フィルタ清浄ツールおよび方法
ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去するツールは、開口端を有するチャンバを画定する容器と、ＤＰＦの第１の軸方向端部を支持し、ＤＰＦの缶の外側面と容器とのまわりにシールを形成する、開口端に連結された支持体とを含む。ＤＰＦの第２の軸方向端部に近接して取り付けられた空気ノズルは、空気の細流をＤＰＦに通し、空気の細流は、ＤＰＦ要素束の一部を通り、第１の軸方向端部から出て容器に至る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許開示は、概して、内燃機関部品用の保守およびサービスツールに関し、より具体的には、ディーゼル粒子フィルタに蓄積した灰を除去するサービスツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関内の燃料燃焼の副産物の１つとして、通常すすと称される炭素粒子がある。排出基準は通常、エンジンが環境に排出してもよいすすの量の限度を指定し、この限度は通常、動作中のエンジンで生じるすすのレベル未満である。したがって、環境に排出されるすすの量を制御および制限するために、エンジンまたは車両メーカによって様々な部品およびシステムが採用されている。
【０００３】
エンジンから環境に排出されるすすの量を制限するのに通常使用される装置の一つは、粒子トラップまたはディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）と呼ばれる。そのような装置は、例えば、セラミック材料でできた多孔質基材を含み、多孔質基材は、排出物の組成を変える様々な化合物でコーティングすることができる。基材の多孔性は、フィルタを横切るおよび／または貫通する排気ガス流内の炭素粒子またはすすを物理的に捕捉するフィルタとして機能する。炭素粒子をガス流からそのように物理的に除去することで、フィルタが粒子状物質で徐々に飽和状態になると容易に分かる。
【０００４】
典型的なＤＰＦは、束ねて配置された細長いフィルタ要素の集合体でできている。各フィルタ要素は、略管形状の、例えば、六角形または八角形などの多角形断面を有する。フィルタ要素は、通常互いに束ねられて、より大きい、典型的には円筒形状であり、断面形状が概ねドーム状のフィルタを形成する。フィルタ要素の内部面は、全体として、すすおよび灰粒子が収集される比較的大きな表面積を提供する。
【０００５】
すす粒子は、酸化プロセスによってＤＰＦから定期的に除去されるが、灰粒子は、このように除去することができず、長い間にＤＰＦ内に集積する。灰粒子は通常、エンジン内の潤滑オイルが燃焼した結果であり、ＤＰＦに灰粒子が集積することで、ＤＰＦを通る排気ガスの流れに対する表面積が小さくなり、したがって、エンジンからの排気ガスがますます制限され、このため、燃料消費が増大し、ＤＰＦ再生の頻度も高くなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、本開示は、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去するツールについて記載する。例示的な実施形態では、ＤＰＦは、第１および第２の軸方向端部を画定する缶内に閉じ込められたフィルタ要素束を含んだ。ツールは、開口端を有するチャンバを画定する容器を含む。容器の開口端に連結された支持体は、ＤＰＦの第１の軸方向端部を支持し、ＤＰＦの缶の外側面と容器のチャンバとの間にシールを形成する。ＤＰＦの第２の軸方向端部に近接して取り付けられた空気ノズルは、空気の細流を第２の軸方向端部に通す。空気流は、フィルタ要素束の少なくとも一部を通り、フィルタ束から粒子状物質を除去し、ＤＰＦの第１の軸方向端部を通って容器内に出る。空気が、容器の開口端およびＤＰＦを逆流するときに、フィルタ要素束の残りの部分が容器から出た空気を濾過する。
【０００７】
別の態様では、本開示は、エンジン排気ガス流から灰および他の粒子をフィルタで除去するＤＰＦなどのディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去する方法について記載する。ＤＰＦの濾過機能は、エンジン排気ガス流がＤＰＦの第１の軸方向端部に入り、第２の軸方向端部から出るときに働く。本方法は、第２の軸方向端部からフィルタのフィルタ要素のごく一部を通り、第１の軸方向端部から出る高速空気の細流を吹き込むことを含む。空気流は、灰および他の粒子状物質を搬送する、使用済みの清浄用空気として第１の軸方向端部を出る。ＤＰＦの第１の軸方向端部は、使用済みの清浄用空気を収容する溜め桝によって閉じ込められる。使用済みの清浄用空気の流速は、溜め桝内で低下するので、灰および他の粒子の一部は、使用済みの清浄用空気流から落ちて溜め桝に集積する。次いで、使用済みの清浄用空気流をＤＰＦの第１の軸方向端部に通し、第２の軸方向端部から出すことで、灰および他の粒子のさらなる部分が、使用済みの清浄用空気流から除去される。
【０００８】
さらに別の態様では、本開示は、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）に蓄積した灰および他の粒子状物質を除去するツールについて記載する。ツールは、ＤＰＦの第１の端部を開口端に通して受け入れるように構成された溜め桝を含む。支持ブラケットは、ＤＰＦの第１の端部が溜め桝の開口端に配置された場合に、反対側のＤＰＦの第２の端部に連結することができる。回転可能な担体が支持ブラケットに対して回転し、空気ノズルが、回転可能な担体にスライド可能に配置される。空気ノズルは、担体が支持ブラケットに対して少なくとも１つの所定の角度位置に配置されたときに、担体に対して漸進的にスライドするように配置される。こうして、空気ノズルの半径方向位置が、回転軸に対して漸進的に変えられる。動作時、空気の噴流が、空気ノズルから供給される。空気の噴流は、ＤＰＦの第２の端部から第１の端部に向かう方向にＤＰＦの一部を通る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示によるディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）用の灰除去ツールの第１の実施形態の、一部を断面で示した側面図である。
【図２】本開示による空気ナイフ機構の外観図である。
【図３】図４に示す空気ナイフ機構の分解図である。
【図４】本開示による制御システムのブロック図である。
【図５】本開示による、動作中のツールの断面図である。
【図６】本開示による代替実施形態の部分外観図である。
【図７】本開示による支持脚の部分断面図である。
【図８】本開示による防塵システムの外観図である。
【図９】本開示による防塵システムの外観図である。
【図１０】本開示による空気ノズルの２つの代替実施形態の断面図である。
【図１１】本開示による空気ノズルの２つの代替実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、ＤＰＦ内に蓄積および集積した灰を空気ナイフを使用して除去するシステムおよび方法に関する。当然ながら、清浄するために車両または機械から取り外したＤＰＦは、灰に加えて、ＤＰＦに蓄積したすすまたは他の粒子を含むこともある。簡単にするために、下記でフィルタ内の灰について言及する場合、当然ながら、灰には、ＤＰＦ内のすすまたは他の粒子も含まれ得る。さらに、本明細書に開示した実施形態は、車両または機械から取り外したＤＰＦを清浄するための構造的構成に関するが、ＤＰＦを清浄するために使用する原理は、ＤＰＦが引き続き車両または機械に搭載されている間にＤＰＦを清浄するのに適応することもできる。さらに、開示した実施形態が、現場でＤＰＦを清浄するために容易に輸送できるツールに関するとしても、当然ながら、本明細書に開示した構造および方法は、機械、車両を整備する、またはそれらの部品およびシステムを再生するショップに永続的に設置される機械に同様に適用可能である。
【００１１】
前記を考慮して、フィルタ清浄ツール１００の第１の実施形態が、側部から見た部分断面図で図１に示されている。示すように、フィルタ清浄ツール１００は、清浄するために、所定の位置でフィルタ清浄ツールに連結されたＤＰＦ１０２を有する。フィルタ清浄ツール１００は溜め桝１０４を含み、図示した実施形態では、溜め桝は、例えば、この用途に合わせた３０ガロンまたは５５ガロンの鋼製バレルなどの標準サイズの鋼製バレルでできている。通常、任意の形状を有する任意の容器を使用することができる。溜め桝１０４は、概略的には、ＤＰＦ１０２から分離した灰粒子が落ち込み、収集され得るようにＤＰＦ１０２の下に配置された容器である。したがって、溜め桝１０４は、灰粒子が収集される内部収集空洞１０６を画定する。ＤＰＦを処理する合間のツール１００の清浄を容易にするために、溜め桝１０４は、ＤＰＦ１０２の清浄作業が完了した後に取り外すことができ、蓄積された灰を処理するために封止することができるライナ１０８を含むことができる。用途に適した専用ライナを使用することもできるが、図示した実施形態のライナ１０８は、ポリエチレンシートでできた袋である。しかし、ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）でできたライナなど、他のタイプの多孔質または非多孔質材料を使用してもよい。
【００１２】
溜め桝１０４の底部部分は閉じられ、収集空洞１０６の底部を画定するが、代替の実施形態、特に、ライナ１０８を有する実施形態では、溜め桝１０４の底部は、水などの液体が溜まるのを阻止するために、少なくとも部分的に開放することができるのは当然のことである。溜め桝１０４の上部部分は、図１に概略的に示すように、ＤＰＦ１０２の底部を収容するために全体的に開放されている。図示した実施形態では、アダプタカラー１１０が、溜め桝１０４の開口端に配置されている。
【００１３】
アダプタカラー１１０は、ＤＰＦを溜め桝１０４の開口上に支持および位置決めする。図示した実施形態では、アダプタカラー１１０は、ＤＰＦ１０２の外側部分と係合するシール１１２を含む。シール１１２は、溜め桝１０４の開口に嵌り、アダプタカラー１１０を支持し、さらには、溜め桝１０４上に配置されながらＤＰＦ１０２の重量を支持するアダプタカラー１１０のリング部分１１４に配置されている。図示した実施形態では、アダプタカラー１１０は水平トレー１１６を含み、この水平トレーは、単に、シール１１２の下で周辺に延びるフランジであってよいし、または、その代わりに、有孔プレート、メッシュ、または細い縦棒を配列したものであってもよい。これらのおよび他の空気透過性構成は、ＤＰＦ１０２を支持するように構成され、清浄プロセス時にＤＰＦ１０２から落ちた灰が、トレー１１６を通り抜け、溜め桝１０４に落ちるのを可能にする。
【００１４】
清浄するためにＤＰＦ１０２が用意されると、ツール１００の一部がＤＰＦの上部に組み込まれ、必要に応じて、ＤＰＦ１０２の外側円筒ハウジングの縁に固定される。言い換えると、ＤＰＦ１０２は、図２および図３に関連して詳細に説明されるツールの清浄ヘッドを支持する。図１に示すように、ガントリまたは支持ブラケット１１８が、脚部１２０によってＤＰＦ１０２上に支持されている。脚部１２０は、支持ブラケット１１８が、ＤＰＦ１０２の面に対して適切な距離、位置、および傾きで配置されるのを保証する。図示した実施形態では、清浄プロセス時に、任意選択の複数のストラップ１１９を使用して、ＤＰＦ１０２をアダプタリング１１０に固定するだけでなく、支持ブラケット１１８のＤＰＦ１０２に対する相対位置を固定する。ストラップ１１９は任意選択である。通常、クランプ、スプリング、または弾性ひも（図示せず）を使用して、ＤＰＦ１０２と支持ブラケット１１８との間の連結体をツール１００に固定することができる。以下にさらに詳細に説明するように、支持ブラケット１１８は、ＤＰＦ１０２より上で（図２に示すような）空気ナイフアセンブリ３００を連結および懸架するのを可能にして、空気ナイフによって供給された圧縮空気の噴流が、ＤＰＦ１０２内から灰の蓄積物を離脱させ、除去することができるようにする。次いで、離脱した灰粒子は、収集用の溜め桝１０４に落ちる。
【００１５】
灰除去ツール１００は、有利にも、持ち運び可能なように構成されるので、フィルタの清浄を現場で行うことができる。この可搬性能は、作業現場から移動させるには大きすぎるか、または高価すぎるかのいずれかの装置を整備する場合に特に有効である。したがって、灰除去ツール１００は、手車または台車１２２と一体化されている。台車１２２は、フレーム部分１２４、取っ手１２６、およびホイール１２８を含む。台車１２２は、灰除去ツール１００に機動性を付与し、有利にも、現場サービス訪問時に、サービストラックに格納することができる。台車１２２は、灰除去ツール１００の構成要素と、空気ナイフを動作させるための圧縮空気源（図示せず）、例えば、ツール１００の様々な電子システムを動作させるバッテリまたは電源などの電力源等の他のシステムとの間を接続する特徴部をさらに含むことができる。図示した実施形態では、台車１２２は、圧縮空気接続ポート１３０および電気接続リード１３２を含む。灰除去ツール１００は、台車１２２に取り付けられ、空気ナイフアセンブリ３００の動作を観測および制御するように構成された電子コントローラ１３４をさらに含む。
【００１６】
空気ナイフアセンブリ３００の外観図が図２に示され、分解図が図３に示されている。空気ナイフアセンブリ３００は、支持ブラケット１１８（図１）につながるベースプレート３０２を含む。動作中に回転軸３０６のまわりに回転できる回転可能な担体３０４が、ベースプレート３０２より下に懸架されている。ＤＰＦ１０２をツール１００上に設置すると（図１）、回転軸３０６は、ＤＰＦ１０２の中心線とほぼ一列に整列するように配置され、ＤＰＦ１０２の中心線は、円筒形状のＤＰＦ要素の場合にその断面領域の中心点と合致する。回転可能な担体３０４は、インデックス機構３０８をさらに含み、インデックス機構３０８は、回転可能な担体３０４が回転するときに、空気ノズル３１０を回転軸３０６に向かって内側にか、または回転軸３０６から遠ざかる外側にかのいずれかに、すなわち、半径方向に割り出しする。
【００１７】
図示した実施形態の回転可能な担体３０４は、ベルト駆動機構３１２によって回転される。この実施形態では、ベルト駆動装置が示されているが、図６の実施形態に示すダイレクトドライブ装置を含む他の駆動装置も考えられる。ベルト駆動機構３１２は、ベルト３１６によって相互連結された２つのプーリ３１４を含む。プーリ３１４の一方は、回転可能な担体３０４の回転中心である回転軸３１８のまわりに配置されている。第２のプーリ３１４は、電気モータ３２４によって駆動されるギヤ装置３２２の出力シャフト３２０に連結されている。したがって、動作中、出力シャフト３２０の回転動作は伝達されて、回転可能な担体３０４をベースプレート３０２に対して回転させる。図示した実施形態では、モータ３２４を動作させる動作制御信号および電力は、コントローラ１３４（図１）により、適切な接続体（図示せず）を介して供給される。
【００１８】
回転可能な担体３０４が回転すると、ベースプレート３０２上で、回転可能な担体３０４の経路に関して直径上の両側の位置に配置された摩擦パッド３２６は、回転可能な担体３０４の各一回転ごとに２回インデックスホイール３２８に接触する。インデックスホイール３２８は、回転可能な担体３０４の長手方向に延び、担体に対して回転するように構成されたねじ付きシャフト３３０に連結されている。空気ノズルベースブロック３３２は、ねじ付きシャフト３３０と係合し、回転可能な担体３０４の長手方向に移動できるねじ付き開口３３３（図３）を含む。ベースブロック３３２は、ねじ付きシャフト３３０の回転により、ベースブロック３３２が、回転可能な担体３０４に沿って直線運動をするように、ねじ付きシャフト３３０に対して回転しないようにされる。したがって、インデックスホイール３２８と摩擦パッド３２６との接触により、インデックスホイール３２８がある程度回転し、ひいては、ねじ付きシャフト３３０が回転する。
【００１９】
ねじ付きシャフト３３０が漸進的に回転することで、回転可能な担体３０４に対する空気ノズル３１０の位置が漸進的に進み、これは、回転軸３０６に対する空気ノズル３１０の半径方向距離が、半径方向内側また外側に変わることを意味する。空気ノズルをそのように漸進的に半径方向に割り出しすることで、回転および割り出しを繰り返しながら、空気ノズル３１０が、確実に、ＤＰＦ１０２（図１）の全円形領域を順次、全面的にたどるようになる。
【００２０】
当然ながら、動作中に、空気ノズル３１０が順次たどるＤＰＦ１０２の面に沿った経路では、ベースプレート３０２に対する回転可能な担体３０４の回転速度が一定と仮定すると、回転軸３０６から異なる半径距離に配置された領域上での空気ノズル３１０の滞留時間は異なることになる。このため、担体３０４の回転速度は、より一定の滞留時間となるように調整することができる。担体３０４の回転速度または角速度は、さまざまな方法で調整することができ、例えば、速度は、空気ノズル３１０の回転軸３０６からの半径方向距離によって決めてよいし、または、単に、実行された回転回数に基づいて調整されてもよい。図示した実施形態では、この調整は、空気ノズル３１０が回転可能な担体３０４の外側部分に沿って所定の位置に配置される清浄プロセスの開始から測定した時間値に基づいて、コントローラ１３４によって行われる。担体３０４の回転速度を増減させる所定の増減率は、ＤＰＦの任意の所与の部分に対する所望の空気ノズル滞留時間、ＤＰＦの長さ、ＤＰＦの直径、空気ノズルを通る空気流、割り出しされる距離の増分度、回転可能な担体３０４が行う回転の総数、および他のパラメータに基づいて調整することができる。
【００２１】
ツール１００（図１）で使用する電力および制御システム４００のブロック図が図４に示されている。システム４００は、ツール１００と一体化されてよいし、または、スタンドアロンユニットとして、もしくは、それに代えて、例えば、サービストラックによって現場に搬送された他の構成要素の集合体として、ツール１００に外部で連結されてもよい。システム４００は、空気供給管４０４を介して空気を空気ノズル、例えば、空気ノズル３１０（図３）に供給する加圧空気貯蔵器４０２を含む。図示した実施形態では、貯蔵器４０２からツールのノズルへの空気流は、例えば、ボール式弁などの遮断弁４０６によって制御することができ、その圧力は、圧力レギュレータ４０８によって調整することができる。示すように、圧力レギュレータ４０８は、動作中に、例えば、８０ｐｓｉなどの最小限の圧力が、空気ノズルに供給されるのを保証する圧力スイッチとすることができる。この最小限の圧力は、ＤＰＦから灰粒子を効果的に離脱させるのに十分な圧力であるが、他の圧力設定を使用することもできる。さらに、空気流は、空気流中に配置された適切な装置（図示せず）によってパルス状にすることができる。
【００２２】
システム４００は、電力入力４１０をさらに含む。電力入力４１０は、例えば、バッテリまたは発電機などの２４ボルト電源に接続することができ、こうして供給された電力は、圧力レギュレータ４０８の圧力スイッチ、電子コントローラ４１２、ブレーカ４１４、様々な表示灯および表示装置（図示せず）、ならびに他の部品などのツールの電子または電気部品を作動させるのに使用することができる。
【００２３】
図示した実施形態では、システム４００は、モータ制御出力４１６を含む。示すように、モータ制御出力４１６は、空気ノズルを回転させる電気モータ、例えば、図２および図３に示すような電気モータ３２４の動作および回転数を制御する電気信号を供給する。代替実施形態では、空気ノズルを動作させるモータは、空気または油圧アクチュエータ等を使用するなど、他のタイプの動力によって駆動することができる。
【００２４】
モータ制御出力４１６からモータに供給されるモータ制御信号の調整は、電子コントローラ４１２によって行われる。すでに説明したように、ＤＰＦの面を回る空気ノズルの回転速度は、回転中心からの空気ノズルの半径方向距離が漸進的に変わる間、ＤＰＦの面の全表面領域にわたって、空気ノズルの一定の滞留時間が得られるように調整することができる。そのような調整は、コントローラ４１２または他の適切な装置によって提供することができる。図示した実施形態では、コントローラ４１２は、空気ノズルがＤＰＦの面の中心からその外縁部に向かって移動するときに、モータの回転数を漸進的に上げるように設定できるタイマーである。タイマーは、長期にわたりモータ電流を増加させるいくつかの所定の設定の１つにセットすることができる。この種のモータ制御は、単純であるが、ＤＰＦの面の様々な領域にわたって空気ノズルに一定の滞留時間をもたらすのにきわめて効果的である。当然ながら、空気ノズルが、ＤＰＦの面の様々な領域を順次たどり、ＤＰＦの長さおよび直径に応じて、特定の滞留時間に調整され得るように、長期にわたるモータ回転数の調整により、空気ノズルの速度が一定にされる。
【００２５】
図４に定性的に示すように、コントローラ４１２は、長期にわたって電圧出力を増加させるように構成されている。図では、電圧出力は、単位を分とした時間をその水平軸にプロットし、電圧値をその垂直軸にプロットしたグラフにおいて直線として示されている。コントローラ４１２の適切な設定を選択して、ＤＰＦの直径寸法をセットすることで、増大する電圧出力およびプロセス時間を適切に設定することができる。
【００２６】
清浄ツール６００の代替実施形態の部分外観図が図６に示されている。以下の説明において、すでに説明した対応する特徴部および要素と同じか、または類似する構造的特徴部および／または要素は、分かりやすくするために、前に使用されたものと同じ参照数字で表される。図示したツール６００は、すでに示し、説明したように、台車１２２によって搬送される溜め桝１０４およびアダプタカラー１１０を含む。図６では、ツール６００は、ツールに取り付けられストラップ１１９によって固定されシール１１２と係合したＤＰＦ１０２を有する。
【００２７】
図６の図解を見ると、ＤＰＦ１０２のフィルタ要素束６０４の概ね平坦な面６０２が見える。フィルタ要素束６０４は、ＤＰＦ１０２内で中心に配置され、フィルタ缶６０６によって囲まれており、この場合に、フィルタ缶は金属でできていて、フィルタ束６０４を囲む縁部６０８を形成している。縁部６０８は、離隔距離を保ってフィルタ要素束６０４から軸方向に突出し、この離隔距離は、各特定のＤＰＦの設計に応じて変えるか、またはなくすことができる。この実施形態では、支持ブラケット１１８は、フィルタ缶６０６に対して中心に支持され、３つの支持脚１２０によってフィルタ要素束６０４の平坦な面６０２にほぼ平行に配置されている。脚部１２０は、支持ブラケット１２０をフィルタ缶６０６上で中心に配置し、支持ブラケット１１８をＤＰＦ１０２の平坦な面６０２に対して実質的に平行に置くように構成されている。
【００２８】
図６に示す実施形態の脚部１２０の１つの詳細断面図が、各脚部１２０の特定の特徴部を強調して図７に示されている。各支持脚１２０は、全体的に湾曲した上部部分７０４を有する支持部７０２を含み、支持部７０２は、支持部７０２の一部を通って軸方向に延びるねじ付き開口７０６を形成している。留め具７０８は、支持部７０２を支持ブラケット１１８に固定している。図示した実施形態では、中心線、すなわち、一般的には、ＤＰＦ１０２の長手方向対称軸に対する支持部７０２の半径方向位置は、支持部７０２の湾曲した上側部分７０４と一連のノッチ７１０の１つとの間の嵌め合い係合によって決まる。ノッチ７１０は、支持ブラケット１１８の一部の下面に沿った、細長いスロット７１１の周囲の所定の位置に形成されている。当然ながら、他の嵌め合い形状を使用することもできる。
【００２９】
複数のノッチ７１０のそれぞれは、形成された支持部７０２を所定の位置に嵌合した形で受け入れ、配置するように構成され、所定の位置は、半径寸法、すなわち、一般的には、ツール６００が受け入れるように構成された特定のＤＰＦの外側寸法に合致する。このようにして、オペレータは、ＤＰＦをツール６００に取り付ける前、または取り付け中に、適切な取り付けを保証するような態様で、支持ブラケット１１８上の各脚部１２０の位置を前もって確立することができる。ツール６００に取り付けられる、または取り付けられているＤＰＦの大きさに応じて、脚部１２０の適切な配置を容易にするために、マーク、または他の指示情報を支持ブラケット１１８の上面にノッチ７１０に隣接して印刷することができる。脚部１２０の取り付け、または調整をさらに容易にするために、図示した実施形態の留め具７０８は、支持部７０２の支持ブラケット１１８への手動取り付けを可能にするノブ７１２を含む。
【００３０】
支持部７０２の一部に単にノッチを付けて、ＤＰＦの缶６０６の縁部６０８を嵌合した形で受け入れてもよいが、ブラケット１１８をＤＰＦ上でさらに横方向に固定できる１つの可能な構成が、図７の実施形態に示されている。示すように、支持部７０２は、ピン７１６によって支持部７０２に回転可能に連結されたヒンジ部材７１４を含む。ヒンジ部材７１４は、対応するストラップ１１９の端部に配置されたフック７２２を受け入れる開口７２０を形成する支持レバー７１８を含む。ヒンジ部材７１４は、缶６０６と係合する縁部７２８に沿ってその自由端に配置されたゴム、すなわち、一般的に、スリップしないコーティング層７２６を含む係合レバー７２４をさらに形成している。
【００３１】
取り付けられると、脚部１２０は、支持ブラケット１１８をＤＰＦ１０２に対して軸方向および横方向の両方に拘束するように構成されている。図７に示す実施形態では、支持ブラケット１１８を軸方向に位置決めおよび拘束するために、支持部７０２のブラントエンド（ｂｌｕｎｔ ｅｎｄ）７３０が、缶６０６の上部縁部６０８に当接している。ストラップ１１９が固定された場合、ヒンジ部材７１４によって加えられる力により、横方向の位置決めおよび拘束が可能になる。より具体的には、各ストラップ１１９からの張力が各ヒンジ部材７１４に加えられ、係合レバー７２４を缶６０６に押し付けるように働く。滑らないコーティング層７２６は、それらの間の適切かつ確実な係合を保証し、通常、支持ブラケット１１８をＤＰＦ１０２に対して横方向に拘束する。
【００３２】
ここで図６に戻ると、支持ブラケット１１８が、ＤＰＦ１０２に取り付けられている。この実施形態では、回転可能な担体３０４の回転に影響を及ぼすダイレクトドライブ装置６１０が存在する。図示した実施形態のダイレクトドライブ装置６１０は、支持ブラケット１１８上でほぼ中心に取り付けられており、支持ブラケットは、この実施形態では、１２０°離れて配置された３つの対称離間分岐部６１２（２つが見えている）を含む。（図２に示す）ベルト駆動機構３１２と同様に、ダイレクトドライブ装置６１０は、ギヤボックス６１６に連結された電気モータ６１４を含む。ギヤボックス６１６の出力シャフトは、回転可能な担体３０４を支持し、さらに、空気ノズル（図示せず）に供給される圧縮空気（図示せず）の流路を提供するカップリング６１８に連結されている。
【００３３】
ここで図８および図９を参照すると、任意選択の防塵システム８００が、本明細書に提示したフィルタ清浄ツールの溜め桝１０４の開口に連結されて示されている。一実施形態では、防塵システム８００は、例えば、図１に示すように、アダプタカラー１１０と一体化することができるし、または、代替方法として、溜め桝１０４に直接連結された、もしくはアダプタカラー１１０より上に配置された後付け部品とすることができる。明瞭にするために特定の部品を削除して、図８および図９の２つの視点で示すように、示した実施形態では、防塵システム８００は、アダプタカラー１１０の一部と一体化されている。
【００３４】
防塵システム８００は、モータ８０４によって駆動され、フィルタ８０６の空気透過性塵収集器の下流に配置されたファン８０２を含む。モータ８０４およびファン８０２は、プラットフォーム８０８に載っており、フィルタ８０６とともに溜めアセンブリ８１０内に配置されている。溜めアセンブリ８１０は、図示した実施形態では、溜め桝１０４に連結されているという点でツールとかかわりをもつ。通常、溜めアセンブリ８１０は、すでに説明したように、清浄プロセス時に、ＤＰＦが載る水平トレー１１６を囲む領域と流体連通するように構成されている。示した実施形態では、水平トレー１１６は、平行に延びる複数の短いバーでできており、アダプタカラーの外側ケース（図示せず）内に閉じ込められる。
【００３５】
防塵システム８００は、特に、ＤＰＦ清浄プロセスの完了直後に、例えば、処理済みＤＰＦをツールから取り外し中に、および取り外し後に、溜め桝１０４の外で自然に浮遊することがある塵を収集する。示した実施形態では、ファン８０２は、トレー１１６の周囲から空気を引き込み、空気は、排出される前にフィルタ８０６を通過する。ファン８０２によってトレー１１６の周囲領域から引き込まれる空気は、浮遊する大部分の塵粒子を溜め桝１０４の開口端から一緒に搬送する。フィルタ８０６は、そのような塵のほとんどを収集するように構成されるので、ツールの低公害運転を可能にする。防塵システム８００の作動は、例えば、ＤＰＦ清浄サイクルの完了後に、３分〜５分などの所定の期間にわたってファン８０２を作動させることで、オペレータにより手動で、および／または電子コントローラ１３４により自動的に行うことができる。図９に破線で示すように、必要に応じて、第２のファン８０２およびフィルタ８０６を含む第２の溜めアセンブリ８１０を使用して、防塵性を向上させることができる。
【００３６】
ここで図１０および図１１を参照すると、空気ノズル３１０（図２）の２つの代替実施形態が示されている。図２に示すように、空気ノズル３１０は、各フィルタ要素を通り、フィルタ要素から蓄積した灰を除去する空気流を送出するときに、ＤＰＦフィルタ束の面の上を移動して回る剛性部材である。図１０および図１１の実施形態では、入れ子式空気ノズル９００、９０２の２つの実施形態が示されている。各入れ子式空気ノズル９００、９０２は、剛性部材の空気ノズル３１０の代わりに使用することができ、有利にも、ＤＰＦのフィルタ要素への空気の送出を改善し、一方で、動作中の騒音も低減する。
【００３７】
示すように、入れ子式空気ノズル９００、９０２は、空気ノズルベースブロック３３２（図３）につながり、貫通する空気路９０３を含む移送パイプ９０４を有する。図示した実施形態の移送パイプ９０４は、ベースブロック３３２に連結されたその第１の端部を有する細長い管状部材であり、その第２の端部または自由端９０５は、ＤＰＦの面からずれた高さに配置されている。入れ子式パイプは、移送パイプ９０４内に、または移送パイプ９０４と囲む関係で軸方向に配置される。下記に説明するように、入れ子式パイプは移送パイプ９０４に対してスライドする。
【００３８】
図１０に示す実施形態では、入れ子式空気ノズル９００の入れ子式パイプ９０６は、開口端９１０からノズル端９１２を通って延びる内部穴９０８を有する細長い管状部材である。入れ子式パイプ９０６および内部穴９０８は、移送パイプ９０４とともに組み立てられたときに、移送パイプ９０４のその自由端９０５に隣接する部分が内部穴９０８内に配置されるような略円形とされる。この、または同様な構成により、入れ子式パイプ９０６が入れ子式に移送パイプ９０４上をスライドすることが可能になる。ノズル端９１２はノズル開口９１３を含み、ノズル開口は、ノズルベースブロック３３２を経由して供給された圧縮空気が、ノズル開口９１３を通って出ていく流路を画定するように、内部穴９０８および空気路９０３と流体連通している。ラジアルシール９１４は、内部穴９０８と移送パイプ９０４の外側面との間のスライド境界面に沿って配置されている。２つの部品間のこの、または他の同様の構成により、圧縮空気路に沿った空気の漏出を低減することができ、さらに、取り付け中に２つの部品を保持することもできる。このために、２つの部品の間の入れ子式移動を制限することができるストッパまたは他の特徴部を必要に応じて使用することができる。
【００３９】
動作時、空気路９０３に供給された圧縮空気は、内部穴９０８を通り、ノズル開口９１３から出る。こうして供給された空気の圧力および推進力により、入れ子式パイプ９０６が移送パイプ９０４に対して入れ子式に伸長する。より詳細には、入れ子式パイプ９０６を伸長させようとする力が、移送パイプ９０４の自由端９０５の端面およびノズル開口９１３を囲む面に作用する、内部穴９０８内の空気の流体圧力によって生じる。ノズル端９１２に最も接近した内部穴９０８の端部の大きい方の垂直投影表面積を自由端９０５の小さい方の表面積と比較することで、入れ子式パイプ９０６を移送パイプ９０４から離れる方向にＤＰＦの面９１６に押し付けようとする、図１０および図１１の図解に概略的に示した正味軸方向力Ｆが導かれる。このようにして、ノズル開口９１３からの空気は、各個別のフィルタ要素に入る前に、より小さい範囲に分散し、すでに示し、説明した空気ノズル３１０を用いた動作と比較して、動作中の騒音が低減される。例えば、約１００ｐｓｉ（６９０ｋＰａ）の供給空気圧で動作する場合、入れ子式空気ノズル９００を使用したときに、約７０ｄＢの騒音レベルが測定された。
【００４０】
図１１に示す入れ子式空気ノズル９０２の実施形態では、スライドパッド９１８が、入れ子式パイプ９２０のノズル端９１２で連結されている。当然ながら、入れ子式空気ノズル９００、９０２とＤＰＦの面９１６との間のスライド接触は、引っかき傷、凹凸面、または面９１６に存在する他の物理的特徴によって妨害されることがあり、回転可能な担体３０４（図３）を駆動するモータに余分な負荷をかける摩擦をさらに生じさせることがある。そのような問題を回避するために、必要に応じて、その下面に低摩擦コーティングを含むことができるスライドパッド９１８が、入れ子式空気ノズル９０２の端部とＤＰＦの面９１６との間のより広い接触面積を提供し、さらに、動作中に、騒音およびＤＰＦからの空気の吹き返しを低減するシールドを形成する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本開示は、空気ノズルまたは空気ナイフの使用により、ＤＰＦに蓄積した灰を除去する方法に適用可能である。通常、方法は、ＤＰＦの本体に沿って長手方向に延びる各ＤＰＦフィルタ要素または流路を通る、比較的集束した、または集中した空気の噴流を供給する空気ノズルで、ＤＰＦのほぼ全面を順次たどることを含む。空気が各フィルタ要素を通ることで、フィルタ要素に蓄積した、または固まり付いた灰粒子が離脱し、この灰粒子は、ＤＰＦが端面で立ちながら処理される場合に重力により搬送され、また、ＤＰＦを通り、空気ノズルと反対側の端部からＤＰＦの外に出る空気流によって灰粒子に付与される推進力により搬送される。ＤＰＦの一方の端部は、空気ノズルからの加圧空気流にさらされるが、他方の端部は、除去された灰を収集するために閉じ込められる。大きく、重い方の灰粒子は、あとで処理するために収集することができるが、小さく、軽い方の灰粒子は、ＤＰＦを出た攪乱空気流中に少なくとも一時的に浮遊することがある。
【００４２】
ＤＰＦの出口端を閉じ込めることで、そのような浮遊粒子を搬送する空気はツールの溜め桝に流入する。重い方の灰粒子は溜め桝に集積するが、溜め桝に集積しない軽い方の灰粒子を搬送する超過空気は、その時点で処理されていないフィルタ要素を通ることで、溜め桝から自由に出ていき、ＤＰＦを逆流する。有利にも、すでに説明したように、清浄中に、噴流からの比較的速い速度の空気がＤＰＦの各フィルタ要素を通るので、各フィルタ要素に蓄積した灰および他の粒子が、ＤＰＦから離れる方向に搬送される。
【００４３】
動作時、灰をフィルタの外に搬送している空気流が、流れの変化を伴ってフィルタから溜め桝に至ることで、空気流、ひいては、空気流で搬送される灰粒子が減速し、枡の底部に落ちる。次いで、大きく、重い方の灰粒子を溜め桝に流入および堆積させた空気は方向を変え、枡を出てＤＰＦを逆流する。溜め桝を出た溜め桝からの空気流が、ＤＰＦを通るのに利用できる断面積は比較的大きいので、溜め桝を出た空気の速度は遅いままであり、空気が通過するＤＰＦの様々なフィルタ要素は、空中を浮遊する灰粒子のほとんどを収集する。この態様で、空気流が溜め桝に流入するときに、ＤＰＦを通過した清浄用空気流が減速することと、溜め桝からの排出空気に対して、清浄されるＤＰＦが濾過処理を行うこととで、基本的に、ＤＰＦを清浄するのに使用される空気に対する２段階の濾過機能がもたらされる。
【００４４】
ＤＰＦのこの逆流濾過機能が、図５の部分断面図に定性的に示されており、図５では、すでに説明した対応する特徴部および要素と同じか、または類似する構造的特徴部および要素は、分かりやすくするために、すでに使用されたものと同じ参照数字で表される。より具体的に、および図５を参照して、空気ノズル３１０が、ＤＰＦ１０２の特定のフィルタ要素５００上に１つの動作位置で示されている。特定のフィルタ要素５００を清浄するために使用される、ノズル３１０からの空気流５０２が、下方に延びる開放された頭部矢印で示されている。特定のフィルタ要素５００から離脱した灰の一部は、すでに説明したように、溜め桝１０４に落ちるが、こうして除去された、軽く、小さい方の灰粒子を含む、除去された灰の残りのきわめてごく一部が、溜め桝１０４内で雲５０４を形成している。当然ながら、これらの小さく、軽い方の灰粒子は、最初に排気ガス流からＤＰＦによって捕捉されたのであるから、ＤＰＦが捕捉するのにそれでもなお十分な大きさである。
【００４５】
ＤＰＦ１０２のフィルタ要素の連続清浄による連続する空気供給により、溜め桝１０４内の空気、すなわち、灰の雲５０４が溜め桝１０４から押し出される。溜め桝１０４が、ＤＰＦ１０２の下面に対して開放されたその端部を除いて密閉されていると仮定すると、灰の雲５０４は、開放された頭部矢印５０８で示すように、溜め桝１０４から上向き方向にＤＰＦ１０２の他のフィルタ要素を通って浮遊する。灰の雲５０４が、上向き方向５０８にＤＰＦ１０２を通るときに、より軽く、より小さい灰粒子が、別のフィルタ要素５０６によって収集されるので、きわめて清浄で灰のない空気がＤＰＦ１０２の上面から排出される。
【００４６】
ＤＰＦの清浄中に、灰の雲から灰粒子をフィルタで除去するのにＤＰＦ自体を使用することは、灰除去ツールのコストが上がり、複雑さが増すことがある、ツールの清浄用空気の排気用の補助灰粒子フィルタ処理または除去装置の使用を不要にするので有益である。さらに、本明細書で説明した清浄プロセス後に、ＤＰＦに残った灰の量はごくわずかであることが認められた。
【００４７】
当然ながら、前述の説明は、開示したシステムおよび技術の例を提示している。しかし、本開示の他の実施例は、前述の例とは細部で異なっていてよいと考えられる。本開示または本開示の実施例についての言及はすべて、その時点で説明される特定の例について言及することを意図されており、より一般的に、本開示の範囲に関する限定を含むよう意図されるものではない。特定の部分に対する差別および軽視の言葉はすべて、これらの部分を選好しないことを示すよう意図されているが、別途に示されていない限り、本開示の範囲からそのようなものを完全に除外することを意図されるものではない。本明細書で説明したすべての方法は、本明細書で別途指摘がない限り、または別段に文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。
【技術分野】
【０００１】
本特許開示は、概して、内燃機関部品用の保守およびサービスツールに関し、より具体的には、ディーゼル粒子フィルタに蓄積した灰を除去するサービスツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関内の燃料燃焼の副産物の１つとして、通常すすと称される炭素粒子がある。排出基準は通常、エンジンが環境に排出してもよいすすの量の限度を指定し、この限度は通常、動作中のエンジンで生じるすすのレベル未満である。したがって、環境に排出されるすすの量を制御および制限するために、エンジンまたは車両メーカによって様々な部品およびシステムが採用されている。
【０００３】
エンジンから環境に排出されるすすの量を制限するのに通常使用される装置の一つは、粒子トラップまたはディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）と呼ばれる。そのような装置は、例えば、セラミック材料でできた多孔質基材を含み、多孔質基材は、排出物の組成を変える様々な化合物でコーティングすることができる。基材の多孔性は、フィルタを横切るおよび／または貫通する排気ガス流内の炭素粒子またはすすを物理的に捕捉するフィルタとして機能する。炭素粒子をガス流からそのように物理的に除去することで、フィルタが粒子状物質で徐々に飽和状態になると容易に分かる。
【０００４】
典型的なＤＰＦは、束ねて配置された細長いフィルタ要素の集合体でできている。各フィルタ要素は、略管形状の、例えば、六角形または八角形などの多角形断面を有する。フィルタ要素は、通常互いに束ねられて、より大きい、典型的には円筒形状であり、断面形状が概ねドーム状のフィルタを形成する。フィルタ要素の内部面は、全体として、すすおよび灰粒子が収集される比較的大きな表面積を提供する。
【０００５】
すす粒子は、酸化プロセスによってＤＰＦから定期的に除去されるが、灰粒子は、このように除去することができず、長い間にＤＰＦ内に集積する。灰粒子は通常、エンジン内の潤滑オイルが燃焼した結果であり、ＤＰＦに灰粒子が集積することで、ＤＰＦを通る排気ガスの流れに対する表面積が小さくなり、したがって、エンジンからの排気ガスがますます制限され、このため、燃料消費が増大し、ＤＰＦ再生の頻度も高くなる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、本開示は、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去するツールについて記載する。例示的な実施形態では、ＤＰＦは、第１および第２の軸方向端部を画定する缶内に閉じ込められたフィルタ要素束を含んだ。ツールは、開口端を有するチャンバを画定する容器を含む。容器の開口端に連結された支持体は、ＤＰＦの第１の軸方向端部を支持し、ＤＰＦの缶の外側面と容器のチャンバとの間にシールを形成する。ＤＰＦの第２の軸方向端部に近接して取り付けられた空気ノズルは、空気の細流を第２の軸方向端部に通す。空気流は、フィルタ要素束の少なくとも一部を通り、フィルタ束から粒子状物質を除去し、ＤＰＦの第１の軸方向端部を通って容器内に出る。空気が、容器の開口端およびＤＰＦを逆流するときに、フィルタ要素束の残りの部分が容器から出た空気を濾過する。
【０００７】
別の態様では、本開示は、エンジン排気ガス流から灰および他の粒子をフィルタで除去するＤＰＦなどのディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去する方法について記載する。ＤＰＦの濾過機能は、エンジン排気ガス流がＤＰＦの第１の軸方向端部に入り、第２の軸方向端部から出るときに働く。本方法は、第２の軸方向端部からフィルタのフィルタ要素のごく一部を通り、第１の軸方向端部から出る高速空気の細流を吹き込むことを含む。空気流は、灰および他の粒子状物質を搬送する、使用済みの清浄用空気として第１の軸方向端部を出る。ＤＰＦの第１の軸方向端部は、使用済みの清浄用空気を収容する溜め桝によって閉じ込められる。使用済みの清浄用空気の流速は、溜め桝内で低下するので、灰および他の粒子の一部は、使用済みの清浄用空気流から落ちて溜め桝に集積する。次いで、使用済みの清浄用空気流をＤＰＦの第１の軸方向端部に通し、第２の軸方向端部から出すことで、灰および他の粒子のさらなる部分が、使用済みの清浄用空気流から除去される。
【０００８】
さらに別の態様では、本開示は、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）に蓄積した灰および他の粒子状物質を除去するツールについて記載する。ツールは、ＤＰＦの第１の端部を開口端に通して受け入れるように構成された溜め桝を含む。支持ブラケットは、ＤＰＦの第１の端部が溜め桝の開口端に配置された場合に、反対側のＤＰＦの第２の端部に連結することができる。回転可能な担体が支持ブラケットに対して回転し、空気ノズルが、回転可能な担体にスライド可能に配置される。空気ノズルは、担体が支持ブラケットに対して少なくとも１つの所定の角度位置に配置されたときに、担体に対して漸進的にスライドするように配置される。こうして、空気ノズルの半径方向位置が、回転軸に対して漸進的に変えられる。動作時、空気の噴流が、空気ノズルから供給される。空気の噴流は、ＤＰＦの第２の端部から第１の端部に向かう方向にＤＰＦの一部を通る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示によるディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）用の灰除去ツールの第１の実施形態の、一部を断面で示した側面図である。
【図２】本開示による空気ナイフ機構の外観図である。
【図３】図４に示す空気ナイフ機構の分解図である。
【図４】本開示による制御システムのブロック図である。
【図５】本開示による、動作中のツールの断面図である。
【図６】本開示による代替実施形態の部分外観図である。
【図７】本開示による支持脚の部分断面図である。
【図８】本開示による防塵システムの外観図である。
【図９】本開示による防塵システムの外観図である。
【図１０】本開示による空気ノズルの２つの代替実施形態の断面図である。
【図１１】本開示による空気ノズルの２つの代替実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、ＤＰＦ内に蓄積および集積した灰を空気ナイフを使用して除去するシステムおよび方法に関する。当然ながら、清浄するために車両または機械から取り外したＤＰＦは、灰に加えて、ＤＰＦに蓄積したすすまたは他の粒子を含むこともある。簡単にするために、下記でフィルタ内の灰について言及する場合、当然ながら、灰には、ＤＰＦ内のすすまたは他の粒子も含まれ得る。さらに、本明細書に開示した実施形態は、車両または機械から取り外したＤＰＦを清浄するための構造的構成に関するが、ＤＰＦを清浄するために使用する原理は、ＤＰＦが引き続き車両または機械に搭載されている間にＤＰＦを清浄するのに適応することもできる。さらに、開示した実施形態が、現場でＤＰＦを清浄するために容易に輸送できるツールに関するとしても、当然ながら、本明細書に開示した構造および方法は、機械、車両を整備する、またはそれらの部品およびシステムを再生するショップに永続的に設置される機械に同様に適用可能である。
【００１１】
前記を考慮して、フィルタ清浄ツール１００の第１の実施形態が、側部から見た部分断面図で図１に示されている。示すように、フィルタ清浄ツール１００は、清浄するために、所定の位置でフィルタ清浄ツールに連結されたＤＰＦ１０２を有する。フィルタ清浄ツール１００は溜め桝１０４を含み、図示した実施形態では、溜め桝は、例えば、この用途に合わせた３０ガロンまたは５５ガロンの鋼製バレルなどの標準サイズの鋼製バレルでできている。通常、任意の形状を有する任意の容器を使用することができる。溜め桝１０４は、概略的には、ＤＰＦ１０２から分離した灰粒子が落ち込み、収集され得るようにＤＰＦ１０２の下に配置された容器である。したがって、溜め桝１０４は、灰粒子が収集される内部収集空洞１０６を画定する。ＤＰＦを処理する合間のツール１００の清浄を容易にするために、溜め桝１０４は、ＤＰＦ１０２の清浄作業が完了した後に取り外すことができ、蓄積された灰を処理するために封止することができるライナ１０８を含むことができる。用途に適した専用ライナを使用することもできるが、図示した実施形態のライナ１０８は、ポリエチレンシートでできた袋である。しかし、ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（登録商標）でできたライナなど、他のタイプの多孔質または非多孔質材料を使用してもよい。
【００１２】
溜め桝１０４の底部部分は閉じられ、収集空洞１０６の底部を画定するが、代替の実施形態、特に、ライナ１０８を有する実施形態では、溜め桝１０４の底部は、水などの液体が溜まるのを阻止するために、少なくとも部分的に開放することができるのは当然のことである。溜め桝１０４の上部部分は、図１に概略的に示すように、ＤＰＦ１０２の底部を収容するために全体的に開放されている。図示した実施形態では、アダプタカラー１１０が、溜め桝１０４の開口端に配置されている。
【００１３】
アダプタカラー１１０は、ＤＰＦを溜め桝１０４の開口上に支持および位置決めする。図示した実施形態では、アダプタカラー１１０は、ＤＰＦ１０２の外側部分と係合するシール１１２を含む。シール１１２は、溜め桝１０４の開口に嵌り、アダプタカラー１１０を支持し、さらには、溜め桝１０４上に配置されながらＤＰＦ１０２の重量を支持するアダプタカラー１１０のリング部分１１４に配置されている。図示した実施形態では、アダプタカラー１１０は水平トレー１１６を含み、この水平トレーは、単に、シール１１２の下で周辺に延びるフランジであってよいし、または、その代わりに、有孔プレート、メッシュ、または細い縦棒を配列したものであってもよい。これらのおよび他の空気透過性構成は、ＤＰＦ１０２を支持するように構成され、清浄プロセス時にＤＰＦ１０２から落ちた灰が、トレー１１６を通り抜け、溜め桝１０４に落ちるのを可能にする。
【００１４】
清浄するためにＤＰＦ１０２が用意されると、ツール１００の一部がＤＰＦの上部に組み込まれ、必要に応じて、ＤＰＦ１０２の外側円筒ハウジングの縁に固定される。言い換えると、ＤＰＦ１０２は、図２および図３に関連して詳細に説明されるツールの清浄ヘッドを支持する。図１に示すように、ガントリまたは支持ブラケット１１８が、脚部１２０によってＤＰＦ１０２上に支持されている。脚部１２０は、支持ブラケット１１８が、ＤＰＦ１０２の面に対して適切な距離、位置、および傾きで配置されるのを保証する。図示した実施形態では、清浄プロセス時に、任意選択の複数のストラップ１１９を使用して、ＤＰＦ１０２をアダプタリング１１０に固定するだけでなく、支持ブラケット１１８のＤＰＦ１０２に対する相対位置を固定する。ストラップ１１９は任意選択である。通常、クランプ、スプリング、または弾性ひも（図示せず）を使用して、ＤＰＦ１０２と支持ブラケット１１８との間の連結体をツール１００に固定することができる。以下にさらに詳細に説明するように、支持ブラケット１１８は、ＤＰＦ１０２より上で（図２に示すような）空気ナイフアセンブリ３００を連結および懸架するのを可能にして、空気ナイフによって供給された圧縮空気の噴流が、ＤＰＦ１０２内から灰の蓄積物を離脱させ、除去することができるようにする。次いで、離脱した灰粒子は、収集用の溜め桝１０４に落ちる。
【００１５】
灰除去ツール１００は、有利にも、持ち運び可能なように構成されるので、フィルタの清浄を現場で行うことができる。この可搬性能は、作業現場から移動させるには大きすぎるか、または高価すぎるかのいずれかの装置を整備する場合に特に有効である。したがって、灰除去ツール１００は、手車または台車１２２と一体化されている。台車１２２は、フレーム部分１２４、取っ手１２６、およびホイール１２８を含む。台車１２２は、灰除去ツール１００に機動性を付与し、有利にも、現場サービス訪問時に、サービストラックに格納することができる。台車１２２は、灰除去ツール１００の構成要素と、空気ナイフを動作させるための圧縮空気源（図示せず）、例えば、ツール１００の様々な電子システムを動作させるバッテリまたは電源などの電力源等の他のシステムとの間を接続する特徴部をさらに含むことができる。図示した実施形態では、台車１２２は、圧縮空気接続ポート１３０および電気接続リード１３２を含む。灰除去ツール１００は、台車１２２に取り付けられ、空気ナイフアセンブリ３００の動作を観測および制御するように構成された電子コントローラ１３４をさらに含む。
【００１６】
空気ナイフアセンブリ３００の外観図が図２に示され、分解図が図３に示されている。空気ナイフアセンブリ３００は、支持ブラケット１１８（図１）につながるベースプレート３０２を含む。動作中に回転軸３０６のまわりに回転できる回転可能な担体３０４が、ベースプレート３０２より下に懸架されている。ＤＰＦ１０２をツール１００上に設置すると（図１）、回転軸３０６は、ＤＰＦ１０２の中心線とほぼ一列に整列するように配置され、ＤＰＦ１０２の中心線は、円筒形状のＤＰＦ要素の場合にその断面領域の中心点と合致する。回転可能な担体３０４は、インデックス機構３０８をさらに含み、インデックス機構３０８は、回転可能な担体３０４が回転するときに、空気ノズル３１０を回転軸３０６に向かって内側にか、または回転軸３０６から遠ざかる外側にかのいずれかに、すなわち、半径方向に割り出しする。
【００１７】
図示した実施形態の回転可能な担体３０４は、ベルト駆動機構３１２によって回転される。この実施形態では、ベルト駆動装置が示されているが、図６の実施形態に示すダイレクトドライブ装置を含む他の駆動装置も考えられる。ベルト駆動機構３１２は、ベルト３１６によって相互連結された２つのプーリ３１４を含む。プーリ３１４の一方は、回転可能な担体３０４の回転中心である回転軸３１８のまわりに配置されている。第２のプーリ３１４は、電気モータ３２４によって駆動されるギヤ装置３２２の出力シャフト３２０に連結されている。したがって、動作中、出力シャフト３２０の回転動作は伝達されて、回転可能な担体３０４をベースプレート３０２に対して回転させる。図示した実施形態では、モータ３２４を動作させる動作制御信号および電力は、コントローラ１３４（図１）により、適切な接続体（図示せず）を介して供給される。
【００１８】
回転可能な担体３０４が回転すると、ベースプレート３０２上で、回転可能な担体３０４の経路に関して直径上の両側の位置に配置された摩擦パッド３２６は、回転可能な担体３０４の各一回転ごとに２回インデックスホイール３２８に接触する。インデックスホイール３２８は、回転可能な担体３０４の長手方向に延び、担体に対して回転するように構成されたねじ付きシャフト３３０に連結されている。空気ノズルベースブロック３３２は、ねじ付きシャフト３３０と係合し、回転可能な担体３０４の長手方向に移動できるねじ付き開口３３３（図３）を含む。ベースブロック３３２は、ねじ付きシャフト３３０の回転により、ベースブロック３３２が、回転可能な担体３０４に沿って直線運動をするように、ねじ付きシャフト３３０に対して回転しないようにされる。したがって、インデックスホイール３２８と摩擦パッド３２６との接触により、インデックスホイール３２８がある程度回転し、ひいては、ねじ付きシャフト３３０が回転する。
【００１９】
ねじ付きシャフト３３０が漸進的に回転することで、回転可能な担体３０４に対する空気ノズル３１０の位置が漸進的に進み、これは、回転軸３０６に対する空気ノズル３１０の半径方向距離が、半径方向内側また外側に変わることを意味する。空気ノズルをそのように漸進的に半径方向に割り出しすることで、回転および割り出しを繰り返しながら、空気ノズル３１０が、確実に、ＤＰＦ１０２（図１）の全円形領域を順次、全面的にたどるようになる。
【００２０】
当然ながら、動作中に、空気ノズル３１０が順次たどるＤＰＦ１０２の面に沿った経路では、ベースプレート３０２に対する回転可能な担体３０４の回転速度が一定と仮定すると、回転軸３０６から異なる半径距離に配置された領域上での空気ノズル３１０の滞留時間は異なることになる。このため、担体３０４の回転速度は、より一定の滞留時間となるように調整することができる。担体３０４の回転速度または角速度は、さまざまな方法で調整することができ、例えば、速度は、空気ノズル３１０の回転軸３０６からの半径方向距離によって決めてよいし、または、単に、実行された回転回数に基づいて調整されてもよい。図示した実施形態では、この調整は、空気ノズル３１０が回転可能な担体３０４の外側部分に沿って所定の位置に配置される清浄プロセスの開始から測定した時間値に基づいて、コントローラ１３４によって行われる。担体３０４の回転速度を増減させる所定の増減率は、ＤＰＦの任意の所与の部分に対する所望の空気ノズル滞留時間、ＤＰＦの長さ、ＤＰＦの直径、空気ノズルを通る空気流、割り出しされる距離の増分度、回転可能な担体３０４が行う回転の総数、および他のパラメータに基づいて調整することができる。
【００２１】
ツール１００（図１）で使用する電力および制御システム４００のブロック図が図４に示されている。システム４００は、ツール１００と一体化されてよいし、または、スタンドアロンユニットとして、もしくは、それに代えて、例えば、サービストラックによって現場に搬送された他の構成要素の集合体として、ツール１００に外部で連結されてもよい。システム４００は、空気供給管４０４を介して空気を空気ノズル、例えば、空気ノズル３１０（図３）に供給する加圧空気貯蔵器４０２を含む。図示した実施形態では、貯蔵器４０２からツールのノズルへの空気流は、例えば、ボール式弁などの遮断弁４０６によって制御することができ、その圧力は、圧力レギュレータ４０８によって調整することができる。示すように、圧力レギュレータ４０８は、動作中に、例えば、８０ｐｓｉなどの最小限の圧力が、空気ノズルに供給されるのを保証する圧力スイッチとすることができる。この最小限の圧力は、ＤＰＦから灰粒子を効果的に離脱させるのに十分な圧力であるが、他の圧力設定を使用することもできる。さらに、空気流は、空気流中に配置された適切な装置（図示せず）によってパルス状にすることができる。
【００２２】
システム４００は、電力入力４１０をさらに含む。電力入力４１０は、例えば、バッテリまたは発電機などの２４ボルト電源に接続することができ、こうして供給された電力は、圧力レギュレータ４０８の圧力スイッチ、電子コントローラ４１２、ブレーカ４１４、様々な表示灯および表示装置（図示せず）、ならびに他の部品などのツールの電子または電気部品を作動させるのに使用することができる。
【００２３】
図示した実施形態では、システム４００は、モータ制御出力４１６を含む。示すように、モータ制御出力４１６は、空気ノズルを回転させる電気モータ、例えば、図２および図３に示すような電気モータ３２４の動作および回転数を制御する電気信号を供給する。代替実施形態では、空気ノズルを動作させるモータは、空気または油圧アクチュエータ等を使用するなど、他のタイプの動力によって駆動することができる。
【００２４】
モータ制御出力４１６からモータに供給されるモータ制御信号の調整は、電子コントローラ４１２によって行われる。すでに説明したように、ＤＰＦの面を回る空気ノズルの回転速度は、回転中心からの空気ノズルの半径方向距離が漸進的に変わる間、ＤＰＦの面の全表面領域にわたって、空気ノズルの一定の滞留時間が得られるように調整することができる。そのような調整は、コントローラ４１２または他の適切な装置によって提供することができる。図示した実施形態では、コントローラ４１２は、空気ノズルがＤＰＦの面の中心からその外縁部に向かって移動するときに、モータの回転数を漸進的に上げるように設定できるタイマーである。タイマーは、長期にわたりモータ電流を増加させるいくつかの所定の設定の１つにセットすることができる。この種のモータ制御は、単純であるが、ＤＰＦの面の様々な領域にわたって空気ノズルに一定の滞留時間をもたらすのにきわめて効果的である。当然ながら、空気ノズルが、ＤＰＦの面の様々な領域を順次たどり、ＤＰＦの長さおよび直径に応じて、特定の滞留時間に調整され得るように、長期にわたるモータ回転数の調整により、空気ノズルの速度が一定にされる。
【００２５】
図４に定性的に示すように、コントローラ４１２は、長期にわたって電圧出力を増加させるように構成されている。図では、電圧出力は、単位を分とした時間をその水平軸にプロットし、電圧値をその垂直軸にプロットしたグラフにおいて直線として示されている。コントローラ４１２の適切な設定を選択して、ＤＰＦの直径寸法をセットすることで、増大する電圧出力およびプロセス時間を適切に設定することができる。
【００２６】
清浄ツール６００の代替実施形態の部分外観図が図６に示されている。以下の説明において、すでに説明した対応する特徴部および要素と同じか、または類似する構造的特徴部および／または要素は、分かりやすくするために、前に使用されたものと同じ参照数字で表される。図示したツール６００は、すでに示し、説明したように、台車１２２によって搬送される溜め桝１０４およびアダプタカラー１１０を含む。図６では、ツール６００は、ツールに取り付けられストラップ１１９によって固定されシール１１２と係合したＤＰＦ１０２を有する。
【００２７】
図６の図解を見ると、ＤＰＦ１０２のフィルタ要素束６０４の概ね平坦な面６０２が見える。フィルタ要素束６０４は、ＤＰＦ１０２内で中心に配置され、フィルタ缶６０６によって囲まれており、この場合に、フィルタ缶は金属でできていて、フィルタ束６０４を囲む縁部６０８を形成している。縁部６０８は、離隔距離を保ってフィルタ要素束６０４から軸方向に突出し、この離隔距離は、各特定のＤＰＦの設計に応じて変えるか、またはなくすことができる。この実施形態では、支持ブラケット１１８は、フィルタ缶６０６に対して中心に支持され、３つの支持脚１２０によってフィルタ要素束６０４の平坦な面６０２にほぼ平行に配置されている。脚部１２０は、支持ブラケット１２０をフィルタ缶６０６上で中心に配置し、支持ブラケット１１８をＤＰＦ１０２の平坦な面６０２に対して実質的に平行に置くように構成されている。
【００２８】
図６に示す実施形態の脚部１２０の１つの詳細断面図が、各脚部１２０の特定の特徴部を強調して図７に示されている。各支持脚１２０は、全体的に湾曲した上部部分７０４を有する支持部７０２を含み、支持部７０２は、支持部７０２の一部を通って軸方向に延びるねじ付き開口７０６を形成している。留め具７０８は、支持部７０２を支持ブラケット１１８に固定している。図示した実施形態では、中心線、すなわち、一般的には、ＤＰＦ１０２の長手方向対称軸に対する支持部７０２の半径方向位置は、支持部７０２の湾曲した上側部分７０４と一連のノッチ７１０の１つとの間の嵌め合い係合によって決まる。ノッチ７１０は、支持ブラケット１１８の一部の下面に沿った、細長いスロット７１１の周囲の所定の位置に形成されている。当然ながら、他の嵌め合い形状を使用することもできる。
【００２９】
複数のノッチ７１０のそれぞれは、形成された支持部７０２を所定の位置に嵌合した形で受け入れ、配置するように構成され、所定の位置は、半径寸法、すなわち、一般的には、ツール６００が受け入れるように構成された特定のＤＰＦの外側寸法に合致する。このようにして、オペレータは、ＤＰＦをツール６００に取り付ける前、または取り付け中に、適切な取り付けを保証するような態様で、支持ブラケット１１８上の各脚部１２０の位置を前もって確立することができる。ツール６００に取り付けられる、または取り付けられているＤＰＦの大きさに応じて、脚部１２０の適切な配置を容易にするために、マーク、または他の指示情報を支持ブラケット１１８の上面にノッチ７１０に隣接して印刷することができる。脚部１２０の取り付け、または調整をさらに容易にするために、図示した実施形態の留め具７０８は、支持部７０２の支持ブラケット１１８への手動取り付けを可能にするノブ７１２を含む。
【００３０】
支持部７０２の一部に単にノッチを付けて、ＤＰＦの缶６０６の縁部６０８を嵌合した形で受け入れてもよいが、ブラケット１１８をＤＰＦ上でさらに横方向に固定できる１つの可能な構成が、図７の実施形態に示されている。示すように、支持部７０２は、ピン７１６によって支持部７０２に回転可能に連結されたヒンジ部材７１４を含む。ヒンジ部材７１４は、対応するストラップ１１９の端部に配置されたフック７２２を受け入れる開口７２０を形成する支持レバー７１８を含む。ヒンジ部材７１４は、缶６０６と係合する縁部７２８に沿ってその自由端に配置されたゴム、すなわち、一般的に、スリップしないコーティング層７２６を含む係合レバー７２４をさらに形成している。
【００３１】
取り付けられると、脚部１２０は、支持ブラケット１１８をＤＰＦ１０２に対して軸方向および横方向の両方に拘束するように構成されている。図７に示す実施形態では、支持ブラケット１１８を軸方向に位置決めおよび拘束するために、支持部７０２のブラントエンド（ｂｌｕｎｔ ｅｎｄ）７３０が、缶６０６の上部縁部６０８に当接している。ストラップ１１９が固定された場合、ヒンジ部材７１４によって加えられる力により、横方向の位置決めおよび拘束が可能になる。より具体的には、各ストラップ１１９からの張力が各ヒンジ部材７１４に加えられ、係合レバー７２４を缶６０６に押し付けるように働く。滑らないコーティング層７２６は、それらの間の適切かつ確実な係合を保証し、通常、支持ブラケット１１８をＤＰＦ１０２に対して横方向に拘束する。
【００３２】
ここで図６に戻ると、支持ブラケット１１８が、ＤＰＦ１０２に取り付けられている。この実施形態では、回転可能な担体３０４の回転に影響を及ぼすダイレクトドライブ装置６１０が存在する。図示した実施形態のダイレクトドライブ装置６１０は、支持ブラケット１１８上でほぼ中心に取り付けられており、支持ブラケットは、この実施形態では、１２０°離れて配置された３つの対称離間分岐部６１２（２つが見えている）を含む。（図２に示す）ベルト駆動機構３１２と同様に、ダイレクトドライブ装置６１０は、ギヤボックス６１６に連結された電気モータ６１４を含む。ギヤボックス６１６の出力シャフトは、回転可能な担体３０４を支持し、さらに、空気ノズル（図示せず）に供給される圧縮空気（図示せず）の流路を提供するカップリング６１８に連結されている。
【００３３】
ここで図８および図９を参照すると、任意選択の防塵システム８００が、本明細書に提示したフィルタ清浄ツールの溜め桝１０４の開口に連結されて示されている。一実施形態では、防塵システム８００は、例えば、図１に示すように、アダプタカラー１１０と一体化することができるし、または、代替方法として、溜め桝１０４に直接連結された、もしくはアダプタカラー１１０より上に配置された後付け部品とすることができる。明瞭にするために特定の部品を削除して、図８および図９の２つの視点で示すように、示した実施形態では、防塵システム８００は、アダプタカラー１１０の一部と一体化されている。
【００３４】
防塵システム８００は、モータ８０４によって駆動され、フィルタ８０６の空気透過性塵収集器の下流に配置されたファン８０２を含む。モータ８０４およびファン８０２は、プラットフォーム８０８に載っており、フィルタ８０６とともに溜めアセンブリ８１０内に配置されている。溜めアセンブリ８１０は、図示した実施形態では、溜め桝１０４に連結されているという点でツールとかかわりをもつ。通常、溜めアセンブリ８１０は、すでに説明したように、清浄プロセス時に、ＤＰＦが載る水平トレー１１６を囲む領域と流体連通するように構成されている。示した実施形態では、水平トレー１１６は、平行に延びる複数の短いバーでできており、アダプタカラーの外側ケース（図示せず）内に閉じ込められる。
【００３５】
防塵システム８００は、特に、ＤＰＦ清浄プロセスの完了直後に、例えば、処理済みＤＰＦをツールから取り外し中に、および取り外し後に、溜め桝１０４の外で自然に浮遊することがある塵を収集する。示した実施形態では、ファン８０２は、トレー１１６の周囲から空気を引き込み、空気は、排出される前にフィルタ８０６を通過する。ファン８０２によってトレー１１６の周囲領域から引き込まれる空気は、浮遊する大部分の塵粒子を溜め桝１０４の開口端から一緒に搬送する。フィルタ８０６は、そのような塵のほとんどを収集するように構成されるので、ツールの低公害運転を可能にする。防塵システム８００の作動は、例えば、ＤＰＦ清浄サイクルの完了後に、３分〜５分などの所定の期間にわたってファン８０２を作動させることで、オペレータにより手動で、および／または電子コントローラ１３４により自動的に行うことができる。図９に破線で示すように、必要に応じて、第２のファン８０２およびフィルタ８０６を含む第２の溜めアセンブリ８１０を使用して、防塵性を向上させることができる。
【００３６】
ここで図１０および図１１を参照すると、空気ノズル３１０（図２）の２つの代替実施形態が示されている。図２に示すように、空気ノズル３１０は、各フィルタ要素を通り、フィルタ要素から蓄積した灰を除去する空気流を送出するときに、ＤＰＦフィルタ束の面の上を移動して回る剛性部材である。図１０および図１１の実施形態では、入れ子式空気ノズル９００、９０２の２つの実施形態が示されている。各入れ子式空気ノズル９００、９０２は、剛性部材の空気ノズル３１０の代わりに使用することができ、有利にも、ＤＰＦのフィルタ要素への空気の送出を改善し、一方で、動作中の騒音も低減する。
【００３７】
示すように、入れ子式空気ノズル９００、９０２は、空気ノズルベースブロック３３２（図３）につながり、貫通する空気路９０３を含む移送パイプ９０４を有する。図示した実施形態の移送パイプ９０４は、ベースブロック３３２に連結されたその第１の端部を有する細長い管状部材であり、その第２の端部または自由端９０５は、ＤＰＦの面からずれた高さに配置されている。入れ子式パイプは、移送パイプ９０４内に、または移送パイプ９０４と囲む関係で軸方向に配置される。下記に説明するように、入れ子式パイプは移送パイプ９０４に対してスライドする。
【００３８】
図１０に示す実施形態では、入れ子式空気ノズル９００の入れ子式パイプ９０６は、開口端９１０からノズル端９１２を通って延びる内部穴９０８を有する細長い管状部材である。入れ子式パイプ９０６および内部穴９０８は、移送パイプ９０４とともに組み立てられたときに、移送パイプ９０４のその自由端９０５に隣接する部分が内部穴９０８内に配置されるような略円形とされる。この、または同様な構成により、入れ子式パイプ９０６が入れ子式に移送パイプ９０４上をスライドすることが可能になる。ノズル端９１２はノズル開口９１３を含み、ノズル開口は、ノズルベースブロック３３２を経由して供給された圧縮空気が、ノズル開口９１３を通って出ていく流路を画定するように、内部穴９０８および空気路９０３と流体連通している。ラジアルシール９１４は、内部穴９０８と移送パイプ９０４の外側面との間のスライド境界面に沿って配置されている。２つの部品間のこの、または他の同様の構成により、圧縮空気路に沿った空気の漏出を低減することができ、さらに、取り付け中に２つの部品を保持することもできる。このために、２つの部品の間の入れ子式移動を制限することができるストッパまたは他の特徴部を必要に応じて使用することができる。
【００３９】
動作時、空気路９０３に供給された圧縮空気は、内部穴９０８を通り、ノズル開口９１３から出る。こうして供給された空気の圧力および推進力により、入れ子式パイプ９０６が移送パイプ９０４に対して入れ子式に伸長する。より詳細には、入れ子式パイプ９０６を伸長させようとする力が、移送パイプ９０４の自由端９０５の端面およびノズル開口９１３を囲む面に作用する、内部穴９０８内の空気の流体圧力によって生じる。ノズル端９１２に最も接近した内部穴９０８の端部の大きい方の垂直投影表面積を自由端９０５の小さい方の表面積と比較することで、入れ子式パイプ９０６を移送パイプ９０４から離れる方向にＤＰＦの面９１６に押し付けようとする、図１０および図１１の図解に概略的に示した正味軸方向力Ｆが導かれる。このようにして、ノズル開口９１３からの空気は、各個別のフィルタ要素に入る前に、より小さい範囲に分散し、すでに示し、説明した空気ノズル３１０を用いた動作と比較して、動作中の騒音が低減される。例えば、約１００ｐｓｉ（６９０ｋＰａ）の供給空気圧で動作する場合、入れ子式空気ノズル９００を使用したときに、約７０ｄＢの騒音レベルが測定された。
【００４０】
図１１に示す入れ子式空気ノズル９０２の実施形態では、スライドパッド９１８が、入れ子式パイプ９２０のノズル端９１２で連結されている。当然ながら、入れ子式空気ノズル９００、９０２とＤＰＦの面９１６との間のスライド接触は、引っかき傷、凹凸面、または面９１６に存在する他の物理的特徴によって妨害されることがあり、回転可能な担体３０４（図３）を駆動するモータに余分な負荷をかける摩擦をさらに生じさせることがある。そのような問題を回避するために、必要に応じて、その下面に低摩擦コーティングを含むことができるスライドパッド９１８が、入れ子式空気ノズル９０２の端部とＤＰＦの面９１６との間のより広い接触面積を提供し、さらに、動作中に、騒音およびＤＰＦからの空気の吹き返しを低減するシールドを形成する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本開示は、空気ノズルまたは空気ナイフの使用により、ＤＰＦに蓄積した灰を除去する方法に適用可能である。通常、方法は、ＤＰＦの本体に沿って長手方向に延びる各ＤＰＦフィルタ要素または流路を通る、比較的集束した、または集中した空気の噴流を供給する空気ノズルで、ＤＰＦのほぼ全面を順次たどることを含む。空気が各フィルタ要素を通ることで、フィルタ要素に蓄積した、または固まり付いた灰粒子が離脱し、この灰粒子は、ＤＰＦが端面で立ちながら処理される場合に重力により搬送され、また、ＤＰＦを通り、空気ノズルと反対側の端部からＤＰＦの外に出る空気流によって灰粒子に付与される推進力により搬送される。ＤＰＦの一方の端部は、空気ノズルからの加圧空気流にさらされるが、他方の端部は、除去された灰を収集するために閉じ込められる。大きく、重い方の灰粒子は、あとで処理するために収集することができるが、小さく、軽い方の灰粒子は、ＤＰＦを出た攪乱空気流中に少なくとも一時的に浮遊することがある。
【００４２】
ＤＰＦの出口端を閉じ込めることで、そのような浮遊粒子を搬送する空気はツールの溜め桝に流入する。重い方の灰粒子は溜め桝に集積するが、溜め桝に集積しない軽い方の灰粒子を搬送する超過空気は、その時点で処理されていないフィルタ要素を通ることで、溜め桝から自由に出ていき、ＤＰＦを逆流する。有利にも、すでに説明したように、清浄中に、噴流からの比較的速い速度の空気がＤＰＦの各フィルタ要素を通るので、各フィルタ要素に蓄積した灰および他の粒子が、ＤＰＦから離れる方向に搬送される。
【００４３】
動作時、灰をフィルタの外に搬送している空気流が、流れの変化を伴ってフィルタから溜め桝に至ることで、空気流、ひいては、空気流で搬送される灰粒子が減速し、枡の底部に落ちる。次いで、大きく、重い方の灰粒子を溜め桝に流入および堆積させた空気は方向を変え、枡を出てＤＰＦを逆流する。溜め桝を出た溜め桝からの空気流が、ＤＰＦを通るのに利用できる断面積は比較的大きいので、溜め桝を出た空気の速度は遅いままであり、空気が通過するＤＰＦの様々なフィルタ要素は、空中を浮遊する灰粒子のほとんどを収集する。この態様で、空気流が溜め桝に流入するときに、ＤＰＦを通過した清浄用空気流が減速することと、溜め桝からの排出空気に対して、清浄されるＤＰＦが濾過処理を行うこととで、基本的に、ＤＰＦを清浄するのに使用される空気に対する２段階の濾過機能がもたらされる。
【００４４】
ＤＰＦのこの逆流濾過機能が、図５の部分断面図に定性的に示されており、図５では、すでに説明した対応する特徴部および要素と同じか、または類似する構造的特徴部および要素は、分かりやすくするために、すでに使用されたものと同じ参照数字で表される。より具体的に、および図５を参照して、空気ノズル３１０が、ＤＰＦ１０２の特定のフィルタ要素５００上に１つの動作位置で示されている。特定のフィルタ要素５００を清浄するために使用される、ノズル３１０からの空気流５０２が、下方に延びる開放された頭部矢印で示されている。特定のフィルタ要素５００から離脱した灰の一部は、すでに説明したように、溜め桝１０４に落ちるが、こうして除去された、軽く、小さい方の灰粒子を含む、除去された灰の残りのきわめてごく一部が、溜め桝１０４内で雲５０４を形成している。当然ながら、これらの小さく、軽い方の灰粒子は、最初に排気ガス流からＤＰＦによって捕捉されたのであるから、ＤＰＦが捕捉するのにそれでもなお十分な大きさである。
【００４５】
ＤＰＦ１０２のフィルタ要素の連続清浄による連続する空気供給により、溜め桝１０４内の空気、すなわち、灰の雲５０４が溜め桝１０４から押し出される。溜め桝１０４が、ＤＰＦ１０２の下面に対して開放されたその端部を除いて密閉されていると仮定すると、灰の雲５０４は、開放された頭部矢印５０８で示すように、溜め桝１０４から上向き方向にＤＰＦ１０２の他のフィルタ要素を通って浮遊する。灰の雲５０４が、上向き方向５０８にＤＰＦ１０２を通るときに、より軽く、より小さい灰粒子が、別のフィルタ要素５０６によって収集されるので、きわめて清浄で灰のない空気がＤＰＦ１０２の上面から排出される。
【００４６】
ＤＰＦの清浄中に、灰の雲から灰粒子をフィルタで除去するのにＤＰＦ自体を使用することは、灰除去ツールのコストが上がり、複雑さが増すことがある、ツールの清浄用空気の排気用の補助灰粒子フィルタ処理または除去装置の使用を不要にするので有益である。さらに、本明細書で説明した清浄プロセス後に、ＤＰＦに残った灰の量はごくわずかであることが認められた。
【００４７】
当然ながら、前述の説明は、開示したシステムおよび技術の例を提示している。しかし、本開示の他の実施例は、前述の例とは細部で異なっていてよいと考えられる。本開示または本開示の実施例についての言及はすべて、その時点で説明される特定の例について言及することを意図されており、より一般的に、本開示の範囲に関する限定を含むよう意図されるものではない。特定の部分に対する差別および軽視の言葉はすべて、これらの部分を選好しないことを示すよう意図されているが、別途に示されていない限り、本開示の範囲からそのようなものを完全に除外することを意図されるものではない。本明細書で説明したすべての方法は、本明細書で別途指摘がない限り、または別段に文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶内に閉じ込められ、第１および第２の軸方向端部を有するフィルタ要素束を含むディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去するツールであって、
開口端を有するチャンバを画定する容器と、
ＤＰＦが配置された場合に、ＤＰＦの第１の軸方向端部を支持し、ＤＰＦの缶の外側面と容器のチャンバとのまわりにシールを形成するように構成された、容器の開口端に連結された支持体と、
ＤＦＰの第２の軸方向端部に近接して取り付けられ、空気の細流を第２の軸方向端部に通すように構成された空気ノズルと、
を含み、空気流は、フィルタ要素束の少なくとも一部を通り、ＤＰＦの第１の軸方向端部から出て容器に入り、フィルタ要素束の残りの部分は、容器から出て、容器の開口端部およびＤＰＦを逆流する空気を濾過するように配置される、ツール。
【請求項２】
空気ノズルは、ＤＰＦの第２の軸方向端部に取り付けられた空気ナイフアセンブリに連結され、空気ナイフアセンブリは、
駆動機構と、
ＤＰＦに対して相対回転するように構成された担体であって、相対回転は、担体およびＤＰＦの一方に作用する駆動機構の動作による、担体と、
担体にスライド可能に配置された空気ノズルベースブロックと、
を含み、
空気ノズルは、空気ノズルベースブロックに連結され、担体およびＤＰＦの相対回転中に、空気ノズルベースブロックが担体に対して漸進的にスライドするのに伴って、フィルタ束のほぼ全面を順次たどる、請求項１に記載のツール。
【請求項３】
空気ノズルは、空気圧が存在する場合に、伸長し、ＤＰＦの面に接触するように構成された入れ子式空気ノズルである、請求項２に記載のツール。
【請求項４】
ＤＰＦに対する担体の所定の角度位置において、空気ノズルベースブロックの担体に対する軸方向位置を漸進的に進めるように構成されたノズル進行機構をさらに含む、請求項２に記載のツール。
【請求項５】
ＤＰＦの缶に連結された支持ブラケットをさらに含み、駆動機構は支持ブラケットに連結され、担体をＤＰＦに対して回転させるように動作し、担体は、支持ブラケットによって回転可能に支持され、回転可能な担体は、フィルタ要素束に対して離隔距離を保って浮かぶ、請求項２に記載のツール。
【請求項６】
支持体は、空気透過性であり、ＤＰＦの第１の軸方向端部を支持するように構成された支持トレーを含む、請求項１に記載のツール。
【請求項７】
容器は、フィルタ要素束を通る空気流によってＤＰＦから除去された粒子状物質を収集するように構成されたライナを受け入れるように構成される、請求項１に記載のツール。
【請求項８】
清浄用空気路は、空気ノズルから、第２の軸方向端部を通り、フィルタ要素束の少なくとも一部を通り、第１の軸方向端部を通り、容器に至るように画定され、排気路は、容器から、第１の軸方向端部を通り、フィルタ要素束の少なくとも残りの部分を通り、第２の軸方向端部を通るように画定される、請求項１に記載のツール。
【請求項９】
エンジン排気ガス流中にあるものなどの灰および他の粒子をフィルタで除去するように構成されたディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去する方法であって、ＤＰＦによる濾過は、エンジン排気ガス流がＤＰＦの第１の軸方向端部に入り、第２の軸方向端部から出るときに行われる、方法において、
第２の軸方向端部からフィルタのフィルタ要素のごく一部を通り、第１の軸方向端部から出る高速空気の細流を吹き込み、空気流は、使用済みの清浄用空気として第１の軸方向端部から出ることと、
使用済みの清浄用空気を収容するために、ＤＰＦの第１の端部を溜め桝に閉じ込めることと、
灰および他の粒子の一部が、使用済みの清浄用空気流から落ちるように、使用済みの清浄用空気の流速を溜め桝内で低下させることと、
使用済みの清浄用空気流をＤＰＦの第１の軸方向端部に通し、第２の軸方向端部から出すことで、灰および他の粒子のさらなる部分を、使用済みの清浄用空気流から除去することと、
を含む方法。
【請求項１０】
高速空気の細流をＤＰＦの第２の軸方向端部に吹き込むことは、空気ノズルによって行われ、方法は、第２の軸方向端部のほぼ全表面領域を空気ノズルで順次たどることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２の軸方向端部のほぼ全表面領域を空気ノズルで順次たどることは、
第２の軸方向端部から離隔距離を保って回転する担体にスライド可能に配置された空気ノズルを用意することと、
担体の回転に関する所定の角度位置において、担体に対する空気ノズルの位置を漸進的に変えることと、
によって行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ＤＰＦは、第１および第２の軸方向端部間に平行な配置で延びるフィルタ要素の束を含み、空気の細流が吹き込まれて束のフィルタ要素の全部ではないが一部を通り、使用済みの清浄用空気流がフィルタ要素の残りの部分を通る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ＤＰＦの第１の軸方向端部を溜め桝の開口端上に支持し、第１の軸方向端部および溜め桝のまわりにシールを形成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
溜め桝内の使用済みの清浄用空気流が、第１の軸方向端部を通ってＤＰＦに入り、第２の軸方向端部を通って出るように、溜め桝内を少なくとも周囲空気圧に等しい空気圧に維持することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）に蓄積した灰を除去するツールであって、
ＤＰＦの第１の端部を開口端に通して受け入れるように構成された溜め桝と、
ＤＰＦの第１の端部が溜め桝の開口端に配置された場合に、反対側のＤＰＦの第２の端部に連結するように構成された支持ブラケットと、
支持ブラケットに対して回転軸のまわりに回転するように配置された回転可能な担体と、
回転可能な担体にスライド可能に配置され、担体が、支持ブラケットに対して少なくとも１つの所定の角度位置に配置されたときに、担体に対して漸進的にスライドして、半径方向位置が、回転軸に対して漸進的に変わるように構成された空気ノズルと、
を含み、
ＤＰＦの第２の端部から第１の端部に向かう方向に、ＤＰＦの一部を通る空気の噴流が、空気ノズルによって供給される、ツール。
【請求項１６】
空気ノズルは、担体が回転している間に、担体に対して漸進的にスライドしながら、ＤＰＦのほぼ全面を順次たどるように構成される、請求項１５に記載のツール。
【請求項１７】
溜め桝の開口端に配置され、ＤＰＦの第１の端部を支持および封止するように構成された支持体をさらに含む、請求項１５に記載のツール。
【請求項１８】
空気ノズルは、担体に連結された移送パイプと、同心上で、移送パイプの一部のまわりにスライド可能に配置された、自由端を有する入れ子式パイプとを含む入れ子式空気ノズルであり、入れ子式パイプを移送パイプに対して伸長させる空気圧が移送パイプに存在する場合に、入れ子式パイプの自由端がＤＰＦと接触する、請求項１５に記載のツール。
【請求項１９】
溜め桝は、ＤＰＦから除去された特定の物質を収集するように構成されたライナを受け入れるように構成される、請求項１５に記載のツール。
【請求項２０】
溜め桝の開口端に連結された防塵システムをさらに含み、防塵システムは、
ＤＰＦがツールから取り外されるときに、開口端を囲む領域から排気口空気流を引き込むように構成されたファンと、
排気口空気流によって搬送された粒子を捕捉するように配置されたフィルタと、
を含む、請求項１５に記載のツール。
【請求項１】
缶内に閉じ込められ、第１および第２の軸方向端部を有するフィルタ要素束を含むディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去するツールであって、
開口端を有するチャンバを画定する容器と、
ＤＰＦが配置された場合に、ＤＰＦの第１の軸方向端部を支持し、ＤＰＦの缶の外側面と容器のチャンバとのまわりにシールを形成するように構成された、容器の開口端に連結された支持体と、
ＤＦＰの第２の軸方向端部に近接して取り付けられ、空気の細流を第２の軸方向端部に通すように構成された空気ノズルと、
を含み、空気流は、フィルタ要素束の少なくとも一部を通り、ＤＰＦの第１の軸方向端部から出て容器に入り、フィルタ要素束の残りの部分は、容器から出て、容器の開口端部およびＤＰＦを逆流する空気を濾過するように配置される、ツール。
【請求項２】
空気ノズルは、ＤＰＦの第２の軸方向端部に取り付けられた空気ナイフアセンブリに連結され、空気ナイフアセンブリは、
駆動機構と、
ＤＰＦに対して相対回転するように構成された担体であって、相対回転は、担体およびＤＰＦの一方に作用する駆動機構の動作による、担体と、
担体にスライド可能に配置された空気ノズルベースブロックと、
を含み、
空気ノズルは、空気ノズルベースブロックに連結され、担体およびＤＰＦの相対回転中に、空気ノズルベースブロックが担体に対して漸進的にスライドするのに伴って、フィルタ束のほぼ全面を順次たどる、請求項１に記載のツール。
【請求項３】
空気ノズルは、空気圧が存在する場合に、伸長し、ＤＰＦの面に接触するように構成された入れ子式空気ノズルである、請求項２に記載のツール。
【請求項４】
ＤＰＦに対する担体の所定の角度位置において、空気ノズルベースブロックの担体に対する軸方向位置を漸進的に進めるように構成されたノズル進行機構をさらに含む、請求項２に記載のツール。
【請求項５】
ＤＰＦの缶に連結された支持ブラケットをさらに含み、駆動機構は支持ブラケットに連結され、担体をＤＰＦに対して回転させるように動作し、担体は、支持ブラケットによって回転可能に支持され、回転可能な担体は、フィルタ要素束に対して離隔距離を保って浮かぶ、請求項２に記載のツール。
【請求項６】
支持体は、空気透過性であり、ＤＰＦの第１の軸方向端部を支持するように構成された支持トレーを含む、請求項１に記載のツール。
【請求項７】
容器は、フィルタ要素束を通る空気流によってＤＰＦから除去された粒子状物質を収集するように構成されたライナを受け入れるように構成される、請求項１に記載のツール。
【請求項８】
清浄用空気路は、空気ノズルから、第２の軸方向端部を通り、フィルタ要素束の少なくとも一部を通り、第１の軸方向端部を通り、容器に至るように画定され、排気路は、容器から、第１の軸方向端部を通り、フィルタ要素束の少なくとも残りの部分を通り、第２の軸方向端部を通るように画定される、請求項１に記載のツール。
【請求項９】
エンジン排気ガス流中にあるものなどの灰および他の粒子をフィルタで除去するように構成されたディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）から粒子状物質を除去する方法であって、ＤＰＦによる濾過は、エンジン排気ガス流がＤＰＦの第１の軸方向端部に入り、第２の軸方向端部から出るときに行われる、方法において、
第２の軸方向端部からフィルタのフィルタ要素のごく一部を通り、第１の軸方向端部から出る高速空気の細流を吹き込み、空気流は、使用済みの清浄用空気として第１の軸方向端部から出ることと、
使用済みの清浄用空気を収容するために、ＤＰＦの第１の端部を溜め桝に閉じ込めることと、
灰および他の粒子の一部が、使用済みの清浄用空気流から落ちるように、使用済みの清浄用空気の流速を溜め桝内で低下させることと、
使用済みの清浄用空気流をＤＰＦの第１の軸方向端部に通し、第２の軸方向端部から出すことで、灰および他の粒子のさらなる部分を、使用済みの清浄用空気流から除去することと、
を含む方法。
【請求項１０】
高速空気の細流をＤＰＦの第２の軸方向端部に吹き込むことは、空気ノズルによって行われ、方法は、第２の軸方向端部のほぼ全表面領域を空気ノズルで順次たどることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２の軸方向端部のほぼ全表面領域を空気ノズルで順次たどることは、
第２の軸方向端部から離隔距離を保って回転する担体にスライド可能に配置された空気ノズルを用意することと、
担体の回転に関する所定の角度位置において、担体に対する空気ノズルの位置を漸進的に変えることと、
によって行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ＤＰＦは、第１および第２の軸方向端部間に平行な配置で延びるフィルタ要素の束を含み、空気の細流が吹き込まれて束のフィルタ要素の全部ではないが一部を通り、使用済みの清浄用空気流がフィルタ要素の残りの部分を通る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
ＤＰＦの第１の軸方向端部を溜め桝の開口端上に支持し、第１の軸方向端部および溜め桝のまわりにシールを形成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
溜め桝内の使用済みの清浄用空気流が、第１の軸方向端部を通ってＤＰＦに入り、第２の軸方向端部を通って出るように、溜め桝内を少なくとも周囲空気圧に等しい空気圧に維持することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）に蓄積した灰を除去するツールであって、
ＤＰＦの第１の端部を開口端に通して受け入れるように構成された溜め桝と、
ＤＰＦの第１の端部が溜め桝の開口端に配置された場合に、反対側のＤＰＦの第２の端部に連結するように構成された支持ブラケットと、
支持ブラケットに対して回転軸のまわりに回転するように配置された回転可能な担体と、
回転可能な担体にスライド可能に配置され、担体が、支持ブラケットに対して少なくとも１つの所定の角度位置に配置されたときに、担体に対して漸進的にスライドして、半径方向位置が、回転軸に対して漸進的に変わるように構成された空気ノズルと、
を含み、
ＤＰＦの第２の端部から第１の端部に向かう方向に、ＤＰＦの一部を通る空気の噴流が、空気ノズルによって供給される、ツール。
【請求項１６】
空気ノズルは、担体が回転している間に、担体に対して漸進的にスライドしながら、ＤＰＦのほぼ全面を順次たどるように構成される、請求項１５に記載のツール。
【請求項１７】
溜め桝の開口端に配置され、ＤＰＦの第１の端部を支持および封止するように構成された支持体をさらに含む、請求項１５に記載のツール。
【請求項１８】
空気ノズルは、担体に連結された移送パイプと、同心上で、移送パイプの一部のまわりにスライド可能に配置された、自由端を有する入れ子式パイプとを含む入れ子式空気ノズルであり、入れ子式パイプを移送パイプに対して伸長させる空気圧が移送パイプに存在する場合に、入れ子式パイプの自由端がＤＰＦと接触する、請求項１５に記載のツール。
【請求項１９】
溜め桝は、ＤＰＦから除去された特定の物質を収集するように構成されたライナを受け入れるように構成される、請求項１５に記載のツール。
【請求項２０】
溜め桝の開口端に連結された防塵システムをさらに含み、防塵システムは、
ＤＰＦがツールから取り外されるときに、開口端を囲む領域から排気口空気流を引き込むように構成されたファンと、
排気口空気流によって搬送された粒子を捕捉するように配置されたフィルタと、
を含む、請求項１５に記載のツール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１３−５１５１８８（Ｐ２０１３−５１５１８８Ａ）
【公表日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４４８５３（Ｐ２０１２−５４４８５３）
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０６０８５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７５５９８
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０６０８５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７５５９８
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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