(57)【要約】【課題】フィルタ整備システム及び方法を提供する。【解決手段】単一ろ過装置排気システムのろ過装置から物質を除去するための車上整備システムが提案される。この整備システムは、単一ろ過装置排気システムのろ過装置の第１オリフィスをろ過装置の第２オリフィスに流体接続する制御可能なフィルタバイパスラインを含む。この整備システムは、さらに、ろ過装置に流体接続される貯留容器であって、流体がフィルタバイパスラインの一部を通過してろ過装置の中に供給される時に、車上整備システムによって除去される物質の少なくとも一部を捕集するように構成される貯留容器を含む。【選択図】図１
2006242186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一ろ過装置排気システムのろ過装置から物質を除去するための車上整備システムであって、
単一ろ過装置排気システムのろ過装置の第１オリフィスをろ過装置の第２オリフィスに流体接続する制御可能なフィルタバイパスラインと、
ろ過装置に流体接続される貯留容器であって、流体がフィルタバイパスラインの一部を通過してろ過装置の中に供給される時に、車上整備システムによって除去される物質の少なくとも一部を捕集するように構成される貯留容器と、
を備えた整備システム。
【請求項２】
整備システムがろ過装置に固定して取り付けられ、かつ、ろ過装置が作業機械に連結されている間に、ろ過装置から物質を除去するように構成される請求項１に記載の整備システム。
【請求項３】
単一ろ過装置排気システムのろ過装置から物質を除去するための車上整備システムであって、
単一ろ過装置排気システムのろ過装置を逆の流れ方向に通過する流れを選択的に供給することを補助するように構成されるフィルタバイパスラインと、
ろ過装置に流体接続される貯留容器であって、フィルタバイパスラインがろ過装置を逆の流れ方向に通過する流れを供給している時に、車上整備システムによって除去される物質の少なくとも一部を捕集するように構成される貯留容器と、
を備えた整備システム。
【請求項４】
車上整備システムによって単一ろ過装置排気システムのろ過装置から物質を除去する方法であって、
単一ろ過装置排気システムのろ過装置に、流体の流れを、逆の流れ方向に供給する工程であって、その流れの一部はフィルタバイパスラインを通過する工程と、
流れの一部がフィルタバイパスラインを通過する時に、ろ過装置から除去される物質の少なくとも一部を車上整備システムの貯留容器の内部に捕集する工程と、
を含む方法。
【請求項５】
作業機械のエンジンであって、
排気の出口を有するエンジンと、
エンジンの排気の出口からの排気の流れを受け入れる単一ろ過装置と、
単一ろ過装置から物質を除去する車上整備システムであって、
単一ろ過装置の第１オリフィスをろ過装置の第２オリフィスに流体接続する制御可能なフィルタバイパスラインと、
単一ろ過装置に流体接続される貯留容器であって、単一ろ過装置から除去される物質の少なくとも一部を捕集するように構成される貯留容器と、
を備えた車上整備システムと、
を含むエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的にはフィルタの整備システムに関するものであり、さらに詳しくは、フィルタから物質を除去するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、天然ガスエンジン、及び当分野で知られる他のエンジンを含むエンジンは汚染物質の複雑な混合物を排出する。汚染物質は気体状及び固体状の物質から構成される場合が多く、粒子状物質、窒素酸化物（「ＮＯｘ」）及び硫黄化合物を含んでいる。
【０００３】
環境面への配慮の増進によって、エンジン排気の排出基準はここ何年にもわたって厳しさを増してきた。エンジンから排出される汚染物質の量は、エンジンのタイプ、容量及び／又は等級によって規制されることが多い。環境に排出される粒子状物質、ＮＯｘ及び硫黄酸化物の規制に適合するためにエンジンメーカが実施してきた１つの方策は、これらの汚染物質をフィルタによってエンジン排気の流れから除去する方法であった。しかし、このフィルタを長期間使用し再生を繰り返していると、フィルタの構成部品の中に汚染物質が堆積する可能性があり、これはフィルタ機能とエンジン性能とを減退させる原因になる。
【０００４】
堆積した汚染物質をフィルタから除去する１つの方法として、閉塞フィルタが装着されている作業機械から閉塞フィルタを取り外して、そのフィルタに、正規の流れの方向とは反対方向にガスの流れを通す方法がある。しかし、フィルタは大きく、重量があって取り外しにくい場合が多いので、この方法は厄介で時間がかかり、しかも、この整備のために作業機械のエンジンからフィルタを取り外すには潜在的な危険性を伴う。
【０００５】
フィルタから物質を除去するもう１つの方法として、排気の流れを閉塞フィルタから別のフィルタに転換する方法がある。この場合どちらのフィルタもエンジンから取り外さない。排気の流れが転換されている間に、閉塞フィルタに、空気を正規の流れとは反対の方向に流すことができる。しかし、この物質除去システムは、第２のフィルタを含むので単一フィルタシステムよりも大型でコスト高になる可能性がある。さらに、このシステムは、物質の除去を促進するための負圧を閉塞フィルタにかけることができない場合がある。
【０００６】
（特許文献１）は、エンジンフィルタから粒子状物質を除去するシステムを教示している。（特許文献１）は、特に、エンジンの排気ラインに接続される第１フィルタ及び第２フィルタと、排気ラインにおけるバルブ構造と、整備必要時にフィルタに空気を逆方向に供給する空気供給器とを示している。空気がフィルタに逆の流れ方向で供給されると、空気は、捕集された粒子状物質をフィルタから除去することができる。
【０００７】
（特許文献１）は、逆方向流れを用いるフィルタからの物質除去を教示しているが、この文献に述べられているシステムは、逆方向流れ状態の間に第２フィルタの使用が必要であるので、それによってシステムの全体コストとシステムの大きさとが増大する。さらに、このシステムはフィルタの清浄化プロセスを促進するための負圧をフィルタにかけることができない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，５６６，５４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記の問題点の１つ以上の問題点を克服することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの実施形態においては、単一ろ過装置排気システムのろ過装置から物質を除去するための車上整備システムが、その単一ろ過装置排気システムのろ過装置の第１のオリフィスをろ過装置の第２のオリフィスに流体接続する制御可能なフィルタバイパスラインを含んでいる。この整備システムは、又、ろ過装置に流体接続される貯留容器であって、流体がフィルタバイパスラインの一部を通過してろ過装置に供給される時に、車上整備システムによって除去される物質の少なくとも一部を捕集するように構成される貯留容器をも含んでいる。
【００１１】
本発明のもう１つの実施形態においては、単一ろ過装置排気システムのろ過装置から物質を除去するための車上整備システムが、その単一ろ過装置排気システムのろ過装置を逆の流れ方向に通過する流れを選択的に供給することを補助するように構成されるフィルタバイパスラインを含んでいる。この整備システムは、又、ろ過装置に流体接続される貯留容器であって、フィルタバイパスラインがろ過装置を逆の流れ方向に通過する流れを供給している時に、車上整備システムによって除去される物質の少なくとも一部を捕集するように構成される貯留容器をも含んでいる。
【００１２】
本発明のさらに別の実施形態においては、単一ろ過装置排気システムのろ過装置から車上整備システムによって物質を除去する方法が、流体の流れを、単一ろ過装置排気システムのろ過装置に逆の流れ方向に供給する工程を含んでおり、その流れの一部はフィルタバイパスラインを通過する。この方法は、又、流れの一部がフィルタバイパスラインを通過する時に、ろ過装置から除去される物質の少なくとも一部を車上整備システムの貯留容器の内部に捕集する工程をも含んでいる。
【００１３】
本発明のさらに又別の実施形態においては、作業機械のエンジンシステムが、排気の出口を有するエンジンと、そのエンジンの排気の出口からの排気の流れを受け入れる単一ろ過装置とを含んでいる。このろ過システムは、さらに、単一ろ過装置から物質を除去する車上整備システムを含んでいる。この車上整備システムは、単一ろ過装置の第１のオリフィスをろ過装置の第２のオリフィスに流体接続する制御可能なフィルタバイパスラインを含んでいる。この車上整備システムは、又、単一ろ過装置に流体接続される貯留容器であって、単一ろ過装置から除去される物質の少なくとも一部を捕集するように構成される貯留容器をも含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の例示的実施形態を添付図面に示す。可能な限り、全図面を通して、同一又は類似の部分を参照するには同一の参照番号を用いる。
【００１５】
図１は、フィルタ３０に付属する整備システム１０の１つの例示的実施形態を示す。整備システム１０は、バイパスライン１４６、フィルタ３０に流体接続される貯留容器１６、及び、フィルタ３０に流体接続される真空源１４を含むことができる。本発明の実施形態においては真空源１４を省略してもよいことが理解される。整備システム１０は整備中フィルタ３０に接続したままでよく、使用者は、フィルタ３０を作業機械から取り外すことなく、整備システム１０を操作することができる。
【００１６】
本発明の実施形態においては、フィルタ３０は、例えばディーゼルエンジンのような内燃機関４６に接続することができる。エンジン４６は、エンジン４６の排気の流れをフィルタ３０の入口３４に接続する排気ライン４４を含むことができる。又、エンジン４６は、排気ライン４４に接続されるターボ過給器（図示なし）を含んでもよい。この実施形態の場合は、フィルタ３０の入口３４をターボ過給器の出口に接続することができる。
【００１７】
入口弁１４０を、フィルタ３０の第１オリフィス５４に配置することができる。本発明の１つの例示的実施形態においては、第１オリフィス５４をフィルタ３０の入口３４とすることができる。この実施形態の場合は、入口弁１４０を、エンジン４６の排気ライン４４と、フィルタ３０の入口３４との間に配置することができる。入口弁１４０は、エンジン４６の排気の流れをフィルタ３０には流入させるが、例えばバイパスライン１４６及び／又は整備システム１０の他の構成要素への流入は遮断するように構成することができる。入口弁１４０は、又、第１オリフィス５４におけるエンジン４６とフィルタ３０との間の連通を遮断するように構成することができる。このような構成は、例えばフィルタ３０の整備中に有利になり得る。例えば、フィルタ３０が整備されている間に、入口弁１４０は、捕集された材料が入口３４を通過してエンジン４６に逆流するのを防ぐことができる。以下にさらに詳しく述べるように、この実施形態においては、入口弁１４０は、又、流れ及び／又は捕集された材料を例えば貯留容器１６に方向付けることを補助することができる。エンジン４６は、整備作業中に作動し続けることができ、フィルタ３０から物質を除去するために用いられる排気の流れを生成し得ることが理解される。入口弁１４０は、例えばソレノイド又は空気力のような当分野で知られる任意の方法によって制御及び／又は操作することができる。又この代わりに、入口弁１４０を手動制御してもよい。
【００１８】
フィルタ３０は、さらに、フィルタ３０の第２オリフィス５６の近くに配置される出口弁１４２を含むことができる。本発明の１つの例示的実施形態では、第２オリフィス５６をフィルタ３０の出口３６とすることができる。この実施形態においては、出口弁１４２を出口３６に配置することができる。出口弁１４２及び入口弁１４０は、使用要件に応じて同じタイプの弁でも異なるタイプの弁でもよい。弁１４０、１４２は、例えば一方向弁、二方向弁、三方向弁、又は当分野で知られる如何なるタイプの流れ制御可能弁でもよい。例えば、弁１４０、１４２は、任意の範囲の排気の流れがエンジン４６からフィルタ３０へ及びフィルタ３０から流れるように制御することができる。弁１４０、１４２は、又、任意の範囲の排気の流れがエンジン４６からバイパスライン１４６へ、及びフィルタ３０の中へ逆の流れ方向に流れるように構成することができる。本明細書に記載された整備システムは、フィルタ３０に所望の方法で流れを供給するのに有用な弁及び／又はバイパスラインの如何なる組み合わせをも含み得ることが理解される。例えば、所望の流路を実現するために、複数の一方向弁を上記の二方向弁及び／又は三方向弁の代わりに使用することができる。上記のように、弁１４０、１４２は、流れ及び／又はフィルタ３０から除去される物質を、例えば貯留容器１６に方向付けることを補助するように構成し得ることも理解される。
【００１９】
いくつかの実施形態においては、１つ以上の作業機械診断装置８８をフィルタ３０の第２オリフィス５６の近くに配置することができる。この作業機械診断装置８８は、例えば作業機械の部品でもよく、あるいは、フィルタ３０が接続されフィルタ３０の外側に位置させることができる他の装置でもよい。又この代わりに、作業機械診断装置８８をフィルタ３０の内部に位置させることもできる。作業機械診断装置８８は、当分野で知られる任意の検出装置、例えば流量計、排出物測定器、圧力変換器、無線装置、あるいは他のセンサ等の検出装置とすることができる。これらの作業機械診断装置８８は、例えばフィルタ３０から流出するすす、ＮＯｘ、又は他の汚染物質の濃度の増大を検出することができる。作業機械診断装置８８は、汚染物質濃度情報を制御器又は他の装置（図示なし）に伝送し、例えばフィルタの再生及び／又はフィルタの整備の作動開始を補助することができる。
【００２０】
図１に示すように、バイパスライン１４６は、第１オリフィス５４を第２オリフィス５６に流体接続することができる。バイパスライン１４６は当分野で知られるどのようなタイプのチューブ、パイプ又はホースであってもよい。バイパスライン１４６は、例えばプラスチック、ゴム、アルミニウム、銅、鋼、あるいは、排気の流れ、圧縮ガス及び／又は任意の他のタイプの流体流れを送達することができる他の任意の材料製とすることができ、又、フレキシブルでも剛性のものでもよい。バイパスライン１４６の長さは整備システム１０の運転を簡素化するために最小化するのがよい。これによって、一方では、例えばエンジン４６とフィルタ３０との間の圧力損失が低下する。バイパスライン１４６は、フィルタ３０を逆の流れ方向に通過する流れの供給を補助するように構成することができ、流れを例えばフィルタ３０の入口３４から出口３６に方向付けることができる。上記のように、入口及び出口弁１４０、１４２は、バイパスライン１４６を通過する流れを方向付けることを補助するように構成することができる。
【００２１】
フィルタ３０は、例えば、発泡コーディエライト、焼結金属、あるいは炭化ケイ素タイプのフィルタのような当分野で知られる如何なるタイプのフィルタでもよい。図１に示すように、フィルタ３０はフィルタ媒体４２を含むことができる。フィルタ媒体４２は、排気の流れから汚染物質を除去するに有用な任意の材料を含むことができる。本発明のいくつかの実施形態においては、フィルタ媒体４２は、例えば、すす、ＮＯｘ、硫黄化合物、粒子状物質、及び／又は当分野で知られる他の汚染物質の捕集能力を有する触媒材料を含むことができる。このような触媒材料としては、例えば、アルミナ、白金、ロジウム、バリウム、セリウム、及び／又はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、又はそれらの混合物を挙げることができる。フィルタ媒体４２は、水平（図１のように）、垂直、放射状、又はらせん状に設置することができ、又、汚染物質のろ過に利用し得る表面積を最大化するために、ハニカム、メッシュ、あるいは他の任意の形態に設置してもよい。
【００２２】
フィルタ３０はフィルタハウジング３１を含み、当分野で知られる任意の方法で安全化することができる。フィルタ３０は、例えばフィルタハウジング３１に連結されるフィルタブラケット３２を含むことができる。フィルタブラケット３２は、金属製、プラスチック製、ゴム製、又は当分野で知られる他の任意の材料製として、エンジン４６の関連構造物へのフィルタの取り付けを簡易化することができる。例えば、フィルタブラケット３２は、フィルタ３０を作業機械に確実に取り付けることができ、しかも、フィルタ３０が取り付けられる作業機械の振動、がたつき、又は突然の動きからフィルタ３０を緩衝保護することができる。
【００２３】
図１に示すように、物質除去ライン２６は、フィルタ３０を、例えば真空源１４に流体接続することができる。又代わりの方式として、整備システム１０が真空源１４を含まない例示的実施形態の場合は、物質除去ライン２６がフィルタ３０を貯留容器１６に流体接続することができる。この流体接続は、固体、液体又は気体がフィルタ３０から例えば第１オリフィス５４を通過して流れるようにすることができる。この流体接続によって、すす、灰、又はフィルタ媒体４２から除去された他の物質が、フィルタ３０から貯留容器１６及び／又は真空源１４に流れることが可能になる点が理解される。物質除去ライン２６は、当分野で知られる任意のタイプの真空ラインでよく、バイパスライン１４６の機械的性質と類似の性質を備えたものでよい。物質除去ライン２６は、整備システム１０の運転を簡素化し、かつ又、例えば真空源１４とフィルタ３０との間の圧力低下を低減するために、可能な限り短くするとよい。物質除去ライン２６は、任意の従来の方法によって、フィルタ３０の第１オリフィス５４に取り付けることができる。前記のように、入口弁１４０は、作業機械の運転中かつフィルタの整備中に、物質除去ライン２６を通過する流れを方向付けるようにかつ／又は別な方法で制御するように構成することができる。
【００２４】
整備システム１０の貯留容器１６は、フィルタ３０から除去される物質を捕集するように構成するとよい。貯留容器１６は、フィルタ３０から除去される物質を捕集するのに有用な如何なる寸法のものでもよく、どのような有用な容量及び形状を有するものでもよい。例えば、貯留容器１６は円筒状又は箱型形状とすることができ、又、剛性の容器でもフレキシブルな袋でもよい。貯留容器１６は、いかなるタイプ又は組成の物質を捕集及び貯留するように設計することができる。本発明の１つの実施形態においては、貯留容器１６を、例えば灰のような有害な汚染物質を貯留するように設計することができ、例えば、鋼製、スズ製、補強布製、アルミニウム製、複合材製、セラミック製、又は当分野で知られる他の任意の材料製とすることができる。貯留容器１６は、その中に捕集された物質の処分を簡単にするために、物質除去ライン２６及び／又は真空源１４に素早く取り付けかつ取り外しできるものがよい。
【００２５】
図１に示すように、整備システム１０の真空源１４は貯留容器１６に流体接続することができる。例えば、１つの実施形態においては、真空源１４がフィルタ３０から物質を吸引し、除去された物質は真空源内部の真空フィルタ（図示なし）を通り、そして貯留容器１６が真空フィルタに捕集された物質を捕集及び貯留することができる。真空源１４は、例えば、業務用掃除機、真空ポンプ、あるいは他の装置の内部に負圧を発生させ得る他の任意の装置を含むことができる。真空源１４は、フィルタ３０の清浄化に有用などのような出力又は容量のものでもよいが、その大きさは、清浄化されるフィルタ３０の大きさ及び／又はタイプによって制限される場合がある。例えば、コーディエライトのプラグを含むフィルタ３０は、約１５０ｐｓｉより高い負圧には、プラグ及び／又は他のフィルタ媒体４２に対する損傷なしに耐えることができない可能性がある。このため、このようなフィルタ３０の清浄化に使用する真空源１４の最大容量は、約１５０ｐｓｉ未満とするのがよい。本発明のいくつかの実施形態においては、真空源１４は、フィルタ３０に一定の真空を供給することができ、従ってフィルタ３０の内部に一定の負圧を作り出すことができる。この代わりに、真空源１４が、パルス化された真空又は変動する真空をフィルタ３０に供給することもできる。フィルタ３０に供給される真空の持続一貫性は各適用条件によって変化させることができるもので、フィルタ３０の構造、設計、タイプ及び／又は他の特性によって変えてもよい。
【００２６】
図２は、フィルタ３０に付属する車上整備システム２００の別の例示的実施形態を示す。整備システム２００は、バイパスライン１４６と、フィルタ３０に流体接続される貯留容器１６とを含むことができる。整備システム２００は、さらに、フィルタ３０の第２オリフィス５６への流れを供給するように構成されるガス源１２と、フィルタ３０に流体接続される真空源１４とを含むことができる。整備システム１０に関して上に述べたように、整備システム２００は、作業機械の運転中フィルタ３０に操作接続することができ、整備中もフィルタ３０に接続したままでよい。使用者は、整備システム２００を、作業機械、車両、あるいはフィルタ３０が取り付けられている他の装置からフィルタ３０を取り外すことなくそのまま操作することができる。
【００２７】
図２に示すように、整備システム２００のガス源１２は、例えばガス源弁１４３によってバイパスライン１４６に流体接続することができる。ガス源弁１４３は、エンジン４６からの排気の流れがバイパスライン１４６を通過するようにはするが、バイパスライン１４６とガス源１２との間の流れは遮断することができる。この代わりに、図２に表現されているように、ガス源弁１４３が、ガス源１２からの流れがバイパスライン１４６を通過して出口弁１４２へ流れるようにすることができる。この形態の場合は、ガス源弁１４３は、流れがバイパスライン１４６を通過して入口弁１４０の方向に流入するのを阻止することができる。ガス源弁１４３は、二方向弁とすることができ、例えば出口弁１４２と同じ機械的特性を有するものでよい。本発明の１つの例示的実施形態においては、ガス源弁１４３を出口弁１４２と同じものとすることができる。
【００２８】
ガス源１２は、フィルタ３０に逆の流れ方向において流れを供給し得るように、任意の方法でかつ任意の箇所においてフィルタ３０に流体接続することができる。ガス源１２は、例えば、空気コンプレッサ、あるいは、ガスを圧縮して圧縮ガスをフィルタ３０に供給することができる他の任意の装置を含むことができる。例えば、本発明の１つの実施形態では、ガス源１２を当分野で知られるタイプの業務用空気コンプレッサとすることができ、それは約７０〜１１０ｐｓｉの圧縮空気を供給することができる。この範囲は、使用するガス源１２の大きさに応じて、増大させることもあるいは減少させることもできる。ガス源１２は、ガスを、パルス流れ、一様流れ、又はこれらの任意の組み合わせにおいて供給することができる。ガスは、フィルタから灰又は他の物質を除去するに有用な当分野で知られる如何なるガスでもよく、例えば、空気、酸素、水素、窒素又はヘリウム等を用いることができる。ガスは、ガス源１２によって圧縮することが可能で、バイパスライン１４６を通過してフィルタ３０の出口３６に供給し得ることが理解される。
【００２９】
図３に示すように、本発明の整備システム３００はガス貯蔵装置１００をさらに含むことができる。ガス貯蔵装置１００は、例えばガス源１２の下流側に配置することができ、ガス源１２の出口をガス貯蔵装置の入口に流体接続することができる。ガス貯蔵装置１００は圧縮ガスを貯蔵し得る如何なる装置でもよく、例えば、高圧ガスタンク又は膨張式の貯蔵容器がこれに含まれる。ガス貯蔵装置１００は、当分野で知られるどのような材料製のものでもよく、剛性でもフレキシブルでもよい。このような材料には、例えば、鋼、鋳鉄、銅、アルミニウム、チタン、白金、及び／又は任意の合金又はそれらの組み合わせが含まれる。ガス貯蔵装置１００は、さらに、プラスチック、ゴム、ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、発泡ポリテトラフルオロエチレン、又はこれらの任意の誘導体又は組み合わせから製作することができる。さらに別の選択肢としては、ガス貯蔵装置１００を上記の任意の金属及び／又は非金属材料の組み合わせから製作することもできる。
【００３０】
ガス貯蔵装置１００は、例えばフィルタのような装置に管理された容積の高圧ガスを供給するのに有用な任意の容量を有することができる。ガス貯蔵装置１００は、大気圧に対する任意の所望の圧力でガスを貯蔵し得るものでよい。例えば、本発明の１つの実施形態では、ガス貯蔵装置１００は、例えばコーディエライトプラグを含むフィルタの整備に安全と見られる範囲に圧縮されたガスを貯蔵し得るものでよい。前記のように、このプラグ、及びフィルタ媒体４２のような他のものは約１５０ｐｓｉより高い圧力には、損傷なしには耐えることができない可能性がある。
【００３１】
ガス貯蔵装置１００は、例えば、流量、圧力、温度、又は当分野で知られる他の流れ測定項目を検出することができる少なくとも１つのガス貯蔵装置センサ１０９を含むことができる。ガス貯蔵装置１００を例えばガス源１２に流体接続するために用いるカップリング又は他の手段は、ガス貯蔵装置１００内のガス圧力には無関係に、密封接続を形成するようにサイズ決めをすることができ、かつ別な方法で設計することができる。ガス貯蔵装置１００の壁厚はこのような圧力に適切な厚さにするとよい。さらに、ガス貯蔵装置１００は、所望の容積の圧縮ガスを貯蔵しかつ管理して放出するのに有利な形状にするとよい。例えば、ガス貯蔵装置１００を円筒状にしてもよいし、あるいは構造的な完全性を最大化するために球形にすることもできる。
【００３２】
ガス貯蔵装置弁１０６をガス貯蔵装置１００の出口の近くに配置することができる。ガス貯蔵装置弁１０６は、例えば、ポペット弁、バタフライ弁、制御可能膜、あるいは当分野で知られる他の任意のタイプの制御可能な流量調節装置とすることができる。例えば、ガス貯蔵装置弁１０６は、任意の範囲のガスがガス源１２からフィルタ３０へ流れるように制御することができる。ガス貯蔵装置弁１０６は、ガス源１２からのガスの流れを完全に制限するように構成してもよいし、あるいは流れを無制限に通過させることもできる。ガス貯蔵装置弁１０６は、当分野で知られる任意の従来の手段によってガス貯蔵装置１００に接続することができる。いくつかの実施形態においては、ガス貯蔵装置弁１０６を、比較的高速で全開及び／又は全閉するように制御することができる。この高速の動きは高速制御機構１２０によって簡単化することができる。高速制御機構１２０には、例えば、電気式、圧電式、空気式、油圧式、又は他の方式の制御器が含まれる。いくつかの実施形態では、高速制御機構１２０をソレノイド、サーボモータ、又は他の従来の手段とすることができる。
【００３３】
ガス貯蔵装置１００は又逆止弁１２４を含むことができる。逆止弁１２４は、例えば、ガス貯蔵装置１００の入口の近くに、又はガス源１２とガス貯蔵装置１００との間のバイパスライン１４６の範囲内に配置することができる。逆止弁１２４は、圧縮ガスがガス源１２からガス貯蔵装置１００に流入するが、ガスがガス貯蔵装置の入口から流出しないように構成することができる。このため、逆止弁１２４はガス貯蔵装置１００内部への圧力ガスの貯蔵を補助する。
【００３４】
本発明のさらに別の例示的実施形態においては、他のさまざまな流路、バイパスライン、弁の構成、及び／又は整備システムの他の構成要素を、ろ過装置３０を通過する流れを方向付けるのに使用し得ることが理解される。次に、上記の整備システム１０、２００、３００の例示的実施形態の運転について詳細に検討する。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
ここに記述する整備システムの構成要素、構成、及び流路によって、使用者は、作業機械の排気システムの構成要素をバイパスして、逆の流れ方向にフィルタを通過する流れを方向付けることができる。本発明の整備システム１０、２００、３００は、単一ろ過装置の排気システムから物質を除去するのを補助することができる。この排気システムは、エンジン排気の流れから例えばすす及び他の有害粒子及び／又は汚染物質を除去するために用いられる１つのフィルタもしくは他のろ過装置のみを備えたものでよい。さらに、ここに開示する整備システム１０、２００、３００のそれぞれは車上システムとすることができる。ここで用いる「車上」という用語は、システムの各構成要素が、作業機械の運転中作業機械に連結されたままであるようなシステムを意味している。例えば、車上整備システムはフィルタに操作接続することができ、かつ、システムの構成要素は、作業機械の運転中並びにフィルタの整備中、作業機械、車両、又はフィルタが取り付けられる他の装置に、搭載しておくことができかつ／又は別な方法で接続しておくことができる。この車上整備システムは、エンジンルームのような作業機械の仕切り空間内部に固定して取り付けることができる。さらに、前記のように、フィルタ３０は、例えば触媒及び／又は作業機械診断装置８８のような追加の上流側装置をフィルタハウジング３１の内部に含むことができる。これらの補助上流側装置は、車上システム１０、２００、３００における整備のためにフィルタ媒体４２に接近できるように、動かすことができるか、かつ／又は取り外すことができる。ここで用いる「作業機械」という用語は、路上走行車両、オフロード走行車両、及び、例えば発電機及び／又は排気を生成する他の装置のような定置式の機械を意味している。
【００３６】
ここに開示する整備システム１０、２００、３００は、如何なるフィルタ３０、ろ過装置、又は当分野で知られる他の物質捕集装置であっても、共に用いることができる。このような装置は物質の除去が必要なあらゆる用途に用いることができる。例えば、この装置は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、天然ガスエンジン又は他の燃焼エンジン、あるいは当分野で知られる炉に用いることができる。
【００３７】
作業機械のろ過装置から物質を除去するために、異なる多様な方法及びシステムを用いることができる。例えば、このような機械に使用されるいくつかのフィルタは再生によって清浄化することができる。再生の間は、フィルタ構成要素を昇温するために加熱器又は他の任意の加熱源を使用することになる。加熱器は、捕集された粒子状物質の温度をもその燃焼温度を超えて昇温することができる。それによって捕集された粒子状物質を焼却し、フィルタを再生するが、後に少量の灰が残る。再生はフィルタに堆積した粒子状物質を低減し得るが、フィルタの再生を繰り返していくと、時間と共にフィルタの構成要素内部に灰が堆積し、それに対応してフィルタ性能が劣化する結果となる。粒子状物質と違って、灰は再生によって焼却することができない。このため、状況によっては、エンジンのフィルタから堆積灰を他の技術及びシステムを用いて除去する必要が生じる。
【００３８】
図１に排気流れの矢印７２で表現されているように、エンジン４６の正規の運転状態においては、排気の流れは、排気ライン４４を通過してエンジン４６から流出し、フィルタ３０の入口弁１４０を通過することができる。入口弁１４０は、排気の流れがエンジン４６からフィルタ３０に容易に流入するように操作し、かつ／又は別な方法で制御することができる。入口弁１４０は、又、正規運転状態の間は、排気の流れがバイパスライン１４６及び物質除去ライン２６を通過しないようにすることもできる。排気の流れは、入口３４を通過してフィルタ３０に流入し、プロセス流れの矢印７４で示すようにフィルタ媒体４２の少なくとも一部を横断して流れることができる。排気の流れは、出口３６を経てフィルタ３０から流出すると、ろ過された流れの矢印７６で示すように出口弁１４２を通過することができる。
【００３９】
時間が経過すると、作業機械の診断装置８８が、大気に放出される汚染物質の量の増大を検出するようになる。この読み取り値に基づいて、フィルタ３０に、自動的に、あるいは運転者の任意の入力の結果として、再生操作を施すことができる。上記のように、再生サイクルを多数回繰り返すと、灰がフィルタ媒体４２の中に堆積し始めることがある。この場合に、本発明の整備システム１０を、フィルタ媒体４２の中に集積した灰の除去を補助するために発動させることができる。システム１０は、フィルタ３０内部に捕集されたすす及び／又は他の物質の除去を補助するためにも使用し得ることが理解される。
【００４０】
フィルタ３０から灰の除去を開始するために、入口弁１４０を操作しかつ／又は別な方法で制御して、エンジン４６からの排気の流れをバイパスライン１４６に方向付けることができる。図１の実施形態においては、フィルタ整備の間、エンジン４６は運転したままでよく、しかも、燃焼中に生成した排気の流れを、フィルタ３０からの物質の除去を補助することに使用し得ることが理解される。排気流れの矢印１４４で示すように、バイパスライン１４６は排気の流れをフィルタ３０の出口３６に方向付けることができる。排気の流れはそれから出口弁１４２を通過してフィルタ３０の中に方向付けられる。出口弁１４２は、操作されかつ／又は別な方法で制御されて、エンジン４６からの排気の流れを、出口３６を通過してフィルタ３０の中に方向付けることができる。この構成においては、出口弁１４２は、整備の間、排気の流れがろ過された流れの矢印７６の方向には流れないようにすることができる。入口及び出口弁１４０、１４２は、使用者によって手動操作及び／又は制御することができる。しかしこの代わりに、弁１４０、１４２を例えばソレノイド、油圧、電気、又は空気方式で作動させ得る実施形態においては、弁１４０、１４２を遠隔制御することができる。入口弁１４０をこのように制御すると、灰除去プロセスの間、エンジン４６の構成要素を保護することができ、灰が排気ライン４４を通過してエンジン４６に入り込むのを防止することができる。
【００４１】
排気の流れは、フィルタ３０を逆の流れの矢印８０の方向に通過することができる。この逆の流れの状態の間に、フィルタ媒体４２の内部に捕集された灰及び他の物質は、脱離されて逆の流れと共に入口３４の方に運ばれることになる。灰は、一旦脱離するとフィルタ３０から運び出され、貯留容器流れの矢印８２に示すように、貯留容器ライン２６を通過して貯留容器１６及び／又は真空源１４の中に搬送されることになる。灰は、灰除去の全プロセスにわたって貯留容器１６に安全に貯留され、処分されるまで貯留容器１６内に留まることができる。
【００４２】
整備システム１０が真空源１４を含む実施形態においては、排気の流れが逆の流れの矢印８０の方向にフィルタ３０を通過している間、真空源１４がフィルタ３０に真空又は負圧を供給することができる。従って、真空源１４は、フィルタ３０を通過する流れを、フィルタの正規運転状態中の排気の流れの方向とは反対方向に吸引することを補助することができる。真空源１４が供給する真空は、整備システム１０の灰除去能力を改善し、フィルタ３０のフィルタ媒体４２の内部に深く入り込んだ灰の除去に有効に作用することができる。
【００４３】
使用者は、フィルタ３０から実質的に灰が排除されたか否かを、既存の作業機械診断装置８８又は当分野で知られる他の手段によって決定することができる。例えば、使用者は、フィルタ３０を通過する逆方向の流れを方向付けた後に、入口及び出口弁１４０、１４２を、排気の流れがフィルタ３０の入口３４から出口３６にプロセス流れの矢印７４の方向に流れるように制御することができる。フィルタ３０の下流側の作業機械診断装置８８は、フィルタ３０が実質的に灰のない状態で運転されているか、あるいはフィルタ３０がさらに整備を必要としているかを決定することができる。
【００４４】
整備システム２００がガス源弁１４３を介してバイパスライン１４６に流体接続されるガス源１２をさらに含む本発明の例示的実施形態においては、使用者は、エンジン４６からの排気の流れをバイパスライン１４６に転換するように入口弁１４０を制御することによって、フィルタ３０の整備を開始することができる。この構成においては、入口弁１４０は、流れが入口３４を通過してフィルタ３０には実質的に全く流入しないようにすることができる。使用者は、又、ガス源１２を作動させることもできる。ガス源弁１４３を、エンジンの排気の流れとガス源１２からの圧縮ガスの流れとが、バイパスライン１４６を通過して出口弁１４２に流れるように制御することができる。この流れは圧縮流れの矢印７８で表現されている。出口弁１４２は、バイパスライン１４６からの流れを、逆の流れの矢印８０の方向にフィルタ３０の中に方向付けるように制御することができる。
【００４５】
又代替方式として、整備の間は、燃焼が停止して排気の流れが生成されないようにエンジン４６のスイッチを切ることもできる。この実施形態の場合は、ガス源弁１４３を、圧縮ガスの流れがバイパスライン１４６を通過してガス源１２から出口弁１４２に流れるように制御することができる。この実施形態においては、又、ガス源弁１４３を、バイパスライン１４６を通過して入口弁１４０の方向に向かう流れが生じないように制御することができる。
【００４６】
整備システム２００が真空源１４を含む実施形態の場合は、ガス源１２が供給する圧縮ガスの容積を、真空源１４が排除するガスの容積に実質的に一致させるとよい。しかし他の実施形態においては、ガス源１２の出力が真空源１４の入力に関連付けられなくても差し支えない。真空源１４の入力とガス源１２の出力とが実質的に等しく較正されていない実施形態においては、整備システム２００の全体効率が最大化されない可能性があることが理解される。
【００４７】
図３に示すように、整備システム３００が、さらに、ガス貯蔵装置１００を含む実施形態においては、ガス貯蔵装置弁１０６を、ガス源１２が作動している間は閉止することができる。ガス貯蔵装置弁１０６を閉じることによって、圧縮ガスの流れの少なくとも一部をガス貯蔵装置１００の内部に貯蔵することができる。流れの一部がその中に貯蔵されるに伴って、ガス貯蔵装置１００内部の圧力が増大することができる。逆止弁１２４が、ガス貯蔵装置の入口から圧力ガスが流出するのを防止し、従ってガスの正圧貯蔵を促進することができる。
【００４８】
図２に関して上に記述したように、フィルタ３０の整備を開始するために、使用者は、エンジン４６からの排気の流れがバイパスライン１４６に転換されるように、入口弁１４０を制御することができる。入口弁１４０は、流れが入口３４を通過してフィルタ３０には実質的に全く流入しないようにすることができる。使用者は、又、ガス貯蔵装置弁１０６が閉止されている間、ガス源１２を作動させることができる。ガス源弁１４３を、エンジン４６の排気の流れがバイパスライン１４６を通過して出口弁１４２に流れるように制御することができる。ガス貯蔵装置１００内部の圧力が所望値に達すると、ガス貯蔵装置弁１０６を開いて、貯蔵されたガスを放出することができる。ガス源弁１４３を、貯蔵されたガスの流れが出口弁１４２の方向にバイパスライン１４６に流れるように制御することができる。ガス源弁１４３は、又、貯蔵されたガスの流れがバイパスライン１４６を通過して入口弁１４０の方向に流れないようにすることができる点が理解される。出口弁１４２は、バイパスライン１４６からの流れを逆の流れの矢印８０の方向にフィルタ３０の中に方向付けるように制御することができる。
【００４９】
ガス貯蔵装置弁１０６は、貯蔵されたガスがガス貯蔵装置１００から放出される力を最大化するために急速開操作するとよい。放出されたガスは、フィルタ媒体４２を横断する圧縮ガスの衝撃波を作り出し、システム３００の物質除去能力を向上させることができる。例えば、ガスの衝撃波は、フィルタ媒体４２内部の深部の物質を、衝撃波を利用しないシステムよりも短時間でかつ容易に除去する能力を有する可能性がある。上記のように、貯蔵されたガスの流れは、フィルタ３０を通過する正規の流れの方向とは反対方向に供給することができる。整備システム３００が真空源１４を含む実施形態の場合は、真空源１４を、ガス貯蔵装置弁１０６が開かれる前に、あるいはそれとほぼ同時に作動させることができる点が理解される。
【００５０】
又代替方式として、前記のように、整備の間は、燃焼が停止して排気の流れが生成されないようにエンジン４６のスイッチを切ることもできる。この実施形態の場合は、ガス源弁１４３を、圧縮ガスの流れがガス貯蔵装置１００からバイパスライン１４６を通過して出口弁１４２に流れるように制御することができる。この実施形態においては、又、ガス源弁１４３を、バイパスライン１４６を通過して入口弁１４０の方向に向かう流れが生じないように制御することができる。
【００５１】
当分野に精通した当業者にとっては、ここに開示した整備システム１０の他の実施形態が、明細書を考察すれば明らかになるであろう。例えば、流れ配分装置及び／又は流れ受け入れ装置のフィルタ３０への挿入を簡単化するために、フィルタ３０を少なくとも１つのボスによって固定することができる。流れ配分装置は例えばノズルであり、流れ受け入れ装置は例えばパイプ又は真空のチューブであってもよい。さらに、ガス源１２と真空源１４とは同じ装置であってもよい。
【００５２】
さらに、整備システム１０、２００、３００は、フィルタ３０を通過する流れの特性を検出する少なくとも１つのセンサを含むことができる。このセンサは整備システムの制御器に接続することができる。制御器は、この少なくとも１つのセンサから受け取る信号に応じて、灰除去プロセスの状況を制御することができる。この制御を簡単にするため、入口及び出口弁１４０、１４２、ガス源１２、及び／又は真空源１４を制御可能なように制御器に接続することができる。明細及び実施例はあくまで事例的なものとして考慮されるべきであり、本発明の真の範囲は特許請求の範囲に規定されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の例示的実施形態に従った、フィルタに接続される整備システムの概略図である。
【図２】本発明の別の例示的実施形態に従った、フィルタに接続される整備システムの概略図である。
【図３】本発明のさらに別の例示的実施形態に従った、フィルタに接続される整備システムの概略図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  整備システム
１２  ガス源
１４  真空源
１６  貯留容器
２６  物質除去ライン
３０  フィルタ
３１  フィルタハウジング
３２  フィルタブラケット
３４  入口
３６  出口
４２  フィルタ媒体
４４  排気ライン
４６  エンジン
５４  第１オリフィス
５６  第２オリフィス
７２  排気流れの矢印
７４  プロセス流れの矢印
７６  ろ過された流れの矢印
７８  圧縮流れの矢印
８０  逆の流れの矢印
８２  貯留容器流れの矢印
８８  作業機械診断装置
１００  ガス貯蔵装置
１０６  ガス貯蔵装置弁
１０９  ガス貯蔵装置センサ
１２０  高速制御機構
１２４  逆止弁
１４０  入口弁
１４２  出口弁
１４３  ガス源弁
１４４  排気流れの矢印
１４６  バイパスライン
２００  整備システム
３００  整備システム
【図１】
2006242186.tif 000003
【図２】
2006242186.tif 000004
【図３】
2006242186.tif 000005