JPH0680291B2 - ロールパックディーゼル微粒子フィルタ - Google Patents

ロールパックディーゼル微粒子フィルタ

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JPH0680291B2
JPH0680291B2 JP4509709A JP50970992A JPH0680291B2 JP H0680291 B2 JPH0680291 B2 JP H0680291B2 JP 4509709 A JP4509709 A JP 4509709A JP 50970992 A JP50970992 A JP 50970992A JP H0680291 B2 JPH0680291 B2 JP H0680291B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明はディーゼルエンジンの排気から微粒子を除去す
るフィルタ、即ちトラップに関する。
背景技術 ディーゼルエンジンはディーゼル微粒子フィルタを用い
ることにより危険性を軽減し得る危険性が高く、すすけ
た排気を発生する。しかし、公知のディーゼル微粒子フ
ィルタは燃料消費を不当に高め、且つ耐久性に乏しい傾
向にある。
公知ディーゼルフィルタは４種のカテゴリやタイプに分
類され得るもので、その第１タイプはセラミックウォー
ルフロー中空体を、第２タイプは剛性セラミック多泡体
を、第３タイプはファイバ状フィルタ材の塊体を、そし
て第４タイプは１個以上の中空、多孔金属チューブを有
することにより夫々特徴付けられている。各フィルタタ
イプは排気系に連結されるようにした長尺管状ケーシン
グを有している。更に各フィルタタイプは集めた微粒子
物を焼却することにより使用中に周期的に再成可能であ
る。
第１タイプのディーゼル微粒子フィルタの１例は米国特
許第4,276,071号（Outland）に示されている。
1989年８月31日公開のDE公開公報第3806131号（Gieblin
g）は第１タイプディーゼル微粒子フィルタの改良体を
製作する方法を記述しており、そこでは平行に間隔配置
したフィラメントを含むメッシュを担持したペースト状
セラミック構造材がロールに巻上げられ、このロールが
管状ケーシングに挿入されて、次にこれを焼いて多孔セ
ラミックスートフィルタ体を生成する。
第２タイプディーゼル微粒子フィルタの例は米国特許第
4,264,346号（Mann）と同第4,813,231号（Bykowski）に
示されている。第１タイプと第２タイプのフィルタの両
方に共通な問題は、その剛性により、例えばフィルタが
自動車或いは他の乗物に使用されたときに出合うよう
な、熱応力と振動を蒙ったときにひび割れしがちである
という問題である。
第３タイプディーゼル微粒子フィルタの１例は1987年２
月７日公開の公開公報第3545762号（Brich）に開示され
ており、そこでは円筒ハウジングの中にハウジング中心
線と共軸になるように織りマットが装置されている。こ
のハウジングは軸方向のガス入口とガス出口を有してい
るように見える。排気ガスは織りマットを半径方向に通
過するように見える。１例ではセラミックファイバマッ
トが固く巻上げられて、それがハウジングの全断面積を
満たしている。この例では、セラミックファイバと任意
的に有する金属性ウェブを軸の周りでからみ合うよう
に、両者を螺旋状に一緒に巻上げている。
1989年８月３日公開のDE公開公報第3801634号（Stopler
他）は第３タイプディーゼルフィルタを開示しており、
そこでは円筒状フィルタエレメントの幾つかの層がハウ
ジングユニットの中で入口と出口の通気筒の間において
排気を半径方向に横切らせるように配置され、フィルタ
エレメント群は本質的に円形或いは楕円形の断面を入
口、出口チァネルの形式の下に半径方向に等距離の間隔
で有しており、そして各フィルタエレメントはガス透過
性の金属性カバーシートにより、ワイヤメッシュやセラ
ミックファイバ、或いはこれらの組合せたものから成る
ガス透過性フィルタ体がその両側において包囲されてい
る、斯ゝるフィルタ体を含んで成る。更に、フィルタ体
は、スペーサエレメントを用いることにより、螺旋状の
入口、出口チァネルを各々その対立側で閉じられている
ように備えている包体を形成するように巻上げることが
出来て、この状態において多孔金属性シートや金属性織
物によって形成された包囲カバーはガス状汚染物質を変
換するための触媒被覆物を具備している。
第４タイプのディーゼル微粒子フィルタの１例は米国特
許第4,324,572号（Erdmannsdorfer）に示されており、
それでは複数本の平行な離間配置の多孔、中空チューブ
（「支持パイプ」と称している）がケーシングの実質長
に亘って延在している。スパン二酸化シリコンファイバ
或いはシリカファイバの糸が各チューブに巻かれてフィ
ルタエレメントを提供している。各チューブは入口でふ
さがれており、他方チューブ間のチァネルは出口で壁に
よりブロックされて排気ガスがフィルタエレメントを強
制的に流通するようになっている。これらの糸は集めら
れた微粒子物を周期的に焼却する間に酸素がスート沈積
物に達することが出来るようにクロス巻きされるのが好
ましいといえる。
1989年３月30日に公開されたDE公開公報第3731766（Buc
k）は入口、出口連結パイプを備えた包体を有する別の
第４タイプディーゼル微粒子フィルタを開示しており、
そこではセラミックファイバやヤーンが包体の内側に装
置されている。
米国特許第4,576,799号（Ｗrner）はもう１つ別の第
４タイプディーゼル微粒子フィルタとして、複数本の平
行に離間配置して、長尺ケーシングを同心的に半径方向
に実質的に充填している剛性のある多孔、中空チューブ
を含んで成るものを開示している。各チューブは内位多
孔シェルと外位多孔シェルの間に挾設されたフィルタエ
レメントから成る。１例では、隣接チューブ間に障壁が
あり、２本のチューブ間に入り込む排気が当該２本チュ
ーブの外位のチューブと隣りの障壁との間の空隙を通っ
て排出する前にフィルタエレメントを半径外方へ流通す
るようになっている。別の例では、隣り合う障壁間に２
本のチューブがあり、排気が出口に達する前に両チュー
ブのフィルタエレメントを流通するようになっている。
第４タイプのディーゼル微粒子フィルタは1989年10月19
日公開のDE公開公報第3910554号（Engeler他）にも開示
されており、そこではフィルタがケーシングの実質長に
亘って延在する４本の同心状の剛性のある中空、多孔チ
ューブを含んで成り、隣り合うチューブの各間隙がチュ
ーブの１端でのみブロックされて排気がチューブの多孔
壁を半径内方或いは半径外方へ流通するようになってい
る。
1988年２月17日に公告された英国特許出願第GE2,193,65
6号（Henkel）は単一の多孔、中空チューブを有する第
４タイプディーゼル微粒子フィルタを開示しており、そ
こではこのチューブが二枚のフィルタ層で、即ち先ず水
晶ガラスやセラミックファイバの微小孔を有する織物の
層で、次いで弾性幅広メッシュ織物やフリースの層で包
まれている。
短尺ファイバ材、即ちステープルファイバ材を採用して
いる第４タイプディーゼル微粒子フィルタに共通の問題
は、このフィルタにはファイバの脱落によって望ましく
ない短期寿命になる傾向のあることである。
発明の要旨 要するに、本発明はディーゼル微粒子フィルタを提供す
るものであり、これは、 （ａ）入口端と出口端を有するケーシング； （ｂ）排気系に該ケーシング端を連結するための手段；
及び （ｃ）実質的に半径方向に該ケーシングに充満させたフ
ィルタエレメントを含んで構成されたディーゼル微粒子
フィルタであって、当該フィルタが （ｉ）織り無機質ヤーン、ブレイド編み無機質ヤーン及
びニット編み無機質ヤーンの１種を含んで各々が構成さ
れた、１束の平行、中空管を含んで成り、当該管が該ケ
ーシング端の間に延在し、 （Ａ）該管が該ケーシングの該入口端と該出口の１つに
おいて開口し、そして該管が該ケーシングの該入口端と
該出口端で閉鎖されている； （Ｂ）該管が該ケーシングの該入口端と該出口端の１つ
において開口し、そして該管の各々が折り目により他の
１つと隣接している；そして （Ｃ）該管の各々の各端が閉鎖している、以上（Ａ），
（Ｂ）及び（Ｃ）のいづれか１つの構成になっており、
そして （ii）該管が該フィルタエレメントと該ケーシングの間
並びに該平行管の間のチァネルに沿った排気流を制限す
るための手段を含んで構成されている。
本発明のフィルタは第３タイプの改良ディーゼル微粒子
フィルタである。このフィルタは経済的に製作出来る効
率的で耐久性のあるディーゼル微粒子フィルタを提供す
る。
好ましくは、この管は短尺の、即ちステープルのセラミ
ックファイバから作られたフィルタ材よりもファイバの
脱落に対して抵抗性がある連続の無機質ヤーンを含んで
成る。
１例では、該ケーシングの入口端と出口端の１方におい
て開口し、各管が折り目を介して１対をなす他管と１体
物になっている。
フィルタエレメントの管は平坦様式のファブリックに形
成されており、このファブリックが無機質の織りヤー
ン、同ブレイド編みヤーン或いは同ニット編りヤーンの
１種を含んで成り、この管は真直な平行セグメント状の
ファブリックを前後に横切って延在し、且つファブリッ
クの各側で折れ曲っている。管はジグザグパターン状に
保持され得る、例えば縦糸と相互織り入みにより、或い
は感圧シートやスクリム材料と接触させることにより保
持される。この縦糸の有用な材料は、例えば無機質ヤー
ン、無機質ファイバ及びファイブリレイテッドフィルム
（fibrillated film）を含む。有用な感圧シート材は、
例えばマスキングテープ、トランスファテープ及びトラ
ンスファフィルム（MN,セント，ポールのthe 3M Compan
yから「SCOTCH TRANSFER TAPE」と「SCOTCH TRANSFER F
ILM」の商標名の下に市場入手可能）を含む。
本出願においては： 「無機質ファイバ」は高温度抵抗性（例えば約600℃を
越えた温度）があり、ディーゼル排気ガスに対し化学的
抵抗性があり、且つ織物品質（即ち、発明品のフィルタ
を作るに適した）を有している無機質基ファイバをさす
ものであり； 「ヤーン」は複数本の或いは１束の個別ファイバやフィ
ラメントを意味し； 「熱逃散ハァイバ」は加熱したときに分解して揮発する
構成物質（例えば有機質材料）を含むファイバをさすも
のであり； 「ファイバセグメント」はヤーンのコア（芯）から突出
した破断ファイバ部分をさすものであり；そして 「ファイブリレイテッドフィルム」は機械的加工で或い
は超音波加工で配向押出フィルムから分離している線状
ファイバをさすものである。
図面の簡単な説明 本発明は全て概略的な図から成る図面を参照すると、一
層容易に理解され得る。この図面において、 図１は本発明に係るディーゼル微粒子フィルタの長尺中
央断面図であり； 図２は図１の線２−２に沿った切断面図であり、そして 図３は図１と図２に示すディーゼル微粒子フィルタのフ
ィルタエレメントを作るのに使用されるファブリックの
１部の平面図である。
好ましい実施例の説明 本発明に係るディーゼル微粒子フィルタは、ディーゼル
排気から微粒子を除去する効率的で、経済的なコンパク
トシステムを提供する。
図１と図２において、ディーゼル微粒子フィルタ10は円
筒体12、円錐形排気入口13と円錐形排気出口14を含んで
構成される。円筒体12を満たすフィルタエレメント15は
管16の束を含んで成り、各管は織り（woven）の、ブレ
イド編み（braided）の、或いはニット編み（knitted）
の無機質ヤーンの１種を含んで成り、管は円筒体12の入
口、出口端間に延在し、そして互いに実質的に平行にな
っている。ブレイド編み管16の各々は隣りの管と一体物
になっていて、出口14に隣接の束端で開口し、他端にお
いて折り目18により封鎖（ブロック）されている。
図３において、フィルタエレメントは平坦様式（flat s
tyle）のファブリック20を含んで成る。平坦様式ファブ
リック20は無機質の縦糸（warp）22と長尺のブレイド編
み管16Aを含んで成り、この管は真直な平行セグメント
状のファブリックを前後に横切って延在し、ファブリッ
クの各側で折り曲げられている。無機質ヤーン23が隣接
の管間のチァネル長に亘り延在している。
図３において、ファブリック20は、好ましくはこれをス
トリップ30,31に分割するようにダッシュ線24に沿って
スリットが形成されていて、各ストリップの管16Aは個
片の１端で開口し、その反対の端で折り目18により閉鎖
（ブロック）されている。
好ましい例では、狭い個片の不織布無機質マット26が管
16Aの開口端に隣接のストリップの端縁に沿って横置さ
れてて、スタッファ（stuffer）を提供している。
フィルタにするために、ファブリック20と不織布マット
26は螺旋状に巻かれてロールにされている。図１と図２
において、ロールの外面は膨張性マット28で覆われてい
る。結果の組立物は円筒体12に具合良く適合すべきもの
であり、円筒体12に挿置される。随意には、膨張性マッ
ト28をディーゼル微粒子フィルタ10の最初の使用中或い
はその前に加熱により膨張させて、ケーシング11によっ
て確実に保持されるようにしてもよい。
発明品のフィルタのサイズはディーゼル微粒子フィルタ
の要件とディーゼルエンジンのサイズに依存する。他方
特殊な用途のために過剰に小さいフィルタエレメントを
有するフィルタは排気ガスの濾過性能に劣る。
ケーシングと閉鎖手段は互いに独立に、例えばメタルや
セラミックを含む適宜の材料を含んで成り得る。製作の
容易さのために好ましい材料としては、それはメタルで
ある。このメタルは、ステンレススチールシートメタル
が好ましい。ケーシングを連結する手段と閉鎖手段は、
これらに含まれる材料として技術的に公知な具体的材料
を含む。例えば、ケーシングと閉鎖手段がメタル製であ
れば、これらを連結する手段の好ましいものは溶接であ
る。
ケーシングの形状は都合によって変わり得る。例えば、
適当な形状群は円形断面、楕円形断面、正方形断面及び
長方形断面を有するものを含む。フィルタエレメントを
ケーシングに挿入するのを容易にするには、ケーシング
は円形或いは楕円形の断面を有するものが好ましい。ケ
ーシングは代表的にはスリム外形を可能にするように長
尺である。
織り管、ブレイド編み管或いはニット編み管は従来の織
り技法、ブレイド編み技法或いはニット編み技法を用い
て作られ得る。
隣り合う管の間のチァネルに沿う排気流を制限する手段
は、例えばチァネル全長に亘って延在するフィルタ群に
よって提供することが出来る。フィルタ群は有意に大き
な背圧を伴わずに濾過作用を高めるように選択されるべ
きである。特に有用なフィルタ群は、例えば無機質ファ
イバや無機質ヤーンを含む。ヤーンやファイバは従来の
織り技法を用いて管に沿うように平坦様式ファブリック
に織り上げ得る。
好ましくは、無機質ヤーンは約0.5mmから約6mmの範囲の
直径を有している。もっと好ましくは、この直径は約1m
mから約3mmの範囲にある。この特定範囲のヤーン直径
は、代表的にはこの範囲外の直径を有するヤーンに比較
して織物（fextile）品質に優れたものにする。この手
のヤーンは、代表的には約420本から約7800本の範囲の
個別の無機質ファイバを含んで成る。好ましくはこの無
機質ヤーンは約1560本から約4680本の範囲の個別無機質
ファイバを含んで成る。
好ましくはこの無機質ヤーンはプレイ撚り（ply−twist
ed）されるが、これはヤーンの糸加工したときの構造が
プレイ撚りされていない無機質ヤーンよりもヤーンの本
来の強度を良好に維持するからである。
無機質ファイバは、約５−約20マイクロメータの範囲の
直径を有しているのが好ましい。もっと好ましくは、こ
の無機質ファイバは約７−約15マイクロメータの範囲の
直径を有している。この範囲内の直径を有するファイバ
は、概して実質的にこの範囲外の直径のファイバよりも
製造並びに糸加工（texturize）するのが容易である。
更に、直径が５ミクロンメータより実質的に小さいファ
イバは上述の範囲内の直径を有するファイバを含むもの
より効能が劣るフィルタを提供する。
無機質ヤーンを構成する無機質ファイバはセラミックが
好ましい。このセラミックファイバは、例えば非結晶
性、多結晶性或いは両者の組合せのものであり得る。
有用なセラミックヤーンは、例えば、アルミナ−ボリア
（boria）−シリカ、アルミナ、シリカ、炭化シリコン
及び窒化ホウ素で製造されたファイバを含んで成るもの
を含む。好ましくは、セラミックファイバはアルミナ−
ボリア−シリカを含んで成る。ハンドリングを助けるた
めには、ヤーンは代表的には従来のサイジング技法によ
りサイズが定められる。アルミナ−ボリア−シリカのヤ
ーンは、例えばMN,セントポールのthe 3M Companyから
「NEXTEL 312 CERAMIC YARN」と「NEXTEL 440 CERAMIC
YARN」の商標名の下に市場入手可能である。
無機質ヤーンの糸加工（texturization）はその濾過効
率、即ち捕捉（トラップ）効率を向上させる。好ましく
は無機質ヤーンはロフティ（lofty）になるように糸加
工される、例えば連続のヤーンのループ、個別のファイ
バセグメント或いは両者の組合せたものが緻密（dens
e）コアから外方へ延出するように糸加工される。連続
ファイバのループは最も好ましい。無機質ヤーンは、例
えばエアジェット式、或いは機械式の糸加工を含む公知
技法により糸加工され得る。エアジェット式糸加工は、
これが機械式に加工されたヤーンよりもファイバセグメ
ントが少く且つファイバループが多くなった糸加工ヤー
ンを提供するので、好ましい。
糸加工無機質ヤーンは約1mmから約10mmの範囲の直径を
有しているのが好ましい。もっと好ましくは、この直径
は約3mmから約6mmの範囲にある。前記範囲の直径を有す
る糸加工ヤーンの濾過、即ちトラップの効率は、概して
範囲外の直径を有するこの種加工ヤーンよりも優れてい
る。
随意には、平坦様式ファブリックは折り目間の中央に切
れ目を入れて２枚のストリップを提供し、その各々が複
数本の平行管を含むようにすることが出来る。各管は隣
りの管と一体物になっていて、ストリップの１端縁の近
くで開口し、ストリップの他端縁で折り目により閉鎖さ
れている。これらストリップはその全長に亘り螺旋状に
巻いてロールにし、或いは折り畳むことにより、管がケ
ーシングの両端間に延在するようにケーシングに挿入可
能な束にすることが出来る。
本発明のディーゼル微粒子フィルタの別の実施例は短尺
の管を含んで成るフィルタエレメントを含んで構成さ
れ、当該者が織りヤーン、ブレイド編みヤーン及びニッ
ト編みヤーンの１種を含んで成り、各管がフィルタエレ
メントの１端縁からのみ他端縁に延在し、いづれかの端
縁により閉鎖されている、例えばピンチ加工により閉鎖
されている。管の非閉鎖端はケーシングの入口端に隣接
したものであっても好ましい。もっと好ましくは、管の
非閉鎖端はケーシングの出口端に隣接したものである。
後者のフィルタエレメント構成は、代表的には前者より
濾過効率を良好にする。
管をジグザグパターンで保持する縦糸（warp）、シート
或いはスクリム（scrim）は新規なディーゼル微粒子フ
ィルタの最初の使用の前、或いは使用の際に焼却し得る
熱逃散材料を更に含んで構成され得る。焼却熱逃散材料
のあとに残された空間は排気微粒子が背圧を低下させ且
つフィルタエレメントの微粒子捕捉域への接近度合いを
高めることが出来る。
適当な熱逃散材料は、例えばポリプロピレンヤーン（U
T、マグナのHercules,Inc.から「HURCULON」の商標名の
下で市場入手可能）と、レーヨンヤーン（VA、フロント
ロイヤルのAvtex Fibersから「RAYON YARN」の商標名の
下に市場入手可能）を含む。
フィルタエレメントの濾過、効率、即ちトラップ（捕
捉）効率はこれにスタッファを組込むことにより高めら
れ得るが、このスタッファは例えば無機質ファイバを含
んで成る不織布マットを含む。この不織布マットは好ま
しくは有意に高い背圧をもたらさずに高度の濾過効率を
可能にするように選択される。代表的にはこの不織布マ
ットを含んで成るファイバは約６マイクロメータ未満の
直径を有することが出来る。好ましくは、この不織布マ
ットを含んで成るファイバは約６マイクロメータ未満の
直径を有しているが、この種の直径を有するファイバは
「マイクロファイバ」と称し得る。最も好ましくは、こ
のマイクロファイバは約１−約３マイクロメータの範囲
の直径を有している。好ましい不織布マットはセラミッ
クブロウン（blown）ファイバである。好ましくは、こ
のセラミックファイバは、アルミナ−ボリア−シリカ、
アルミナ−シリカ、アルミナ、シリカ、炭化シリコン或
いは窒化ホウ素で作られている。もっと好ましくは、こ
の不織布マットはアルミナ−ボリア−シリカブロウンマ
イクロファイバを含んで成る。
適当な不織布マットは市場入手可能であり、the 3M Com
panyから「ULTRAFIBER 312」と「ULTRAFIBER 440」の商
標名、UK、チェッシャのImperial Chemicals,Inc.から
の「SAFFIL LD MAT」の商標名及びthe 3M Companyから
「INTERAM E50」の商標名の下で市販されているものを
含む。
不織布マットの、無機質ファイバのヤーンに較べて相対
的に優良で本来的広い面域がこの種のマットを利用しな
いフィルタエレメントよりも不織布を含むフィルタエレ
メントを肉薄にする。
フィルタエレメントとケーシング間のチァネルに沿う排
気ガス流を制限するに有用な材料は、例えば膨張性マッ
トとスタッファを含む。フィルタエレメントとケーシン
グ間のチァネルに沿った流れを制限するに好ましい手段
は膨張性マットである。この膨張性マットは加熱したと
きにフィルタエレメントをケーシング内に確実に固定す
ることを可能にすることから、好ましい。膨張性マット
は、市場入手可能であり、例えばthe 3M Companyから
「INTERAM 2600,Series I」の商標名の下で市販されて
いるものを含む。
管（チューブ）、縦糸ヤーン、或いはフィラーは更に熱
逃散ヤーンを含んで構成され得る。この熱逃散ヤーンが
フィルタの最初の使用の際或いはその前に焼却さときに
後に残る流路がフィルタエレメントに対し、背圧を減じ
且つ接近高合を高めることを可能にする。この逃散ヤー
ンは、管やフィルタの中で特に有用なものとしては、管
やフィラー及び熱逃散ヤーンを含んで成る無機質ヤーン
の全容積に基づき約30体積％未満のものである。
縦糸は100体積％未満の有機質ヤーンを含み得る。この
縦糸は約75−約100体積％の有機質ヤーンを含んで成る
のが好ましい。
ディーゼル排気スート微粒子のカーボンと可溶有機構成
物質（例えば炭化水素と一酸化炭素）の酸化を助けるた
めに、フィルタエレメントは更に無機質ヤーン、無機不
織布マット或いは両者の組合せたものを被覆する酸化触
媒を含んで成り得る。この種の酸化触媒は公知であり、
例えば貴金属（例えば白金、ロジウム、その他白金族金
属と銀）および卑金属（例えば銅、鉄、マグネシウム及
びカリウム等を含む。
随意には、発明品のディーゼル微粒子フィルタは累積粒
子を周期的に焼却する手段（例えば捕捉微粒子物の燃焼
点を越えた温度に排気を周期的に加熱する）を更に含ん
で成る。有用な電気的燃焼法は1990年１月３日公開の欧
州特許出願公開公報第0,275,372号（Gurter他）から教
示されている。累積粒子の周期的焼却手段のもう１つ
は、「電気的に再生可能ディーゼル微粒子トラップ」の
名称になる譲受人共願第07/680,812号に開示されてい
る。
累積微粒子は、オーブンの中で（例えば代表的には約１
−約２時間の範囲の期間、約550゜−約900゜の範囲の温
度のエア雰囲気で）、或いはバーナを入口端に連結する
ことによりフィルタを加熱しても焼却し得る。
本発明の目的と利益は次の例によって更に説明される
が、これらの例に記載の具体的な材料とその量並びにそ
の他の条件と詳細は、本発明を過度に限定するために、
解釈されるべきものではない。
例１ 図１と図２に実質的に示されるディーゼル微粒子フィル
タを作った。約12.5cmの内径を有する19.5cm長の円筒体
を4mm厚のステンレススチールシート材で製作した。平
坦様式ファブリックを含んで成るブレイド編みの管を1/
2,2.7z,900デニールのアルミナ−ボリア−シリカのセラ
ミックヤーン（the 3M Companyから「NEXTEL 312 CERAM
IC YARN」の商標名の下に市場入手可能）を従来の24キ
ャリアブライド編機でブライド編みすることにより製作
された。このブライド編み管は約3.2mmの外径と約1.6mm
の内径を有していた。
平坦様式ファブリックを含んで成る縦糸（ワープ）は、
1/2,1.5z,1800デニールのアルミナ−ボリア−シリカの
ヤーン（NEXTELTM 312 CERAMIC YARN）であり、これは
エアジェット糸加工機（DE、ニューキャッスルのEnterp
rise Machine and Development Co.から「MODEL 17 SID
EWINDER」と「MODEL 52D JET」の商標名の下で市場入手
可能）を用いて糸加工されたものである。この糸加工機
の速度は約26.5m/分に設定された。ジェットはその最閉
位置から１ターンの約3/4まで開かれた。エア圧力は約6
90kPaに設定された。
ブレイド編み管と縦糸は、従来のウイービングルーム
（スペインのIwer Co.から「IWER LOOM」の商標名の下
で市場入手可能）を用いて織り合せて、約.5ブレイド編
み管/cmを有するあや織りの平坦様式ファブリックを提
供した。このフィルタエレメントを含む平坦様式ファブ
リックのサイズは約17cm幅、約345im長及び約4mm厚であ
った。
フィルタエレメントを含む不織布マットは、アルミナ−
ボリア−シリカのマイクロファイバ（the 3M Companyか
ら「NEXTEL 312 ULTRAFIBERS」の商標名の下に市場入手
可能）を含む不織布セラミックマットであった。この不
織布マットのサイズは約5cm幅で、約345cm長であった。
ディーゼル微粒子フィルタはトラック（1984年製chevro
let Suburban）に組込まれた6.2リットルディーゼルエ
ンジンのデュアル排気系の１バンクに連結された。この
トラックを、約1750rpMのエンジン速度で約90kmの距離
を約55分間運転した。
フィルタの粒子トラップ効率は、フィルタの入口（即
ち、上流）及び出口（即ち、下流）で採取する従来の多
重バッチフィルタを用い、40CFR § 86.1339−88に概説
されたフィルタ操作手続を用いて測定された。使用した
この膜フィルタは直径が47mmあった（CT、プットナムの
Dallflex Products Corp.から「DALLFLEX TEFLON MEMBR
ANE FILTERS」の商標名の下で市場入手可能）。
ディーゼル微粒子フィルタが受ける圧力は、調節可能な
空気流を出すブロアと約5cmの直径を有する従来のフロ
ーベンチを用いてロードテストの前後で測定された。テ
スト前後の背圧は夫々水位で約64.5cmと約193cmであっ
た。集めたスートの量は、テストの前後の重量測定によ
り決めて、約6.5gであった。
ディーゼル微粒子フィルタの効率を算出するために、下
流サンプルの質量濃度（即ち、サンプル容積により除算
された値の下流膜フィルタ中のスート量）を上流サンプ
ルの質量濃度（即ち、サンプル容積により除算された値
の上流膜フィルタ中のスート量）で除算した。この値を
１から引算して、その結果に100を乗算した。テストの
終りにおける効率は、約２〜３m3／分の排気流量で約70
％であった。
フィルタはOH、クリープランドのParker Hamnijin Cor
p.からの「PARKER BURNER」の商標名の下での市場入手
可能なガスバーナに入口端を接合させることにより再生
された（即ち、集めたスートが燃焼した）。このガスバ
ーナは点火して、約900℃の導入温度を発生した。約２
−３分の後、ガスバーナを切った。再生フィルタに掛ゝ
る背圧は水位で約67cmであった。
ディーゼル微粒子フィルタは上述のようにスートを再度
負荷された。このスートはフィルタをオーブンに入れ、
約３時間、約600℃で加熱することにより燃焼させた。
再生フィルタに掛ゝる背圧は水位で約67cmであった。
これらの結果は例１のディーゼル微粒子フィルタが効率
的であり、ディーゼルエンジンの排気からスートを除去
するのに有効であった事実を示している。
例２ 図１と図２に示に実質的にディーゼル微粒子フィルタは
次の例外を除き、例１の通りに製作された。円筒体の内
径が約15.5cmであった。ブレイド編み管は、その全固体
容積に基づいて約75体積％の1/2,2.7z,1900デニールの
アルミナ−ボリア−シリカのセラミックヤーン（NEXTEL
TM 312 CERAMIC YARN）と、約25体積％の1/2,1.0z,840
デニールのポリプロピレンヤーン（UT、マグナのHercul
es Inc.から「HURCULON」の商標名の下で市場入手可
能）を含んで成るものであった。ブレイド編み管と縦糸
は織り合せて、約830cm長で約16.5cm幅の平織り平坦様
式ファブリックを提供した。スクッファ（即ち、不織布
マット）は例２のフィルタを構成するのに使用していな
い。
フィルタは、トラックを約360kmの距離に亘り約240分間
駆動したことを除き、例１に開示の通りにテストした。
集めたスートの量は、約24gであったが、これはテスト
の前後にフィルタを秤量することにより決定された。テ
ストの前後の背圧は、夫々水位の約38cmと約127cmであ
った。
テストの前後のフィルタ効率は、約2.3m3／分の排気流
量において、夫々約71％と約77％であった。
これらの結果は、例２のディーゼル微粒子フィルタが効
率的であり、ディーゼルエンジンの排気からのスートを
除去するのに有効であった事実を示している。
フロントページの続き (72)発明者 サノッキ，スティーブン エム. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セント ポール，ポスト オフィス ボッ クス 33427

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）入口端と出口端を有するケーシング
    （11）； （ｂ）該ケーシング端を排気系に連結する手段； （ｃ）該ケーシング（11）に実質的に半径方向に充満す
    るフィルタエレメント（15）を含んで成るディーゼル微
    粒子フィルタ（10）において、 該フィルタエレメント（15）が： （ｉ）各々が無機質の織りヤーン、同ブレイド編みヤー
    ン及び同ニット編みヤーンのいづれか１種の無機質ヤー
    ンを含んで成り、該ケーシング端間に延在している複数
    本の平行中空管（16）と、 （ii）当該フィルタエレメント（15）と該ケーシング
    （11）の間と該平行管（16）間にあるチァネルに沿った
    排気流を制限する手段とを含んで構成され、 （Ａ）該管（16）が該ケーシングの該入口端と該出口端
    のいづれかにおいて開口し、且つ他方の該ケーシング端
    において閉鎖されているか、或いは （Ｂ）各管（16）の各端が閉鎖されているようにしたこ
    とを特徴とするディーゼル微粒子フィルタ。
  2. 【請求項２】該管（16）が該ケース（11）の該出口端に
    おいて開口し、各管（16）が折り目（18）を介して１対
    をなす他管と一体物になっている、請求項１に記載のデ
    ィーゼル微粒子フィルタ。
  3. 【請求項３】更に該無機質ヤーンを被覆した酸化触媒を
    含んで構成された、請求項１に記載のディーゼル微粒子
    フィルタ。
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