階と、 前記囲繞されたフィルタ部材を前記ハウジング内に滑入させる段階と、 前記発泡性の防炎材の両端部に前記シール手段を配設する段階と、 前記ハウジングの端部を内方に折り曲げて、前記セラミック製のフィルタ部材と 内側に折り曲げられた前記ハウジング端部の各々との間において、前記シール部 材の一部を圧縮する段階と、 前記モジュールを加熱して、前記発泡性の防炎材を泡沸させる段階とから成るフ ィルタモジュールの製造方法。
10. １０．エンジンから排出される排気ガスのガス音を低減し且つ、同ガス中の微粒 子を減少せしめるマフラ装置であっし、 流入口、流出口及び上流側の前記流入口から下流側の前記流出口に流体を導く流 路を有するハウジングと、前記ハウジング内に前記流路に沿って設けられ、前記 排気ガスのガス音を低減させる音響制御部材と、前記ハウジング内に前記流路に 沿って設けられ、流入端を有するセラミック製のフィルタ部材を備え、前記排気 ガスに含まれる微粒子を捕捉する手段と、前記セラミック製のフィルタ部材を再 生する再生手段と、 前記再生手段を制御する手段とから成るマフラ装置。
11. １１．前記再生手段は、前記フィルタ部材の流入端を輻射熱によって加熱する手 段を含む請求の範囲１０記載の装置。
12. １２．前記再生手段は、更に、前記加熱手段を介して前記フィルタ部材の前記流 入端へ空気を供給する手段を含む請求の範囲１１記載の装置。
13. １３．前記加熱手段は、セラミック製の板に嵌め込まれた電気的な加熱部材を含 み、前記セラミック製の板は排気ガスが通過する開口を有する請求の範囲１１記 載の装置。
14. １４．前記セラミック製のフィルタ部材は円筒状であり、前記流入端に上記円筒 の軸を含んでこれを囲繞する中央部を有し、前記マフラー装置は、更に前記ハウ ジング内で前記流路に沿って設けられ排気ガスの流れを前記フィルタ部材の中央 部より外側に拡散させる手段を含み、これによって排気ガスを微粒子が集中する 前記中央部の外側にリンク状に導き、前記ハウジングの流入口は下流端を有する 管を備え、前記管は前記下流端から上流側に複数の開口を有し、前記排気ガスを 拡散させる手段は、前記管の前記下流端に締結され該下流端から流体が流れるの を防止する蓋体を有し、これによって前記管に入った流体が前記開口から排出さ れる、請求の範囲１０記載の装置。
15. １５．前記マフラ装置は、前記ハウジング内に前記加熱部材から上流側の上記燃 焼用空気を予備加熱する手段を含む請求の範囲１１記載の装置。
16. １６．前記ハウジングの導入口は、下流端と該下流端から上流側に設けられた複 数の開口とを有する管を備え、前記マフラ装置は前記ハウジング内の前記導入管 の近傍にチャンバを有し、前記開口の一つは前記管と前記チャンバの間に流体を 流通させ、前記燃焼用空気導入手段は燃焼用空気を前記チャンバに導入する手段 を含み、前記予備加熱手段は前記チャンバ内に設けられている請求の範囲１５記 載の装置。
17. １７．前記予備加熱手段は加熱部材を備え、前記チャンバは前記管と前記加熱部 材に間に粒状の物質を備え、前記粒状の物質は前記加熱部材から熱を貯え、燃焼 用空気がその間に拡散して加熱せしめられる請求の範囲１６記載の装置。
18. １８．前記燃焼用空気送出手段は空気供給源を有し、前記燃焼用空気送出手段は 、前記空気供給源から燃焼用空気を前記粒状の物質に配分する複数の開口を有す る壁を含む請求の範囲１７記載の装置。
19. １９．前記制御手段は前記排気ガスの向きが前記ハウジングを通るか、又は前記 ハウジングから外れるかを選択するバルブ手段を含み、前記制御手段は、前記セ ラミック製のフィルタ部材より上流側の第一圧力差と、前記セラミックのフィル タ部材前後の第二圧力差とを検知する手段とを含み、前記制御手段は更に前記第 一及び第二の圧力差を予め定められた値と比較して始動を決定する手段を備え、 前記制御手段は前記比較手段が前記始動を決定したときに前記排気ガスが前記ハ ウジングに向けられている状態から、前記ハウジングから外れる方向に向かうよ う前記バルブ手段を切換える手段を含む請求の範囲１０記載の装置。
20. ２０．前記バルブ手段は２方向２位置バルブを含む請求の範囲１９記載の装置。
21. ２１．前記バルブ手段は３方向３位置バルブを含む請求の範囲１９記載の装置。
22. ２２．前記ハウジングは、ハウジングを互いに隣接するチャンバに仕切るバッフ ルを含み、前記制御手段は前記バッフルの上流側と下流側との第一圧力差と、前 記セラミックのフィルタの上流側と下流側との第二圧力差を検知する第一の検知 手段を含み、前記制御手段は前記第一及び第二の圧力差を予め定められた値と比 較して第一の作動の開始を決定する第一の比較手段を含み、前記制御手段は更に 前記第一の比較手段が前記作動の開始を決定したときに前記加熱手段の作動を開 始させる第一の開始手段を含む請求の範囲１２記載の装置。
23. ２３．前記制御手段は前記空気送出手段の作動を開始させる第二の開始手段を含 む請求の範囲１２記載の装置。
24. ２４．前記制御装置は、前記加熱手段と前記セラミック製のフィルタ部材の間の 流体の温度と、前記セラミック製のフィルタの導入端の温度のうちの一方を検知 する第二の検知手段を含み、前記制御手段は更に前記一つの温度を燃焼温度より 低い所定の温度と比較して第二の動作の開始を決定する第二の比較手段を含み、 前記制御手段は更に前記第二の比較手段が前記第二の動作の開始を決定したとぎ に前記空気送出手段の作動を停止せしめる第一の停止手段を含む請求の範囲２３ 記載の装置。
25. ２５．前記制御装置は、更に前記一つの温度を前記燃焼温度と比較して第三の始 動信号を決定する第三の比較手段を含み、前記制御手段は更に前記第三の比較手 段が前記第三の作動の開始を決定した後に前記空気送出手段の作動を開始させる 第三の開始手段を含み、前記制御手段は前記第三の比較手段が前記第三の始動を 決定したときから予め定められた時間を測時する手段を含み、前記制御手段、は 更に前記時間の終りに前記空気送出手段の作動を停止させる第二の停止手段を含 む請求の範囲２４記載の装置。
26. ２６．エンジンの排気ガスから微粒子を捕捉するマフラ装置であって、 上流側に設けられ、排気ガスを導入させるガス導入手段と、下流側に設けられ、 該排気ガスを送出させるガス送出手段と、離間して設けられた両端部と、該両端 部間に延在する内部空間を囲繞する壁部と、該壁部に取り付けられ、該内部空間 を第一チャンバと、第二チャンバとに面別するバッフルとを備えて成り、該ガス 導入手段が前記端部の一端と、前記バッフルとを夫々貫通し且つそれらによって 支持された導入管を備え、該導入管が、入口端と、出口端と、該入口端と該出口 端との間に延在する内部とを有すると共に、前記導入管の内部と前記第一チャン バを連通させる第一開口と、前記導入管の内部と前記第二チャンバを連通させる 第二開口と、前記入口端の開閉を制御するパルプ手段と、前記出口端を閉塞して 、該導入管内の流体を前記第二開口を介して外側に送出させる閉塞部材とを具備 する構成のハウジングと、前記ハウジング内に配設されると共に、外面が該ハウ ジングに対して密封され、流体が内部を通過するセラミック製のフィルタ部材と 、 前記ハウジング内に装着され、前記セラミック製のフィルタ部材の一部を加熱す る加熱手段と、前記空気が前記第二開口を介して外側に流出する前に、前記第一 開口を介して前記流入管の内部に流入し且つ、前記加熱部材を通過後、前記セラ ミック製のファイルタ部材へ送り込まれるように空気を送り出す空気送出手段と 、 前記バルプ手段と、前記加熱手段と、前記空気送出手段の動作を制御する制御手 段とを含んで成り、該制御手段が、前記セラミック製のフィルタ部材の上流側に おける圧力差である第一圧力差と、該セラミック製のフィルタ部材の上流側と下 流側の圧力差である第二圧力差とを検出する第一検出手段と、所定の圧力値に対 する該第一圧力差と該第二圧力差の比率を比較して、第一動作の開始を決定する 第一比較手段と、前記第一比較手段が第一動作の開始を決定した後、前記導入管 の前記バルブ手段を閉塞する手段と、前記加熱手段の温度と、該加熱手段と前記 セラミック製のフィルタ部材との間を流れる流体の温度と、前記フィルタ部材の 前記入口端の温度とを検出する第二検出手段と、前記温度と、所定の燃焼温度と を比較して、第二動作の開始を決定する第二比較手段と、前記第一動作の開始時 から第二動作の開始時までの間に前記空気送出手段を動作させ且つ、停止させる 手段と、第二動作の開始が決定された後、所定の時間を測時するタイマ手段と、 該所定の時間経過後、前記加熱手段と前記空気送出手段の各動作を停止させる手 段と、該所定の時間経過後、前記導入管閉塞手段を開ける手段とを備え、 前記排気ガスが、前記ハウジング内を、前記導入管の入口端から前記ガス送出手 段へ向けて流れるマフラ装置。
27. ２７．エンジンから排出される排気ガスからガス音を低減し且つ同ガス中の微粒 子を減少せしめるマフラ装置であって、 流入口、流出口及び上流側の前記流入口から下流側の流出口に流体を導く流路を 有するハウジングを含むマフラフィルタ装置と、前記ハウジングは前記排気ガス の音を低減させる第一の音響制御部材と、排気ガスから微粒子を捕捉する捕捉手 段と、前記捕捉手段はセラミック製のフィルタ部材を含み、前記マフラフィルタ 装置は前記セラミック製のフィルタ部材を再生する再生手段を含み、 第二の音響制御部材を含むマフラと、 前記エンジンと前記マフラフィルタ装置の間で流体を流通させる第一の流通手段 と、前記第一の流通手段は第一のバルブを含み、 前記エンジンと前記マフラの間で流体を流通させる第二の流通手段と、前記第二 の流通手段は第二のバルブを含み、 前記再生手段、及び前記第一及び第二のバルブを制御し、前記第一及び第二のバ ルブのうちの一方を開に、他方を閉に作動させる制御装置とから成るマフラ装置 。
28. ２８．エンジンから排出される排気ガスからガス音を低減減少せしめるマフラ装 置であって、 第一及び第二のマフラ装置、前記第一及び第二のマフラ装置は夫々音響制御チャ ンバを有し、前記第一及び第二のマフラ装置の一方は排気ガスから微粒子を捕捉 する捕捉手段を含み、前記捕捉手段はセラミック製のフィルタ部材を含み、 前記捕捉手段を定期的に再生する手段と、前記再生手段は前記フィルタ部材の一 端を加熱する手段と、前記燃焼用空気を前記加熱手段を通って前記フィルタ部材 に向けて送出する手段を含み、 前記第一及び第二のマフラ装置への排気ガスの流れを制御するバルプ手段と、 前記第一及び第二のマフラ装置が並列のチャンバ内に設けられるように前記第一 及び第二のマフラ装置と、前記バルブ手段と、前記エンジンとを流体が流通する よう連結する手段と、 前記再生手段及び前記バルプを制御する手段とから成るマフラ装置。
29. ２９．前記バルブ手段は２方向２位置バルブを含み、前記バルブの前記第一の位 置は前記エンジンが前記第一及び第二のマフラ装置の両方と流通させ、前記バル ブの第二の位置は前記エンジンが前記第一及び第二のマフラ装置の一方とのみ流 通させ、前記バルブの第三の位置は前記エンジンが前記第一及び第二のマフラ装 置の他方とのみ流通させる請求の範囲２８記載の装置。
30. ３０．前記連結手段は前記エンジンから一対の脚部に分かれた管を含み、前記バ ルブ手段は前記管の前記一対の脚部の夫々に設けられた２方向２位置バルブを含 む請求の範囲２８記載の装置。
31. ３１．マフラ装置内のフィルタから被酸化性の微粒子を取り除く方法であって、 該マフラ装置が、流入口と、流出口と、該流入口から下流側の該流出口まで伸張 する流路とを有するハウジングと、排気ガス中の前記微粒子を捕捉するフィルタ 手段と、前記フィルタ手段の流入口側端部を加熱する加熱手段と、前記ハウジン グへ送られる排気ガスの流量を制御するバルプ手段と、前記フィルタ手段より上 流側における第一圧力差と、該フィルタ手段の上流側と下流側において生じる圧 力差である第二圧力差とを検出する第一検出手段と、前記第一圧力差と前記第二 圧力差とを所定の圧力値と比較して、第一動作の開始を決定する第一比較手段と 、第二加熱手段の温度と、前記加熱手段と前記セラミック製のフィルタ部材との 間を流れる流体の温度と、前記フィルタ部材の前記流入口側端部の温度とを検出 する第二検出手段と、前記温度を、燃焼温度より低い所定の温度と比較して、第 二動作の開始を決定する第二比較手段と、前記温度と、前記燃焼温度を比較して 、第三動作の開始を決定する第三比較手段と、所定の時間を測時するタイマ手段 とから成り、前記第一動作の開始を決定する段階と、前記第一動作の開始を決定 した後、前記バルプ手段を閉じて、前記ハウジング内に排気ガスが流れ込まない ようにする段階と、 前記バルプ手段を閉じた後、前記加熱手段を動作させる段階と、 前記バルプ手段を閉じた後、前記空気送出手段を動作させる段階と、 前記第二動作の開始を決定する段階と、前記第二動作の開始を決定した後、前記 空気送出手段の動作を停止する段階と、 前記第三動作の開始を決定する段階と、前記第三動作の開始を決定した後、前記 空気送出手段を動作させる段階と、 前記第三動作の開始を決定した後、前記タイマ手段を動作させる段階と、 前記タイマ手段が測時動作を行っている間、前記加熱手段の動作を停止する段階 と、 前記測時動作終了後、前記空気送出手段の動作を停止する段階と、 前記測時動作終了後、前記バルプ手段を開いて前記ハウジング内に排気ガスが流 れ込むようにする段階とから成るマフラ装置内のフィルタから被酸化性の微粒子 を取り除く方法。
32. ３２．前記空気送出手段の第一回目の動作時には、該空気送出手段から送り出さ れる空気の流量が少なく、第二回目の動作時には、送り出される空気の流量が多 い請求の範囲３１に記載の方法。