ディーゼルパティキュレートフィルタ
【課題】パティキュレートマター（ＰＭ）低減性能を向上させ得るディーゼルパティキュレートフィルタを提供することにある。
【解決手段】本発明のディーゼルパティキュレートフィルタ１２は、無機繊維を含む三次元網目状構造体１３と、透孔を有する支持体１４とを備え、三次元網目状構造体１３及び／又は支持体１４の構成を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした。排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としては、三次元網目状構造体１３の空隙率を排ガス経路の下流側に向けて減少させた構成とすることが好ましい。また、支持体１４の表面積を排ガス経路の下流側に向けて増加させた構成とすることが好ましい。
【解決手段】本発明のディーゼルパティキュレートフィルタ１２は、無機繊維を含む三次元網目状構造体１３と、透孔を有する支持体１４とを備え、三次元網目状構造体１３及び／又は支持体１４の構成を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした。排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としては、三次元網目状構造体１３の空隙率を排ガス経路の下流側に向けて減少させた構成とすることが好ましい。また、支持体１４の表面積を排ガス経路の下流側に向けて増加させた構成とすることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下「ＤＰＦ」と称する。）に関し、更に詳しくは、上流側と下流側で略均一な流量の排ガスを流通するようにして、パティキュレートマター（Particulate Matter、以下「ＰＭ」と称する。）低減性能を向上させ得るＤＰＦに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出されるＰＭの低減には、一般的にＤＰＦが用いられる。
従来のＤＰＦには、セラミックス系材料から成形されたセルを備えたハニカム型フィルタや無機繊維（例えば耐熱性に優れる炭化ケイ素）を用いたフィルタ等が用いられる。
無機繊維を用いたＤＰＦとして、例えば無機繊維を粗に積層した粗フェルトと無機繊維を密に積層した密フェルトとを重ねて、この粗フェルトと密フェルトを２枚の金網の間に挟んで、断面を蛇腹状に湾曲させたものが開示されている（特許文献１）。このＤＰＦは、密フェルトと粗フェルトを挟んだ２枚の金網に通電して、捕集されたＰＭを燃焼し、フィルタの再生処理を行う。
【特許文献１】特開２０００−１３０１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１のＤＰＦはフィルタの再生に電力が必要であり、電力の消費量が増大する。また、従来の無機繊維は蛇腹状等の構造を維持するために金網などが必要であり、単独では形状を維持することが困難であるという問題もある。
その他、フィルタを再生処理する方法としては、ＤＰＦに燃料等を供給して捕集されたＰＭを燃焼させて除去する方法も採用されているが、供給する燃料が多くなると燃費がよくないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＰＭ低減性能を向上させ得るＤＰＦを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、排ガス経路の上流側と下流側ではＤＰＦを流通する排ガスの流量や圧力が均一ではなく、ＤＰＦを流通する排ガスの流量などが不均一であることによって、ＰＭの低減性能が低下していることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明のＤＰＦは、無機繊維を含む三次元網目状構造体と、透孔を有する支持体とを備え、上記三次元網目状構造体及び／又は支持体の構成を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＤＰＦを排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としたことによって、排ガス経路の上流側と下流側でＤＰＦを流通する排ガスの流量及び／又は圧力を略均一にして、排ガス中のＰＭの捕集効率及びＰＭの酸化（燃焼）効率を向上させることができ、ＰＭ低減性能を向上させたＤＰＦを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のＤＰＦについて説明する。
本発明のＤＰＦは、無機繊維を含む三次元網目状構造体と透孔を有する支持体とを備えている。
図１に、従来のセラミックス系の材料から成形されたフィルタの概略構成の一例と、本発明のＤＰＦを構成する三次元網状構造体（ｂ）の概略構成の一例の説明図を示す。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、従来の多孔質のセラミックス系のフィルタ１は、フィルタ１を構成するセラミックス系（例えば炭化ケイ素；ＳｉＣ）の担体２の孔部３の表面に触媒４が担持されている。フィルタ１を流通する排ガス中のＰＭ５は、孔部３の表面に担持された触媒４と接触する。
図１（ａ）に示す例において、孔部３の平均細孔径は約１０μｍであり、ＰＭの平均粒子径は１０〜３００ｎｍである。
フィルタ１を流通するＰＭ５の量が増大すると、孔部３の入口部にＰＭ５が詰まって、ＰＭ５がフィルタ１（担体２）の壁面（セル壁面）に堆積する。ＰＭ５がフィルタ１の壁面に堆積すると、ＰＭ５と触媒４との接触率が少なくなり、触媒４の性能が十分に発揮されない。
【００１０】
一方、図１（ｂ）に示すように、本例のＤＰＦを構成する三次元網目状構造体６は、この三次元網目状構造体６を構成する各々の繊維の表面に触媒６ａが担持されている。
本例のＤＰＦを構成する三次元網目状構造体６は、従来のフィルタ１よりも空隙率が大きいので、ＰＭ５が三次元網目状構造体６の表面に堆積せず、三次元網目状構造体６の内部に分散させてＰＭ５を捕集することができる。そのため、ＤＰＦを構成する三次元網目状構造体６は、ＰＭ５の捕集率を向上させることができる。
更に、三次元網目状構造体６を構成する繊維の表面に触媒６ａが担持されているため、捕集したＰＭ５と触媒６ａとの接触率を向上させて、ＰＭ５の燃料効率を向上させることができる。
図１（ｂ）に示す例において、三次元網目状構造体６を構成する繊維の平均直径は３〜３０μｍである。
【００１１】
触媒を担持した三次元網目状構造体は、ＰＭとの接触率が大きいため、ＰＭの燃焼効率（酸化効率）を向上することができ、ＰＭの低減性能の向上に有効である。
本発明者らが種々検討を行った結果、排ガス経路に設置される三次元網目状構造体の全体にわたって、略均一に分散させてＰＭを捕集することができれば、更にＰＭの燃焼効率を向上させることができることが分かった。
三次元網目状構造体に略均一に分散させてＰＭを捕集するためには、三次元網目状構造体の全体にわたって略均一な流量で排ガスを流通させることが有効である。即ち、略均一な流量の排ガスが流通する面積が大きい程、ＰＭを略均一に分散させて三次元網目状構造体に捕集することができ、ＰＭの捕集効率及び燃焼効率を向上させることができる。
【００１２】
略均一な流量の排ガスが流通する三次元網目状構造体の面積の違いによって、ＰＭの捕集効率が異なることを次の方法により確認した。
排ガスの流通方向に直交するように大きさの異なる三次元網目状構造体を設置して、各三次元網目状構造体に、例えば、流量１３００Ｌ／ｍｉｎなどの条件で、排ガスを流通させて、三次元網目状構造体の下流側で、三次元網目状構造体から排出されるＰＭの粒径別個数分布を走査型モビリティ粒径分析器（ＳＭＰＳ：Scanning Mobility Particle Seizer，ＴＳＩ社, model 3936L76）により測定した。
本例において、三次元網目状構造体は、空隙率が７０％であり、繊維の平均直径が３０μｍのものを用いた。
図２に示すように、ＰＭの個数は、（ａ）面積１４４φ（１４４ｃｍ２）の三次元網目状構造体を１枚設置した場合と、（ｂ）面積１００φ（１００ｃｍ２）の三次元網目状構造体を１枚設置した場合と、（ｃ）面積３６φ（３６ｃｍ２）の三次元網目状構造体を等間隔で４枚並列に設置した場合（４枚の合計面積１４４ｃｍ２）に分けて測定した。測定結果を図３に示す。
【００１３】
図３に示すように、最も面積が大きい１４４φの三次元網目状構造体は、この三次元網目状構造体の下流側で測定されたＰＭの個数が最も少なく、ＰＭの粒径の大小に係わらず、ＰＭの捕集率が高かった。
一方、面積が１００φ、３６φの三次元網目状構造体は、これらの三次元網目状構造体の下流側で測定されたＰＭの個数が１４４φの三次元網目状構造体の下流側で測定されたＰＭの個数よりも多く、ＰＭの捕集率が低かった。なお、図３中、ＩＮは、三次元網目状構造体の上流側で測定された排ガス中のＰＭの個数を示している。
【００１４】
特に３６φの三次元網目状構造体を４枚並列に配置した下流側で測定されたＰＭの粒径別個数分布は、ＰＭの粒径が１００ｎｍ以上の大きいものの個数が多かった。
図２に示すように、３６φの三次元網目状構造体を４枚並列に配置した場合は、排ガスが下流側に流通するに従って、三次元網目状構造体中に捕集されたＰＭ５が、ブラウン運動によりＰＭ５同士が互いに接触し、ＰＭ５の粒子が大きく増殖して、三次元網目状構造体から排出されるために、大きな粒径のＰＭ５の個数が増大したと推測される。
【００１５】
図２及び図３に示す結果から、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一な流量又は略均一な圧力で排ガスを三次元網目状構造体に流通させることができれば、ＰＭの捕集効率及び燃焼効率を向上させることが可能であることが分かった。
【００１６】
図４は、排ガス経路内に従来のＤＰＦを設置した状態の概略構成を示す説明図である。
図４に示すように、排ガス経路７内において、排ガスと接触する三次元網目状構造体の面積を可能な限り大面積にするためには、排ガスの流通方向に沿って、三次元網目状構造体を筒状に形成することが好ましい。
図４に、三次元網目状構造体８及び支持体９が筒体であり、三次元網目状構造体８の内部に、透孔を有する支持体９を同軸関係で配置したＤＰＦ１０を示す。
なお、図４のＤＰＦ１０は、三次元網目状構造体８の一部を破断して、この三次元網目状構造体８の内部に配置した支持体９の一部を示している。
【００１７】
図４中、矢印で示すように、排ガスは、三次元網目状構造体８と支持体９を流通して、ＤＰＦ１０の内部（支持体９の内部）に流入し、ＤＰＦ１０と連通する排出口１１から排出される（図４中、矢印は排ガスの流通方向及び流量を模式的に示す）。
【００１８】
しかし、ＤＰＦ１０を流通する排ガスは、排ガス経路７の上流側（ｉｎ）と下流側（ｏｕｔ）で流量及び圧力が異なる。
図５は、排ガス経路７の上流側（ｉｎ）から下流側（ｏｕｔ）にかけて、図４に示すＤＰＦ１０を流通する排ガスの流量を示すグラフである。
図５において、ＤＰＦ１０の下流側端部から（Ａ）２ｃｍ、（Ｂ）５ｃｍ、（Ｃ）１０ｃｍ、（Ｄ）１５ｃｍ、（Ｅ）２０ｃｍ、（Ｆ）２５ｃｍの位置を流通する排ガスの流量を風量測定装置（日吉電気製作社製）により測定した。
【００１９】
図４及び図５に示すように、排ガス経路７の上流側（ｉｎ）では、ＤＰＦ１０を流通する排ガスの流量が小さく、下流側（ｏｕｔ）に向かうに従って排ガスの流量が大きくなる。
ＤＰＦ１０の上流側（ｉｎ）では、排ガス中のＰＭを捕集し易く、三次元網目状構造体８中に多量のＰＭが捕集されることによって圧力損失が大きくなり、排ガスの流量が小さくなると推測する。
一方、ＤＰＦ１０の下流側（ｏｕｔ）では、三次元網目状構造体８中に捕集されるＰＭの量が少ないので圧力損失は小さくなり、排ガスの流量が大きくなると推測する。
このように、排ガス経路７内に配置されたＤＰＦ１０を流通する排ガスの流量が不均一であると、ＤＰＦ１０を構成する三次元網目状構造体８に、略均一に分散してＰＭを捕集することができず、三次元網目状構造体８に担持された触媒とＰＭとの接触率が小さくなり、ＰＭの燃焼効率が低下する。
【００２０】
次に、本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第１の例を図６に基づき説明する。図６中、矢印は排ガスの流通方向及び流量を模式的に示す。図６は、三次元網目状構造体１３の一部を破断して、内部に配置した支持体１４の一部を示している。
【００２１】
図６に示すように、本例のＤＰＦ１２は、筒体である三次元網目状構造体１３と支持体１４とを備え、三次元網目状構造体１３の内部に支持体１４を同軸関係で配置している。また、本例のＤＰＦ１２は、三次元網目状構造体１３及び／又は支持体１４が、排ガス経路１５の下流側の排出口１６に向かって圧力損失を大きくする構成とした。
図６においては、排ガス経路１５の排出口１６（下流側）に向けて、支持体１４の表面積を増加させた例を示している。
本例においては、支持体に形成する透孔の面積を排ガス経路の下流側に向けて減少させることによって、上流側に配置された支持体１４ａの表面積に対して、下流側に配置された支持体１４ｂの表面積を増加させている。
【００２２】
図６に示すように、本例のＤＰＦ１２は、可能な限り大面積で排ガスと接触するように、筒状の三次元網目状構造体１３及び支持体１４を備えている。
更に、本例のＤＰＦ１２は、排ガス経路１５の下流側に向かって圧力損失を大きくする構成としたため、上流側と下流側でＤＰＦ１２を流通する排ガスの流量及び／又は圧力を略均一にすることができる。
排ガスの経路の下流側に向かって、圧力損失を大きくする構成は、本例に限らず、例えば、排ガス経路の下流側に向かって三次元網目状構造体１３の空隙率を減少させるなどの構成が挙げられる。
【００２３】
以下、ＤＰＦを構成する三次元網目状構造体及び／又は支持体の好ましい実施形態について説明する。
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第２の例として、排ガス経路の下流側に向けて三次元網目状構造体の空隙率を減少させたＤＰＦが挙げられる。
本明細書において、排ガス経路の下流側とは、排ガス経路に配置されるＤＰＦの長手方向の半分を境として、一方の側を下流側とし、他方の側を上流側とする。
本例において、ＤＰＦを構成する筒体の三次元網目状構造体は、一方の側の空隙率を大きく、他方の側の空隙率を小さく形成し、空隙率の大きい側を排ガス経路の上流側（排ガスの流入口に近い側）に配置する。
三次元網目状構造体は、ＤＰＦの長手方向の半分を境として、一方の側と他方の側で２段階で空隙率を減少させる構成に限らず、下流側に向けて多段階に空隙率を減少させる構成としてもよく、下流側に向けて連続して徐々に空隙率を減少させる構成にしてもよい。
【００２４】
三次元網目状構造体の上流側（一方の側）の空隙率は、好ましくは９５〜７０％であり、より好ましくは８５〜７０％である。
排ガス経路の上流側（ｉｎ）に配置する三次元網目状構造体の空隙率が９５％を超えると、空隙率が大きすぎてＰＭを効率よく捕集することができにくくなり、三次元網目状構造体に捕集されたＰＭ同士が接触して大きな粒径のＰＭが排出され易くなる。
一方、上流側（ｉｎ）に配置する三次元網目状構造体の空隙率が、７０％未満であると、空隙率が少なすぎて、排ガス経路の上流側の圧力損失が大きくなり、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一な流量の排ガスを流通することが難しくなる。
【００２５】
また、三次元網目状構造体１３の下流側（他方の側）の空隙率は、好ましくは９０〜５０％であり、より好ましくは７５〜６０％である。
排ガス経路の下流側（ｏｕｔ）に配置する三次元網目状構造体の空隙率が９０％を超えると、上流側の空隙率との差が小さくなり、圧力損失が小さいので、下流側に向けて流量が多くなる排ガスを、上流側から下流側まで略均一なる流量で流通させることが難しくなる。
一方、下流側（ｏｕｔ）に配置する三次元網目状構造体の空隙率が、５０％未満であると、空隙率が小さすぎて圧力損失が大きくなり、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一な流量の排ガスを流通させることが難しくなる。
【００２６】
三次元網目状構造体は、排ガス経路の上流側に配置する三次元網目状構造体の空隙率を１００％とした場合に、排ガス経路の下流側に配置する三次元網目状構造体の空隙率の減少率が５〜５０％であることが好ましい。
【００２７】
三次元網目状構造体の空隙率は、水銀圧入法（測定装置：オートポアＩＶ９５１０、島津製作所社製、以下、この測定装置を用いて三次元網目状構造体の空隙率を測定した。）により、下記（１）式に基づいて空隙率を算出する。この方法は、内容積が精密に測定されている容器に試料及び水銀を充填し、容器の容積から充填された水銀の容積を除いた値によって空隙率を算出する方法である。
空隙率（％）＝圧入された水銀容積（細孔容積）／試料体積×１００ ・・・（１）
【００２８】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第３の例として、例えば、排ガス経路の下流側に配置する三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径が、排ガス経路の上流側に配置する三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径よりも小さいものを用いることができる。
【００２９】
排ガス経路の上流側に配置する、三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径は、好ましくは５〜３０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍ、更に好ましくは１５〜３０μｍである。
排ガス経路の上流側に配置する、三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径が、５μｍ未満であると、空隙率が減少し圧力損失が大きくなり、３０μｍを超えると、空隙率が大きく成りすぎて、ＰＭの捕集効率が低下する。
【００３０】
排ガス経路の下流側に配置する、三元網目状構造体を構成する繊維の平均直径は、好ましくは３〜１５μｍ、より好ましくは３〜１０μｍである。
排ガス経路の下流側に配置する、三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径が、３μｍ未満であると、空隙率が減少し圧力損失が大きくなり、１０μｍを超えると、下流側の空隙率が大きくなりすぎて、上流側から下流側に亘って略均一な流量、圧力損失で排ガスを流通させることが難しくなる。
【００３１】
排ガス経路の上流側と下流側では、三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径の差が２〜１５μｍであることが好ましい。
【００３２】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第４の例として、三次元網目状構造体が、ジグザグ状の複数のプリーツを有するものであってもよい。三次元網目状構造体のプリーツ（折り襞）は等間隔で形成されていることが好ましい。
図７は、プリーツを有する三次元網目状構造体１７と支持体１８とを備えたＤＰＦ１９の概略構成を示す斜視図である。
【００３３】
図７に示すＤＰＦ１９は、三次元網目状構造体１８の構成として、上流側（ｉｎ）に配置する、三次元網目状構造体１７ａを構成する繊維に平均直径の大きいものを用い、下流側（ｏｕｔ）に配置する、三次元網目上構造体１７ｂを構成する繊維に平均直径の小さいものを用いた例である。
上流側に配置する三次元網目状構造体１７ａを構成する繊維の平均直径が大きく、下流側に配置する三次元網目状構造体１７ｂを構成する繊維の平均直径を小さくすることで、三次元網目状構造体１８を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした。この構成により、筒体の三次元網目状構造体１８の上流側から下流側まで、略均一な流量の排ガスを流通させることができる。
【００３４】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第５の例として、プリーツを有する三次元網目状構造体のプリーツの折り角度を排ガス経路の下流側に向けて段階的又は連続的に小さくしてもよい。
図８は、三次元網目状構造体のプリーツの折り角度を下流側に向けて段階的に小さくした三次元網目状構造体２０と支持体２１を備えたＤＰＦ２２の概略構成を示す斜視図である。
【００３５】
図８に示すＤＰＦ２２のように、上流側（ｉｎ）に配置する三次元網目状構造体２０ａのプリーツの折り角度を大きく、下流側（ｏｕｔ）に配置する三次元網目状構造体２０ｂのプリーツの折り角度を小さくすることで、三次元網目状構造体２０を、下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした。この構成により、筒体の三次元網目状構造体２０の上流側から下流側まで、略均一な流量の排ガスを流通させることができる。
図８に示す例においては、三次元網目状構造体２０のプリーツの折り角度を、上流側と下流側の２段階でプリーツの折り角度を小さくしているが、本例に限らず、上流側から下流側まで多段階にプリーツの折り角度を変化させてもよく、下流側に向けて徐々に折り角度を小さくするように連続的に折り角度を変化させてもよい。
【００３６】
図９は、上流側（ｉｎ）に配置する三次元網目状構造体２０ａの端面を示す。
上流側に配置する三次元網目状構造体２０ａのプリーツの折り角度θａ、θａ’は、１００度以下であることが好ましい。プリーツの折り角度が１００度を超えると、プリーツを成形しにくくなり、プリーツを成形した効果が発揮され難くなる。
【００３７】
図１０は、下流側（ｏｕｔ）に配置する三次元網目状構造体２０ｂの端面を示す。
下流側に配置する三次元網目状構造体２０ｂのプリーツの折り角度θｂ,θｂ’は、３０度以下であることが好ましい。プリーツの折り角度が３０度を超えると、排ガスと接触する面積が大きくなりすぎて、上流側から下流側に亘って略均一な流量、圧力損失で排ガスを流通させることが難しくなる。
【００３８】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第６〜８の例として、支持体の表面積を、排ガス経路の下流側に向けて増加させた構成としてもよい。
支持体の表面積を増加させるためには、例えば、支持体に形成する透孔の面積を下流側に向けて減少させた構成とすることが挙げられる。
図１１〜１３は、下流側に向けて透孔の面積を減少させた支持体２３と、プリーツを有する三次元網目状構造体２４とを備えたＤＰＦ２５の概略構成を示す説明図である。図１１〜１３は、三次元網目状構造体２４の一部を破断し、内部に配置した支持体２３の一部を示している。図１１〜１３において、同様の部材には、同一の符号を付した。
【００３９】
図１１は、上流側に配置する支持体２３の透孔２３ａに対して、下流側に配置する支持体２３の透孔２３ｂの個数を減らすことによって、透孔２３ｂの面積を減少させた例を示す。
図１２は、上流側に配置する支持体２３の透孔２３ａに対して、下流側に配置する支持体２３の透孔２３ｃの孔直径を小さくすることによって、透孔２３ｃの面積を減少させた例を示す。
また、図１３は、上流側に配置する支持体２３の透孔２３ａの孔形状（例えば円形）と、下流側に配置する支持体２３の透孔２３ｄの孔形状（例えば四角形）を変えることによって、透孔２３ｄの面積を減少させた例を示す。
【００４０】
本明細書において、下流側の透孔の面積とは、排ガス経路に配置される支持体の長手方向の半分を境として、一方の側に形成された個々の透孔の合計面積をいう。
支持体は、一方の側と他方の側で透孔の面積が異なるように２段階で透孔の面積を変化させる場合に限らず、多段階に透孔の面積を減少させるようにしてもよく、連続して透孔の面積を除々に減少させるように構成してもよい。
【００４１】
排ガス経路の上流側に配置する支持体の透孔の面積に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体の透孔の面積の減少率が３０％以下であることが好ましい。
排ガス経路に配置するＤＰＦの支持体の長手方向の半分を境として、一方の側（上流側）に形成された個々の透孔の合計面積を１００％とした場合に、他方の側（下流側）に形成された個々の透孔の合計面積が７０％以上であり、他方の側（下流側）に配置された支持体の透孔の面積の減少率が３０％以下であることが好ましい。
排ガス経路の下流側に配置する、支持体の透孔の面積の減少率が３０％を超えると、下流側に配置する支持体と排ガスとの接触面積が大きくなり、上流側から下流側まで、略均一な流量の排ガスを流通させることが難しくなる。
【００４２】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第９の例として、排ガス経路を流通する排ガスの流通方向に直交する、上記三次元網目構造体及び支持体の断面積を、排ガス経路の下流側に向けて小さくしてもよい。
図１４は、排ガス経路の下流側に向けて断面積を小さくした支持体２６と、排ガス経路の下流側に向けて断面積を小さくした三次元網目状構造体２７とを備えたＤＰＦ２８の概略構成を示す説明図である。図１４は、三次元網目状構造体２７の一部を破断し、内部に配置した支持体２６の一部を示す。
支持体２６及び三次元網目状構造体２７の排ガスの流通方向に直交する断面積を排ガス経路の下流側に向けて小さくすることによって、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくすることができ、上流側から下流側にかけて略均一な流量で排ガスをＤＰＦに流通させることができる。
【００４３】
ＤＰＦを構成する三次元網目状構造体は、無機繊維を含むものである。
無機繊維としては、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、又はアルミナシリカ繊維、及びこれらを任意に組み合わせたものを用いることが好ましく、任意に組み合わせたものとしては、これらの混合物や複合化物などが挙げられる。更に、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含むいわゆるガラス繊維を用いてもよい。
無機繊維としては、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維等のアルミニウムを含むメタル繊維であることがより好ましい。
【００４４】
アルミニウムを含むメタル繊維は、表面部にアルミニウムを含有し、且つ表面に凹部及び／又は凸部を複数有し、メタル繊維の表面に、この凹部及び／又は凸部によって構成される鱗状模様を有するものであることが好ましい。このメタル繊維は、アルミニウムを含むメタル繊維をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ処理を行うことによって製造することができる。
凹部及び／又は凸部によって構成される鱗状模様を有するメタル繊維は、凹部及び／又は凸部の円ないし楕円相当の長径が１００〜５００ｎｍのものであることが好ましい。
凹部及び／又は凸部によって構成される鱗状模様を有するメタル繊維は、触媒層形成用のスラリーとの密着性が向上し、更に、繊維表面に形成された触媒層との密着性が向上する。
【００４５】
三次元網目状構造体を構成する無機繊維は、本発明のＤＰＦを構成する三次元網目状構造体の効果を妨げない限り、特に限定されないが、好ましくは繊維の平均直径が３〜３０μｍであり、長さが０．１〜１０ｍｍである。なお、三次元網目状構造体中には、長繊維と短繊維の両方を含んでいてもよい。
【００４６】
ＤＰＦを構成する支持体としては、三次元網目状構造体を下流側から支持できる形態のものであれば特に限定されないが、例えば厚さ０．５〜５．０ｍｍのアルミ製、ステンレス製、アルミニウム成分を含む鋼材等から成るのパンチングメタル板を用いることができる。
中でも、アルミニウム成分を含む鋼材は、触媒層形成用のスラリーとの密着性が良好であり、支持体に形成された触媒層との密着性が良好であるため、支持体を構成する材料として好適に用いることができる。
支持体に形成する透孔は、円形、楕円形、又は多角形、及びこれらを任意に組み合わせた形状としてもよい。
【００４７】
三次元網目状構造体に担持する触媒の成分としては、例えば白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属や、セリウムやジルコニウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属等を含んだ助触媒として機能し得る酸化物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を参考例、実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（参考例）
先ず、略均一な排ガスが流通する三次元網目状構造体の面積の違いによるＰＭの酸化速度及び圧力損失の変化を測定した。
図１５に示すように、排ガスの流通方向に直交するように、（ａ）面積１４４φ（１４４ｃｍ２）の三次元網目状構造体を１枚設置した場合と、（ｂ）面積１００φ（１００ｃｍ２）の三次元網目状構造体を１枚設置した場合と、（ｃ）面積３６φ（３６ｃｍ２）の三次元網目状構造体を等間隔で４枚並列に設置した場合（４枚の合計面積１４４ｃｍ２）に分けて測定した
各三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、水銀圧入法により測定した空隙率が７０％であった。この三次元網目状構造体を構成するメタル繊維の表面に、触媒として
セリウム（Ｃｅ）を担持させた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
各三次元網目状構造体に、流量１３００Ｌ／分で排ガスを流通させて、各三次元網目状構造体に捕集されたＰＭの酸化速度を圧力損失の計測方法により、デジタルプレッシャーゲージ（TOUKYO KOKUKEIKI社製）を用いて計測した。また、同様に三次元網目状構造体を流通した排ガスの圧力損失を計測した。結果を図１６に示す。
【００５０】
図１６に示すとおり、略均一な流量の排ガス流通する面積が最も大きい１４４φの三次元網目状構造体は、最もＰＭ酸化速度が速く、圧力損失も小さかった。
一方、面積が１００φ、３６φのＰＭ酸化速度は遅く、圧力損失も大きかった。
特に、３６φの三次元網目状構造体を４枚並列に配置したものはＰＭ酸化速度も遅く、圧力損失も大きくなった。
この結果から、上流側から下流側まで略均一な流量で排ガスが三次元網目状構造体を流通すれば、ＰＭ酸化速度（燃焼効率）が大きくなり、ＤＰＦ全体を流通する排ガスの圧力損失も小さくなることが確認できた。
【００５１】
（実施例１）
図６と同様のＤＰＦを用いて、ＤＰＦを流通する排ガスの流量を測定した。本例のＤＰＦ１２は、筒体である三次元網目状構造体１３と支持体１４とを備え、三次元網目状構造体１３の内部に支持体１４を同軸関係で配置し、排ガス経路１５の下流側（排出口１６）に向かって圧力損失を大きくする構成とした。具体的には、排ガス経路に配置したＤＰＦの長手方向の半分を境として、排ガス経路１５の下流側（排出口）に向けて支持体１４の表面積を増加させる構成とした。
支持体１４は、厚さ１．５ｍｍのパンチングメタルを用いて、透孔がない場合の支持体の表面積１００％とした場合に、支持体の表面積が５０％となるように透孔を形成した支持体１４ａを排ガス経路１５の上流側に配置し、支持体の表面積が７５％となるように透孔を形成した支持体１４ｂを下流側に配置した。
三次元網目状構造体１３は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、水銀圧入法で測定した空隙率が７０％であった。この三次元網目状構造体を構成するメタル繊維の表面に、触媒としてＣｅを担持させた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
本例のＤＰＦ１２の下流側端部（排出口１６）から（Ａ）２ｃｍ、（Ｂ）５ｃｍ、（Ｃ）１０ｃｍ、（Ｄ）１５ｃｍ、（Ｅ）２０ｃｍ、（Ｆ）２５ｃｍの位置を流通する排ガスの流量を風量測定装置（日吉電気製作所製 ＤＰ７０Ｃ）により測定した。結果を表１及び図１７に示す。
【００５２】
（比較例１）
図４に示すように、支持体の構成を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としていないこと以外は、実施例１と同様のＤＰＦを用いて、実施例１と同様にして、ＤＰＦを流通する排ガスの流量を測定した。結果を表１及び図１７に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
図１７に示すように、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした実施例１のＤＰＦは、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一の流量の排ガスが流通した。
一方、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としていない比較例１のＤＰＦは、排ガス流路の下流側（ｏｕｔ）の流量が大きく、上流側（ｉｎ）の流量が小さく、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
この結果から、実施例１のＤＰＦは、排ガス経路内の上流側から下流側まで略均一の流量の排ガスを流通させることができるので、ＰＭの捕集効率及びＰＭ酸化速度（燃焼効率）を向上させることができ、ＰＭ低減性能を向上させることができる。
【００５５】
（実施例２）
三次元網目状構造体の空隙率を排ガス経路の下流側に向けて減少させたＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表２及び図１８に示す。
本実施例のＤＰＦは、三次元網目状構造体と支持体が筒体であり、三次元網目状構造体の内部に支持体を同軸関係で配置したものを用いた。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、メタル繊維の表面に、触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
上流側に配置する三次元網目状構造体は、水銀圧入法で測定した空隙率が９０％であり、下流側に配置する三次元網目状構造体は、同法で測定した空隙率が５０％であった。上流側に配置する三次元網目状構造体の空隙率に対して、下流側に配置する三次元網目状構造体の空隙率の減少率は４０％であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
【００５６】
（比較例２）
排ガス経路の下流側に向かって三次元網目状構造体の空隙率を減少させた構成としていないこと以外は、実施例２と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例２と同様にして測定した。結果を表２及び図１８に示す。
本比較例の三次元網目状構造体は、水銀圧入法により測定した空隙率が９０％である。
【００５７】
【表２】
【００５８】
図１８に示すように、排ガス経路の下流側に向かって空隙率を減少させた実施例２のＤＰＦは、排ガス経路の下流側の流量がやや大きいものの、排ガス経路の上流側から下流側に亘って排ガスの流量が略均一になった。
一方、上流側から下流側まで空隙率が均一である比較例２のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【００５９】
（実施例３）
図７と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表３及び図１９に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有するアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
上流側に配置する三次元網目状構造体を構成する、メタル繊維の平均直径は３０μｍであり、下流側に配置する三次元網目状構造体を構成する、メタル繊維の平均直径は１５μｍであった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
【００６０】
（比較例３）
繊維直径が３０μｍのメタル繊維により構成された三次元網目状構造体を用いたこと以外は、実施例３と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例３と同様にして測定した。結果を表３及び図１９に示す。
【００６１】
【表３】
【００６２】
図１９に示すように、排ガス経路の下流側に配置した三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径が、排ガス経路の上流側に配置した上記三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径よりも小さい実施例３のＤＰＦは、排ガス経路の下流側の流量がやや大きいものの、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一な流量の排ガスが流通した。
一方、上流側から下流側まで同一の平均直径を有する繊維で構成された三次元網目状構造体を備えた比較例３のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【００６３】
（実施例４）
図１１と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表４及び図２０に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
三次元網目状構造体の水銀圧入法により測定した空隙率は７０％であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体の表面積７０ｃｍ２に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体の表面積が１００ｃｍ２であった。
また、この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体に形成された個々の透孔の合計面積１００％に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体に形成された個々の透孔の合計面積が７０％であり、排ガス経路の下流側に配置した支持体の透孔の面積の減少率は３０％であった。
【００６４】
（比較例４）
排ガス経路の下流側に向かって支持体の透孔の面積を減少させた構成としていないこと以外は、実施例４と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例２と同様にして測定した。結果を表４及び図２０に示す。
【００６５】
【表４】
【００６６】
図２０に示すように、排ガス経路の下流側に向けて支持体の透孔の面積を減少させた実施例４のＤＰＦは、排ガス経路の下流側の流量がやや大きいものの、上流側から下流側までＤＰＦを流通する排ガスの流量が略均一になった。
一方、上流側から下流側まで空隙率が均一である比較例４のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【００６７】
（実施例５）
図１３と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表５及び図２１に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体の透孔の孔形状を円形とし、排ガス経路の下流側に配置する支持体の透孔の孔形状四角形とした。
また、この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体の表面積８５ｃｍ２に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体の表面積１００ｃｍ２であった。
また、この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体に形成された個々の透孔の合計面積１００％に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体に形成された個々の透孔の合計面積が８５％であり、排ガス経路の下流側に配置した支持体の透孔の面積の減少率が１５％であった。
【００６８】
（比較例５）
排ガス経路の上流側と下流側で同一直径の円形の透孔を有する支持体を用いたこと以外は、実施例５と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例５と同様にして測定した。結果を表５及び図２１に示す。
【００６９】
【表５】
【００７０】
図２１に示すように、排ガス経路の下流側に向かって支持体の透孔の形状を変化させた実施例５のＤＰＦは、上流側と下流側で排ガス流量の差が大きくなり、この差が比較例５のＤＰＦとあまり変わらなかった。
【００７１】
（実施例６）
図８と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表６及び図２２に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
この三次元網目状構造体の水銀圧入法により測定された空隙率は７０％であった。
この三次元網目状構造体は、上流側に配置する三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が１００度であり、下流側に配置する三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が３０度であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
【００７２】
（比較例６）
排ガス経路の上流側と下流側で、プリーツの折り角度が同一の１００度の三次元網目状構造体を用いたこと以外は、実施例６と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例６と同様にして測定した。結果を表６及び図２２に示す。
【００７３】
【表６】
【００７４】
図２２に示すように、排ガス経路の下流側に配置した三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が、排ガス経路の上流側に配置した三次元網目状構造体のプリーツの折り角度よりも小さい実施例６のＤＰＦは、上流側から下流側まで略均一な流量の排ガスが流通した。
一方、上流側から下流側までプリーツの折り角度が同一である三次元網目状構造体を備えた比較例６のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【００７５】
（実施例７）
図１４と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表７及び図２３に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
この三次元網目状構造体の水銀圧入法により測定された空隙率は７０％であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
この支持体は、排ガス流路を流通する排ガスの流通方向に直交する、支持体の上流側の断面積が約１００ｃｍ２であり、下流側の断面積が約３０ｃｍ２であった。
この支持体の外部に、同軸関係でプリーツを有する三次元網目状構造体を配置した。この三次元網目状構造体は、上流側に配置される三次元網目状構造体の断面積が大きく、下流側に配置される三次元網目状構造体の断面積が小さいものを用いた。
【００７６】
（比較例７）
排ガス経路の上流側と下流側で断面積が同一の支持体と三次元網目状構造体を用いたこと以外は、実施例７と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例７と同様にして測定した。結果を表７及び図２３に示す。
なお、本比較例の支持体の断面積は約１００ｃｍ２であり、この支持体の外部に、同軸関係でプリーツを有する三次元網目状構造体を配置した。この三次元網目状構造体は、支持体の断面積よりもやや大きい断面積を有するものを用いた。
【００７７】
【表７】
【００７８】
図２３に示すように、排ガス経路の下流側に向かって、排ガスの流通方向に直交する断面積を小さくした実施例７のＤＰＦは、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一の流量の排ガスが流通した。
一方、上流側から下流側まで、排ガスの流通方向に直交する断面積が同一である比較例７のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】従来のセラミックス系の材料から成形されたフィルタの一例と、本発明のＤＰＦを構成する三次元網状構造体（ｂ）の概略構成の一例を示す説明図である。
【図２】ＰＭ個数の測定方法を示す説明図である。
【図３】ＰＭの個数を示すグラフである。
【図４】排ガス経路内に従来例のＤＰＦを設置した状態を示す説明図である。
【図５】図４に示すＤＰＦを流通する排ガスの流量を示すグラフである。
【図６】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第１の例を示す説明図である。
【図７】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第４の例を示す斜視図である。
【図８】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第５の例を示す斜視図である。
【図９】図８に示すＤＰＦの上流側の端面図である。
【図１０】図８に示すＤＰＦの下流側の端面図である。
【図１１】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第６の例を示す説明図である。
【図１２】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第７の例を示す説明図である。
【図１３】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第８の例を示す説明図である。
【図１４】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第９の例を示す説明図である。
【図１５】ＰＭ酸化速度及び圧力損失の測定方法を示す説明図である。
【図１６】ＰＭ酸化速度及び圧力損失を示すグラフである。
【図１７】実施例１及び比較例１のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図１８】実施例２及び比較例２のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図１９】実施例３及び比較例３のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図２０】実施例４及び比較例４のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図２１】実施例５及び比較例５のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図２２】実施例６及び比較例６のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図２３】実施例７及び比較例７のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８０】
１ フィルタ
２ セラミックス系の担体
３ 孔部
４ 触媒
５ ＰＭ
６ 三次元網目状構造体
６ａ 触媒
７ 排ガス経路
８ 三次元網目状構造体
９ 支持体
１０ ＤＰＦ
１１ 排出口
１２ ＤＰＦ
１３ 三次元網目状構造体
１４ 支持体
１４ａ 上流側に配置する支持体
１４ｂ 下流側に配置する支持体
１５ 排ガス経路
１６ 排出口
１７，２０ 三次元網目状構造体
１７ａ，２０ａ 上流側に配置する三次元網目状構造体
１７ｂ，２０ｂ 下流側に配置する三次元網目状構造体
１８，２１ 支持体
１９，２２ ＤＰＦ
２３ 支持体
２３ａ 上流側に配置する支持体の透孔
２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 下流側に配置する支持体の透孔
２４ 三次元網目状構造体
２５ ＤＰＦ
２６ 支持体
２７ 三次元網目状構造体
２８ ＤＰＦ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（Diesel Particulate Filter、以下「ＤＰＦ」と称する。）に関し、更に詳しくは、上流側と下流側で略均一な流量の排ガスを流通するようにして、パティキュレートマター（Particulate Matter、以下「ＰＭ」と称する。）低減性能を向上させ得るＤＰＦに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンから排出されるＰＭの低減には、一般的にＤＰＦが用いられる。
従来のＤＰＦには、セラミックス系材料から成形されたセルを備えたハニカム型フィルタや無機繊維（例えば耐熱性に優れる炭化ケイ素）を用いたフィルタ等が用いられる。
無機繊維を用いたＤＰＦとして、例えば無機繊維を粗に積層した粗フェルトと無機繊維を密に積層した密フェルトとを重ねて、この粗フェルトと密フェルトを２枚の金網の間に挟んで、断面を蛇腹状に湾曲させたものが開示されている（特許文献１）。このＤＰＦは、密フェルトと粗フェルトを挟んだ２枚の金網に通電して、捕集されたＰＭを燃焼し、フィルタの再生処理を行う。
【特許文献１】特開２０００−１３０１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１のＤＰＦはフィルタの再生に電力が必要であり、電力の消費量が増大する。また、従来の無機繊維は蛇腹状等の構造を維持するために金網などが必要であり、単独では形状を維持することが困難であるという問題もある。
その他、フィルタを再生処理する方法としては、ＤＰＦに燃料等を供給して捕集されたＰＭを燃焼させて除去する方法も採用されているが、供給する燃料が多くなると燃費がよくないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＰＭ低減性能を向上させ得るＤＰＦを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、排ガス経路の上流側と下流側ではＤＰＦを流通する排ガスの流量や圧力が均一ではなく、ＤＰＦを流通する排ガスの流量などが不均一であることによって、ＰＭの低減性能が低下していることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明のＤＰＦは、無機繊維を含む三次元網目状構造体と、透孔を有する支持体とを備え、上記三次元網目状構造体及び／又は支持体の構成を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ＤＰＦを排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としたことによって、排ガス経路の上流側と下流側でＤＰＦを流通する排ガスの流量及び／又は圧力を略均一にして、排ガス中のＰＭの捕集効率及びＰＭの酸化（燃焼）効率を向上させることができ、ＰＭ低減性能を向上させたＤＰＦを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のＤＰＦについて説明する。
本発明のＤＰＦは、無機繊維を含む三次元網目状構造体と透孔を有する支持体とを備えている。
図１に、従来のセラミックス系の材料から成形されたフィルタの概略構成の一例と、本発明のＤＰＦを構成する三次元網状構造体（ｂ）の概略構成の一例の説明図を示す。
【０００９】
図１（ａ）に示すように、従来の多孔質のセラミックス系のフィルタ１は、フィルタ１を構成するセラミックス系（例えば炭化ケイ素；ＳｉＣ）の担体２の孔部３の表面に触媒４が担持されている。フィルタ１を流通する排ガス中のＰＭ５は、孔部３の表面に担持された触媒４と接触する。
図１（ａ）に示す例において、孔部３の平均細孔径は約１０μｍであり、ＰＭの平均粒子径は１０〜３００ｎｍである。
フィルタ１を流通するＰＭ５の量が増大すると、孔部３の入口部にＰＭ５が詰まって、ＰＭ５がフィルタ１（担体２）の壁面（セル壁面）に堆積する。ＰＭ５がフィルタ１の壁面に堆積すると、ＰＭ５と触媒４との接触率が少なくなり、触媒４の性能が十分に発揮されない。
【００１０】
一方、図１（ｂ）に示すように、本例のＤＰＦを構成する三次元網目状構造体６は、この三次元網目状構造体６を構成する各々の繊維の表面に触媒６ａが担持されている。
本例のＤＰＦを構成する三次元網目状構造体６は、従来のフィルタ１よりも空隙率が大きいので、ＰＭ５が三次元網目状構造体６の表面に堆積せず、三次元網目状構造体６の内部に分散させてＰＭ５を捕集することができる。そのため、ＤＰＦを構成する三次元網目状構造体６は、ＰＭ５の捕集率を向上させることができる。
更に、三次元網目状構造体６を構成する繊維の表面に触媒６ａが担持されているため、捕集したＰＭ５と触媒６ａとの接触率を向上させて、ＰＭ５の燃料効率を向上させることができる。
図１（ｂ）に示す例において、三次元網目状構造体６を構成する繊維の平均直径は３〜３０μｍである。
【００１１】
触媒を担持した三次元網目状構造体は、ＰＭとの接触率が大きいため、ＰＭの燃焼効率（酸化効率）を向上することができ、ＰＭの低減性能の向上に有効である。
本発明者らが種々検討を行った結果、排ガス経路に設置される三次元網目状構造体の全体にわたって、略均一に分散させてＰＭを捕集することができれば、更にＰＭの燃焼効率を向上させることができることが分かった。
三次元網目状構造体に略均一に分散させてＰＭを捕集するためには、三次元網目状構造体の全体にわたって略均一な流量で排ガスを流通させることが有効である。即ち、略均一な流量の排ガスが流通する面積が大きい程、ＰＭを略均一に分散させて三次元網目状構造体に捕集することができ、ＰＭの捕集効率及び燃焼効率を向上させることができる。
【００１２】
略均一な流量の排ガスが流通する三次元網目状構造体の面積の違いによって、ＰＭの捕集効率が異なることを次の方法により確認した。
排ガスの流通方向に直交するように大きさの異なる三次元網目状構造体を設置して、各三次元網目状構造体に、例えば、流量１３００Ｌ／ｍｉｎなどの条件で、排ガスを流通させて、三次元網目状構造体の下流側で、三次元網目状構造体から排出されるＰＭの粒径別個数分布を走査型モビリティ粒径分析器（ＳＭＰＳ：Scanning Mobility Particle Seizer，ＴＳＩ社, model 3936L76）により測定した。
本例において、三次元網目状構造体は、空隙率が７０％であり、繊維の平均直径が３０μｍのものを用いた。
図２に示すように、ＰＭの個数は、（ａ）面積１４４φ（１４４ｃｍ２）の三次元網目状構造体を１枚設置した場合と、（ｂ）面積１００φ（１００ｃｍ２）の三次元網目状構造体を１枚設置した場合と、（ｃ）面積３６φ（３６ｃｍ２）の三次元網目状構造体を等間隔で４枚並列に設置した場合（４枚の合計面積１４４ｃｍ２）に分けて測定した。測定結果を図３に示す。
【００１３】
図３に示すように、最も面積が大きい１４４φの三次元網目状構造体は、この三次元網目状構造体の下流側で測定されたＰＭの個数が最も少なく、ＰＭの粒径の大小に係わらず、ＰＭの捕集率が高かった。
一方、面積が１００φ、３６φの三次元網目状構造体は、これらの三次元網目状構造体の下流側で測定されたＰＭの個数が１４４φの三次元網目状構造体の下流側で測定されたＰＭの個数よりも多く、ＰＭの捕集率が低かった。なお、図３中、ＩＮは、三次元網目状構造体の上流側で測定された排ガス中のＰＭの個数を示している。
【００１４】
特に３６φの三次元網目状構造体を４枚並列に配置した下流側で測定されたＰＭの粒径別個数分布は、ＰＭの粒径が１００ｎｍ以上の大きいものの個数が多かった。
図２に示すように、３６φの三次元網目状構造体を４枚並列に配置した場合は、排ガスが下流側に流通するに従って、三次元網目状構造体中に捕集されたＰＭ５が、ブラウン運動によりＰＭ５同士が互いに接触し、ＰＭ５の粒子が大きく増殖して、三次元網目状構造体から排出されるために、大きな粒径のＰＭ５の個数が増大したと推測される。
【００１５】
図２及び図３に示す結果から、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一な流量又は略均一な圧力で排ガスを三次元網目状構造体に流通させることができれば、ＰＭの捕集効率及び燃焼効率を向上させることが可能であることが分かった。
【００１６】
図４は、排ガス経路内に従来のＤＰＦを設置した状態の概略構成を示す説明図である。
図４に示すように、排ガス経路７内において、排ガスと接触する三次元網目状構造体の面積を可能な限り大面積にするためには、排ガスの流通方向に沿って、三次元網目状構造体を筒状に形成することが好ましい。
図４に、三次元網目状構造体８及び支持体９が筒体であり、三次元網目状構造体８の内部に、透孔を有する支持体９を同軸関係で配置したＤＰＦ１０を示す。
なお、図４のＤＰＦ１０は、三次元網目状構造体８の一部を破断して、この三次元網目状構造体８の内部に配置した支持体９の一部を示している。
【００１７】
図４中、矢印で示すように、排ガスは、三次元網目状構造体８と支持体９を流通して、ＤＰＦ１０の内部（支持体９の内部）に流入し、ＤＰＦ１０と連通する排出口１１から排出される（図４中、矢印は排ガスの流通方向及び流量を模式的に示す）。
【００１８】
しかし、ＤＰＦ１０を流通する排ガスは、排ガス経路７の上流側（ｉｎ）と下流側（ｏｕｔ）で流量及び圧力が異なる。
図５は、排ガス経路７の上流側（ｉｎ）から下流側（ｏｕｔ）にかけて、図４に示すＤＰＦ１０を流通する排ガスの流量を示すグラフである。
図５において、ＤＰＦ１０の下流側端部から（Ａ）２ｃｍ、（Ｂ）５ｃｍ、（Ｃ）１０ｃｍ、（Ｄ）１５ｃｍ、（Ｅ）２０ｃｍ、（Ｆ）２５ｃｍの位置を流通する排ガスの流量を風量測定装置（日吉電気製作社製）により測定した。
【００１９】
図４及び図５に示すように、排ガス経路７の上流側（ｉｎ）では、ＤＰＦ１０を流通する排ガスの流量が小さく、下流側（ｏｕｔ）に向かうに従って排ガスの流量が大きくなる。
ＤＰＦ１０の上流側（ｉｎ）では、排ガス中のＰＭを捕集し易く、三次元網目状構造体８中に多量のＰＭが捕集されることによって圧力損失が大きくなり、排ガスの流量が小さくなると推測する。
一方、ＤＰＦ１０の下流側（ｏｕｔ）では、三次元網目状構造体８中に捕集されるＰＭの量が少ないので圧力損失は小さくなり、排ガスの流量が大きくなると推測する。
このように、排ガス経路７内に配置されたＤＰＦ１０を流通する排ガスの流量が不均一であると、ＤＰＦ１０を構成する三次元網目状構造体８に、略均一に分散してＰＭを捕集することができず、三次元網目状構造体８に担持された触媒とＰＭとの接触率が小さくなり、ＰＭの燃焼効率が低下する。
【００２０】
次に、本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第１の例を図６に基づき説明する。図６中、矢印は排ガスの流通方向及び流量を模式的に示す。図６は、三次元網目状構造体１３の一部を破断して、内部に配置した支持体１４の一部を示している。
【００２１】
図６に示すように、本例のＤＰＦ１２は、筒体である三次元網目状構造体１３と支持体１４とを備え、三次元網目状構造体１３の内部に支持体１４を同軸関係で配置している。また、本例のＤＰＦ１２は、三次元網目状構造体１３及び／又は支持体１４が、排ガス経路１５の下流側の排出口１６に向かって圧力損失を大きくする構成とした。
図６においては、排ガス経路１５の排出口１６（下流側）に向けて、支持体１４の表面積を増加させた例を示している。
本例においては、支持体に形成する透孔の面積を排ガス経路の下流側に向けて減少させることによって、上流側に配置された支持体１４ａの表面積に対して、下流側に配置された支持体１４ｂの表面積を増加させている。
【００２２】
図６に示すように、本例のＤＰＦ１２は、可能な限り大面積で排ガスと接触するように、筒状の三次元網目状構造体１３及び支持体１４を備えている。
更に、本例のＤＰＦ１２は、排ガス経路１５の下流側に向かって圧力損失を大きくする構成としたため、上流側と下流側でＤＰＦ１２を流通する排ガスの流量及び／又は圧力を略均一にすることができる。
排ガスの経路の下流側に向かって、圧力損失を大きくする構成は、本例に限らず、例えば、排ガス経路の下流側に向かって三次元網目状構造体１３の空隙率を減少させるなどの構成が挙げられる。
【００２３】
以下、ＤＰＦを構成する三次元網目状構造体及び／又は支持体の好ましい実施形態について説明する。
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第２の例として、排ガス経路の下流側に向けて三次元網目状構造体の空隙率を減少させたＤＰＦが挙げられる。
本明細書において、排ガス経路の下流側とは、排ガス経路に配置されるＤＰＦの長手方向の半分を境として、一方の側を下流側とし、他方の側を上流側とする。
本例において、ＤＰＦを構成する筒体の三次元網目状構造体は、一方の側の空隙率を大きく、他方の側の空隙率を小さく形成し、空隙率の大きい側を排ガス経路の上流側（排ガスの流入口に近い側）に配置する。
三次元網目状構造体は、ＤＰＦの長手方向の半分を境として、一方の側と他方の側で２段階で空隙率を減少させる構成に限らず、下流側に向けて多段階に空隙率を減少させる構成としてもよく、下流側に向けて連続して徐々に空隙率を減少させる構成にしてもよい。
【００２４】
三次元網目状構造体の上流側（一方の側）の空隙率は、好ましくは９５〜７０％であり、より好ましくは８５〜７０％である。
排ガス経路の上流側（ｉｎ）に配置する三次元網目状構造体の空隙率が９５％を超えると、空隙率が大きすぎてＰＭを効率よく捕集することができにくくなり、三次元網目状構造体に捕集されたＰＭ同士が接触して大きな粒径のＰＭが排出され易くなる。
一方、上流側（ｉｎ）に配置する三次元網目状構造体の空隙率が、７０％未満であると、空隙率が少なすぎて、排ガス経路の上流側の圧力損失が大きくなり、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一な流量の排ガスを流通することが難しくなる。
【００２５】
また、三次元網目状構造体１３の下流側（他方の側）の空隙率は、好ましくは９０〜５０％であり、より好ましくは７５〜６０％である。
排ガス経路の下流側（ｏｕｔ）に配置する三次元網目状構造体の空隙率が９０％を超えると、上流側の空隙率との差が小さくなり、圧力損失が小さいので、下流側に向けて流量が多くなる排ガスを、上流側から下流側まで略均一なる流量で流通させることが難しくなる。
一方、下流側（ｏｕｔ）に配置する三次元網目状構造体の空隙率が、５０％未満であると、空隙率が小さすぎて圧力損失が大きくなり、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一な流量の排ガスを流通させることが難しくなる。
【００２６】
三次元網目状構造体は、排ガス経路の上流側に配置する三次元網目状構造体の空隙率を１００％とした場合に、排ガス経路の下流側に配置する三次元網目状構造体の空隙率の減少率が５〜５０％であることが好ましい。
【００２７】
三次元網目状構造体の空隙率は、水銀圧入法（測定装置：オートポアＩＶ９５１０、島津製作所社製、以下、この測定装置を用いて三次元網目状構造体の空隙率を測定した。）により、下記（１）式に基づいて空隙率を算出する。この方法は、内容積が精密に測定されている容器に試料及び水銀を充填し、容器の容積から充填された水銀の容積を除いた値によって空隙率を算出する方法である。
空隙率（％）＝圧入された水銀容積（細孔容積）／試料体積×１００ ・・・（１）
【００２８】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第３の例として、例えば、排ガス経路の下流側に配置する三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径が、排ガス経路の上流側に配置する三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径よりも小さいものを用いることができる。
【００２９】
排ガス経路の上流側に配置する、三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径は、好ましくは５〜３０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍ、更に好ましくは１５〜３０μｍである。
排ガス経路の上流側に配置する、三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径が、５μｍ未満であると、空隙率が減少し圧力損失が大きくなり、３０μｍを超えると、空隙率が大きく成りすぎて、ＰＭの捕集効率が低下する。
【００３０】
排ガス経路の下流側に配置する、三元網目状構造体を構成する繊維の平均直径は、好ましくは３〜１５μｍ、より好ましくは３〜１０μｍである。
排ガス経路の下流側に配置する、三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径が、３μｍ未満であると、空隙率が減少し圧力損失が大きくなり、１０μｍを超えると、下流側の空隙率が大きくなりすぎて、上流側から下流側に亘って略均一な流量、圧力損失で排ガスを流通させることが難しくなる。
【００３１】
排ガス経路の上流側と下流側では、三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径の差が２〜１５μｍであることが好ましい。
【００３２】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第４の例として、三次元網目状構造体が、ジグザグ状の複数のプリーツを有するものであってもよい。三次元網目状構造体のプリーツ（折り襞）は等間隔で形成されていることが好ましい。
図７は、プリーツを有する三次元網目状構造体１７と支持体１８とを備えたＤＰＦ１９の概略構成を示す斜視図である。
【００３３】
図７に示すＤＰＦ１９は、三次元網目状構造体１８の構成として、上流側（ｉｎ）に配置する、三次元網目状構造体１７ａを構成する繊維に平均直径の大きいものを用い、下流側（ｏｕｔ）に配置する、三次元網目上構造体１７ｂを構成する繊維に平均直径の小さいものを用いた例である。
上流側に配置する三次元網目状構造体１７ａを構成する繊維の平均直径が大きく、下流側に配置する三次元網目状構造体１７ｂを構成する繊維の平均直径を小さくすることで、三次元網目状構造体１８を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした。この構成により、筒体の三次元網目状構造体１８の上流側から下流側まで、略均一な流量の排ガスを流通させることができる。
【００３４】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第５の例として、プリーツを有する三次元網目状構造体のプリーツの折り角度を排ガス経路の下流側に向けて段階的又は連続的に小さくしてもよい。
図８は、三次元網目状構造体のプリーツの折り角度を下流側に向けて段階的に小さくした三次元網目状構造体２０と支持体２１を備えたＤＰＦ２２の概略構成を示す斜視図である。
【００３５】
図８に示すＤＰＦ２２のように、上流側（ｉｎ）に配置する三次元網目状構造体２０ａのプリーツの折り角度を大きく、下流側（ｏｕｔ）に配置する三次元網目状構造体２０ｂのプリーツの折り角度を小さくすることで、三次元網目状構造体２０を、下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした。この構成により、筒体の三次元網目状構造体２０の上流側から下流側まで、略均一な流量の排ガスを流通させることができる。
図８に示す例においては、三次元網目状構造体２０のプリーツの折り角度を、上流側と下流側の２段階でプリーツの折り角度を小さくしているが、本例に限らず、上流側から下流側まで多段階にプリーツの折り角度を変化させてもよく、下流側に向けて徐々に折り角度を小さくするように連続的に折り角度を変化させてもよい。
【００３６】
図９は、上流側（ｉｎ）に配置する三次元網目状構造体２０ａの端面を示す。
上流側に配置する三次元網目状構造体２０ａのプリーツの折り角度θａ、θａ’は、１００度以下であることが好ましい。プリーツの折り角度が１００度を超えると、プリーツを成形しにくくなり、プリーツを成形した効果が発揮され難くなる。
【００３７】
図１０は、下流側（ｏｕｔ）に配置する三次元網目状構造体２０ｂの端面を示す。
下流側に配置する三次元網目状構造体２０ｂのプリーツの折り角度θｂ,θｂ’は、３０度以下であることが好ましい。プリーツの折り角度が３０度を超えると、排ガスと接触する面積が大きくなりすぎて、上流側から下流側に亘って略均一な流量、圧力損失で排ガスを流通させることが難しくなる。
【００３８】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第６〜８の例として、支持体の表面積を、排ガス経路の下流側に向けて増加させた構成としてもよい。
支持体の表面積を増加させるためには、例えば、支持体に形成する透孔の面積を下流側に向けて減少させた構成とすることが挙げられる。
図１１〜１３は、下流側に向けて透孔の面積を減少させた支持体２３と、プリーツを有する三次元網目状構造体２４とを備えたＤＰＦ２５の概略構成を示す説明図である。図１１〜１３は、三次元網目状構造体２４の一部を破断し、内部に配置した支持体２３の一部を示している。図１１〜１３において、同様の部材には、同一の符号を付した。
【００３９】
図１１は、上流側に配置する支持体２３の透孔２３ａに対して、下流側に配置する支持体２３の透孔２３ｂの個数を減らすことによって、透孔２３ｂの面積を減少させた例を示す。
図１２は、上流側に配置する支持体２３の透孔２３ａに対して、下流側に配置する支持体２３の透孔２３ｃの孔直径を小さくすることによって、透孔２３ｃの面積を減少させた例を示す。
また、図１３は、上流側に配置する支持体２３の透孔２３ａの孔形状（例えば円形）と、下流側に配置する支持体２３の透孔２３ｄの孔形状（例えば四角形）を変えることによって、透孔２３ｄの面積を減少させた例を示す。
【００４０】
本明細書において、下流側の透孔の面積とは、排ガス経路に配置される支持体の長手方向の半分を境として、一方の側に形成された個々の透孔の合計面積をいう。
支持体は、一方の側と他方の側で透孔の面積が異なるように２段階で透孔の面積を変化させる場合に限らず、多段階に透孔の面積を減少させるようにしてもよく、連続して透孔の面積を除々に減少させるように構成してもよい。
【００４１】
排ガス経路の上流側に配置する支持体の透孔の面積に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体の透孔の面積の減少率が３０％以下であることが好ましい。
排ガス経路に配置するＤＰＦの支持体の長手方向の半分を境として、一方の側（上流側）に形成された個々の透孔の合計面積を１００％とした場合に、他方の側（下流側）に形成された個々の透孔の合計面積が７０％以上であり、他方の側（下流側）に配置された支持体の透孔の面積の減少率が３０％以下であることが好ましい。
排ガス経路の下流側に配置する、支持体の透孔の面積の減少率が３０％を超えると、下流側に配置する支持体と排ガスとの接触面積が大きくなり、上流側から下流側まで、略均一な流量の排ガスを流通させることが難しくなる。
【００４２】
本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第９の例として、排ガス経路を流通する排ガスの流通方向に直交する、上記三次元網目構造体及び支持体の断面積を、排ガス経路の下流側に向けて小さくしてもよい。
図１４は、排ガス経路の下流側に向けて断面積を小さくした支持体２６と、排ガス経路の下流側に向けて断面積を小さくした三次元網目状構造体２７とを備えたＤＰＦ２８の概略構成を示す説明図である。図１４は、三次元網目状構造体２７の一部を破断し、内部に配置した支持体２６の一部を示す。
支持体２６及び三次元網目状構造体２７の排ガスの流通方向に直交する断面積を排ガス経路の下流側に向けて小さくすることによって、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくすることができ、上流側から下流側にかけて略均一な流量で排ガスをＤＰＦに流通させることができる。
【００４３】
ＤＰＦを構成する三次元網目状構造体は、無機繊維を含むものである。
無機繊維としては、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、又はアルミナシリカ繊維、及びこれらを任意に組み合わせたものを用いることが好ましく、任意に組み合わせたものとしては、これらの混合物や複合化物などが挙げられる。更に、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含むいわゆるガラス繊維を用いてもよい。
無機繊維としては、アルミナ繊維、アルミナシリカ繊維等のアルミニウムを含むメタル繊維であることがより好ましい。
【００４４】
アルミニウムを含むメタル繊維は、表面部にアルミニウムを含有し、且つ表面に凹部及び／又は凸部を複数有し、メタル繊維の表面に、この凹部及び／又は凸部によって構成される鱗状模様を有するものであることが好ましい。このメタル繊維は、アルミニウムを含むメタル繊維をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ処理を行うことによって製造することができる。
凹部及び／又は凸部によって構成される鱗状模様を有するメタル繊維は、凹部及び／又は凸部の円ないし楕円相当の長径が１００〜５００ｎｍのものであることが好ましい。
凹部及び／又は凸部によって構成される鱗状模様を有するメタル繊維は、触媒層形成用のスラリーとの密着性が向上し、更に、繊維表面に形成された触媒層との密着性が向上する。
【００４５】
三次元網目状構造体を構成する無機繊維は、本発明のＤＰＦを構成する三次元網目状構造体の効果を妨げない限り、特に限定されないが、好ましくは繊維の平均直径が３〜３０μｍであり、長さが０．１〜１０ｍｍである。なお、三次元網目状構造体中には、長繊維と短繊維の両方を含んでいてもよい。
【００４６】
ＤＰＦを構成する支持体としては、三次元網目状構造体を下流側から支持できる形態のものであれば特に限定されないが、例えば厚さ０．５〜５．０ｍｍのアルミ製、ステンレス製、アルミニウム成分を含む鋼材等から成るのパンチングメタル板を用いることができる。
中でも、アルミニウム成分を含む鋼材は、触媒層形成用のスラリーとの密着性が良好であり、支持体に形成された触媒層との密着性が良好であるため、支持体を構成する材料として好適に用いることができる。
支持体に形成する透孔は、円形、楕円形、又は多角形、及びこれらを任意に組み合わせた形状としてもよい。
【００４７】
三次元網目状構造体に担持する触媒の成分としては、例えば白金、パラジウム、ロジウム等の貴金属や、セリウムやジルコニウム、アルカリ金属、アルカリ土類金属等を含んだ助触媒として機能し得る酸化物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明を参考例、実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（参考例）
先ず、略均一な排ガスが流通する三次元網目状構造体の面積の違いによるＰＭの酸化速度及び圧力損失の変化を測定した。
図１５に示すように、排ガスの流通方向に直交するように、（ａ）面積１４４φ（１４４ｃｍ２）の三次元網目状構造体を１枚設置した場合と、（ｂ）面積１００φ（１００ｃｍ２）の三次元網目状構造体を１枚設置した場合と、（ｃ）面積３６φ（３６ｃｍ２）の三次元網目状構造体を等間隔で４枚並列に設置した場合（４枚の合計面積１４４ｃｍ２）に分けて測定した
各三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、水銀圧入法により測定した空隙率が７０％であった。この三次元網目状構造体を構成するメタル繊維の表面に、触媒として
セリウム（Ｃｅ）を担持させた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
各三次元網目状構造体に、流量１３００Ｌ／分で排ガスを流通させて、各三次元網目状構造体に捕集されたＰＭの酸化速度を圧力損失の計測方法により、デジタルプレッシャーゲージ（TOUKYO KOKUKEIKI社製）を用いて計測した。また、同様に三次元網目状構造体を流通した排ガスの圧力損失を計測した。結果を図１６に示す。
【００５０】
図１６に示すとおり、略均一な流量の排ガス流通する面積が最も大きい１４４φの三次元網目状構造体は、最もＰＭ酸化速度が速く、圧力損失も小さかった。
一方、面積が１００φ、３６φのＰＭ酸化速度は遅く、圧力損失も大きかった。
特に、３６φの三次元網目状構造体を４枚並列に配置したものはＰＭ酸化速度も遅く、圧力損失も大きくなった。
この結果から、上流側から下流側まで略均一な流量で排ガスが三次元網目状構造体を流通すれば、ＰＭ酸化速度（燃焼効率）が大きくなり、ＤＰＦ全体を流通する排ガスの圧力損失も小さくなることが確認できた。
【００５１】
（実施例１）
図６と同様のＤＰＦを用いて、ＤＰＦを流通する排ガスの流量を測定した。本例のＤＰＦ１２は、筒体である三次元網目状構造体１３と支持体１４とを備え、三次元網目状構造体１３の内部に支持体１４を同軸関係で配置し、排ガス経路１５の下流側（排出口１６）に向かって圧力損失を大きくする構成とした。具体的には、排ガス経路に配置したＤＰＦの長手方向の半分を境として、排ガス経路１５の下流側（排出口）に向けて支持体１４の表面積を増加させる構成とした。
支持体１４は、厚さ１．５ｍｍのパンチングメタルを用いて、透孔がない場合の支持体の表面積１００％とした場合に、支持体の表面積が５０％となるように透孔を形成した支持体１４ａを排ガス経路１５の上流側に配置し、支持体の表面積が７５％となるように透孔を形成した支持体１４ｂを下流側に配置した。
三次元網目状構造体１３は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、水銀圧入法で測定した空隙率が７０％であった。この三次元網目状構造体を構成するメタル繊維の表面に、触媒としてＣｅを担持させた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
本例のＤＰＦ１２の下流側端部（排出口１６）から（Ａ）２ｃｍ、（Ｂ）５ｃｍ、（Ｃ）１０ｃｍ、（Ｄ）１５ｃｍ、（Ｅ）２０ｃｍ、（Ｆ）２５ｃｍの位置を流通する排ガスの流量を風量測定装置（日吉電気製作所製 ＤＰ７０Ｃ）により測定した。結果を表１及び図１７に示す。
【００５２】
（比較例１）
図４に示すように、支持体の構成を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としていないこと以外は、実施例１と同様のＤＰＦを用いて、実施例１と同様にして、ＤＰＦを流通する排ガスの流量を測定した。結果を表１及び図１７に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】
図１７に示すように、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成とした実施例１のＤＰＦは、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一の流量の排ガスが流通した。
一方、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としていない比較例１のＤＰＦは、排ガス流路の下流側（ｏｕｔ）の流量が大きく、上流側（ｉｎ）の流量が小さく、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
この結果から、実施例１のＤＰＦは、排ガス経路内の上流側から下流側まで略均一の流量の排ガスを流通させることができるので、ＰＭの捕集効率及びＰＭ酸化速度（燃焼効率）を向上させることができ、ＰＭ低減性能を向上させることができる。
【００５５】
（実施例２）
三次元網目状構造体の空隙率を排ガス経路の下流側に向けて減少させたＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表２及び図１８に示す。
本実施例のＤＰＦは、三次元網目状構造体と支持体が筒体であり、三次元網目状構造体の内部に支持体を同軸関係で配置したものを用いた。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、メタル繊維の表面に、触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
上流側に配置する三次元網目状構造体は、水銀圧入法で測定した空隙率が９０％であり、下流側に配置する三次元網目状構造体は、同法で測定した空隙率が５０％であった。上流側に配置する三次元網目状構造体の空隙率に対して、下流側に配置する三次元網目状構造体の空隙率の減少率は４０％であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
【００５６】
（比較例２）
排ガス経路の下流側に向かって三次元網目状構造体の空隙率を減少させた構成としていないこと以外は、実施例２と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例２と同様にして測定した。結果を表２及び図１８に示す。
本比較例の三次元網目状構造体は、水銀圧入法により測定した空隙率が９０％である。
【００５７】
【表２】
【００５８】
図１８に示すように、排ガス経路の下流側に向かって空隙率を減少させた実施例２のＤＰＦは、排ガス経路の下流側の流量がやや大きいものの、排ガス経路の上流側から下流側に亘って排ガスの流量が略均一になった。
一方、上流側から下流側まで空隙率が均一である比較例２のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【００５９】
（実施例３）
図７と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表３及び図１９に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有するアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
上流側に配置する三次元網目状構造体を構成する、メタル繊維の平均直径は３０μｍであり、下流側に配置する三次元網目状構造体を構成する、メタル繊維の平均直径は１５μｍであった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
【００６０】
（比較例３）
繊維直径が３０μｍのメタル繊維により構成された三次元網目状構造体を用いたこと以外は、実施例３と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例３と同様にして測定した。結果を表３及び図１９に示す。
【００６１】
【表３】
【００６２】
図１９に示すように、排ガス経路の下流側に配置した三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径が、排ガス経路の上流側に配置した上記三次元網目状構造体を構成する繊維の平均直径よりも小さい実施例３のＤＰＦは、排ガス経路の下流側の流量がやや大きいものの、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一な流量の排ガスが流通した。
一方、上流側から下流側まで同一の平均直径を有する繊維で構成された三次元網目状構造体を備えた比較例３のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【００６３】
（実施例４）
図１１と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表４及び図２０に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
三次元網目状構造体の水銀圧入法により測定した空隙率は７０％であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体の表面積７０ｃｍ２に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体の表面積が１００ｃｍ２であった。
また、この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体に形成された個々の透孔の合計面積１００％に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体に形成された個々の透孔の合計面積が７０％であり、排ガス経路の下流側に配置した支持体の透孔の面積の減少率は３０％であった。
【００６４】
（比較例４）
排ガス経路の下流側に向かって支持体の透孔の面積を減少させた構成としていないこと以外は、実施例４と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例２と同様にして測定した。結果を表４及び図２０に示す。
【００６５】
【表４】
【００６６】
図２０に示すように、排ガス経路の下流側に向けて支持体の透孔の面積を減少させた実施例４のＤＰＦは、排ガス経路の下流側の流量がやや大きいものの、上流側から下流側までＤＰＦを流通する排ガスの流量が略均一になった。
一方、上流側から下流側まで空隙率が均一である比較例４のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【００６７】
（実施例５）
図１３と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表５及び図２１に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維の平均直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体の透孔の孔形状を円形とし、排ガス経路の下流側に配置する支持体の透孔の孔形状四角形とした。
また、この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体の表面積８５ｃｍ２に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体の表面積１００ｃｍ２であった。
また、この支持体は、排ガス経路の上流側に配置する支持体に形成された個々の透孔の合計面積１００％に対して、排ガス経路の下流側に配置する支持体に形成された個々の透孔の合計面積が８５％であり、排ガス経路の下流側に配置した支持体の透孔の面積の減少率が１５％であった。
【００６８】
（比較例５）
排ガス経路の上流側と下流側で同一直径の円形の透孔を有する支持体を用いたこと以外は、実施例５と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例５と同様にして測定した。結果を表５及び図２１に示す。
【００６９】
【表５】
【００７０】
図２１に示すように、排ガス経路の下流側に向かって支持体の透孔の形状を変化させた実施例５のＤＰＦは、上流側と下流側で排ガス流量の差が大きくなり、この差が比較例５のＤＰＦとあまり変わらなかった。
【００７１】
（実施例６）
図８と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表６及び図２２に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
この三次元網目状構造体の水銀圧入法により測定された空隙率は７０％であった。
この三次元網目状構造体は、上流側に配置する三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が１００度であり、下流側に配置する三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が３０度であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
【００７２】
（比較例６）
排ガス経路の上流側と下流側で、プリーツの折り角度が同一の１００度の三次元網目状構造体を用いたこと以外は、実施例６と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例６と同様にして測定した。結果を表６及び図２２に示す。
【００７３】
【表６】
【００７４】
図２２に示すように、排ガス経路の下流側に配置した三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が、排ガス経路の上流側に配置した三次元網目状構造体のプリーツの折り角度よりも小さい実施例６のＤＰＦは、上流側から下流側まで略均一な流量の排ガスが流通した。
一方、上流側から下流側までプリーツの折り角度が同一である三次元網目状構造体を備えた比較例６のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【００７５】
（実施例７）
図１４と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例１と同様にして測定した。結果を表７及び図２３に示す。
三次元網目状構造体は、表面に鱗状模様の凹部及び／又は凸部を有し、繊維直径が３０μｍのアルミニウムを含むメタル繊維を含み、このメタル繊維の表面に触媒としてＣｅを担持させたものを用いた。Ｃｅの担持量は、触媒を担持させた三次元網目状構造体の全質量１００質量％に対して、５〜２０質量％であった。
この三次元網目状構造体の水銀圧入法により測定された空隙率は７０％であった。
支持体は、直径５〜１０ｍｍの透孔が等間隔で形成されている、厚さ１．５ｍｍのアルミニウム成分を含む鋼材から成るパンチングメタルを用いた。
この支持体は、排ガス流路を流通する排ガスの流通方向に直交する、支持体の上流側の断面積が約１００ｃｍ２であり、下流側の断面積が約３０ｃｍ２であった。
この支持体の外部に、同軸関係でプリーツを有する三次元網目状構造体を配置した。この三次元網目状構造体は、上流側に配置される三次元網目状構造体の断面積が大きく、下流側に配置される三次元網目状構造体の断面積が小さいものを用いた。
【００７６】
（比較例７）
排ガス経路の上流側と下流側で断面積が同一の支持体と三次元網目状構造体を用いたこと以外は、実施例７と同様のＤＰＦを用いて、このＤＰＦを流通する排ガスの流量を実施例７と同様にして測定した。結果を表７及び図２３に示す。
なお、本比較例の支持体の断面積は約１００ｃｍ２であり、この支持体の外部に、同軸関係でプリーツを有する三次元網目状構造体を配置した。この三次元網目状構造体は、支持体の断面積よりもやや大きい断面積を有するものを用いた。
【００７７】
【表７】
【００７８】
図２３に示すように、排ガス経路の下流側に向かって、排ガスの流通方向に直交する断面積を小さくした実施例７のＤＰＦは、排ガス経路の上流側から下流側まで略均一の流量の排ガスが流通した。
一方、上流側から下流側まで、排ガスの流通方向に直交する断面積が同一である比較例７のＤＰＦは、上流側と下流側では、排ガスの流量の差が大きくなった。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】従来のセラミックス系の材料から成形されたフィルタの一例と、本発明のＤＰＦを構成する三次元網状構造体（ｂ）の概略構成の一例を示す説明図である。
【図２】ＰＭ個数の測定方法を示す説明図である。
【図３】ＰＭの個数を示すグラフである。
【図４】排ガス経路内に従来例のＤＰＦを設置した状態を示す説明図である。
【図５】図４に示すＤＰＦを流通する排ガスの流量を示すグラフである。
【図６】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第１の例を示す説明図である。
【図７】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第４の例を示す斜視図である。
【図８】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第５の例を示す斜視図である。
【図９】図８に示すＤＰＦの上流側の端面図である。
【図１０】図８に示すＤＰＦの下流側の端面図である。
【図１１】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第６の例を示す説明図である。
【図１２】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第７の例を示す説明図である。
【図１３】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第８の例を示す説明図である。
【図１４】本発明のＤＰＦの好ましい実施形態の第９の例を示す説明図である。
【図１５】ＰＭ酸化速度及び圧力損失の測定方法を示す説明図である。
【図１６】ＰＭ酸化速度及び圧力損失を示すグラフである。
【図１７】実施例１及び比較例１のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図１８】実施例２及び比較例２のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図１９】実施例３及び比較例３のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図２０】実施例４及び比較例４のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図２１】実施例５及び比較例５のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図２２】実施例６及び比較例６のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【図２３】実施例７及び比較例７のＤＰＦを流通する排ガス流量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８０】
１ フィルタ
２ セラミックス系の担体
３ 孔部
４ 触媒
５ ＰＭ
６ 三次元網目状構造体
６ａ 触媒
７ 排ガス経路
８ 三次元網目状構造体
９ 支持体
１０ ＤＰＦ
１１ 排出口
１２ ＤＰＦ
１３ 三次元網目状構造体
１４ 支持体
１４ａ 上流側に配置する支持体
１４ｂ 下流側に配置する支持体
１５ 排ガス経路
１６ 排出口
１７，２０ 三次元網目状構造体
１７ａ，２０ａ 上流側に配置する三次元網目状構造体
１７ｂ，２０ｂ 下流側に配置する三次元網目状構造体
１８，２１ 支持体
１９，２２ ＤＰＦ
２３ 支持体
２３ａ 上流側に配置する支持体の透孔
２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 下流側に配置する支持体の透孔
２４ 三次元網目状構造体
２５ ＤＰＦ
２６ 支持体
２７ 三次元網目状構造体
２８ ＤＰＦ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機繊維を含む三次元網目状構造体と、透孔を有する支持体とを備え、上記三次元網目状構造体及び／又は支持体の構成を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としたことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項２】
上記三次元網目状構造体の空隙率を排ガス経路の下流側に向けて減少させたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項３】
上記支持体の表面積を排ガス経路の下流側に向けて増加させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項４】
上記三次元網目状構造体及び支持体が筒体であり、三次元網目状構造体の内部に支持体を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項５】
排ガス経路の下流側に配置する上記三次元網目状構造体を構成する繊維の直径が、排ガス経路の上流側に配置する上記三次元網目状構造体を構成する繊維の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項６】
排ガス経路の上流側に配置する上記三次元網目状構造体の空隙率に対して、排ガス経路の下流側に配置する上記三次元網目状構造体の空隙率の減少率が５〜５０％であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項７】
上記三次元網目状構造体が複数のプリーツを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項８】
上記プリーツの折り角度を排ガス経路の下流側に向けて段階的又は連続的に小さくしたことを特徴とする請求項７に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項９】
排ガス経路の上流側に配置する上記三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が１００度以下であり、排ガス経路の下流側に配置する上記三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が３０度以下であることを特徴とする請求項８に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１０】
上記支持体の透孔の面積を排ガス経路の下流側に向けて減少させたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１１】
排ガス経路の上流側に配置する上記支持体の透孔の面積に対して、排ガス経路の下流側に配置する上記支持体の透孔の面積の減少率が３０％以下であることを特徴とする請求項１０に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１２】
上記支持体の各透孔の孔形状が、楕円形、円形又は多角形であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１３】
排ガス経路を流通する排ガスの流通方向に直交する、上記三次元網目状構造体及び支持体の断面積を、排ガス経路の下流側に向けて小さくしたことを特徴とする請求項４〜１２のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１４】
上記三次元網目状構造体に触媒を担持したことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１５】
上記無機繊維が、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維及びアルミナシリカ繊維から成る群より選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１】
無機繊維を含む三次元網目状構造体と、透孔を有する支持体とを備え、上記三次元網目状構造体及び／又は支持体の構成を、排ガス経路の下流側に向けて圧力損失を大きくする構成としたことを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項２】
上記三次元網目状構造体の空隙率を排ガス経路の下流側に向けて減少させたことを特徴とする請求項１に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項３】
上記支持体の表面積を排ガス経路の下流側に向けて増加させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項４】
上記三次元網目状構造体及び支持体が筒体であり、三次元網目状構造体の内部に支持体を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項５】
排ガス経路の下流側に配置する上記三次元網目状構造体を構成する繊維の直径が、排ガス経路の上流側に配置する上記三次元網目状構造体を構成する繊維の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項６】
排ガス経路の上流側に配置する上記三次元網目状構造体の空隙率に対して、排ガス経路の下流側に配置する上記三次元網目状構造体の空隙率の減少率が５〜５０％であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項７】
上記三次元網目状構造体が複数のプリーツを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項８】
上記プリーツの折り角度を排ガス経路の下流側に向けて段階的又は連続的に小さくしたことを特徴とする請求項７に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項９】
排ガス経路の上流側に配置する上記三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が１００度以下であり、排ガス経路の下流側に配置する上記三次元網目状構造体のプリーツの折り角度が３０度以下であることを特徴とする請求項８に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１０】
上記支持体の透孔の面積を排ガス経路の下流側に向けて減少させたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１１】
排ガス経路の上流側に配置する上記支持体の透孔の面積に対して、排ガス経路の下流側に配置する上記支持体の透孔の面積の減少率が３０％以下であることを特徴とする請求項１０に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１２】
上記支持体の各透孔の孔形状が、楕円形、円形又は多角形であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１３】
排ガス経路を流通する排ガスの流通方向に直交する、上記三次元網目状構造体及び支持体の断面積を、排ガス経路の下流側に向けて小さくしたことを特徴とする請求項４〜１２のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１４】
上記三次元網目状構造体に触媒を担持したことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【請求項１５】
上記無機繊維が、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維及びアルミナシリカ繊維から成る群より選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つの項に記載のディーゼルパティキュレートフィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００９−２７５５４１（Ｐ２００９−２７５５４１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２５９２１（Ｐ２００８−１２５９２１）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
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