(57)【要約】  煤粒子フィルタに用いられるフィルタエレメントが提案される。このフィルタエレメントのブランク（３６）は、焼成時に意図的に非円形に形成されているので、次いで行われる熱処理時に、半径方向の種々異なる収縮率が均等にされ、円形の横断面を有するフィルタエレメントが得られる。
2010511538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にディーゼル内燃機関の排ガスを濾過するためのフィルタエレメントであって、流入面（２２）および流出面（２４）ならびに多数の流入通路（２８）および多数の流出通路（３０）が設けられており、流入通路（２８）と流出通路（３０）とが、開放気孔性の材料から成るフィルタ壁（３１）により互いに分離されており、フィルタエレメント（１８）が、押出成形と、次いで行われる熱処理とによって製造される形式のものにおいて、フィルタエレメント（１８）の、押出成形されたブランク（３６）は、フィルタ壁（３１）がほぼ半径方向に延びている円周角において、半径（Ｒｍｉｎ）がほぼフィルタ壁（３１）の間の角の二等分線に沿って延びている円周角におけるよりも、大きな直径（Ｒｍａｘ）を有していることを特徴とする、フィルタエレメント。
【請求項２】
フィルタエレメント（１８）が、ほぼ円形の横断面を有しており、フィルタ壁（３１）同士が、約９０°の角度を成しており、フィルタエレメント（１８）の押出成形されたブランク（３６）は、フィルタ壁（３１）がほぼ半径方向に延びている円周角（０°，９０°，１８０°および２７０°）において、半径（Ｒ）がほぼフィルタ壁（３１）の間の角の二等分線に沿って延びている円周角（４５°，１３５°，２２５°および３１５°）におけるよりも、大きな半径（Ｒｍａｘ）を有している、請求項１記載のフィルタエレメント。
【請求項３】
大きな半径（Ｒｍａｘ）を有する円周角（０°，９０°，１８０°および２７０°）と、小さな半径（Ｒｍｉｎ）を有する円周角（４５°，１３５°，２２５°および３１５°）との間の移行部が無段階に延びている、請求項１または２記載のフィルタエレメント。
【請求項４】
フィルタエレメント（１８）が焼成後に所望の横断面を有するように、大きな半径（Ｒｍａｘ）と小さな半径（Ｒｍｉｎ）との差が選択される、請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタエレメント。
【請求項５】
流入通路（２８）が、流入面（２２）では開いていて流出面（２４）では閉じられており、流出通路（３０）が、流入面（２２）では閉じられていて流出面（２４）では開いている、請求項１から４までのいずれか１項記載のフィルタエレメント。
【請求項６】
フィルタエレメント（１８）が、セラミックス材料、特にコーディエライトから製造されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のフィルタエレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式のフィルタエレメント、すなわち特にディーゼル内燃機関の排ガスを濾過するためのフィルタエレメントであって、流入面および流出面ならびに多数の流入通路および多数の流出通路が設けられており、流入通路と流出通路とが、開放気孔性の材料から成るフィルタ壁により互いに分離されており、フィルタエレメントが、押出成形と、次いで行われる熱処理とによって製造される形式のものに関する。流入面および流出面ならびに多数の流入通路および多数の流出通路が設けられた、押出成形によって製造されたこのようなフィルタエレメントは十分に知られている。流入通路と流出通路とは、開放気孔性の材料から成るフィルタ壁により互いに分離されている。浄化しようとする排ガスは、フィルタエレメントの貫流時に、フィルタ壁を通って流れることにより流入通路から流出通路内に進入する。浄化しようとする排ガスは必然的にフィルタ壁を通って流れなければならないので、フィルタエレメントとハウジングとの間の間隙は、第１にはできるだけ小さくなければならず、第２には適切な材料によって気密にシールされていなければならない。
【０００２】
ハウジングは通常、管状に形成されている。しかし、従来のフィルタエレメントは焼成後円形ではないので、円形のハウジングと、フィルタエレメントとの間の間隙は、比較的大きく選択されなければならない。フィルタエレメントとハウジングとの間の間隙が不均一な大きさの場合、極めて手間をかけないとこの間隙をシールすることができない。それゆえ、まれに、フィルタエレメントを焼成後に円筒状に研削するようになっている。択一的な両手段は極めてコストがかかり、既にこの理由から大量生産における使用には不適当である。
【０００３】
発明の開示
本発明の根底を成す課題は、従来よりも簡単に信頼性良くかつ廉価にシールされてハウジングに取り付けられ得るフィルタエレメントを提供することである。
【０００４】
この課題は、本発明によって、特にディーゼル内燃機関の排ガスを濾過するためのフィルタエレメントであって、流入面および流出面ならびに多数の流入通路および多数の流出通路が設けられており、流入通路と流出通路とが、開放気孔性の材料から成るフィルタ壁により互いに分離されており、フィルタエレメントが、押出成形と、次いで行われる熱処理とによって製造される形式のものにおいて、フィルタエレメントの、押出成形されたブランクは、フィルタ壁がほぼ半径方向に延びている円周角において、半径がほぼフィルタ壁の間の角の二等分線に沿って延びている円周角におけるよりも、大きな直径を有していることにより解決される。
【０００５】
従来のフィルタエレメントの検査において、焼成の完了したフィルタエレメントは、フィルタ壁が半径方向に延びている円周角において、半径がほぼフィルタ壁の間の角の二等分線に沿って延びている円周角におけるよりも、小さな直径を有していることが判明した。
【０００６】
本発明によれば、ブランクの、焼成時の種々異なる収縮特性に起因するこの望ましくない効果を、押出成形時のブランクの相応する形成により阻止することが意図されている。これによって、本発明によるフィルタエレメントの焼成後の円筒性は、従来のフィルタエレメントに比べて明らかに改善され得るので、第１にはフィルタエレメントの研削を不要にすることができ、第２にはフィルタエレメントとハウジングとの間の間隙が明らかに減じられ得る。これによって、フィルタエレメントとハウジングとの間のシールが単純化しかつ改善される。
【０００７】
本発明によるフィルタエレメントは付加的に、その製造が高められたコストに結びつかないという利点を有している。なぜならば、ブランクを押出成形するために、最終的に極めて少ない付加コストしか必要にならないからである。
【０００８】
このように形成された押出成形工具は、既に存在する製造装置にすぐに組み込まれ得るので、既に大量生産されていたフィルタエレメントから、ブランクの本発明によるジオメトリに転換することは、すぐに、かつ通常の工具交換により行うことができる。
【０００９】
フィルタエレメント、すなわちフィルタ壁同士が約９０°の角度を成していて、かつほぼ円形の横断面を有しているフィルタエレメントでは、フィルタエレメントの押出成形されたブランクは、フィルタ壁がほぼ半径方向に延びている円周角において、半径がフィルタ壁の間の角の二等分線に沿って延びている円周角におけるよりも、大きな直径を有している。
【００１０】
これによって、焼成後の横断面が十分な精度で円形であるフィルタエレメントを製造することが可能になるので、フィルタエレメントはすぐに円形のハウジングに挿入され、該ハウジング内にシールされ得る。
【００１１】
フィルタエレメントの、大きな直径を有する領域と、小さな直径を有する領域とが、無段階に互いに移行しているとさらに有利である。なぜならば、フィルタエレメントの直径における突出部や段部は、フィルタエレメントとハウジングとの間の不都合な間隙に繋がり得るからである。
【００１２】
押出成形後のフィルタエレメントのブランクの大きな直径と小さな直径との差は、フィルタ壁の配置とフィルタエレメントの直径とに関連して、焼成後にフィルタエレメントの直径が所望の形状を有しているように選択されると有利である。これは円筒形のフィルタエレメントでは、当然のことながら円形の横断面である。もちろん、本発明によるフィルタエレメントは、たとえば四角形の横断面を有するフィルタエレメントと四角形の横断面を有するハウジングでも、同じようにうまく利用され得る。
【００１３】
本発明の別の利点と有利な実施形態とは、以下の図面、詳細な説明および特許請求の範囲から判る。図面、詳細な説明および特許請求の範囲に開示された特徴は、個別にも任意の組合せでも本発明にとって重要であり得る。
【００１４】
以下に本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による排気ガス後処理装置を有する内燃機関の概略図である。
【図２】本発明によるフィルタエレメントの長手方向断面図である。
【図３】押出成形後のフィルタエレメントのブランクの横断面である。
【図４】図３によるフィルタエレメントの熱処理後の横断面である。
【００１６】
発明の実施形態
図１では、内燃機関が符号「１０」を付与されている。排ガスは、排ガス管１２を介して排出され、この排ガス管１２内にはフィルタ装置１４が配置されている。このフィルタ装置１４によって、排ガス管１２内を流れる排ガスから煤粒子が取り除かれるように濾過される。このことは、特にディーゼル内燃機関において法規定を守るために必要となる。
【００１７】
フィルタ装置１４は、円筒状のハウジング１６を有している。このハウジング１６内には、本実施例では回転対称でありかつ全体的に同じく円筒状のフィルタエレメント１８が配置されている。
【００１８】
図２には、本発明によるフィルタエレメント１８が示されている。このフィルタエレメント１８は、たとえば押出成形された成形体として、セラミックス材料、たとえばコーディエライト（Cordierit）から製造され得る。
【００１９】
フィルタエレメント１８は、矢印２０の方向で排ガス（図示せず）に貫流される。流入面は図２では符号「２２」を有しており、流出面は図２では符号「２４」を有している。
【００２０】
フィルタエレメント１８の長手方向軸線２６に対して平行に、多数の流入通路２８が流出通路３０と交互に延びている。流入通路２８は、流出面２４で閉じられている。閉鎖ポットは、図２では符号なしで示されている。これとは逆に流出通路３０は、流出面２４で開いており、流入面２２の領域で閉じられている。
【００２１】
浄化されていない排ガスの流れ経路は、流入通路２８のうちの１つ流入通路２８を通じて、該流入通路２８からフィルタ壁３１を通り、流出通路３０のうちの１つの流出通路へと通じる。これはたとえば矢印３２により図示されている。
【００２２】
図３には、フィルタエレメントの、押出成形後かつ次いで行われる熱処理の前のブランク３６が横断面で示されている。フィルタ壁３１と、流入通路２８および流出通路３０とは、見易くするために、ブランク３６の全体的な横断面にわたり図示されていない。本発明にとって重要なのは、フィルタ壁３１が、互いに９０°の角度を成す２つの主方向を有していることである。第１の主方向は、図３に記入された極座標系の０°の角度と一致する。この極座標系の原点は、ブランク３６の横断面の中心点にある。
【００２３】
図３から判るように、０°，９０°，１８０°および２７０°の円周角φでフィルタ壁３１は、ほぼ半径方向に延びている。ブランク３６の外面３８は、上記の円周角では半径方向のフィルタ壁３１と直角を成して延びている。４５°の円周角φでは、半径Ｒは、フィルタ壁３１の主方向の間の角の二等分線に位置している。このことは必然的に、４５°の円周角ではフィルタ壁３１がブランクの外面３８に対してほぼ４５°の角度で延びていることに繋がる。
【００２４】
このようなブランクの製作時および次いで行われる焼成時に、ブランクの焼成時の半径方向の収縮は均一ではないことが判った。半径方向の収縮は、フィルタエレメント１８のフィルタ壁３１と外面３８との間の角度に依存する。そのため、ブランクが正確に円形の横断面を有していた、焼成の完了したフィルタエレメントは、焼成後はもはや円形ではない。
【００２５】
この望ましくない効果を予め阻止するために、本発明では、押出成形されたブランクを、その押出成形後かつ焼成前の横断面が焼成の完了したフィルタエレメントの所望の横断面から意図的にずらされているように、形成する。これによって、焼成時に起こる種々異なる収縮率（Schwindmasse）は補償され得る。
【００２６】
図３に示した実施例では、本発明により、０°，９０°，１８０°および２７０°の円周角で、半径Ｒが最大値Ｒｍａｘを有していて、半径Ｒは４５°，１３５°，２２５°および３１５°の円周角で最小値Ｒｍｉｎを有している。最大の半径Ｒｍａｘと最小の半径Ｒｍｉｎとの間の移行部は無段階に延びているので、ブランク３６は、図３に示した「クローバ葉形（kleeblattfoermig）」の横断面を有している。
【００２７】
図３に示したブランク３６に自体公知の方法により熱処理を施すと、ブランクは、円周角φに関連して種々異なって収縮する。これによって、クローバ葉形は消滅し、図４に図示された円形の横断面を有するフィルタエレメント１８が得られる。
【００２８】
本発明が、円形の最終的な横断面と、互いに９０°の角度を成すフィルタ壁３１を有するフィルタエレメントとに限定されるものではなく、ほぼ全ての横断面ジオメトリおよびフィルタ壁の形状においてうまく使用され得ることは自明である。
【図１】
2010511538.tif 000003
【図２】
2010511538.tif 000004
【図３】
2010511538.tif 000005
【図４】
2010511538.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月29日(2009.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にディーゼル内燃機関の排ガスを濾過するためのフィルタエレメントであって、流入面（２２）および流出面（２４）ならびに多数の流入通路（２８）および多数の流出通路（３０）が設けられており、流入通路（２８）と流出通路（３０）とが、開放気孔性の材料から成るフィルタ壁（３１）により互いに分離されている形式のフィルタエレメントを製造するための方法であって、フィルタエレメント（１８）が、押出成形と、次いで行われる熱処理とによって製造される方法において、フィルタエレメント（１８）の、押出成形されたブランク（３６）は、フィルタ壁（３１）がほぼ半径方向に延びている円周角において、半径（Ｒｍｉｎ）がほぼフィルタ壁（３１）の間の角の二等分線に沿って延びている円周角におけるよりも、大きな直径（Ｒｍａｘ）を有しており、フィルタエレメント（１８）が焼成後に所望の横断面を有するように、大きな半径（Ｒｍａｘ）と小さな半径（Ｒｍｉｎ）との差が選択されることを特徴とする、フィルタエレメントを製造するための方法。
【請求項２】
前記所望の横断面がほぼ円形の横断面であり、フィルタ壁（３１）同士が約９０°の角度を成しており、フィルタエレメント（１８）の押出成形されたブランク（３６）は、フィルタ壁（３１）がほぼ半径方向に延びている円周角（０°，９０°，１８０°および２７０°）において、半径（Ｒ）がほぼフィルタ壁（３１）の間の角の二等分線に沿って延びている円周角（４５°，１３５°，２２５°および３１５°）におけるよりも、大きな半径（Ｒｍａｘ）を有している、請求項１記載のフィルタエレメントを製造するための方法。
【請求項３】
大きな半径（Ｒｍａｘ）を有する円周角（０°，９０°，１８０°および２７０°）と、小さな半径（Ｒｍｉｎ）を有する円周角（４５°，１３５°，２２５°および３１５°）との間の移行部が無段階に延びている、請求項１または２記載のフィルタエレメントを製造するための方法。
【請求項４】
流入通路（２８）が、流入面（２２）では開いていて流出面（２４）では閉じられており、流出通路（３０）が、流入面（２２）では閉じられていて流出面（２４）では開いている、請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタエレメントを製造するための方法。
【請求項５】
フィルタエレメント（１８）を、セラミックス材料、特にコーディエライトから製造する、請求項１から４までのいずれか１項記載のフィルタエレメントを製造するための方法。
【国際調査報告】
2010511538.tif 000007
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2010511538.tif 000009
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