(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタであって、
前記有面突起の略全部又は過半数は、前記列状の起伏のうち、列状凹部側に設けられていて、かつ、前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記金属板の一方側の前記層間隙間が、前記有面突起付きの各貫通孔を介して、同じく前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記金属板の他方側の前記層間隙間と、相互に連通状態となる態様に構成されていることを特徴とする金属フィルタ。
【請求項２】
縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタであって、
前記貫通孔は、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数は、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に突設されていて、かつ、前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記金属板の一方側の前記層間隙間が、前記有面突起付きの各貫通孔を介して、同じく前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記金属板の他方側の前記層間隙間と、相互に連通状態となる態様に構成されていることを特徴とする金属フィルタ。
【請求項３】
前記有面突起の略全部又は過半数は、前記貫通孔の縁部から、前記列状の起伏のそれぞれにおける、列状凹部側に向けて、折曲立設されていることを特徴とする請求項１記載の金属フィルタ。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に、折曲立設されていることを特徴とする請求項２記載の金属フィルタ。
【請求項５】
前記貫通孔は、４辺の縁部からなる周縁部を有すると共に、前記各縁部にて、前記列状の起伏のそれぞれにおける、列状凹部側に向けて、前記有面突起が折曲立設されていることを特徴とする請求項１記載の金属フィルタ。
【請求項６】
前記貫通孔は、４辺の縁部からなる周縁部を有すると共に、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、かつ、前記各縁部にて、前記山部では下方に、前記谷部では上方に相当する列状凹部側に向けて、前記有面突起が折曲立設されていることを特徴とする請求項２記載の金属フィルタ。
【請求項７】
前記波型の金属板は、概略正弦波、概略三角波、概略矩形波又は概略台形波の形状の起伏を繰り返す金属板からなることを特徴とする請求項１又は２記載の金属フィルタ。
【請求項８】
前記金属多孔体では、多数の前記有面突起の略全部又は過半数が、前記列状凹部からはみ出すことなく、前記列状凹部内に留まる態様で、前記貫通孔の前記縁部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の金属フィルタ。
【請求項９】
前記有面突起の高さHと、前記起伏の列状凹部の深さDとの関係が、０．７D≦Ｈ≦1.０Ｄに設定されていることを特徴とする請求項８記載の金属フィルタ。
【請求項１０】
縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタであって、
前記有面突起の略全部又は過半数は、前記列状の起伏のうち、列状凹部側に設けられていて、かつ、多数の前記有面突起、又は、前記有面突起のうち、主たる大きさを持つ多数のものが、前記列状凹部内の長手方向に沿って、１個又は複数個ずつ、互い違いに又はジグザグ状に、前記貫通孔の前記縁部に設けられていることを特徴とする金属フィルタ。
【請求項１１】
縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタであって、
前記貫通孔は、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に突設されていて、かつ、多数の前記有面突起、又は、前記有面突起のうち、主たる大きさを持つ多数のものが、前記列状凹部内の長手方向に沿って、１個又は複数個ずつ、互い違いに又はジグザグ状に、前記貫通孔の前記縁部に設けられていることを特徴とする金属フィルタ。
【請求項１２】
前記金属多孔体では、多数の前記貫通孔が、前記起伏の列状凹部内の長手方向に沿って、１個又は複数個ずつ、互い違いに又はジグザグ状に設けられていることを特徴とする請求項１０又は１１記載の金属フィルタ。
【請求項１３】
前記金属多孔体では、前記互い違い又はジグザグの配列を構成する多数の前記有面突起、又は、前記有面突起のうち、主たる大きさを持つ多数のもの同士が、前記起伏の列状凹部内の長手方向から見て、部分的に重合する態様で配置されていることを特徴とする請求１０又は１１記載の金属フィルタ。
【請求項１４】
縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタであって、
前記有面突起の略全部又は過半数は、前記列状の起伏のうち、列状凹部側に設けられていて、かつ、前記有面突起自身にも、単数又は複数の微小な貫通孔が穿設されていることを特徴とする金属フィルタ。
【請求項１５】
縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタであって、
前記貫通孔は、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に突設されていて、かつ、前記有面突起自身にも、単数又は複数の微小な貫通孔が穿設されていることを特徴とする金属フィルタ。
【請求項１６】
縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板と、該波型の金属板に較べれば略平坦で、前記波型の金属板の幅と同幅かそれよりも小幅で、かつ、多数の貫通孔が穿設されている平型の金属板とが、相互に重ねられた状態で、前記波型の金属板の波方向に向けて多層に巻き上げられ又は折り重ねられた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタであって、
前記波型の金属板では、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記列状の起伏のうち、列状凹部側に設けられていて、かつ、前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記各種金属板の一方側の前記層間隙間が、前記波型の金属板に穿設された前記有面突起付きの各貫通孔又は前記平型の金属板に穿設された各貫通孔を介して、同じく前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記各種金属板の他方側の前記層間隙間と、相互に連通状態となる態様に構成されていることを特徴とする金属フィルタ。
【請求項１７】
縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板と、該波型の金属板に較べれば略平坦で、前記波型の金属板の幅と同幅かそれよりも小幅で、かつ、多数の貫通孔が穿設されている平型の金属板とが、相互に重ねられた状態で、前記波型の金属板の波方向に向けて多層に巻き上げられ又は折り重ねられた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタであって、
前記波型の金属板では、前記貫通孔が、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に突設されていて、かつ、前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記各種金属板の一方側の前記層間隙間が、前記波型の金属板に穿設された前記有面突起付きの各貫通孔又は前記平型の金属板に穿設された各貫通孔を介して、同じく前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記各種金属板の他方側の前記層間隙間と、相互に連通状態となる態様に構成されていることを特徴とする金属フィルタ。
【請求項１８】
前記波型の金属板には、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設されている一方、前記平型の金属板には、縁部に有面突起を持たない多数の貫通孔が穿設されていることを特徴とする請求項16又は１７記載の金属フィルタ。
【請求項１９】
前記金属多孔体は、捕捉した黒鉛微粒子の燃焼を促進するための触媒で被覆されていることを特徴とする請求項１、２、１０、１１、１４、１５、１６又は１７記載の金属フィルタ。
【請求項２０】
前記金属多孔体は、所定の絶縁被覆処理されて、かつ、電源に接続されることで、捕捉した黒鉛微粒子を燃焼させるための電気発熱体として機能する構成になされていることを特徴とする請求項１、２、１０、１１、１４、１５、１６又は１７記載の金属フィルタ。
【請求項２１】
ディーゼル排気経路上に、請求項１乃至２０の何れか１つに記載の金属フィルタを備えている黒煙微粒子除去装置。
【請求項２２】
ディーゼル排気経路上に、請求項２１記載の黒煙微粒子除去装置が配備されているディーゼル車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、黒煙微粒子を除去できる金属フィルタ及び該金属フィルタを備える黒煙微粒子除去装置並びにディーゼル車に係り、詳しくは、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設された波型の金属板を多層に巻き上げ又は折り重ねることで形成された金属フィルタ及び該金属フィルタを備える黒煙微粒子除去装置並びにディーゼル車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車排気ガスの規制に対する注目は、発ガン性物質とされる二酸化窒素を主とする窒素酸化物（ＮＯｘ）等に向けられていた。
ところで、ディーゼル車の排出ガスの中には炭素を主体とする多量の黒煙微粒子が存在し、この黒煙微粒子は、排気通路を経て空気中に吐き出された後は、長い時間空気中を舞い、最終的に、煤等となって床面や路面や衣服等に舞い降りてくる。ところで、炭素からなる微粒子は、ものを良く吸着するので、発ガン関連物質等の様々な化学物質が、空気中を浮遊する黒煙微粒子に吸着して、この黒煙微粒子を人間が吸い込むことで人体の中に入り込み、ガンや呼吸器系の疾患を起こすとの報告が、近年相次いでなされている。
このようなことから、いまや、窒素酸化物（ＮＯｘ）に限らず、ディーゼル車からの粒子状物質（ＰＭ）の排出規制が重要な課題となっている。そこで、環境空気をディーゼル黒煙汚染から守るものとして、車両搭載のディーゼルエンジンの排気通路に金属繊維やハニカム形状のエレメント等からなる黒煙除去フィルタを設置した黒煙捕集装置が提供されている。
しかしながら、この種の黒煙除去フィルタでは、メッシュを微細にすれば、黒煙微粒子の捕集効率は向上する反面、捕集した黒煙微粒子によって目詰まりを起こし、圧力損失が増加するという欠点があり、一方、メッシュを粗くすれば、黒煙微粒子の捕集効率が低下してしまう、といった問題があった。
【０００３】
このような不都合を解消する手段として、特許文献１乃至３に記載のディーゼルエンジン用の金属フィルタが提案されている。この金属フィルタは、図１２に示すように、波形又は凹凸状の山部１０１及び谷部１０２にバリ状又はヨーク状の突起１０３を周縁に持つ多数の貫通孔１０４が形成された金属板１０５を、図１３に示すように、渦巻状に巻き込んだ金属多孔体からなっている。渦巻状に巻回した状態では、図１４に示すように、金属板１０５の相対向する面の間にバリ状又はヨーク状の突起１０３同士が位置して噛合い、排ガス流路１０６となる隙間が安定的に形成されている。排ガス流路１０６は、同図に示すように、金属板１０５に開けた貫通孔１０４を介して相互に連絡されている。このような構成において、排ガス流路１０６に臨むバリ状又はヨーク状の突起１０３が流動抵抗として働くため、排ガスが、排ガス流路１０６内を流動するに従って排ガス流路１０６の全域に拡散された乱流状態になり、金属フィルタ内を均一に通過する。
排ガスが通過する際、排ガス中に浮遊している未然黒煙微粒子が、金属板１０５の山部１０１や谷部１０２の表面、さらには、流れの障害物となる多数のバリ状又はヨーク状の突起１０３に捕捉されるため、金属フィルタを通過した排ガスは、黒煙微粒子を含まない正常なガスとして排気される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２４５９３８号公報（図１乃至図６）
【特許文献２】
特開平１１−２５７０４８号公報（図１乃至図４）
【特許文献３】
特開２００２−４７９１５号公報（図１乃至図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の金属フィルタでは、図１４に示すように、バリ状又はヨーク状の突起１０３が、隣り合う山部１０１と山部１０１とを引き離しているため、隣り合う山部１０１と山部１０１との隙間（層間流路断面積）を小さくできず、このため、層間流路断面積に対する黒煙の衝突／接触面積比の向上が図れないという不都合があった。このため、金属フィルタに捕捉されずに、排ガスと共に排気される黒煙微粒子も多く、期待通りの黒煙除去効率を達成できなかった。
【０００６】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、簡単かつ安価な構造で、黒煙微粒子の捕捉除去効率を高めることができる金属フィルタ及び該金属フィルタを備える黒煙微粒子除去装置並びにディーゼル車を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタに係り、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記列状の起伏のうち、列状凹部側に設けられていて、かつ、前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記金属板の一方側の前記層間隙間が、前記有面突起付きの各貫通孔を介して、同じくディーゼル排出ガスの流路となる、前記金属板の他方側の層間隙間と、相互に連通状態となる態様に構成されていることを特徴としている。
ここで、金属板とは、金属箔を含む広い概念である。また、金属板を多層に巻き上げ又は折り重ねるとは、二つ折にしてから巻き上げ又は折り重ねる場合、複数枚を重ねた状態で、巻き上げ又は折り重ねる場合のみならず、例えば、別種の金属板、金属帯板、又は金属線材を、間に挟んで、巻き込む場合も含む概念である。また、上記貫通孔の形状は任意である。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタに係り、前記貫通孔が、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数は、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に突設されていて、かつ、前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記金属板の一方側の前記層間隙間が、前記有面突起付きの各貫通孔を介して、同じく前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記金属板の他方側の前記層間隙間と、相互に連通状態となる態様に構成されていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の金属フィルタに係り、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記貫通孔の縁部から、前記列状の起伏のそれぞれにおける、列状凹部側に向けて、折曲立設されていることを特徴としている。
また、請求項４記載の発明は、請求項２記載の金属フィルタに係り、前記貫通孔が、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に、折曲立設されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の金属フィルタに係り、前記貫通孔が、４辺の縁部からなる周縁部を有すると共に、前記各縁部にて、前記列状の起伏のそれぞれにおける、列状凹部側に向けて、前記有面突起が折曲立設されていることを特徴としている。
また、請求項６記載の発明は、請求項２記載の金属フィルタに係り、前記貫通孔が、４辺の縁部からなる周縁部を有すると共に、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、かつ、前記各縁部にて、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に向けて、前記有面突起が折曲立設されていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項７記載の発明は、請求項１又は２記載の金属フィルタに係り、前記波型の金属板が、概略正弦波、概略三角波、概略矩形波又は概略台形波の形状の起伏を繰り返す金属板からなることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項８記載の発明は、請求項１又は２記載の金属フィルタに係り、前記金属多孔体では、多数の前記有面突起の略全部又は過半数が、前記列状凹部からはみ出すことなく、前記列状凹部内に留まる態様で、前記貫通孔の前記縁部に設けられていることを特徴としている。
また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の金属フィルタに係り、前記有面突起の高さHと、前記起伏の列状凹部の深さDとの関係が、０．７D≦Ｈ≦1.０Ｄに設定されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項１０記載の発明は、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタに係り、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記列状の起伏のうち、列状凹部側に設けられていて、かつ、多数の前記有面突起、又は、前記有面突起のうち、主たる大きさを持つ多数のものが、前記列状凹部内の長手方向に沿って、１個又は複数個ずつ、互い違いに又はジグザグ状に、前記貫通孔の前記縁部に設けられていることを特徴としている。
【００１４】
また、請求項１１記載の発明は、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタに係り、前記貫通孔は、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に突設されていて、かつ、多数の前記有面突起、又は、前記有面突起のうち、主たる大きさを持つ多数のものが、前記列状凹部内の長手方向に沿って、１個又は複数個ずつ、互い違いに又はジグザグ状に、前記貫通孔の前記縁部に設けられていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項１２記載の発明は、請求項１０又は１１記載の金属フィルタに係り、前記金属多孔体では、多数の前記貫通孔が、前記起伏の列状凹部内の長手方向に沿って、１個又は複数個ずつ、互い違いに又はジグザグ状に設けられていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項１３記載の発明は、請求項１０又は１１記載の金属フィルタに係り、前記金属多孔体では、前記互い違い又はジグザグの配列を構成する多数の前記有面突起、又は、前記有面突起のうち、主たる大きさを持つ多数のもの同士が、前記起伏の列状凹部内の長手方向から見て、部分的に重合する態様で配置されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項１４記載の発明は、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタに係り、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記列状の起伏のうち、列状凹部側に設けられていて、かつ、前記有面突起自身にも、単数又は複数の微小な貫通孔が穿設されていることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項１５記載の発明は、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板を波方向に向けて多層に巻き上げ又は折り重ねた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタに係り、前記貫通孔が、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に突設されていて、かつ、前記有面突起自身にも、単数又は複数の微小な貫通孔が穿設されていることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項１６記載の発明は、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板と、該波型の金属板に較べれば略平坦で、前記波型の金属板の幅と同幅かそれよりも小幅で、かつ、多数の貫通孔が穿設されている平型の金属板とが、相互に重ねられた状態で、前記波型の金属板の波方向に向けて多層に巻き上げられ又は折り重ねられた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタに係り、前記波型の金属板では、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記列状の起伏のうち、列状凹部側に設けられていて、かつ、前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記各種金属板の一方側の前記層間隙間が、前記波型の金属板に穿設された前記有面突起付きの各貫通孔又は前記平型の金属板に穿設された各貫通孔を介して、同じく前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記各種金属板の他方側の前記層間隙間と、相互に連通状態となる態様に構成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項１７記載の発明は、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設され、かつ、列状の起伏を繰り返す波型の金属板と、該波型の金属板に較べれば略平坦で、前記波型の金属板の幅と同幅かそれよりも小幅で、かつ、多数の貫通孔が穿設されている平型の金属板とが、相互に重ねられた状態で、前記波型の金属板の波方向に向けて多層に巻き上げられ又は折り重ねられた金属多孔体からなり、該金属多孔体の層間隙間にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するための金属フィルタに係り、前記波型の金属板では、前記貫通孔が、前記列状の起伏を構成する山部及び谷部に設けられ、前記有面突起の略全部又は過半数が、前記山部では下方に、谷部では上方に相当する列状凹部側に突設されていて、かつ、前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記各種金属板の一方側の前記層間隙間が、前記波型の金属板に穿設された前記有面突起付きの各貫通孔又は前記平型の金属板に穿設された各貫通孔を介して、同じく前記ディーゼル排出ガスの流路となる、前記各種金属板の他方側の前記層間隙間と、相互に連通状態となる態様に構成されていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項１８記載の発明は、請求項16又は１７記載の金属フィルタに係り、前記波型の金属板には、縁部に有面突起を持つ多数の貫通孔が穿設されている一方、前記平型の金属板には、縁部に有面突起を持たない多数の貫通孔が穿設されていることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１９記載の発明は、請求項１、２、１０、１１、１４、１５、１６又は１７記載の金属フィルタに係り、前記金属多孔体が、捕捉した黒鉛微粒子の燃焼を促進するための触媒で被覆されていることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項２０記載の発明は、請求項１、２、１０、１１、１４、１５、１６又は１７記載の金属フィルタに係り、前記金属多孔体が、所定の絶縁被覆処理されて、かつ、電源に接続されることで、捕捉した黒鉛微粒子を燃焼させるための電気発熱体として機能する構成になされていることを特徴としている。
【００２４】
また、請求項２１記載の発明は、黒煙微粒子除去装置に係り、ディーゼル排気経路上に、請求項１乃至２０の何れか１つに記載の金属フィルタを備えていることを特徴としている。
また、請求項２２記載の発明は、ディーゼル車に係り、ディーゼル排気経路上に、請求項２１記載の黒煙微粒子除去装置が配備されていることを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第１実施例
図１は、この発明の第１実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図、図２は、同金属多孔体を渦巻状に巻いて作った同金属フィルタの一部拡大断面図、また、図３は、同金属フィルタの一部拡大斜視図である。
この例の金属フィルタは、図１、図２及び図３に示すように、縁部に有面突起１を持つ多数の貫通孔２が穿設され、かつ、正弦波の起伏を繰り返す金属板を多層渦巻状に巻き上げた波型ロール状の金属多孔体３からなり、この金属多孔体３の層間隙間４にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するためのフィルタであって、上記貫通孔２が、上記列状の起伏を構成する山部Ｍ及び谷部Ｖに設けられている点では、上記従来の構成（図１２及び図１４）と共通している。
しかしながら、この例の構成では、上記有面突起１の略全部又は過半数が、山部Ｍでは下方に、谷部Ｖでは上方に相当する列状凹部５側に設けられている点で、山部ではさらに上方に、谷部ではさらに下方に相当する列状凸部側にバリ状又はヨーク状の突起１０３を有する上記従来の構成と著しく相異している。
なお、図２では、金属多孔体３が、内側の層の山部Ｍと外側の層の谷部Ｖとを重ね合わせる態様で、つまり、隣り合う層間で、位相を互いに１８０度ずらす態様で、巻き上げられた例が示されているが、これに限らず、層間の位相は互いにランダムにずれていても良く、もちろん、層間の位相が揃っていても良い。
【００２６】
この例では、金属多孔体３の起伏のピッチは、０．６−４．０ｍｍ、貫通孔２は、一辺が０．３−０．５ｍｍの四角形である。これらの数値は、一例であり、負荷や要求精度に応じて、変更できる。有面突起１は、列状凹部５から多少はみ出しても差し支えないが、できるだけ、有面突起１の略全部又は大半が、列状凹部５内に留まる態様が好ましい。実験によれば、有面突起１の高さＨと、起伏の列状凹部５の深さＤとの関係が、０．７Ｄ≦Ｈ≦１．０Ｄに設定されるのが最も好ましい（図２）。なお、貫通孔２の形状は四角形に限らず、円形、楕円形、スリット状、三角形、台形、菱形、平行四辺形でも良く、その他、定形不定形の如何を問わない。なお、金属多孔体３の素材としては、例えば厚さ略４０μｍのＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板が好ましい。
【００２７】
この例の金属多孔体３の形成方法では、長尺の金属平板に波形ベンディング加工を施して、波型の金属板を形成すると共に、その際、列状凹部５の位置にて、正逆のプレス加工を施して、貫通孔２を穿設することが行われ、貫通孔２の穿設と同時に、有面突起１が列状凹部５内に形成される工夫がなされている（図１）。つまり、貫通孔２を穿設する際、貫通孔形成位置の金属片は完全に除去されるのではなくて、貫通孔２の縁部に相当する一辺を残して、かつ、金属片を、列状凹部側に、折曲立設することで、貫通孔２と有面突起１とを同時に形成している。ここで、有面突起１は、排出ガスの微細衝突板としての機能を有するものであるから、ある程度の大きな面積をもつことが好ましい。この例では、図１に示すように、貫通孔２の縁部を構成する４辺のうち、排出ガスの流れＦの上流側と下流側の２辺には、三角形状の有面突起１が立設され、他の２辺には、台形状の有面突起１が立設されている。しかしながら、排出ガスの流れＦの上流側と下流側の２辺に、台形状の有面突起１を立設するようにし、残りの２辺側に、三角形状の有面突起１を立設するようにしても良い。有面突起１の形状は、上記した三角形や台形に限らず、必要に応じて、任意に設定できる。
【００２８】
上記構成の金属フィルタは、黒煙微粒子除去装置の構成要素として、ディーゼル車、すなわち、ディーゼルエンジンの排気経路に組み込まれて使用される。ディーゼルエンジンの運転時、ディーゼル排出ガスが金属フィルタの層間隙間４を通過する際、有面突起１が流れＦ（図３）の障害物として、具体的には、衝突片・減速片として、進路変更片として、あるいは貫通孔導入片として働くため、排出ガス中に浮遊している未然黒煙微粒子が有面突起１や貫通孔２近傍の金属フィルタの表裏面に捕捉され易くなる。金属フィルタに捕捉された未然黒煙微粒子は、高温度の当該金属フィルタや周囲雰囲気（排出ガス）によって加熱されて燃焼し、金属フィルタから除去される。この結果、金属フィルタを通過した排出ガスの流れＦは、黒煙微粒子を含まない正常なガスとして排気されることなる。
【００２９】
上記構成によれば、有面突起１の略全部又は過半数を列状凹部５内に設けるようにしたため、層間流路断面積に対する黒煙微粒子の障害物（衝突・接触）断面積の比率を著しく増大できる。したがって、黒煙除去効率を一段と高めることができる。しかも、黒鉛除去効率の向上を図るために、層間隙間を狭くする必要はないので、安価かつ容易に製作でき、目詰まりも生じない。
【００３０】
◇第２実施例
図４は、この発明の第２実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図、また、図５は、同金属多孔体を渦巻状に巻いて作った同金属フィルタの一部拡大断面図である。
この例の金属フィルタは、図４及び図５に示すように、概略矩形波又は概略台形波の起伏を繰り返す波型の金属多孔体６からなり、多数の有面突起７、又は、有面突起７のうち、主たる大きさを持つ多数のものが、列状凹部８内に、ディーゼル排出ガスの流れＦを遮る態様で、貫通孔９の上流側の縁部と下流側の縁部とに設けられている。この例の金属フィルタの構成は、上記以外の点では、上述の第１実施例のそれと略同様であり、また、動作機能の点でも、第１実施例のそれと略同様であるので、その説明を省略する。この例では、図４に示すように、有面突起７の横幅が、列状凹部８の横幅に対して、小さく設定されているが、必要に応じて、列状凹部８の横幅と、有面突起７のそれが略等しくなるように設定しても良い。
なお、金属フィルタ形成時に行われるプレス加工の際に、貫通孔９の上流側及び下流側の縁部に直交する縁部に、しばしば、バリ状の微細突起が発生するが、このような微細突起は、黒煙微粒子の捕集効率を高める上で、好ましい方向に作用するものと考えられる。また、図５では、金属多孔体６が、内側の層の山部Ｍと外側の層の山部Ｍとを重ね合わせる態様で、巻き上げられた例が示されているが、これに限らず、層間の並びは互いにランダムにずれていても良い。つまり、内周部から外周部へ進むにつれて、並びが、少しずつずれていっても良い。
【００３１】
この例の構成によっても、上述の第１実施例で述べたと略同様の効果を得ることができる。加えて、第１実施例の構成に較べて、層間流路断面積に対する黒煙微粒子の障害物（衝突・接触）断面積の比率を向上でき、それゆえ、排出ガス中に浮遊している未然黒煙微粒子を金属フィルタの層間隙間内に留めて置く時間を増加できるので、黒煙微粒子の捕捉効率のさらなる増大を達成できる。
【００３２】
◇第３実施例
図６は、この発明の第３実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
この例の金属フィルタは、図６に示すように、概略矩形波又は概略台形波の起伏を繰り返す波型の金属多孔体１０からなる点では、上述の第２実施例のそれと共通するが、多数の有面突起１１が、貫通孔１２の下流側の縁部のみに配設され（ただし、微細突起は除く）、かつ、列状凹部１３側に向けて立設されている点で、上述の第２実施例と構成を異にしている。
この例の構成によれば、有面突起１１によって、ディーゼル排出ガスの流れＦは遮られるが、有面突起１１の直前に貫通孔１２が設けられているので、黒煙微粒子の層間にわたる攪拌性が一段と向上する。
【００３３】
◇第４実施例
図７は、この発明の第４実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
この例の金属フィルタは、図７に示すように、概略矩形波又は概略台形波の起伏を繰り返す波型の金属多孔体１４からなる点では、上述の第２実施例のそれと共通するが、多数の有面突起１５が、列状凹部１６内の長手方向に沿って、互い違い（ジグザグ状）に、かつ、ディーゼル排出ガスの流れＦを遮る態様で、貫通孔１７の上流側の縁部と下流側の縁部とに設けられている点で、上述の第２実施例と構成を異にしている。
ここで、各列状凹部１６内では、同図に示すように、互い違い（ジグザグ）の配列を構成する多数の有面突起同士は、列状凹部１６内の長手方向から見て、部分的に重合する態様で配置されている。
【００３４】
この例の構成によっても、上述の第１実施例で述べたと略動揺の効果を得ることができる。加えて、この例の構成によれば、有面突起１５が、黒煙微粒子の目詰まりを起こさせない程度の大きさと間隔を確保した状態で、互い違い（ジグザグ）に配列され、かつ、有面突起１５、１５同士が、列状凹部１６内の長手方向から見て、部分的に重合する態様で配置されているので、ディーゼル排出ガスの流れＦが確実に妨害され、したがって、黒煙微粒子に対しても飛翔妨害性を一段と向上できる。しかも、層間隙間、列間隙間を狭くすることで、飛翔妨害性を向上させた訳ではないので、目詰まりは生じない。それゆえ、黒煙除去効率がさらに一段と向上する。
【００３５】
（第４実施例の変形例）
上述の第４実施例では、貫通孔１７を、列状凹部１６内の長手方向に沿って、１つずつ、互い違い（ジグザグ状）に穿設することで、有面突起１５も、１個ずつ、互い違いに、配設されるようにしたが、有面突起１５を、１個ずつではなく、複数個ずつ、互い違いに配置しても勿論良い。また、同一の列状凹部１６内の有面突起１５、１５同士は、必ずしも、部分的に重合していなくても良い。また、有面突起１５が、互い違いに配設されている限り、貫通孔１７の方は、必ずしも、互い違いに配設されていなくても良い。また、この例の金属多孔体１４の波形形状としては、概略矩形波形状又は概略台形波形状のものに限らず、三角波形状、楕円波形状、あるいは正弦波形状のものでも良く、要するに、起伏に富む金属板であれば良い。また、第４実施例（図７）の構成から、貫通孔１７の縁部に形成された一対の有面突起１５のうち、上流側有面突起１５の全部又は一部を廃しても良く、あるいは、下流側有面突起１５の全部又は一部を廃しても良い。
【００３６】
◇第５実施例
図８は、この発明の第５実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
この例の金属フィルタは、図８に示すように、縁部に有面突起１８を持つ多数の貫通孔１９が穿設され、かつ、概略矩形波又は概略台形波の起伏を繰り返す波型の金属多孔体２０からなる点では、上述の第２実施例の構成（図４）と略同様であるが、この例の有面突起１８にも、図８に示すように、複数の微小貫通孔２１が穿孔されている点で、第２実施例の構成と異なっている。微小貫通孔２１には微細なバリがあるのが好ましい。このバリは、上流側に突出しているのが好ましい。微小貫通孔２１の個数は任意であり、単数でも良い。また、金属多孔体２０の波型は、概略矩形波又は概略台形波の形状に限らず、正弦波、その他の形状でも良い。
上述の第２実施例の構成（図４）によれば、有面突起７の大きさ如何によっては、ディーゼル排出ガスの流れＦが、有面突起７の裏面側に回り込むのが困難になる場合がある。しかしながら、このような場合であっても、この第５実施例の構成によれば、有面突起１８自体に微小貫通孔２１が設けられているので、ディーゼル排出ガスの流れＦは、有面突起１８の裏面側に容易に回り込むことができ、したがって、黒煙除去効率が著しく向上する。
【００３７】
◇第６実施例
図９は、この発明の第６実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
この例の金属フィルタは、図９に示すように、縁部に有面突起２２を持つ多数の貫通孔２３が穿設され、かつ、有面突起２２にも、微小貫通孔２４が穿孔されている点では、上述の第５実施例の構成（図８）と略同様であるが、この例の有面突起２２には、図９に示すように、多数の有面突起２２が、列状凹部２５内の長手方向に沿って、互い違い（ジグザグ状）に、かつ、ディーゼル排出ガスの流れＦを遮る態様で、貫通孔２３の上流側の縁部と下流側の縁部とに設けられている点で、上述の第５実施例と構成を異にしている。
【００３８】
この例の構成によっても、上述の第５実施例で述べたと略動揺の効果を得ることができる。加えて、この例の構成によれば、有面突起２２が、黒煙微粒子の目詰まりを起こさせない程度の大きさと間隔を確保した状態で、互い違い（ジグザグ）に配列され、かつ、有面突起２２、２２同士が、列状凹部２５内の長手方向から見て、部分的に重合する態様で配置されているので、ディーゼル排出ガスの流れＦが確実に妨害され、したがって、黒煙微粒子に対しても飛翔妨害性を一段と向上できる。しかも、層間隙間、列間隙間を狭くすることで、飛翔妨害性を向上させた訳ではないので、目詰まりは生じない。それゆえ、黒煙除去効率がさらに一段と向上する。
【００３９】
◇第７実施例
図１０は、この発明の第７実施例である金属フィルタの一部拡大断面図、また、図１１は、同金属フィルタの一部拡大斜視図である。
この例の金属フィルタは、図１０及び図１１に示すように、正弦波の起伏を繰り返す波型の金属板２６と、この波型の金属板２６に較べれば略平坦で、かつ、波型の金属板２６の幅と略同幅の金属平板２７とが、相互に重ねられた状態で、多層に巻き上げられてなっている。
波型の金属板２７は、縁部に有面突起２８を持つ多数の貫通孔２９が穿設され、かつ、正弦波の起伏を繰り返す金属板２７を多層渦巻状に巻き上げたロール状の金属多孔体３０からなっている。これに対して、金属平板２７には、有面突起を持たない多数の貫通孔３１が穿設されている。
【００４０】
この例の構成によれば、金属フィルタを作成する際、有面突起２８を持つ波型の金属板２６と有面突起を持たない金属平板２７とを重ねて巻き上げるので、波型の金属板２６の有面突起２７、２７同士の噛合いを防止でき、したがって、巻上げを緻密かつ円滑に行うことができると同時に、排出ガスの接触面積の向上を図ることもできる。
【００４１】
（第７実施例の変形例）
第７実施例では、波型の金属板２６の幅と略同幅の金属平板２７を用いたが、波型の金属板２６よりも狭幅の金属平板を用いてもよく、帯状の金属平板を単数又は複数個用いても良い。また、必要に応じて、金属平板には、貫通孔が穿設されなくても良い。
【００４２】
◇第８実施例
この例の金属多孔体は、上述の第１乃至第７実施例の金属多孔体（図１乃至図１１）の表面に、捕捉した黒鉛微粒子の燃焼を促進するための触媒が被覆されている。
上記触媒としては、αアルミナ、βアルミナ及びγアルミナの群の中から選択された１つ又は２つ以上の複合体を主体とたもの、好適には、６８−７８％含んだものが、触媒作用の安定性・耐久性の観点から好ましい。より詳細には、αアルミナ、βアルミナ及びγアルミナの部類中から選択された１つ又は２つ以上からなる複合体を主体とし、さらに、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、チタン、ニッケル、鉄、コバルトの群の中から少なくとも１つを含有してなるものが、触媒反応性に優れ、大変好ましい。あるいは、αアルミナ、βアルミナ及びγアルミナの部類中から選択された１つ又は２つ以上からなる複合体を主体とし、ルテニウムを含有し、さらに、リチウムジルコネート、酸化チタン及び炭酸カリウムの中から選択された少なくとも１つを含有してなるものも、触媒反応性に優れ、好ましい。
【００４３】
この例の構成によれば、触媒の助けを借りて、黒鉛微粒子の捕捉効率及び未燃微粒子の燃焼除去効率をさらに高めることができる。
【００４４】
◇第９実施例
この例の金属多孔体は、上述の第１乃至第７実施例の金属多孔体（図１乃至図１１）の表面に、捕捉した黒鉛微粒子の燃焼を促進するための触媒が被覆されていて、さらに、正極側端子と負極側端子とを有し、電気発熱体（ヒータ）として、黒煙微粒子除去装置に搭載される構成となっている。
【００４５】
この例の構成によれば、自身が電気発熱体としても機能するため、自身を確実に加温できる。それゆえ、未燃微粒子の燃焼除去効率をさらに一段と高めることができ、未燃微粒子による金属フィルタの目詰まりも確実に防止できる。なお、この例では、触媒が、金属多孔体を被覆する絶縁膜として機能するので、別途絶縁被膜を必要としない。しかしながら、触媒を用いない場合には、他の適当な不燃性絶縁材料により金属多孔体の表面を被覆するのが好ましい。
【００４６】
以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述の各実施例では、波型の金属多孔体をロール状に巻き上げるようにしたが、これに代えて、ジグザグに折り重ねて用いても良い。また、上述の各実施例では、貫通孔（有面突起に穿設された微小貫通孔を除く）を、上記列状の起伏を構成する山部Ｍの頂部及び谷部Ｖの底部に穿孔するようにしたが、有面突起が列状凹部から極端に突出しない限り（列状凹部内に納められるのが好ましい）、例えば、金属板の波型が、正弦波形状、三角波形状等の場合、山部Ｍと谷部Ｖとの中間に位置する斜面に、貫通孔を設けるようにしても良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、有面突起の略全部又は過半数を列状凹部内に設けるようにしたため、層間流路断面積に対する黒煙微粒子の障害物（衝突・接触）断面積の比率を著しく増大できる。
したがって、黒煙除去効率を一段と高めることができる。しかも、黒鉛除去効率の向上を図るために、層間隙間を狭くする必要はないので、安価かつ容易に製作でき、目詰まりも生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
【図２】同金属多孔体を渦巻状に巻いて作った同金属フィルタの一部を拡大して示す一部拡大断面図である。
【図３】同金属フィルタの一部拡大斜視図である。
【図４】この発明の第２実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
【図５】同金属多孔体を渦巻状に巻いて作った同金属フィルタの一部を拡大して示す一部拡大断面図である。
【図６】この発明の第３実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
【図７】この発明の第４実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
【図８】この発明の第５実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
【図９】この発明の第６実施例である金属フィルタを構成する金属多孔体の一部拡大斜視図である。
【図１０】この発明の第７実施例である金属フィルタの一部拡大断面図である。
【図１１】同金属フィルタの一部拡大斜視図である。
【図１２】従来の金属フィルタを構成する従来の金属多孔体の一部拡大斜視図である。
【図１３】同従来の金属フィルタの構成を示す一部拡大して示す斜視図である。
【図１４】同従来の金属多孔体を渦巻状に巻いて作った同従来の金属フィルタの一部を拡大して示す一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１、７、１１、１５、１８、２２、２８      有面突起
２、９、１２、１７、１９、２３、２９、３１      貫通孔
３、６、１０、１４、２０、３０      金属多孔体
４      層間隙間
５、８、１３、１６、２５      列状凹部
２１、２４      微小貫通孔（微小な貫通孔）
Ｍ      山部
Ｖ      谷部
Ｆ      ディーゼル排出ガスの流れ
２６      波型の金属板
２７      金属平板
【要約】【課題】簡単かつ安価な構造で、黒煙微粒子の捕捉除去効率を高めることができるようにする。
【解決手段】開示される金属フィルタは、縁部に有面突起１を持つ多数の貫通孔２が穿設され、かつ、正弦波の起伏を繰り返す金属板を多層渦巻状に巻き上げた波型ロール状の金属多孔体３からなり、この金属多孔体３の層間隙間４にディーゼル排出ガスを通し、該ディーゼル排出ガスに含まれる黒煙微粒子を捕捉して除去するためのフィルタである。貫通孔２が、上記列状の起伏を構成する山部Ｍ及び谷部Ｖに設けられている。しかし、有面突起１の略全部又は過半数が、山部Ｍでは下方に、谷部Ｖでは上方に相当する列状凹部５側に設けられている。
【選択図】  図１【図１】
0003543969.tif 000002
【図２】
0003543969.tif 000003
【図３】
0003543969.tif 000004
【図４】
0003543969.tif 000005
【図５】
0003543969.tif 000006
【図６】
0003543969.tif 000007
【図７】
0003543969.tif 000008
【図８】
0003543969.tif 000009
【図９】
0003543969.tif 000010
【図１０】
0003543969.tif 000011
【図１１】
0003543969.tif 000012
【図１２】
0003543969.tif 000013
【図１３】
0003543969.tif 000014
【図１４】
0003543969.tif 000015