(57)【要約】【課題】フィルタの円錐状の変形を防止することができると共に、フィルタの密度を均一に精度良く調整することができる排気ガス用フィルタの製造方法及びフィルタを提供する。【解決手段】帯状のワイヤメッシュ１を長尺方向へ引張力５を付与しながら渦巻き状に巻いた後に、成型型７内で短尺方向に圧縮する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状のワイヤメッシュを長尺方向へ引張力を付与しながら渦巻き状に巻いた後に、成型型内で短尺方向に圧縮する排気ガス用フィルタの製造方法。
【請求項２】
前記引張力が、１×１０６〜５×１０６Ｎ/ｍ２である請求項１に記載の排気ガス用フィルタの製造方法。
【請求項３】
前記巻かれたワイヤメッシュを成型型内で短尺方向に圧縮する際の前記短尺方向の圧縮率が３０〜５０％減である請求項１又は２に記載の排気ガス用フィルタの製造方法。
【請求項４】
前記帯状のワイヤメッシュが、金属製のワイヤを袋状に編み込んでなる請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス用フィルタの製造方法。
【請求項５】
前記帯状のワイヤメッシュが、金属製のワイヤを袋状にメリヤス編みしてウェーブを付けてなる請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス用フィルタの製造方法。
【請求項６】
前記帯状のワイヤメッシュが、長尺方向に沿って２つ折りにされている請求項１〜５のいずれかに記載の排気ガス用フィルタの製造方法。
【請求項７】
前記帯状のワイヤメッシュが、長尺方向に沿って３つ折りにされている請求項１〜５のいずれかに記載の排気ガス用フィルタの製造方法。
【請求項８】
前記帯状のワイヤメッシュが、断面がＣ字状になるように折り曲げられている請求項１〜５のいずれかに記載の排気ガス用フィルタの製造方法。
【請求項９】
帯状のワイヤメッシュを渦巻き状に巻いてなる排気ガス用フィルタであって、前記ワイヤメッシュが長尺方向へ１×１０６〜５×１０６Ｎ/ｍ２の大きさの引張力を付与されながら渦巻き状に巻かれ、前記巻かれたワイヤメッシュが前記ワイヤメッシュの短尺方向の圧縮率が３０〜５０％減となるように圧縮されたことを特徴とする排気ガス用フィルタ。
【請求項１０】
見かけ密度が１〜３ｇ/ｃｍ３である請求項９に記載の排気ガス用フィルタ。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載のディーゼルエンジンの排気ガス用フィルタを備えた排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するためのフィルタの製造方法及びフィルタに関し、更に詳しくは排気ガス中に含まれるパティキュレートを除去するためのフィルタの製造方法及びフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バスやトラックなどの大型車両のディーゼルエンジンから大量に排出される排気ガスに含まれるパティキュレートによる大気汚染が問題となっている。このパティキュレートは、炭素の微粒子（スス）と未燃焼の燃料物質を主成分とし、健康に悪影響を及ぼすことから、環境への排出量を抑制することが緊急の課題となっている。そのため、パティキュレートを捕集して除去するフィルタをディーゼルエンジンの排気管に設けて、パティキュレートの排出量を低減する技術が開発されている。
【０００３】
このようなフィルタの一例として、特許文献１は、パティキュレートを付着させて捕集するワイヤメッシュ構造のフィルタを提案している。このフィルタは、一般的には帯状のワイヤメッシュを渦巻き状に巻くことにより製造されるが、排気ガスの圧力によりフィルタの中央部が下流側に円錐状に突出し変形してしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、特許文献２は、ワイヤメッシュを長尺方向に２つ折りしてから渦巻き状に巻いたフィルタを提案している。
【０００５】
しかし、上記のフィルタでは、隣接するワイヤメッシュ層同士は単に接触しているため強度が低くなり、フィルタの円錐状の変形を完全に防止することができないという問題があった。また、フィルタの密度を均一に精度良く調整することが困難であるため、パティキュレートを効率よく捕集することができないという問題もあった。
【特許文献１】特開２００２−３３６６２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１０５９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、フィルタの円錐状の変形を防止することができると共に、フィルタの密度を均一に精度良く調整することができる排気ガス用フィルタの製造方法及びフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成する本発明の排気ガス用フィルタの製造方法は、帯状のワイヤメッシュを長尺方向へ引張力を付与しながら渦巻き状に巻いた後に、成型型内で短尺方向に圧縮することを特徴とするものである。
【０００８】
この引張力は１×１０６〜５×１０６Ｎ/ｍ２とし、巻かれたワイヤメッシュを成型型内で短尺方向に圧縮する際の短尺方向の圧縮率は３０〜５０％減とすることが望ましい。
【０００９】
帯状のワイヤメッシュは、金属製のワイヤを袋状に編み込んでなるか、又は金属製のワイヤを袋状にメリヤス編みしてウェーブを付けることが望ましい。
【００１０】
また、帯状のワイヤメッシュは、長尺方向に沿って２つ折り、３つ折り、又は断面がＣ字状になるように折り曲げられることが望ましい。
【００１１】
上記の目的を達成する本発明の排気ガス用フィルタは、帯状のワイヤメッシュを渦巻き状に巻いてなる排気ガス用フィルタであって、前記ワイヤメッシュが長尺方向へ１×１０６〜５×１０６Ｎ/ｍ２の大きさの引張力を付与されながら渦巻き状に巻かれ、前記巻かれたワイヤメッシュが前記ワイヤメッシュの短尺方向の圧縮率が３０〜５０％減となるように圧縮されたことを特徴とするものである。
【００１２】
この排気ガス用フィルタの見かけ密度は１〜３ｇ/ｃｍ３であることが望ましい。
【００１３】
本発明の排気ガス用フィルタは、ディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置に好ましく用いられる。
【００１４】
なお、見かけ密度とは、フィルタの重量（ｇ）をその外形寸法（ｃｍ３）で除した値をいう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の排気ガス用フィルタの製造方法によれば、帯状のワイヤメッシュを長尺方向へ引っ張りながら渦巻き状に巻いた後に、成型型内で短尺方向に圧縮するので、ワイヤメッシュを型くずれすることなく一定の形状に巻くことができ、かつ圧縮により隣接するワイヤメッシュ層が互いに絡み合うので強度が高くなるため、フィルタの円錐状の変形を防止することができる。また、圧縮の程度を変えることができるため、フィルタのみかけ密度をフィルタ全体にわたって均一に精度良く調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
本発明に係る排気ガス用フィルタの製造方法においては、図１に示すような、帯状のワイヤメッシュ１が用いられる。このワイヤメッシュ１は、極細の金属製のワイヤ２を筒状に編み込むことにより製作される。ワイヤ２の材質には耐熱性と耐蝕性に優れた材料であるステンレス鋼を用い、その太さは０．１〜０．５ｍｍの範囲とすることが好ましい。また、既存の製造装置を用いて製造コストを低減するために、ワイヤメッシュ１の網目の間隔は１〜４ｍｍの範囲とすることが望ましい。
【００１８】
本発明の排気ガス用フィルタの製造方法を以下に説明する。
【００１９】
まず、図２に示すように、テーブル３上の固定軸４にワイヤメッシュ１の一端部を固定して、テーブル３を回転させることによりワイヤメッシュ１を渦巻き状に巻く。このときワイヤメッシュ１の長尺方向へ所定の大きさの引張力５を加えながら巻くことにより、ワイヤメッシュ１を型くずれすることなく均一に巻くことが可能となる。この引張力５の大きさは、ワイヤメッシュ１の形状を安定させる上から、１×１０６〜５×１０６Ｎ/ｍ２の範囲とするのがよく、好ましくは１×１０６〜４×１０６Ｎ/ｍ２、より好ましくは２×１０６〜３×１０６Ｎ/ｍ２の範囲とするのがよい。
【００２０】
ワイヤメッシュ１は、図３に示すように、メリヤス状に編んであらかじめウェーブ６を付けておくことにより、ワイヤメッシュ１同士のズレを防ぐことができる。また、図４及び図５にそれぞれ示すように、ワイヤメッシュ１を長尺方向に２つ折り又は３つ折りにしてから巻くことにより、巻き数を減らして製造工程の合理化を図ることができる。このとき、隣接する折り曲げ部が重なることによる型くずれを避けるため、例えば２つ折りの場合には、図６のように断面がＣ字形となるように折ったり、図７のように２つ折りのワイヤメッシュ１を互いに折り曲げ部が逆になるように交互に巻いたりしてもよい。
【００２１】
次に、所定の外径になるまで巻いたワイヤメッシュ１を、図８に示すような上面が開口した成型型７に収納して、プレス機等に接続するピストン８で上方から圧縮・成型することによりフィルタ９を製造する。このとき図９（ａ）に示すワイヤメッシュ１は、図９（ｂ）のように全体的に上下方向に蛇腹状に潰れて、隣接するワイヤメッシュ層１０が互いに絡み合うように変形する。そして、フィルタ９の接線方向への動きが拘束されるため、ワイヤメッシュ１が一様に圧縮されることとなる。このようにして、フィルタ９の密度を均一かつ精度良く調整することができる。更に、隣接するワイヤメッシュ層１０同士が絡み合うことで強度が高くなるため、排気ガスによるフィルタの円錐状の変形を従来よりも防止することができる。
【００２２】
このときの圧縮率は、製造工程を容易なものとする観点から、巻かれたワイヤメッシュ１の高さの１０〜９０％減、好ましくは３０〜５０％減とするのがよく、最終的な成型後の圧縮率は１０〜５０％減となるようにするのがよい。
【００２３】
上記の製造方法により製造したフィルタを適用したディーゼルエンジンの排気ガス浄化装置の一例を図１０に示す。
【００２４】
この排気ガス浄化装置１１は、白金等の触媒を備えた有害ガス浄化装置１２とフィルタ９を、筒形のケーシング１３内に上流側から順に脱着可能に取り付けたものである。図示しないディーゼルエンジンから排気ガス浄化装置１１に流入する排気ガス１４は、有害ガス浄化装置１１により一酸化炭素（ＣＯ）と炭化水素（ＨＣ）が酸化されて除去されるとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）である一酸化窒素（ＮＯ）が二酸化窒素（ＮＯ２）に酸化される。そして、排気ガス１４中のパティキュレートはフィルタ９に衝突して付着することにより捕集され、上流で発生した二酸化窒素（ＮＯ２）により酸化されて燃焼することにより除去される。このときフィルタ９においては、隣接するワイヤメッシュ層１０間の強度が高いため、排気ガス圧力による円錐状の変形を防止することができる。また、見かけ密度が均一であるため、圧力損失を大きく増加させることなくフィルタ９全面で効果的にパティキュレートを捕集することができる。
【００２５】
なお、ディーゼルエンジンが、排気ガス温度が２５０〜４５０℃、パティキュレート濃度が１ｍｇ／ｍ３以上となるような大型ディーゼルエンジンである場合には、フィルタ９の見かけ密度を１〜３ｇ/ｃｍ３とすることが望ましい。フィルタ９の見かけ密度が１ ｇ/ｃｍ３未満になると捕集率が低下してしまい、３ｇ/ｃｍ３を超えると差圧が大きくなる。
【実施例】
【００２６】
ステンレス鋼３０４製の線径が０．１２ｍｍであるワイヤ６本をメリヤス編みして、図１に示す形状で６０ｍｍ幅の帯状のワイヤメッシュを製作した。そのワイヤメッシュを２枚重ねにして、図２に示す方法で引張力を加えながら外径が３６０ｍｍになるまで渦巻き状に巻いた。引張力はフィルタの外径の大きさにより、表１のように変化させた。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
このようにして巻いたワイヤメッシュを、図８に示す成型型内において上方より４０ｔの圧力を加えてワイヤメッシュ高さが６０％になるまで圧縮することにより、見かけ密度が１．３５ｇ／ｃｍ３となるフィルタを製造した。このフィルタを、図１０に示すような排気ガス浄化装置に取り付けて、出力が３００ｋＷのディーゼルエンジンからの排気ガスの浄化試験を実施した。
【００２９】
その結果、２５％負荷運転時において、大気中へ放出されるパティキュレート量は０．４９ｇ／ｈｐ・ｈｒから０．２５ｇ／ｈｐ・ｈｒへ減少することが確認され、約４９％という極めて高いパティキュレート除去率が得られることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ワイヤメッシュの構造を示す立体面である。
【図２】本発明の排気ガス用フィルタの製造方法を説明する斜視図である。
【図３】本発明の排気ガス用フィルタの製造方法における第１の実施形態の斜視図である。
【図４】本発明の排気ガス用フィルタの製造方法における第２の実施形態の斜視図である。
【図５】本発明の排気ガス用フィルタの製造方法における第３の実施形態の斜視図である。
【図６】本発明の排気ガス用フィルタの製造方法における第４の実施形態の一部拡大図である。
【図７】本発明の排気ガス用フィルタの製造方法における第５の実施形態の一部拡大図である。
【図８】巻かれたワイヤメッシュを圧縮・成型してフィルタを製造する説明図である。
【図９】圧縮・成型時におけるフィルタ断面の概念図であり、（ａ）は圧縮・成型による変形前、（ｂ）は変形後である。
【図１０】本発明の排気ガス用フィルタを適用した排気ガス浄化装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ワイヤメッシュ
２  ワイヤ
３  テーブル
４  固定軸
５  引張力
６  ウェーブ
７  成型型
８  ピストン
９  フィルタ
１０  ワイヤメッシュ層
１１  排気ガス浄化装置
１２  有害ガス浄化装置
１３  ケーシング
１４  排気ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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