JP3445775B2 - パティキュレート・フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばディーゼル
・エンジンの排気ガス中に含まれる浮遊粒子状物質であ
るすすに代表されるパティキュレート・マター（Partic
ulate Matter以下特に断らない限り「ＰＭ」という。）
の捕集を行うパティキュレート・フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル・エンジンは経済性に優れて
いる反面、排気ガス中に含まれるＰＭの除去が重用な課
題となっている。このため、大気中にＰＭが放出されな
いようにディーゼル・エンジンの排気系にＰＭ捕集を行
うパティキュレート・フィルタを設ける技術が周知であ
る（特開平９−２６２４１４号公報参照）。

【０００３】パティキュレート・フィルタは、耐熱性金
属繊維からなるＮ枚（Ｎは二以上で偶数とする）のフィ
ルタ機能を有する不織布と、不織布と同じ枚数備えら
れ、不織布よりも幅寸法で幾分小さめで、かつ波形の縦
断面を呈するが故に一般に波板と称する耐熱性金属板と
を基本的に備える。

【０００４】また、パティキュレート・フィルタを形成
するには、概略次のようにする。

【０００５】不織布の上に波板を同じ向きで一枚ずつ交
互に重ね合わせて行き長形状積層材を形成し、その後、
長形状積層材をロール巻きして円柱状に形成する（以
下、長形状積層材を円柱状に形成したものを「円柱状積
層体」という。）。

【０００６】なお、円柱状積層体の形状は、波板の有す
る剛性によりその円柱形状が維持される。すなわち波板
は円柱状積層体の骨材として機能する。

【０００７】そして、当該円柱状積層体は、その半径方
向において隣接し合う不織布同士の先端を溶接によって
閉塞する目留め部と、同じく隣接する不織布同士の先端
を開放したままにする非目留め部とが交互に形成され
る。

【０００８】詳述すると、円柱状積層体をその一端側か
ら見たときに不織布の間に位置する波板が不織布によっ
て閉塞されて見えない目留め部と、開放されている故、
前記波板が見える非目留め部とに交互に形成してある。
そして、他端側でも目留め部と非目留め部とを交互に形
成してある。しかし、一端側と他端側とでは、目留め部
と非目留め部の形成箇所が異なる。

【０００９】すなわち、円柱状積層体の一端側で目留め
のされた隣接する一組の不織布同士については他端側で
は目留めをせず、一端側で目留めのされなかった別に隣
接する一組の不織布同士については他端側で目留めを行
う。

【００１０】その結果、前記円柱状積層体には、不織布
で囲繞された一端閉鎖他端開放の空間内に波板を入れた
部位(以下「層部」）が幾層にも旋回状態で形成され
る。そして、このような円柱状積層体を、排気管の内径
とほぼ同径で両端が開口した耐熱性金属製容器に入れ、
この耐熱性金属製容器の内面と前記円柱状積層体の外周
面とをそれらの適所で溶着し、これにより前記耐熱性金
属製容器に前記円柱状積層体が固定されてパティキュレ
ート・フィルタが形成される。なお、振動に対する耐久
性を確保するため、円柱状積層体と耐熱性金属容器との
間には極力隙間が無いように形成されている。

【００１１】パティキュレート・フィルタの排気管への
取り付けは、排気管同士の継ぎ手箇所に排気管を内嵌し
て行う。

【００１２】また、円柱状積層体で耐熱性金属製容器内
を充填し、耐熱性金属製容器内に隙間ができないように
し、排気が漏れなく円柱状積層体を経由するようにして
いる。それ故、円柱状積層体の外径と耐熱性金属製容器
の内径とは円柱状積層体の方がわずかに小さいがほぼ同
じ寸法といえる。

【００１３】前記のように構成され、また排気管に取り
付けられたパティキュレート・フィルタは、排気管と同
軸になる。

【００１４】そして、排気管をパティキュレート・フィ
ルタに取り付けた状態において、排気管をパティキュレ
ート・フィルタに向けて流れてきた排気ガスは、不織布
のうち排気上流側の非目留め部から、前記層部内に入
り、その後、排気管の下流に向けて流れる。この層部内
の下流側は、溶接によって目留めがされており、当該部
分では不織布の繊維同士の間にできる極微少隙間が閉ざ
されている。したがって、行き場の無くなった排気ガス
は、下流側で目留めがされた層部から、この層部に隣接
しかつ下流側が非目留め部である別の層部に向けて流入
する。その際、不織布の極微少隙間にＰＭを捕集し、こ
れにより排気ガスからＰＭを除去する。

【００１５】ＰＭが除去されて前記別の層部に流入した
排気ガスは、前記別の層部にあってはその下流側が非目
留め部であって開放されているため、その後、大気中に
放出される。

【００１６】一方、パティキュレート・フィルタによる
ＰＭの捕集量が増加し、金属繊維不織布が目詰まりをお
こす程になると排気抵抗が増大して排気流れが悪化する
ばかりか、それ以上のＰＭ捕集ができなくなる。

【００１７】そこで、捕集されたＰＭを排気ガス熱や電
気ヒータ熱等の利用により定期的に燃焼して除去し、こ
れにより目詰まりを防止し、パティキュレート・フィル
タによるＰＭ捕集に支障がでないようにしている。これ
をパティキュレート・フィルタの再生という。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報記
載の技術では、不織布と波板とからなる長形状積層材を
ロール巻きしており、その関係で長形状積層材の巻き始
め部分を小さく屈曲せざるを得ない。このため、長形状
積層材の巻き始め部分として屈曲される部分に過大な応
力を生じ、その結果、当該部分に微小ではあっても亀裂
や皺を生じ易い。

【００１９】また、円柱状積層体を形成する際に、単純
に不織布と波板を重ねあわせて長形状積層材をロール巻
きしただけでは、波板によって径方向の強度を得ること
はできるが、軸方向は両者の接触による摩擦抵抗で保持
されているだけであるため、軸方向に作用する排気ガス
圧力が急激に変化した場合、不織布と波板との間にずれ
を生ずることがある。両者の間にずれが生じると、波板
によって得られていた円柱状積層体の強度が低下するた
め円柱状積層体に亀裂や破損を生じることが考えられ
る。

【００２０】次に、パティキュレート・フィルタは、前
記のように排気管と同軸であり、また円柱状積層体の外
周部は、耐熱性金属製容器と溶接される。

【００２１】一方、排気管内における排気ガスの流れが
一番速い箇所（つまり圧力が一番高い箇所）は排気管の
軸心部分であり、この軸心部分は排気管内に生ずる圧力
の波の移動である排気脈動の影響を一番受け易い。

【００２２】よって、長期に亘ってパティキュレート・
フィルタを使用している間には、円柱状積層体の中心部
分が、圧力の影響で下流側に押しやられて突出し、恰も
先細りに巻かれたつる巻きばねのごときに円柱状積層体
を変形させてしまう。そして、前記押し出す力が円柱状
積層体の強度以上に作用した場合には、パティキュレー
ト・フィルタが破断してしまう。

【００２３】また、パティキュレート・フィルタの長期
使用により、排気熱や排気脈動による圧力変動に起因し
て、円柱状積層体の前記下流側目留め部の溶接が取れて
しまうことが考えられる。すると、当該目留め部が開口
し、排気ガスはパティキュレート・フィルタをただ何も
なく通過することと大差なくなり、不織布によるＰＭ捕
集率が極度に低下し、パティキュレート・フィルタのフ
ィルタ機能が衰えてしまう虞がある。

【００２４】加えて、排気ガス中には、エンジン・オイ
ルの燃焼成分であって、主たる成分に無水硫酸カルシウ
ム（石灰）を含む、無害といえるほどに人体への影響の
少ない、いわゆるアッシュが含まれている。しかし、こ
のアッシュもパティキュレート・フィルタに付着する物
質であるため、アッシュがパティキュレート・フィルタ
に付着すると排気抵抗のさらなる増大を招来する。よっ
て、アッシュについてもこれがパティキュレート・フィ
ルタに付着した場合には取り除く必要がある。

【００２５】その除去方法としては、前記のように排気
ガス熱等を利用した焼却が考えられる。しかし、ＰＭの
代表例であるすすの場合であれば６００℃程度の熱でも
燃焼できるが、アッシュの場合は１０００℃以上でなけ
れば燃焼できない。しかも、１０００℃以上の高熱を排
気系にもたらすと、アッシュの焼却はできてもパティキ
ュレート・フィルタそのものや触媒コンバータ等の排気
系構造物に熱害を及ぼすことが考えられる。

【００２６】このため、パティキュレート・フィルタか
ら如何にしてアッシュを除去するかが重要な課題とされ
ている。

【００２７】本願発明者は、パティキュレート・フィル
タについての実験および研究を重ねた結果、不織布を構
成する金属繊維の違いによっては不織布表面に付着する
アッシュの割合が異なることに気がついた。

【００２８】さらに、アッシュの燃焼可能温度である１
０００℃に満たない、例えばすすの可燃温度である６０
０℃程度であってもアッシュの堆積量を大幅に低減する
ことができる特定の不織布を発見した。

【００２９】加えて当該不織布にアッシュが堆積しない
原因を追及したところ、当該不織布の繊維内にすすに代
表されるパティキュレート・マターやアッシュが浸透し
ていたことを発見した。

【００３０】また、当該特定の不織布にあっては、他の
不織布と異なり、この不織布の空隙率（不織布の単位容
積に対する、その中に含まれる隙間容積の割合），金属
繊維の線径および肉厚が、特定の範囲に属していること
がわかった。

【００３１】さらに、本発明者は、前記空隙率，線径お
よび肉厚のうち少なくとも空隙率および線径が前記特定
範囲に属していると、アッシュが不織布に堆積し難くな
る理由を解明した。

【００３２】さらにまた、前記目留めのために不織布を
溶接する作業は非常に微細な部分での溶接作業であるの
で、できるだけこの作業を簡略化したいという要望もあ
る。

【００３３】加えて耐熱性容器は一般に内燃機関の排気
管内に収納されるのでその外形状は円筒形をしている。
この円筒形状の耐熱性容器にこれと類型の円柱状積層体
を装填する場合、耐熱性容器の内径寸法と円柱状積層体
の外径寸法とが近接していると両者を嵌合しづらいとい
う問題がある。

【００３４】また、パティキュレート・フィルタの再生
処理をできるだけ少ない回数でできる技術の提供が望ま
れている。

【００３５】さらに、パティキュレート・フィルタが配
置される排気管とパティキュレート・フィルタの構成部
材の熱膨張差に起因する熱応力の発生によって、パティ
キュレート・フィルタの耐久性が低下してしまうことが
考えられる。

【００３６】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
であり、その解決しようとする課題は、例えば、パティ
キュレート・フィルタの破損防止が可能であり、燃焼に
よらずともアッシュをパティキュレート・フィルタから
除去することができ、目留めのために行う不織布溶接作
業の簡略化が可能であり、耐熱性容器に積層体を入れ易
くして作業性の向上を図り、さらにはパティキュレート
・フィルタにすす等のパティキュレート・マターが溜ま
った場合に行う再生処理の回数をできるだけ少なくで
き、パティキュレート・フィルタの耐久性を向上できる
技術を提供することにある。

【００３７】

【課題を解決するための手段】本発明のパティキュレー
ト・フィルタは、前記課題を解決するために次の手段を
採用する。

【００３８】（１）本発明のパティキュレート・フィル
タは、耐熱性金属からなる軸心と、それぞれが耐熱性金
属からなる不織布および波板を積層してなる積層材を前
記軸心に巻き付けて形成した積層体と、この円柱状積層
体を装填する耐熱性容器と、を有する。

【００３９】ここで、「不織布」は、糸の形態を経ず
に、繊維シートを機械的・化学的・熱的に処理し、接着
剤や繊維自身の融着力で接合して作られる布である。

【００４０】また、パティキュレート・フィルタは、内
燃機関の排気系に設定されるので、前記「耐熱性容器」
は、排気ガスの高熱に耐えることができかつ排気ガスが
内部を通過するように入り口と出口とを有し、さらには
機関排気管の内径とほぼ同径の耐熱性金属製容器である
ことが望ましい。

【００４１】本発明では、円柱状積層材を形成するにあ
たり軸心に積層材を巻き付ける。よって、積層材のうち
軸心に巻き付ける積層材先端部分の巻き始めにあたり、
前記先端部分を軸心が無い状態で巻き始める場合に比し
て積層材の前記先端部を巻くのに必要な曲げ具合（曲
率）を軸心がある分だけ大きくできる。このため、積層
材の巻き始め部分（前記先端部分のこと）に、換言すれ
ば積層材のうち積層材を軸心に巻き付けて円柱状積層体
にしたときに前記軸心周りに当接する部分に微小な亀裂
や皺が発生しにくい。よって、円柱状積層体の中心部分
の耐久性を向上させることができる。

【００４２】（２）前記（１）の場合において、前記積
層体は円柱状であってその両端には半径方向において隣
接し合う不織布同士の先端を閉塞する目留め部および開
放した非目留め部とを交互に形成し、これら目留め部お
よび非目留め部の確保により一端閉鎖他端開放の袋状の
層部を形成することができる。

【００４３】（３）前記（１）または（２）の場合にお
いて、前記耐熱性容器内で前記軸心が軸方向に移動する
ことを防止する軸心移動防止手段を有すると好適であ
る。

【００４４】この場合、例えばパティキュレート・フィ
ルタを機関排気系に設置した場合において、円柱状積層
体における軸心を含むその周囲部分（円柱状積層体の中
心部分）が排気脈動等に起因した圧力の影響を受けて排
気下流側に押しやられる力を受けても、前記軸心移動防
止手段によって軸心の動きを防止する。したがって、軸
心が耐熱性容器から突出することがないので、円柱状積
層体が変形したり破断したりしない。よって、パティキ
ュレート・フィルタが破損しない。

【００４５】（４）前記（３）の場合において、前記軸
心移動防止手段は、前記耐熱性容器と前記円柱状積層体
の軸心とを固定的に連結する連結材であることが好まし
い。

【００４６】このようにするとパティキュレート・フィ
ルタを機関排気系に設置した場合、円柱状積層体の中心
部分が排気脈動等に起因した圧力の影響で下流側に押し
やられる力を受けても、連結材が妨げとなって軸心の動
きを防止する。よって、軸心が耐熱性容器から突出して
円柱状積層体が変形したり破断したりしないのでパティ
キュレート・フィルタの破損防止ができる。

【００４７】（５）前記（４）の場合において、耐熱性
容器は両端が開口された容器であって、この耐熱性容器
の一端開口に前記連結材が取り付けられ、前記連結材
は、前記耐熱性容器の一端開口縁に対向するリング部
と、前記円柱状積層体の軸心に対向するボス部と、前記
リング部および前記ボス部を連結し前記円柱状積層体の
うち前記軸心を除く部分に対向するアーム部と、を有す
ることが好ましい。

【００４８】この場合、円柱状積層体を装填した両端開
口の耐熱性容器の一端開口に連結材が取り付けられ、連
結材は、そのボス部が円柱状積層体の軸心と対向し、該
ボス部はアーム部を介してリング部に固定されている。
このため、軸心が排気脈動等に起因した圧力の影響で下
流側に押しやられる力を受けて下流側に押しやられて
も、軸心はボス部に当たり、ボス部はアーム部を介して
リング部に固定されているので、すなわち、軸心は連結
材の構成要素によって妨げられて動けないので、軸心を
中心部分に含む円柱状積層体の全体が耐熱性容器から突
出することはない。よって、パティキュレート・フィル
タが破損しない。

【００４９】また、連結材の前記アーム部の数は、ボス
部をリング部に固定できるのであればその数は問わな
い。但し、アーム部の数が多すぎると、アーム部によっ
て排気ガスの流れが妨げられて排気抵抗が増える。発明
者の実験によると４本程度が好ましいと考えられてい
る。

【００５０】（６）前記（５）の場合において、前記ボ
ス部は、これを前記軸心と結合する結合部を有すると好
適である。このようにすることでボス部が軸心と外れに
くくなるため、軸心の突出を確実に抑制できる。

【００５１】なお、ボス部と軸心とを結合する結合部の
構成はいくつか考えられるが、例えば、ボス部と軸心と
を嵌合する嵌合手段を挙げられる。

【００５２】（７）前記（５）または（６）の場合にお
いて、アーム部は、直線形状であることが好ましい。

【００５３】ここで、直線形状としては、例えば前記ボ
ス部を中心にした十字状のごとき形状が好適である。

【００５４】（８）前記（５）または（６）の場合にお
いて、さらにアーム部は、曲線形状であることが好まし
い。

【００５５】曲線形状としては、例えば前記ボス部を中
心にしたＳ字状のごとき形状が好適である。

【００５６】ここで、前記した直線形状のアーム部と曲
線形状のアーム部の比較をする。

【００５７】直線形状のアーム部にあっては、アーム部
の長さが曲線形状のアーム部の場合に比して短いため、
円柱状積層体に対向するアーム部の割合が少ない。よっ
て、それだけ排気ガスの流れを妨げるものがないといえ
るので、排気抵抗は低減する。よって、排気ガスの流れ
具合はよくなるが、円柱状積層体が耐熱性容器から突出
する抑制力は低くなる。

【００５８】曲線形状のアーム部にあっては、アーム部
形状をＳ字状のごとき曲線にするとリング部とボス部と
を結ぶアーム部の長さが、直線形状のアーム部の場合と
比して長い。このため、円柱状積層体に対向するアーム
部の割合が増大するので円柱状積層体を通過して来た排
気ガスの流れがアーム部によって抑制される度合いが高
まり、よって排気抵抗がその分増大する。このため、排
気ガスの流れ具合は悪くなる。しかし、円柱状積層体が
耐熱性容器から突出する抑制力は高まる。また、曲線の
方が直線に比べ熱膨張による寸法上の許容差を大きく取
れるのでそれだけ使い勝手がよい。

【００５９】このようにアーム部形状が直線形状の場合
と曲線形状の場合とでは、それぞれ長短があるが、いず
れのアーム部形状の場合にしろ、軸心の動きを抑制する
ボス部がアーム部によって固定されているので、ボス部
の強度が高まりこのボス部に対向する円柱状積層体の中
心部が耐熱性容器から下流側に突出する抑制力が高ま
る。

【００６０】（９）前記（６）の場合において、前記パ
ティキュレート・フィルタは内燃機関の排気系に設置さ
れ排気ガス中のパティキュレート・マターを主として捕
集する捕集器として使用され、前記軸心は両端開口の中
空を有するとともに中空内にはこの中空を二分する隔壁
を有し、前記パティキュレート・フィルタを機関排気系
に設置した場合には、前記隔壁によって前記中空を前記
排気系の上流側に開放するが下流側に閉塞する上流側中
空と下流側に開放するが上流側に閉塞する下流側中空と
に区画され、前記結合部を前記下流側中空と嵌合する嵌
合軸とし、この嵌合軸の実質長さ寸法を前記下流側中空
の長さ寸法よりも幾分長めに設定するとともに前記嵌合
軸と前記軸心とを弾性の異なる別部材でそれぞれ形成
し、前記嵌合軸を前記下流側中空に内嵌したときに前記
嵌合軸の長さ寸法と前記下流側中空の長さ寸法との寸法
差によって前記耐熱性容器と前記連結材との間に隙間を
形成するとよい。

【００６１】ここで、「嵌合軸の実質長さ寸法」とは、
連結材のボス部から軸心の上流側に向けて突出している
嵌合軸の長さ寸法をいう。

【００６２】本発明では、嵌合軸の長さ寸法を下流側中
空の長さ寸法よりも幾分長めに設定するとともに嵌合軸
と軸心とを弾性の異なる別部材でそれぞれ形成し、嵌合
軸を下流側中空に内嵌したときに嵌合軸の長さ寸法と下
流側中空の長さ寸法との寸法差によって耐熱性容器と連
結材との間に隙間を形成したので、例えば外力による周
期的な振動、例えば排気脈動による圧力変動に起因した
振動がパティキュレート・フィルタに伝わると、その影
響を大きく受け易い軸心およびこの軸心の下流側中空と
嵌合する嵌合軸とが前記弾性の違いによって前記隙間内
で振動する。

【００６３】すると軸心を含む円柱状積層体も振動する
ため、そのときに円柱状積層体にアッシュが付着してい
れば、このアッシュを振り落とし、よって不織布の目詰
まりを解消する。したがって、燃焼せずともパティキュ
レート・フィルタからアッシュを除去できる。

【００６４】（１０）前記（９）の場合において、前記
隙間には平板状の弾性材を介在させることが好適であ
る。

【００６５】ここで、「弾性材」としては、例えばセラ
ミックファイバー製のガスケットを例示できる。また、
弾性材は、連結材に形状が合致したものが好ましい。

【００６６】そして、前記隙間にこのようなガスケット
を介在させることで、前記耐熱性容器と連結材とが振動
によって衝突した際に生じる衝撃音を緩和できる。ま
た、前記セラミックファイバーに限らずガスケットを構
成する材料を適宜選択することで、衝撃音をさらに緩和
しつつ目詰まりの防止をさらに図れる。

【００６７】（１１）前記（３）の場合において、パテ
ィキュレート・フィルタを内燃機関の排気系に設置した
ときに、前記軸心にはその上流側端で開放されかつ軸方
向下流に延びる中空と、前記軸心の周壁に貫通形成さ
れ、前記中空および前記軸心周りの積層材を連通する連
通孔とを具備することで前記軸心に前記軸心移動防止手
段を備えるようにすると好適である。

【００６８】この場合、軸心の上流側端を開放して設け
た開放端から軸心内の中空に排気ガスが流入し、この流
入した排気ガスは連通孔を経由して軸心周りの積層材に
流出する。積層材に流れ出た排気ガスは、不織布で囲繞
され下流側が非目留め部である隣接する袋状の層部から
大気中に放出される。

【００６９】このため、排気ガスが軸心の連通孔を経由
して軸心周りの積層材、すなわち軸心に最も隣接する前
記袋状の層部に抜けるので、それだけ軸心にはこれを排
気ガスにより排気下流側に押しやる圧力等の外力が掛か
り難くなる。したがって、軸心が耐熱性容器から突出す
ることを防止できる。よって、円柱状積層体の変形や破
断に起因したパティキュレート・フィルタの破損を生じ
ない。

【００７０】（１２）前記（１１）の場合において、前
記連通孔は、前記軸心の前記機関排気系上流側から下流
側にかつ斜めに形成された斜孔であって、その上流側開
口が前記中空の側に位置し、下流側開口は前記軸心に巻
き付けられた前記積層材の側に位置すると好適である。

【００７１】このようにすると、機関排気系の上流側か
ら軸心に向けて流れて来た排気ガスは、連通孔を軸心の
中心軸に対して直角に穿孔した場合と比較してスムーズ
に連通孔を通過する。

【００７２】すなわち、排気ガスが軸心の連通孔を経由
して軸心周りの積層材であり軸心に最も隣接する前記袋
状の層部に１層抜け易くなるので、それだけ軸心にはこ
れを排気ガスにより排気下流側に押しやる圧力等の外力
の低減を向上できる。このため、それだけ軸心に生じる
応力を低減できる。よって、軸心を含む円柱状積層体の
中心部分を下流側へ押しやる圧力を低減できるので、パ
ティキュレート・フィルタの破損を１層防止できる。

【００７３】（１３）本発明のパティキュレート・フィ
ルタは、耐熱性金属からなる軸心と、それぞれが耐熱性
金属からなる不織布および波板を積層して積層材とし、
この積層材を前記軸心に巻き付けて円柱状の積層体と
し、この円柱状積層体を耐熱性容器に装填し、内燃機関
の排気系に設置したときに、前記軸心にはその下流側端
で開放されかつ軸方向上流に延びる中空と、前記軸心の
周壁に貫通形成され、前記中空および前記軸心周りの積
層材を連通する連通孔とを有すると好適である。

【００７４】この場合、軸心の周壁は、中空および軸心
周りの積層材を連通する連通孔を有するので、円柱状積
層体に流入して来た排気ガスの中には、前記連通孔を経
由して軸心外部から中空内に流れ入る排気ガスがある。
このため、円柱状積層体に流れる排気ガスの量は、排気
ガスが前記中空内に流れる分だけ減るので、それだけ積
層材による円柱状積層体形成部分での排気ガス圧が低下
する。

【００７５】よって、円柱状積層体の不織布にかかる圧
力が低減されるので、目留め部を溶接で止めてあっても
それが取れてしまうことはない。したがって、パティキ
ュレート・フィルタの破損防止に有効である。

【００７６】なお、連通孔を経由して軸心の中空内に入
る排気ガスは、不織布によるパティキュレート・マター
の捕集が十分になされない状態で大気中に排出されるの
ではないかという疑義を生ずる。しかし、軸心に巻き付
けてある積層材は連通孔も覆う。よって、排気ガスが連
通孔を通過した後に積層材の構成部材である不織布を通
過するため、連通孔−軸心の中空を経由して大気中に放
出される排気ガスについてパティキュレート・マターの
捕集がなされないという心配は無用である。

【００７７】（１４）前記（１３）の場合において、前
記連通孔は、前記軸心の前記機関排気系上流側から下流
側にかつ斜めに形成された斜孔であって、その上流側開
口が前記軸心に巻き付けられた前記積層材の側に位置
し、前記下流側開口が前記中空の側に位置すると好適で
ある。

【００７８】この場合、積層材から軸心に向けて流れて
来た排気ガスは、連通孔を軸心の中心軸に対して直角に
穿孔した場合に比較しスムーズに連通孔を通過して中空
内に入る。すなわち、積層材による円柱状積層体形成部
分での排気ガス圧がさらに低下する。この結果、それだ
け多くの排気ガスを連通孔経由で大気中に放出できるの
で目留め部に掛かる負担を１層低減できる。このため、
さらに１層パティキュレート・フィルタの破損防止に有
効である。

【００７９】（１５）前記（１１）〜（１４）の場合に
おいて、前記軸心は、その直径が前記円柱状積層体の直
径に占める割合が１５〜２７％の範囲であることが好ま
しい。

【００８０】軸心の径がこの範囲にあると、前記（１
１）および（１２）の場合であれば、軸心を押し出す力
が効果的に低減することが本発明者の実験によって判明
している。

【００８１】また、この範囲に軸心の径があると、前記
（１３）および（１４）の場合であれば不織布にかかる
圧力が低減することが本発明者の実験によって判明して
いる。

【００８２】（１６）本発明のパティキュレート・フィ
ルタは、それぞれが耐熱性金属からなる不織布および波
板を積層して積層材とし、この積層材を耐熱性金属の軸
心に巻き付けて円柱状積層体とし、この円柱状積層体を
耐熱性容器に装填してなるパティキュレート・フィルタ
であって、前記積層材は、幅方向に二つ折りして畳んだ
折り畳み形状の不織布の一表面におよび折り重ね面同士
の間の箇所にそれぞれ前記波板を配してなるようにして
もよい。

【００８３】本発明パティキュレート・フィルタは、耐
熱性金属の軸心に巻き付けて円柱状積層体にする積層材
は、幅方向に二つ折りして畳んだ折り畳み形状の不織布
の一表面におよび折り重ね面同士の間の箇所にそれぞれ
波板を配してなる。そして、ロール巻きしただけの積層
材はその段階では一端側はすべて非目留め状態である
が、他端側は不織布のうち折り目を含む部分、換言する
と折り畳まれた不織布のうち対向する二面同士の境界線
部分にあたる部分が既に実質的な目留め状態であるから
その分目留め形成のための溶接作業を不要にできる。な
お、折り畳まれた不織布をロール巻きにするので、前記
実質的な目留め状態の部分同士の間の部分は非目留め部
分となっている。

【００８４】よって、ロール巻きした積層材の一端側の
みについて目留め形成用に溶接作業を行えばよいので極
めて作業効率が向上する。なお「折り目」とは、不織布
を折り畳んでできる明確な節目に限らず、折り目のない
状態で折り返すことによってある程度の幅をもってでき
る側部をも折り目の範疇に含む。

【００８５】（１７）前記（１６）の場合において、前
記パティキュレート・フィルタは内燃機関の排気系に設
置され排気ガス中のパティキュレート・マターを主とし
て捕集する捕集器として使用され、前記折り畳み状不織
布の折り目側を機関排気系の下流側に向けた状態で機関
排気系に設置すると好適である。

【００８６】この場合、折り目部分は、既述のごとく目
留めのための溶接が不要である。よって、折り目部分は
従来の不織布のように元々別体の不織布同士でありかつ
隣接する不織布同士を溶接によって一体化したものでは
ないので、当該折り目部分に排気熱や脈動による圧力変
動が作用したとしても、この部分が開いてしまうような
ことがない。よって、パティキュレート・マターの捕集
率が極度に低下しないようにできる。

【００８７】（１８）前記（１７）の場合において、前
記積層体の一端側において半径方向で隣接し合う不織布
同士の先端を閉塞して形成した目留め部および開放した
非目留め部とを交互に形成することにより、一端閉鎖他
端開放の袋状の層部を形成する。

【００８８】（１９）前記（１）から（１８）いずれか
の場合において、パティキュレート・フィルタを内燃機
関の排気系に設置し、排気ガス中のパティキュレート・
マターを主として捕集する捕集器として使用する場合に
おいて、排気ガスが通るパティキュレート・フィルタ内
の通路のうち、他の通路に比して狭い通路の下流側端に
は前記排気ガスが素通りする抜け孔を設けることが好ま
しい。

【００８９】ここで、「排気ガスが通るパティキュレー
ト・フィルタ内の通路」とは、円柱状積層体に含まれる
不織布によって囲繞される空間部、すなわち一端閉鎖他
端開放の袋状の層部だけでなく、円柱状積層体と耐熱性
容器との間にできる一番外側の空間部をも含むものとす
る。この一番外側の空間部は円柱状積層体に含まれる不
織布によって囲繞される空間部に比べて一般に狭くして
ある。これは円柱状積層体の内表面と耐熱性容器の外表
面との間にできる空間が広いと振動によって耐熱性容器
に円柱状積層体がぶつかってしまい易くなるので、これ
を防止するためである。また、このような構造とするこ
とにより、円柱状積層体の容積を極力大きくすることが
でき、ＰＭの捕集面積が増加するため、ＰＭ捕集時の排
気抵抗を小さくすることができる。

【００９０】流体は広い部分に先に流れ、狭い部分には
後から流れる。すなわち、パティキュレート・フィルタ
を通過する排気ガスの場合で述べれば、排気ガスはまず
広い通路がアッシュやパティキュレート・マターで目詰
まりをおこし、それ以上には排気ガスが当該広い通路に
は流れ得ない状態になってから初めて狭い通路に向けて
流れる。このため、排気ガスが通る前記狭い通路の下流
側端に排気ガスが素通りできる抜け孔を設けておけば、
広い通路が目詰まりをおこしてもその抜け孔から排気ガ
スが抜けるので、パティキュレート・フィルタの破壊を
招来しない。

【００９１】ただし、狭い通路である故、そこを流通す
る排気ガスの量が少ないといえども、排気ガスを素通し
させることは問題がある。そこで、排気ガスが前記抜け
孔を通るようになる前にパティキュレート・フィルタの
再生を早めに行うことが重要になる。

【００９２】（２０）前記（１９）の場合において、前
記狭い通路は、パティキュレート・マターの捕集が可能
な最大の空隙率を有する多孔質物質が充填されると好適
である。

【００９３】このようにすれば、排気ガスを狭い通路に
単に素通しさせるだけではなく、少なくともパティキュ
レート・マターの捕集が可能だからである。

【００９４】（２１）本発明のパティキュレート・フィ
ルタは、耐熱性金属からなる軸心と、それぞれが耐熱性
金属からなる不織布および波板を積層してなる積層材を
前記軸心に巻き付けて截頭円錐状に形成した積層体と、
この截頭円錐状積層体を装填する耐熱性容器と、を有す
るようにしてもよい。

【００９５】耐熱性容器は一般に内燃機関の排気管内に
収納されるのでその外形状は円筒形をしている。この関
係で円筒形状の耐熱性容器に円柱状積層体を装填しづら
いが、本発明に係るパティキュレート・フィルタの積層
体は截頭円錐状であるので、積層体の先端が耐熱性容器
に振れにくい。よって、耐熱性容器に積層体を入れ易い
という利点がある。

【００９６】（２２）前記（２１）の場合において、前
記截頭円錐状をした積層体の両端には半径方向において
隣接し合う不織布同士の先端を閉塞する目留め部および
開放した非目留め部とを交互に形成し、これら目留め部
および非目留め部の確保により一端閉鎖他端開放でかつ
閉鎖側から開放側にかけて末広がりの斜面を有する袋状
の層部を形成し、この袋状層部の前記斜面に合わせて当
該層部内に前記波板も末広がり状に配置することもでき
る。

【００９７】一方、パティキュレート・フィルタによっ
てパティキュレート・マターを捕集する場合、積層体が
円柱状であると、前記袋状層部のうち排気ガスの流れ方
向下流側部分に比較的パティキュレート・マターが集ま
る傾向にあるので、当該部分で不織布が目詰まりを起こ
し易い。よって前記袋状層部のうち当該目詰まりを起こ
し易い部分の応力が高まり過ぎると前記袋状層部の末端
における強度以上の応力が発生し、当該末端部分に亀裂
等の損傷を生じる虞がある。

【００９８】ところが本発明のパティキュレート・フィ
ルタは、袋状層部ののうち末端側が先端側よりも大きい
（幅がある）のでその剛性も末端側の方が高く、よって
袋状層部の下流側の強度が高まる。このため、当該下流
側にパティキュレート・マターを捕集したときに袋状層
部下流側の圧力が高まっても当該部分では高い強度を確
保しているので当該部分に亀裂や破損等を生じる心配が
ない。

【００９９】また、前記袋状層部は、末広がりの斜面を
有する形態をしているので、当該斜面に対して斜めに当
たる排気ガスはその流力が分解されて袋状層部の肉厚方
向に対して垂直な分力（垂直分力）と、袋状層部の表面
に沿って平行な分力（平行分力）とに分かれる。

【０１００】一方、前記のごとく積層体が円柱状である
と、前記袋状層部の長手方向に平行に入って来た排気ガ
スは、袋状層部の末端部分に当接しそこで徐々に不織布
に捕集され、袋状層部を構成する不織布の特に先端（下
流側）部分ではなかなか捕集できない。

【０１０１】これに対して本発明のパティキュレート・
フィルタは、前記のごとく袋状層部が末広がりの斜面を
有する形態をしているので、不織布の先端部分に当たっ
た排気ガスの流力Ｆが垂直分力と平行分力になって、垂
直分力の作用により不織布内の各所に排気ガスが流れ込
む。このため、不織布の全体に亘ってほぼ均一にパティ
キュレート・マターを捕集できるようになる。このため
袋状層部の末端側に集中して目詰まりを起こすことを極
めて効率的に抑制できる。

【０１０２】袋状層部の末端部等袋状層部の一部分に集
中して目詰まりを起こすとその都度パティキュレート・
フィルタの再生処理を実行しなければならないが、本発
明パティキュレート・フィルタでは前記のごとく不織布
の全体に亘ってほぼ均一にパティキュレート・マターを
捕集できるので、それだけパティキュレート・フィルタ
の再生処理を行う頻度が少なくて済む。

【０１０３】再生処理は既述のごとく捕集されたパティ
キュレート・マターを排気ガス熱や電気ヒータ熱等の利
用により定期的に燃焼して除去し、これにより目詰まり
を防止し、パティキュレート・フィルタによるパティキ
ュレート・マターの捕集に支障がでないようにするため
の処理であるから、この再生処理の頻度が少なくできる
ということはそれだけ燃費が向上しかつ電力消費量の低
減には極めて有効に作用することがわかる。

【０１０４】このような観点を踏まえてパティキュレー
ト・フィルタを排気系に設置する場合次のようにすると
よい。

【０１０５】（２３）前記（２２）の場合において、截
頭円錐状をした積層体の径大部側が排気系の下流側に位
置する状態でパティキュレート・フィルタを前記排気系
に取り付ける。このような構造にすれば、排気ガスの圧
力によって積層体の最外周の不織布にかかる応力は圧縮
応力になる。逆に、上流側に取り付けた場合は、不織布
にかかる応力は引張り応力になる。不織布は、圧縮強度
の方が引張り強度よりも強いことが発明者の実験により
分かっており、前述の構造の方が排気ガスの圧力に対す
る耐久性を向上させることができる。

【０１０６】（２４）前記（２〜１２，１９，２０，お
よび２３）いずれかの場合において、前記不織布を空隙
率の異なる複数枚の不織布を一体に重ね合わせて複数層
構造の一枚化した不織布とし、この不織布および前記波
板で前記積層体を形成し、当該積層体の構成部位となる
前記袋状層部に係る前記複数層構造の不織布は、その排
気ガス入口側に位置する単体の不織布から排気ガス出口
側に位置する単体の不織布にかけて各単体の不織布の空
隙率を段階的に小さくしてもよい。

【０１０７】本発明に係るパティキュレート・フィルタ
では空隙率が一様でなくしかも不織布の排気ガス入口側
部位から排気ガス出口側部位にかけて漸次空隙率を小さ
くしたものであるので、大きめのパティキュレート・マ
ターは空隙率の大きなパティキュレート・フィルタによ
って捕集され、小さめのパティキュレート・マターは空
隙率の小さなパティキュレート・フィルタによって捕集
され、中位の大きさのパティキュレート・マターは空隙
率の大きさが中位のパティキュレート・フィルタによっ
て捕集されるので、パティキュレート・マターの捕集が
不織布の一部分に集中することがなく不織布の全体に亘
って均一に捕集できる。

【０１０８】（２５）前記（１）〜（２４）いずれかの
場合において、前記不織布は、この不織布を構成する前
記金属繊維の線径が１０〜５０μｍの範囲に設定されで
あって、前記不織布の単位容積に対する、その中に含ま
れる隙間の容積の割合である空隙率が５０〜８５％の範
囲におけるいずれかの空隙率に設定されていることが好
ましい。

【０１０９】この範囲に線径および空隙率があるとアッ
シュが堆積しにくく、また発生したアッシュが金属繊維
の中に浸透していくことが発明者の実験によってわかっ
ている。ただし、空隙率を段階的に変化させる場合は、
次の範囲に空隙率を設定することが望ましい。

【０１１０】（２６）前記（２４）の場合において、前
記空隙率の段階的変化を８０％〜６０％の範囲にする。

【０１１１】（２７）前記（２５および２６）の場合に
おいて、前記不織布は、その厚み寸法が０．２〜１．０
ｍｍの範囲にあることが好適である。

【０１１２】この場合、不織布が複数層構造および単層
構造に関わりなく積層材に適用される不織布の厚みが前
記寸法範囲に入っていればよい。

【０１１３】（２８）前記（２〜１２，１８，１９〜２
１および２５）いずれかの場合において、空隙率の異な
る双数の不織布を一体に重ね合わせて２層構造の不織布
を一枚化して形成し、この不織布および前記波板で前記
積層体を形成し、当該積層体の構成部位となる前記袋状
層部に係る前記２層構造の不織布は、排気ガス出口側に
位置する不織布よりも排気ガス入口側に位置する不織布
の空隙率が高いことが望ましい。

【０１１４】この場合も前記（２４）項と考え方は同様
であってパティキュレート・マターの捕集が不織布の一
部分に集中することがなく不織布の全体に亘って均一に
捕集できる。

【０１１５】（２９）前記（２８）の場合において、前
記排気ガス入口側の不織布および排気ガス出口側の不織
布のそれぞれの空隙率は、それぞれ８０％および６０％
であることが望ましい。この範囲に空隙率があるとパテ
ィキュレート・マターの捕集効率が良いことが発明者の
実験によってわかっている。

【０１１６】（３０）前記（２〜１２，１８，１９，２
０および２４）いずれかの場合において、前記不織布は
その空隙率が段階的に変化する一体の階層構造とし、こ
の不織布および前記波板で前記積層体を形成し、当該積
層体の構成部位となる前記袋状層部に係る前記不織布
は、その排気ガス入口側から排気ガス出口側にかけて空
隙率を漸次小さくしたものであることが好適である。

【０１１７】この場合、空隙率の異なる複数の不織布を
重ね合わせて一体化するのではなく一枚の不織布内部に
おいて空隙率を変化させるというものであり、その効果
は前記（２４）項の効果にとどまらず、さらに複数枚の
単体の不織布を組み合わせることによって一体化しなく
てもよいものであるからそれだけ作業効率を高められる
という効果も奏する。

【０１１８】（３１）前記（３０）の場合において、前
記空隙率の変化は、８０％〜６０％の範囲で漸次小さく
したものであることが望ましい。この範囲に空隙率があ
るとパティキュレート・マターの捕集効率が良いことが
発明者の実験によってわかっている。

【０１１９】（３２）前記（１〜３１）いずれかの場合
において、前記積層体を装填する前記耐熱性容器の一端
開口縁は、この耐熱性容器に前記積層体を支承する支承
部材を有することが望ましい。

【０１２０】ここで支承部材とは、耐熱性容器に積層体
を固定させて動かなくしてしまうという意図のものでは
ない。脈動等の振動により積層体を振動させて円柱状積
層体に付着しているアッシュを振り落として不織布の目
詰まりを解消することを意図して設けられるものであ
る。よって、そのような支承部材としては次のようなも
のを挙げられる。

【０１２１】（３３）前記（３２）の場合において、前
記支承部材は、前記積層体の外周縁を前記耐熱性容器と
の間で挟持状態で支承する挟持片を備えたものが望まし
い。

【０１２２】（３４）前記（１〜３３）の場合におい
て、前記排気系における設置個所が排気集合管であるこ
とが望ましい。

【０１２３】（３５）前記（１〜３４）の場合におい
て、前記バティキュレートフィルタは排気管内に設置さ
れ、前記排気管および前記円柱状積層体間に断熱空間を
設けることができる。排気管と円柱状積層体との間にで
きる断熱空間の大きさは、排気管の内径と耐熱性容器の
外径との間の間隔の大きさにより決まる。

【０１２４】この場合、前記断熱空間により、ＰＭの燃
焼時に高温となる円柱状積層体と、外気に晒される排気
管との間の熱膨張差による熱応力の発生を抑制すること
ができる。また、円柱状積層体の周囲を前記断熱空間で
覆うため、ＰＭ燃焼時の温度保持能力が向上し、ＰＭを
効率よく燃焼できる。 （３６）前記（３５）の場合において、前記円柱状積層
体を耐熱性金属からなる筒体に挿入し、この筒体と前記
耐熱性容器との間に断熱空間を設けるようにしてもよ
い。すなわち、この場合、前記断熱空間は、筒体を介し
て前記円柱状積層体と前記耐熱性容器との間および耐熱
性容器と排気管との間の両方に設けられる。

【０１２５】筒体と耐熱性容器との間にできる断熱空間
の大きさは、筒体の外径と耐熱性容器の内径との寸法差
により決まる。そして、筒体と耐熱性容器との間にでき
る断熱空間の下流側端には排気ガスが大気中に直接排出
されないように、目留めをしておくと好適である。

【０１２６】また筒体は円柱状積層体を支持するに十分
な厚みを有し、その熱容量ができるだけ小さいものであ
ることが望ましい。発明者の実験によればその厚み寸法
は０．２〜２ｍｍであることが好ましいことがわかって
いる。 （３７）前記（３６）の場合において、前記断熱空間に
補強材を挿入するようにすると一層効果的である。補強
材を断熱空間内に挿入することにより、円柱状積層体を
軸方向に沿って支持できるため円柱状積層体の安定性が
高まり、振動に対する耐久性も向上する。

【０１２７】また、空間の断熱性を損なわないように補
強材はその材料充填率が３０％以下の三次元金属多孔
体，金網，金属不織布，波板，短冊状の金属シート，パ
ンチンダメタル等で形成したものであることが好まし
い。

【０１２８】さらに、補強材および筒体と、円柱状積層
体との体積あたりの熱容量を同等にすることで熱応力の
発生が抑制されかつ耐久性の向上を１層期待できる。 （３８）前記（１）〜（３７）の場合において、前記積
層体はその構成部材である前記不織布および前記波板を
接合して形成することが好ましい。すなわち、波板と不
織布とからなる長形状積層材を軸心にロール巻きした
後、波板と不織布両者の接触部を接合して積層体を形成
することが好ましい。

【０１２９】前記接触部を接合することにより、軸方向
へのずれを防ぐことができる。またずれが生じ難くなる
ので円柱状積層体の強度低下を抑制することができ、し
たがって円柱状積層体に亀裂や破損を生じることもな
い。 （３９）前記（３８）の場合において、前記不織布およ
び前記波板は拡散接合によって接合してもよい。

【０１３０】ここで「拡散接合」とは、接合しようとす
る２つの金属、すなわち不織布および波板を重ね合わ
せ、加圧した状態で適切な温度に加熱保持して接合する
ことをいう。このような拡散接合によって接合する場
合、波板原材料と不織布原材料の材質がほぼ同一なら
ば、拡散現象によって材質が均一化し、波板と不織布と
の間の熱膨張差による応力が低減するため、耐久性を向
上させることができる。 （４０）前記（５）の場合において、前記耐熱性容器の
一端開口に前記連結材を取り付けたときにアーム部が、
前記円柱状積層体のうち前記積層材で形成されている部
分に対峙する状態になるように前記アーム部を形成する
ことが好ましい。

【０１３１】排気ガスが排出される際は、円柱状積層体
の構成部材の一つである軸心だけでなく、円柱状積層体
の不織布と波板にも軸方向に圧力が作用し、不織布また
は波板が耐熱性容器から突出する虞があるからである。
しかし、前記円柱状積層体のうち前記積層材で形成され
ている部分、すなわち不織布および／または波板をアー
ム部にて対峙（支持）する構造とすることにより、不織
布および／または波板の軸方向へのずれを防止できる。

【０１３２】通常、波板の方が不織布よりも軸方向の長
さが短い。このため、波板をアーム部で支持する場合
は、アーム部に波板が当接するようにアーム部の形態を
適応させておく必要がある。波板をアーム部で支持する
ことにより波板が排気側に滑ることがなくなり、よって
不織布が支持されない部分がなくなる。このため、円柱
状積層体の強度の低下を防止できる。

【０１３３】また、不織布および／または波板を支持す
る個所が増えるため、軸方向に発生する応力を分散で
き、パティキュレート・フィルタの耐久性が向上する。 （４１）前記（１）の場合において、前記積層体の両端
には半径方向において隣接し合う不織布同士の先端を閉
塞する目留め部および開放した非目留め部とを交互に形
成し、前記目留め部を構成する不織布同士の間に前記波
板の軸心方向端部を挟み込んだ状態で前記不織布と波板
とが固定されると好適である。

【０１３４】この場合、目留め部を構成する不織布同士
の間に前記波板の軸心方向端部を挟み込んだ状態で前記
不織布と波板とが溶接等によって固定されれば、不織布
で発生する積層体軸方向の応力を波板で受けることがで
きる。このため、円柱状積層体の剛性が向上し、排気ガ
スの圧力によって円柱状積層体が下流側にずれて突出す
るのを防ぐことができる。また、排気ガスの圧力によっ
て発生する不織布にかかる応力を波板で受けるようにな
るため、下流側目止め部の溶接が取れるのを防ぐことが
できる。 （４３）前記（１）〜（４２）の場合において、前記軸
心は前記不織布と部分的に溶接固定される接合部を有
し、この接合部における前記軸心の単位面積あたりの金
属量と前記不織布の単位容積あたりの金属量とを同一ま
たはほぼ同一にすると好適である。

【０１３５】このようにすると軸心の接合部の熱膨張係
数と不織布の前記接合部に当接する部分の熱膨張係数が
同じになり、軸心の接合部とこの接合部に当接する不織
布の部分とが排気ガス熱を受けて変形してしまうような
場合でもその変形の程度は同じになる。このため当該接
合部における熱応力の発生を抑制できるので、当該接合
部延いてはパテイキュレート・フィルタの耐久性を向上
できる。

【０１３６】上記の要件を満足するために、また軸心が
厚肉であるとパティキュレート・フィルタが大型化し、
反対に薄すぎると軸心の強度が低下するため、軸心の厚
みは０．１〜０．３ｍｍの範囲にあると良い。

【０１３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
した図面に基づいて説明する。 〈第１実施形態〉図１〜図７を用いて本発明に係る実施
形態を各種説明する。

【０１３８】図１は、パティキュレート・フィルタ１を
部分的に切断して示す斜視図である。

【０１３９】パティキュレート・フィルタ１は、例えば
ディーゼル・エンジンの排気系２に設置され、排気ガス
中に含まれる浮遊粒子状物質であるすすに代表されるＰ
Ｍの捕集を主として行う捕集器である。

【０１４０】その基本的な構成は、フィルタ機能を有す
る円柱状積層体３を両端開口で耐熱性の金属製容器５に
装填し、両者の適所を溶接によって一体化してなるもの
である（図面では一部切断して示してある。）。

【０１４１】そして、この第１実施形態に係るパティキ
ュレート・フィルタ１では、円柱状積層体３は、周知の
ごとくそれぞれが長形状で耐熱性金属からなる不織布１
１および耐熱性金属からなり不織布よりも幅寸法で幾分
小さめでかつ波形の縦断面を呈する波板１３ａ，１３ｂ
を同じ向きで積層して長形状積層材（図示せず）にした
ものを、耐熱性金属の軸心７に巻き付けて円柱状にした
ものである。また、円柱状積層体３が形成されたときに
不織布１１が円柱状積層体３の外周面となるように、長
形状積層材を軸心７に巻き付ける。

【０１４２】 また、パティキュレート・フィルタ１で
は金属製容器５の一端開口に取り付けられる部材であっ
て金属製容器５と軸心７とを固定的に連結する連結材を
備える。なお、この明細書では連結材のことを便宜上リ
ング体９と称する。

【０１４３】円柱状積層体３に関し、まず、軸心７に本
発明に係る長形状積層材を巻き付ける前の状態の長形状
積層材は、二つ折りに畳んで長形状にした折り畳み形状
の不織布１１と、この二つ折りの不織布１１の一表面１
１ａにおよび折り重ね面１１ｂ，１１ｂ同士の間の箇所
に、それぞれ配されて積層されかつ溶着される前記波板
１３ａおよび１３ｂとから構成される。なお、記述上、
波板１３ａ，１３ｂのことを総称して波板１３と称する
場合がある。

【０１４４】円柱状積層体３はその構成部材である不織
布１１および波板１３を接合して形成することが好まし
い。すなわち、不織布１１と波板１３とからなる長形状
積層材を軸心７にロール巻きした後、不織布１１と波板
１３の接触部を接合して円柱状積層体３を形成すること
が好ましい。

【０１４５】次に、前記長形状積層材を軸心７に巻きつ
ける。そして、軸心７に巻きつけた状態の長形状積層材
をその一端側から見ると、不織布１１の間に位置する波
板１３が不織布１１によって閉塞されて見えない状態に
溶接によらずともある目留め部１７と、波板１３が見え
る非目留め部１９とが、交互に幾層にも旋回状態で形成
されていることがわかる。

【０１４６】そして、前記目留め部１７が不織布を二つ
折りすることで予め形成されている層、換言すれば折り
重ね面同士の間の箇所Ｌ１は、不織布で囲繞された空間
部、すなわち一端閉鎖他端開放の空間を有しその空間内
に波板１３を入れた袋状の層部（以下「袋状層部」とい
う）といえる。一方、この袋状層部Ｌ１に隣接する両隣
の袋状層部Ｌ２，Ｌ２は、不織布で囲繞されてはいても
両端が開口した状態の空間内に波板１３を入れた袋状層
部になる（ただし、図１および２では、円柱状積層体３
をすでに金属製容器５に入れた状態で示してある関係
で、袋状層部Ｌ２，Ｌ２の一端を溶接によって閉塞した
状態にあるものが示されている。）。

【０１４７】なお、袋状層部Ｌ１，Ｌ２は、長形状積層
材の長さに応じて幾層にも旋回状に形成される。

【０１４８】このように、円柱状積層体３の軸方向にお
ける一端において、溶接によらずともできる目留め部１
７、および非目留め部１９が形成されるのは、不織布１
１を前記のごとく二つ折りの状態にして巻き付けたから
に他ならない。ただし、軸心７に最も隣接する袋状層部
Ｌ１’については、その一端１７ａを溶接により不織布
１１を軸心７に溶接して目留めされる部分である（な
お、この袋状層部Ｌ１’に含まれる波板は、袋状層部Ｌ
１の波板と同じ符号１３ｂで便宜上示す。また、軸心７
の不織布１１との溶接部分を便宜上接合部といい符合１
５を用いて示す）。

【０１４９】また、接合部１５における前記軸心７の単
位面積あたりの金属量と前記不織布１１の単位容積あた
りの金属量とが同一またはほぼ同一になるようにされて
いる（なお、金属量がほぼ同一とは、次に述べる効果上
の差異があるとは見受けられない状態にあるものをい
う。）。

【０１５０】このようにすると前記接合部１５の熱膨張
係数と不織布１１の接合部１５に当接する部分である前
記一端１７ａの熱膨張係数が同じになり、接合部１５と
この接合部１５に当接する不織布１１の一端１７ａとが
排気ガス熱を受けて変形してしまうような場合でもその
変形の程度が同じになる。このため当該接合部１５にお
ける熱応力の発生を抑制できるので、接合部１５延いて
はパテイキュレートフィルタ１の耐久性を向上できる。

【０１５１】上記の要件を満足するために、また軸心７
が厚肉であるとパティキュレート・フィルタ１が大型化
し、反対に薄すぎると軸心７の強度が低下するため、軸
心７の厚みは０．１〜０．３ｍｍの範囲にあると良い。

【０１５２】よって、前記この段階、すなわち、長形状
積層材を軸心７に巻き付けて円柱状積層体３を形成した
だけであって、金属製容器７にはまだ円柱状積層体３を
入れていない段階では、円柱状積層体３の他端側では、
目留め部が全く形成されていない状態にある。

【０１５３】ただし、この他端側でも目留め部１７と非
目留め部１９とを形成する必要があるのは従来技術で述
べた通りである。よって、他端側でも目留め部１７と非
目留め部１９とを交互に形成する。他端側での目留め部
１７は溶接によって実現する（図１および２参照）。

【０１５４】そして、従来技術と同様、円柱状積層体３
にあっては、その一端側で目留めが予めされている袋状
層部Ｌ１についてはその他端側での目留めを行わず、一
端側で目留めのされていない袋状層部Ｌ２についてはそ
の他端側で溶接による目留めを前記のごとく行う。

【０１５５】また、不織布１１を構成する耐熱性金属繊
維及び波板１３を構成する耐熱金属として、例えば、Ｆ
ｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金，Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金等が利用で
きる。 不織布１１と波板１３との接合方法は、溶着以
外に、ろう付、拡散接合にて接合する方法がある。

【０１５６】ろう付で接合する場合、ろう材には耐熱性
を有するＮｉをベースとしたものを使用することが好ま
しい。

【０１５７】拡散接合とは、接合しようとする２つの金
属、すなわち不織布および波板を重ね合わせ、加圧した
状態で適切な温度に加熱保持して接合することをいう。
このような拡散接合によって接合する場合、波板原材料
と不織布原材料の材質がほぼ同一ならば、拡散現象によ
って材質が均一化し、波板と不織布との間の熱膨張差に
よる応力が低減するため、耐久性を向上させることがで
きる。拡散接合で接合する場合、不織布１１および波板
１３の材質を同一とすれば、接合部の耐熱性を確保する
ことができる。

【０１５８】また、拡散現象による材質の均質化により
さらに耐熱性を向上させることができる。なお、拡散接
合は、溶接またはろう付けの後に行っても良く、このよ
うにして得られた接合部は、より高い強度が得られる。

【０１５９】通常、拡散接合は高温１２００℃以上での
拡散反応が必要であるが、不織布１１と波板１３以外の
原料を用いて拡散物質を供給すれば、拡散反応を促進さ
せることができ、１０００〜１１５０℃の範囲で接合す
ることができる。

【０１６０】さらに、拡散反応の際に不織布１１と波板
１３の接合部に圧力をかけることにでより均一な拡散接
合を得られる。

【０１６１】具体的には、不織布１１と波板１３を円筒
状にロール巻きした状態で、Ｍｏ，ＡｌＮ，アルミナ等
の不織布１１や波板１３に使用される金属よりも熱膨張
率の小さい材料でできた線材または帯等によって外周を
覆いその状態で、高温の拡散反応時に円柱状積層体全体
を径方向に均一に加圧することでより均一な拡散接合を
得られる。

【０１６２】また、加圧時に不織布１１と波板１３の接
触面積が変化すると、強度にバラツキが生じる。このた
め、波板の波高さを０．７ｍｍ〜１．５ｍｍとし、波板
の板圧を０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍとすることにより、
さらに拡散が均一に行われるようになる。

【０１６３】このとき、不織布１１および波板１３の原
料が、少なくともＦｅまたはＮｉを含み、供給する原料
に少なくともＣｒを含んでいれば、その接合部にＦｅ−
Ｃｒ系またはＮｉ−Ｃｒ系の結合層ができ、高い耐熱性
が得られる。

【０１６４】軸心７は、両端開口の中空２１を有し、そ
の内部中央には、中空２１を二分する隔壁２３を有す
る。そして、パティキュレート・フィルタ１をその円柱
状積層体３の折り畳み状不織布の折り目側を機関排気系
の下流側に向けた状態で設置した場合、隔壁２３によっ
て区画された中空２１の半分は、機関排気通路の上流側
に開放するが下流側に閉塞する上流側中空２１ａとさ
れ、他の半分は機関排気通路の下流側に開放するが上流
側に閉塞する下流側中空２１ｂとされる。ここで「折り
目」とは、不織布を折り畳んでできる明確な節目に限ら
ず、折り目のない状態で折り返すことによってある程度
の幅をもってできる側部を包含する。

【０１６５】また、軸心７の周壁８には、上流側中空２
１ａと軸心７周りの前記積層材とを連通する連通孔２５
が２以上貫通形成されている。

【０１６６】図１では連通孔２５は、周壁８に対して直
角に穿孔したものとして示してあるが、図２に示すよう
に周壁８に対して斜めに穿孔した斜孔としてもよい。こ
の場合、連通孔２５は、図２に示すように軸心７の機関
排気通路上流側から下流側にかけて斜めに形成され、そ
の上流側開口２５ａが上流側中空２１ａの側に位置し、
下流側開口２５ｂは前記軸心７周りの積層材、厳密には
積層材の構成部材である不織布１１の側に位置した状態
で不織布１１に面する。

【０１６７】金属製容器５は、排気ガスがパティキュレ
ート・フィルタ１を通過した時に排気ガスが金属製容器
５から漏れることなくフィルタ機能を有する円柱状積層
体３を経由するように、金属製容器５内を円柱状積層体
３で充填し、金属製容器５内にできるだけ隙間ができな
いようにしている。それ故、円柱状積層体３の外径と金
属製容器５の内径とはほぼ同じである。

【０１６８】しかしながら、実際には、円柱状積層体３
の外表面と金属製容器５の内表面との間に空間部ができ
てしまい、この空間部は、円柱状積層体３に入った排気
ガスが実質上通るパティキュレート・フィルタ内の通路
である。この通路を符号２６で示す（図１，２参照）。

【０１６９】また、パティキュレート・フィルタ１は、
内燃機関の排気管同士の継ぎ手箇所２’で排気管に内嵌
されかつ排気管２同士の間で挟持されて取り付けられ
る。このため、金属製容器５の一端には、外側に張り出
したフランジ２７が形成され、排気管の継ぎ手箇所２’
でフランジ２７を挟持し、これによってパティキュレー
ト・フィルタ１を排気管に固定する（図１参照）。

【０１７０】前記リング体９は、図３および図４に示す
ように、これを金属製容器５に取り付けたときに金属製
容器５の一端開口縁であるフランジ２７に対向するリン
グ部２９と、円柱状積層体３の軸心７に対向するボス部
３１と、リング部２９およびボス部３１を連結し円柱状
積層体３のうち軸心７を除く部分であって軸心７に巻か
れた積層材に対向する４本のアーム部３３，３３，３
３，３３とを備えている。また、ボス部３１には、ボス
部３１を軸心７の下流側中空２１ｂと結合する結合部と
しての嵌合軸３５をボス部３１と一体に軸心７の上流側
に向けて形成する。嵌合軸３５の実質長さ寸法は、下流
側中空２１ｂの長さ寸法と同じに設定されている。

【０１７１】アーム部３３は、図３からわかるように例
えば十字状をした直線形状でも図５に示すように例えば
Ｓ字状をした曲線形状でもよい（図５の両矢印線Ｓ参
照）。

【０１７２】また、円柱状積層体３の軸心７の直径が、
円柱状積層体３の直径に占める割合が１５〜２７％の範
囲であると軸心７に係る押し出し力が低減することが本
発明者の実験によって判明されている。

【０１７３】次にパティキュレート・フィルタ１の組み
付けについて述べる。

【０１７４】金属製容器５に円柱状積層体３を入れる。
その後、金属製容器５の内面と円柱状積層体３の外周面
とを溶着し、これにより金属製容器５に円柱状積層体３
を固定する。最後にリング体９の嵌合軸３５を軸心７の
下流側中空２１ｂに内嵌して両者を一体化する。

【０１７５】このときリング体９のリング部２９と金属
製容器５のフランジ２７とが対向するとともに、円柱状
積層体３のうち軸心７を除く部分にアーム部３３，３
３，３３，３３が対峙するパティキュレート・フィルタ
１が出来上がる。

【０１７６】なお、符合８０で示すものは排気管２と円
柱状積層体３Ｂとの間に形成された空間である。エンジ
ンから排出された排気ガスは、パティキュレート・フィ
ルタ１を経由して外気に排出されるがその途中で排気管
２と円柱状積層体３との間に形成された空間８０に排気
ガスが滞留し、これにより前記空間８０が断熱空間とな
る。よって、空間８０を以降、断熱空間８０ということ
にする。断熱空間８０の下流側端は、排気ガスが大気中
に直接排出されないようにフランジ２７により閉塞され
ている。

【０１７７】断熱空間８０の大きさは、金属製容器５の
外径と排気管２の内径との寸法差で決まる。

【０１７８】次に、このような構成の第１実施形態に掛
かるパティキュレート・フィルタ１の作用効果を述べ
る。

【０１７９】パティキュレート・フィルタ１を排気管２
の継ぎ手箇所２’に取り付けると、パティキュレート・
フィルタ１は、金属製容器５内に装填されている円柱状
積層体３の軸心７が軸方向に移動することをリング体９
で防止される。

【０１８０】そして、リング体９は、そのボス部３１の
嵌合軸３５が円柱状積層体３の軸心７の下流側中空２１
ｂと内嵌して外れにくく、ボス部３１はアーム部３３，
３３，３３，３３を介してリング部２９に固定されてい
るので、パティキュレート・フィルタ１を内燃機関の排
気系に設置したときに、軸心７が排気脈動等に起因した
圧力の影響で下流側に押しやられる力を受けても、リン
グ体９のボス部３１とアーム部３３，３３，３３，３３
とが妨げとなって、軸心７の金属製容器５内での移動を
阻む。このため、軸心７を中心部分に含む円柱状積層体
３の全体が金属製容器５から突出することはない。よっ
て、リング体９のことを軸心移動防止手段ということが
できる。

【０１８１】換言すれば、金属製容器５の一端開口に前
記リング体９を取り付けたときにアーム部３３が、前記
円柱状積層体３のうち前記積層材で形成されている部分
に対峙する状態になるように前記アーム部３３を形成し
てあるので、排気ガスが排出される際は、円柱状積層体
３の構成部材の一つである軸心７だけでなく、円柱状積
層体３の不織布１１と波板１３とにも軸方向に圧力が作
用し、不織布１１または／および波板１３が金属製容器
５から突出する虞がある。

【０１８２】しかし、円柱状積層体３のうち前記積層材
で形成されている部分、すなわち不織布１１および／ま
たは波板１３をアーム部３３にて対峙（支持）する構造
となっているので、不織布および／または波板の軸方向
へのずれを防止できる。

【０１８３】通常、波板１３の方が不織布１１よりも軸
方向の長さが短い。このため、波板１３をアーム部３３
で支持する場合は、アーム部３３に波板１３が当接する
ようにアーム部３３の形態を適応させておく必要があ
る。波板１３をアーム部３３で支持することにより波板
１３が排気側に滑ることがなくなり、よって不織布１１
が支持されない部分がなくなる。このため、円柱状積層
体３の強度の低下を防止できる。

【０１８４】また、不織布１１および／または波板１３
を支持する個所が増えるため、軸方向に発生する応力を
分散でき、パティキュレート・フィルタ１の耐久性が向
上する。

【０１８５】なお、直線形状のアーム部３３と曲線形状
のアーム部３３の比較をすると次のようになる。

【０１８６】直線形状のアーム部３３にあっては、アー
ム部３３の長さが曲線形状のアーム部３３の場合に比し
て短いため、円柱状積層体に対向するアーム部３３の割
合が少ない。よって、それだけ排気ガスの流れを妨げる
ものがないといえるので、排気抵抗は低減する。よっ
て、排気ガスの流れ具合はよくなるが、円柱状積層体が
金属製容器５から突出する抑制力は低くなる。

【０１８７】曲線形状のアーム部３３にあっては、アー
ム部３３形状をＳ字状のごとき曲線にするとリング部と
ボス部とを結ぶアーム部３３の長さが、直線形状のアー
ム部３３の場合と比して長い。このため、円柱状積層体
に対向するアーム部３３の割合が増大するので円柱状積
層体を通過して来た排気ガスの流れがアーム部３３によ
って抑制される度合いが高まり、よって排気抵抗がその
分増大する。このため、排気ガスの流れ具合は悪くな
る。しかし、円柱状積層体が金属製容器５から突出する
抑制力は高まる。また、曲線の方が直線に比べ熱膨張に
よる寸法上の許容差を大きく取れるのでそれだけ使い勝
手がよい。

【０１８８】このようにアーム部３３形状が直線形状の
場合と曲線形状の場合とでは、それぞれ長短があるが、
いずれのアーム部３３形状の場合にしろ、軸心の動きを
抑制するボス部がアーム部３３によって固定されている
ので、ボス部の強度が高まりこのボス部に対向する円柱
状積層体の中心部が金属製容器５から下流側に突出する
抑制力が高まる。

【０１８９】また、パティキュレート・フィルタ１を機
関排気系に設置した場合において、軸心７は、その上流
側に位置し上流側端で開放するが下流側に閉塞する上流
側中空２１ａと、軸心７の周壁８の連通孔２５とを具備
する。

【０１９０】よって、軸心７の上流側中空２１ａに排気
ガスが流入し、この流入した排気ガスは連通孔２５を経
由して軸心周りの積層材、すなわち軸心７に最も隣接す
る前記袋状層部Ｌ１’に抜けて流出する（図１の矢印ａ
参照）ので、それだけ軸心７にはこれを排気下流側に押
しやる圧力等の外力が掛からない。このため軸心７が金
属製容器５から突出することがない。したがって、軸心
７に上流側中空２１ａと連通孔２５とを具備することで
も、前記軸心７には軸心移動防止手段が形成されるとい
うこともできる。換言すれば、軸心７に具備した上流側
中空２１ａと連通孔２５とを軸心移動防止手段というこ
とができる。

【０１９１】このため、図７に示すように、パティキュ
レート・フィルタ１からリング体９を無くしてもパティ
キュレート・フィルタ１は軸心移動防止手段を有すると
いえる。

【０１９２】この図７に係るパティキュレート・フィル
タ１を含め、パティキュレート・フィルタ１では、軸心
７を用いることにより、不織布および波板を積層してな
る長形状積層材のうち軸心７に巻き付ける長形状積層材
の先端部分を巻き始めるにあたり、積層材の前記先端部
を巻くのに必要な曲げ具合（曲率）を、軸心７が無い状
態で巻き付ける場合よりも大きい状態で巻き着けること
ができる。

【０１９３】よって、積層材の巻き始め部分（前記先端
部分のこと）に、換言すれば積層材のうち積層材を円柱
状積層体３に形成するときに軸心周りに当接する部分に
微小な亀裂や皺が発生しにくい。よって、円柱状積層体
の中心部分の耐久性を向上させることができる。

【０１９４】また、パティキュレート・フィルタ１に
は、円柱状積層体３の中心部分が排気脈動等に起因した
圧力の影響を受けて排気下流側に押しやられる力を受け
ても、前記した各種の軸心移動防止手段によって軸心７
の動きが防止される。したがって、軸心７が金属製容器
５から突出することがないので、円柱状積層体３が変形
したり破断したりしない。よって、パティキュレート・
フィルタ１が破損しない。

【０１９５】さらに、目留め部１７は溶接によらずに不
織布１１を折って形成する折り目部分である。よって、
目留め部１７は、従来の不織布のように元々別体の不織
布同士でありかつ隣接する不織布同士を溶接によって一
体化して形成したものではないので、目留め部１７に排
気熱や脈動による圧力変動が作用したとしても、この部
分が開いてしまうことはない。よって、目留め部が開く
ことに起因してＰＭの捕集率が極度に低下してしまうこ
とがない。

【０１９６】さらにまた、不織布のうち折り目を含む部
分、換言すると折り畳まれた不織布のうち対向する二面
同士の境界部分では、目留めのための溶接が不要であ
る。よってそれだけ作業効率が向上する。

【０１９７】加えて、上流側中空２１ａは、できるだけ
浅い方が好ましい。このようにすることで当該中空２１
ａ内に入る排気ガスの量が少なくなるため、それだけ圧
力の影響を受けにくくなるからである。

【０１９８】さらに、連通孔２５は周壁８に対して図２
に示すように軸心７の機関排気通路上流側から下流側に
かけて斜めに穿孔した斜孔としてもよくその場合、上流
側開口２５ａが上流側中空２１ａの側に位置し、下流側
開口２５ｂが前記軸心７周りの積層材、厳密には積層材
の構成部材である不織布１１の側に位置した状態で不織
布１１に面するようになっているので、機関排気系の上
流側から軸心に向けて流れて来た排気ガスは、連通孔２
５を軸心７の中心軸に対して直角に穿孔した場合と比較
してスムーズに連通孔２５を通過する。

【０１９９】すなわち、排気ガスが軸心７の連通孔２５
を経由して軸心７周りの積層材であり軸心７に最も隣接
する前記袋状層部Ｌ１’に１層抜け易くなるので、それ
だけ軸心７にはこれを排気ガスにより排気下流側に押し
やる圧力等の外力の低減を向上できる。このため、それ
だけ軸心７に生じる応力を低減できる。よって、軸心７
を含む円柱状積層体３の中心部分を下流側へ押しやる圧
力を低減できるので、パティキュレート・フィルタ１の
破損を１層防止できる。

【０２００】そして、従来技術および本実施形態につい
て両者の耐久性および耐熱性について比較した結果、次
のこともわかった。

【０２０１】ＰＭ燃焼時の円柱状積層体３内の温度分布
と不織布に発生する熱応力が従来構造では２００℃で８
Ｎ／ｍｍ２であったのに対し、本実施形態では断熱空間
８０があることにより１００℃で４Ｎ／ｍｍ２であっ
た。この数値を確保したことにより、本実施形態では外
気への熱の発散を防止しかつ熱応力を抑制するのに好適
であることがわかった。

【０２０２】また断熱空間８０により、ＰＭの燃焼時に
高温となる円柱状積層体３と、外気に晒される排気管２
との間の熱膨張差による熱応力の発生を抑制することが
できる。

【０２０３】さらに円柱状積層体３の周囲を前記断熱空
間８０で覆うため、ＰＭ燃焼時の温度保持能力が向上
し、ＰＭを効率よく燃焼できる。

【０２０４】加えて、波板１３と不織布１１が接触する
部を接合したので円柱状積層体３の軸方向へのずれを防
ぐことができる。またずれが生じ難くなるので円柱状積
層体３の強度低下を抑制することができる。したがって
円柱状積層体３に亀裂や破損を生じることもない。

【０２０５】〈第２実施形態〉図８および図９を参照し
て第２実施形態を説明する。

【０２０６】この第２実施形態にかかるパティキュレー
ト・フィルタ１Ａが第１実施形態（図１〜図７参照）の
パティキュレート・フィルタ１と異なる点は、パティキ
ュレート・フィルタ１Ａを内燃機関の排気系に設置した
場合において、嵌合軸３５とリング体９とを別体形成
し、嵌合軸３５の実質長さ寸法を軸心７の下流側中空２
１ｂの長さ寸法よりも幾分長めに設定するとともに嵌合
軸３５と軸心７とを弾性の異なる別部材でそれぞれ形成
し、嵌合軸３５を下流側中空２１ｂに内嵌したときに嵌
合軸３５の長さ寸法と下流側中空２１ｂの長さ寸法との
寸法差によって金属製容器５とリング体９との間に隙間
３７を形成すること、および隙間３７にはリング体９と
平面形状でほぼ合致した平板状弾性材（例えばセラミッ
クファイバー製のガスケット等を挙げられる。）３９を
介在させることにある。なお、図９は隙間３７の存在を
明らかにするためにわざと隙間部分を目立つようにして
描いてあるが、実際はもっと小さく、図８に示すように
一見しただけではわからないほどである。

【０２０７】よって、第１実施形態のパティキュレート
・フィルタ１と同一部分には同一符号を付して説明を省
略する。なお、嵌合軸３５の弾性と軸心７の弾性とで
は、嵌合軸３５の弾性の方が高い。

【０２０８】このような構成の第２実施形態に掛かるパ
ティキュレート・フィルタ１Ａでは、第１実施形態のパ
ティキュレート・フィルタ１が奏する作用効果に加え、
次の作用効果を奏する。

【０２０９】例えば、パティキュレート・フィルタ１Ａ
に外力による周期的な振動である、排気脈動による圧力
変動に起因した振動が伝わると、その影響を大きく受け
易い軸心７が、軸心７に嵌合する嵌合軸３５との弾性の
違いによって前記隙間３７内で振動する。

【０２１０】すると軸心７を含む円柱状積層体３も金属
製容器５内で振動するため、円柱状積層体３の不織布１
１にアッシュが堆積していれば、このアッシュを振り落
とし、円柱状積層体３の構成部材である不織布１１の目
詰まりが解消される。よって、パティキュレート・フィ
ルタ１Ａから不燃焼のアッシュを除去できる。

【０２１１】加えて、高温条件下で生じる嵌合軸３５の
熱膨張による円柱状積層体３への応力を緩和し、よって
円柱状積層体３の構造破壊も抑制できる。

【０２１２】また、前記隙間３７にガスケットのような
平板状弾性材３９を介在させることで、金属製容器５と
リング体９とが振動によって衝突した際に生じる衝撃音
を緩和できる。また、平板状弾性材３９の材料を前記セ
ラミックファイバーに限らず適宜選択することで、衝撃
音をさらに緩和しつつ目詰まりの防止をさらに図れる。 〈第３実施形態〉第３実施形態を図１０および図１１を
参照して説明する。

【０２１３】この第３実施形態に掛かるパティキュレー
ト・フィルタ１Ｂが第２実施形態（図８，図９参照）の
パティキュレート・フィルタ１Ａと異なる点は、リング
体９がないこと，それに関連して弾性材３９がないこ
と，軸心７と異なる形態の軸心７Ｂを有すること，円柱
状積層体の一端側の目留めが異なることである。よっ
て、当該異なる部分について説明し他の同一部分には第
２実施形態と同一符号を付して説明を省略する。

【０２１４】まず、軸心７Ｂには、その下流側端で開放
されるが上流側端で閉塞されかつ軸方向に延びる隔壁の
ない中空２１Ｂと、軸心７Ｂの周壁８Ｂに貫通形成さ
れ、中空２１Ｂおよび軸心周りの積層材を連通する連通
孔２５Ｂとを有する。また、図１０に示すごとく閉塞さ
れている上流側端面４０は平面形状をしている。

【０２１５】また、第２実施形態にかかる円柱状積層体
３の一端側の目留め部１７に相当する本実施形態の円柱
状積層体３Ｂの一端側の目留め部１７Ｂは不織布を二つ
折りにしたことにより形成したものではない。

【０２１６】すなわち、本実施形態に係る円柱状積層体
３Ｂは、長形状積層材を従来技術と同様二以上で偶数の
フィルタ機能を有する不織布１１と、不織布１１と同じ
枚数備えられる耐熱性金属板製の波板１３とを基本的に
備えてなるものであり、隣接する一組の不織布１１同士
をその一端でを溶接することにより目留めとしたもので
ある。

【０２１７】この関係で軸心７Ｂの外表面は、不織布１
１で覆われるようになっている。

【０２１８】加えて、図１０では連通孔２５Ｂは、周壁
８Ｂに対して直角に穿孔したものを示してあるが、図１
１に示すように周壁８Ｂに対して斜めに穿孔した斜孔と
してもよい。すなわち、連通孔２５Ｂは、図１１に示す
ように軸心７Ｂの機関排気通路上流側から下流側にかけ
て斜めに形成され、その上流側開口２５ａが前記軸心７
Ｂ周りの積層材、厳密には積層材の構成部材である不織
布１１の側に位置し、下流側開口２５ｂは中空２１Ｂの
側に位置する。

【０２１９】このような構成の第３実施形態に掛かるパ
ティキュレート・フィルタ１Ｂでは、第２実施形態（図
８，図９参照）のパティキュレート・フィルタ１Ａと比
べ、前記した構成上の差異に基づいた次に述べる作用効
果の違いを除き第２実施形態のパティキュレート・フィ
ルタ１Ａとほぼ同様の作用効果を奏する。

【０２２０】軸心７Ｂの周壁８Ｂは、中空２１Ｂおよび
軸心周りの積層材を連通する連通孔２５Ｂを有するの
で、円柱状積層体３Ｂに流入して来た排気ガスの中に
は、連通孔２５Ｂを経由して軸心外部から中空２１Ｂ内
に流れ入る排気ガスがある（図１０に矢印ａで示
す。）。このため、円柱状積層体３内を流れる排気ガス
量がそれだけ減るので、それだけ円柱状積層体３Ｂにお
ける積層材による形成部分での排気ガス圧が低下する。

【０２２１】よって、円柱状積層体３の下流側に溶接に
よって形成されている目留め部１７Ｂの溶接がとれ難く
なる。よって、目留め部１７Ｂの溶接が取れてしまうこ
とがない。したがって、パティキュレート・フィルタ１
Ｂの破損防止に有効である。

【０２２２】なお、連通孔２５Ｂを経由して軸心７Ｂの
中空２１Ｂ内に入る排気ガスは、不織布１１による十分
なＰＭ捕集がなされないで大気中に放出されるのではな
いかという疑義を生ずる。しかし、軸心７Ｂに巻き付け
てある積層材は連通孔２５Ｂも覆う。よって、排気ガス
が連通孔２５Ｂを通過する際に円柱状積層体３の構成部
材である不織布１１を通過するため、連通孔２５Ｂ−軸
心７Ｂの中空２１Ｂを経由して大気中に放出される排気
ガスについてＰＭ捕集がなされないという心配は無用で
ある。

【０２２３】また、連通孔２５Ｂが前記斜孔の場合、積
層材から軸心７Ｂに向けて流れて来た排気ガスは、連通
孔２５Ｂを軸心７Ｂの中心軸に対して直角に穿孔した場
合に比較し、スムーズに連通孔２５Ｂを通過して中空２
１Ｂ内に入る。すなわち、円柱状積層体３における積層
材による形成部分での排気ガス圧がさらに低下する。こ
の結果それだけ多くの排気ガスを連通孔２５Ｂ経由で大
気中に放出できるので、目留め部１７Ｂに掛かる負担を
１層低減できる。このため、さらに１層パティキュレー
ト・フィルタ１Ｂの破損防止に有効である。 〈第４実施形態〉図１２および図１３を参照して本発明
の第４実施形態を説明する。

【０２２４】この第４実施形態にかかるパティキュレー
ト・フィルタ１Ｃが第１（実施形態図１〜図７参照）の
パティキュレート・フィルタ１と異なる点は、排気ガス
が通るパティキュレート・フィルタ１Ｃ内の通路のう
ち、他の通路に比して狭い通路、具体的には円柱状積層
体３の外表面と金属製容器５の内表面との間にできる空
間部２６の下流側端に前記排気ガスが素通りする抜け孔
４３を設け、当該空間部２６にＰＭ捕集が可能な最大の
空隙率を有する不織布等の多孔質物質４５が充填された
点にある。よって、第１実施形態のパティキュレート・
フィルタ１と同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。なお、多孔質物質４５はなくともよい。

【０２２５】ただし、狭い通路である故そこを流通する
排気ガスの量が少ないといえども排気ガスを素通しさせ
ることには問題があるので、排気ガスが前記抜け孔を通
るようになる前にパティキュレート・フィルタの再生を
前もって行うことが重要である。

【０２２６】このような構成の第４実施形態に係るパテ
ィキュレート・フィルタ１Ｃでは、第１実施形態のパテ
ィキュレート・フィルタ１が奏する作用効果に加え、次
の作用効果を奏する。

【０２２７】すなわち、前記狭い通路である空間部２６
に前記多孔質物質４５を充填することにより、単に排気
ガスを素通りさせるのではなく、少なくともすす等のＰ
Ｍの捕集が可能であるので好ましい。円柱状積層体３の
外表面と金属製容器５の内表面との間にできる空間部２
６が、排気ガスが通るパティキュレート・フィルタ１Ｃ
内の通路のうち他の通路に比して狭い通路であるのは、
円柱状積層体３の内表面と金属製容器５の外表面との間
にできる空間が広いと振動によって金属製容器５に円柱
状積層体３がぶつかってしまい易くなるので、これを防
止するためである。また、このような構造とすることに
より、円柱状積層体３の容積を極力大きくすることがで
き、ＰＭの捕集面積が増加するため、ＰＭ捕集時の排気
抵抗を小さくすることができるからである。 （その他）また、前記した各実施例に共通して、パティ
キュレート・フィルタに使用される不織布１１について
は、次の緒元を有する。

【０２２８】不織布１１について図１４〜１６を参照し
て説明する。

【０２２９】図１４および１５は、ＳＥＭ（Scanning E
lectron Microscope:走査型電子顕微鏡)を用いて不織布
１１の表面写真を示すものであり、アッシュ等が堆積し
ていない状態を示す。また、図１５は図１４よりも拡大
率を大きくして示してある。

【０２３０】不織布１１は、不織布１１を構成する金属
繊維６０の線径が１０〜５０μｍの範囲に設定してあ
る。また、不織布１１の単位容積に対する、その中に含
まれる隙間の容積の割合である空隙率は５０〜８５％の
範囲におけるいずれかの空隙率に設定してあり、その厚
み寸法は０．２〜１．０ｍｍの範囲にある。

【０２３１】そして、本発明者は、前記緒元を有する不
織布１１を利用すると、アッシュの燃焼可能温度である
１０００℃に満たない、例えばすすの可燃温度である６
００℃程度であってもアッシュの堆積量を大幅に低減で
きることを見出した。

【０２３２】また、当該不織布１１にアッシュやすすが
堆積しない原因を追及したところ、不織布１１の繊維内
にアッシュやすす（図１６の黒点参照）が浸透していた
ことを発見した。符号Ｐ１およびＰ２はパティキュレー
ト・フィルタを機関排気系に設置した場合において、そ
れぞれ上流側圧力および下流側圧力を示しており、Ｐ１
＞Ｐ２の関係にある。このように上流側圧力Ｐ１が下流
側圧力Ｐ２よりも高いのは、排気脈動に起因することを
一因として挙げられる。

【０２３３】図１７および図１８は、不織布１１に対
し、前記緒元を含まない不織布１１（比較例１）をＳＥ
Ｍを用いて写真に収めた状態を示す図であり、それぞれ
図１４および図１５に相当する。

【０２３４】また、図１９は、不織布１１にすすに代表
されるＰＭ４９とアッシュ５０とが堆積した状態を示す
模式図である。図中矢印は、不織布１１に対して排気ガ
スの流れ方向を示しており、ＰＭ４９とアッシュ５０の
順番でそれらが比較例１に堆積した状態を示している。
符号Ｐ１およびＰ２の意味は図１５の場合と同様であ
る。

【０２３５】さらに、本発明者は、前記空隙率，線径お
よび肉厚のうち少なくとも空隙率および線径が前記した
特定範囲に属していると、アッシュが不織布に堆積し難
くなる理由を解明した。

【０２３６】その理由を順次述べる。

【０２３７】図２０および図２１は、不織布１１と不織
布１１にそれぞれアッシュ等が堆積した状態をＳＥＭを
用いて写真に収めた拡大写真である。

【０２３８】図２０において無造作に延びる線５１，５
１，・・・は、不織布１１の金属繊維にすす等のＰＭ４
９やアッシュ５０がこびり付いている状態を示してい
る。

【０２３９】これに対し、図２１は、対策品といえる本
発明に係る不織布１１に関するものであり、この図にお
いても無造作に延びる線５１Ａ，５１Ａ，・・・に不織
布の金属繊維にすす等のＰＭ４９やアッシュ５０がこび
り付いていることがわかる。

【０２４０】図２０に示す比較例１の不織布１１と図２
１に示す対策品の不織布１１との比較から、対策品にか
かる不織布１１の金属繊維５１Ａ，５１Ａ，・・・の方
がすすやアッシュの堆積量が少ないことがわかる。よっ
て、図２１では金属繊維の原型がはっきりわかるのに対
し、図２０ではすすやアッシュの堆積量が多い故、金属
繊維の原型がわかり難い。

【０２４１】比較例１の不織布１１と対策品の不織布１
１とでは、すすやアッシュの堆積の違いが明らかである
がその理由を述べる前に金属繊維にアッシュ等が堆積す
る原理について述べる。

【０２４２】排気ガスが金属繊維に対して垂直にぶつか
ると、金属繊維の両側から回転方向の逆な渦が交互に発
生し、いわゆるカルマン渦列を生ずる。そして、このカ
ルマン渦列の影響で金属繊維の後方部は極めて低圧な真
空に近い状態になる。このため、当該後方部では、アッ
シュやすすが吹き飛ばされ難いため、それらが堆積し易
い環境になる。

【０２４３】このため、アッシュやすす等が次第に堆積
して行き、やがてはブリッジに成長するほどにまでな
り、さらにはそのブリッジにまでアッシュ等が堆積する
と、図２０の写真のように、金属繊維はその原型をとど
めないほどにまでなってしまう。

【０２４４】ところが、図２１に示すような前記緒元を
有する不織布１１を用いた場合は、アッシュ等の積み重
ねによってでできるいわゆるブリッジが形成されにく
い。また、ブリッジが形成されても空隙率も高いと、ブ
リッジが長くなり強度的にはもろい。よって、アッシュ
等が堆積し難い。

【０２４５】また、アッシュ等は金属繊維の表面に物理
的に堆積しているだけであることと、その大きさは金属
繊維の隙間の大きさに比して小さい。したがって、排気
脈動のような強い衝撃力による強い圧力（前出Ｐ１）を
排気上流側から受けると、金属繊維の隙間内にアッシュ
やすすが前記図１６のように浸透し、よって図１９のよ
うには堆積しにくくなる。

【０２４６】さらに、堆積した場合よりも金属繊維の隙
間内に浸透した場合の方が、ブリッジができにくいの
で、当然排気抵抗は小さい。このため、それだけ金属繊
維にかかる負荷を低減できるので、目留め部１７Ｂが長
持ちする。

【０２４７】そして、不織布内に浸透したすすは、６０
０℃程度の熱で燃焼させることが可能であるし、その程
度の温度では燃焼しないアッシュにあっては、排気脈動
等の衝撃力が加わると、不織布１１の隙間からその外へ
排出されるようになるが、既述のようにアッシュそのも
のは石灰であるから、これが大気中に放出されても敢え
て問題として取り上げられるほどのものではない。

【０２４８】このように対策品である不織布１１を採用
したパティキュレート・フィルタを機関排気系に用いる
と、アッシュ等は金属繊維に堆積せずに浸透するという
ことは、本願発明者がその鋭意努力の結果初めて明らか
にしたものである。

【０２４９】したがって、このような知見に基づいて不
織布１１を採用した本発明に係るパティキュレート・フ
ィルタは、極めて有効的に円柱状積層体の目詰まりを防
止できる。

【０２５０】また、図２２は、前記比較例と前記緒元の
不織布との比較表であり、それぞれアッシュ等の不織布
への堆積率を示し、同一エンジンで市街モード走行をし
た場合でも高速モード走行をした場合でも、対策品の方
が堆積率が２割ほど少ないことがわかる。

【０２５１】図２３は、市街モードと高速モードの運転
領域を視覚化して示すもので、市街モードは、トルクが
０からほぼ７０Ｎｍの範囲でエンジン回転数が０〜２０
００ｒｐｍの範囲にあり、高速モードにあっては、トル
クがほぼ０からほぼ１４０Ｎｍの範囲でエンジン回転数
が１６００〜３０００ｒｐｍの範囲にあるものをいうこ
とを視覚によって示すものである。 〈第５実施形態〉次に図２４および図２５を参照して第
５実施形態を述べる。

【０２５２】この実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ１Ｄが先に述べた第３実施形態（図１０，図１１
参照）に係るパティキュレート・フィルタ１Ｂと異なる
点は、不織布１１を空隙率の異なる複数枚の不織布１
１，１１，・・・を一体に重ね合わせて複数層構造の一
枚化した不織布１１Ａとした点にある。そして、この不
織布１１Ａおよび前記波板１３で積層体３Ｂを形成し、
当該積層体３Ｂの構成部位となる前記袋状層部Ｌ２に係
る前記複数層構造の不織布１１Ａは、その排気ガス入口
側に位置する単体の不織布１１から排気ガス出口側に位
置する単体の不織布１１にかけて各単体の不織布の空隙
率を段階的に小さくしてある。すなわち空隙率が段階的
に変化する一体の階層構造としてある。そして前記空隙
率の段階的変化は８０％〜６０％の範囲に設定してあ
る。

【０２５３】ただし、この実施形態では、空隙率の異な
る双数の不織布１１Ａを一体に重ね合わせて２層構造の
不織布を一枚化して形成し、この不織布１１Ａおよび波
板１３で前記積層体３Ｂを形成し、当該積層体３Ｂの構
成部位となる前記袋状層部Ｌ２に係る前記２層構造の不
織布１１Ａは、排気ガス出口側よりも排気ガス入口側に
位置する単体の不織布１１の空隙率の方が高い。この場
合、前記排気ガス入口側の不織布１１および排気ガス出
口側の不織布１１の空隙率をそれぞれ８０％および６０
％に設定してある。

【０２５４】よって、第３実施形態のパティキュレート
・フィルタ１Ｂと同一部分には同一符号を付して説明を
省略する。ただし、相違点が明確にわかるように相違箇
所を中心に符号を付すことにし、他の同一部分の符号付
けは必要最小限にとどめた。また、後述する第６および
第７実施例についての符号の付け方についても同様の趣
旨で必要最小限の符号付けとする。

【０２５５】このような構成の第５実施形態に係るパテ
ィキュレート・フィルタ１Ｄでは、第３実施形態のパテ
ィキュレート・フィルタ１Ｂが奏する作用効果に加え、
次の作用効果を奏する。

【０２５６】パティキュレート・フィルタ１Ｄでは、従
来単体構造であった不織布を二枚以上重ね合わせて複数
層構造にし、各単体の不織布の空隙率を段階的に８０％
〜６０％の範囲に設定した一枚化した不織布にしてある
ため、ＰＭ捕集を一所に集中させることなく分散捕集で
きる。

【０２５７】詳述すると、パティキュレート・フィルタ
１Ｄでは空隙率が一様でないことに加え前記のごとく不
織布１１Ａの排気ガス入口側部位から排気ガス出口側部
位にかけて漸次空隙率を小さくしてあるため、大きめの
ＰＭは空隙率の大きな不織布１１によって捕集され、小
さめのＰＭは空隙率の大きな不織布１１によっては捕集
されずに空隙率の小さな不織布１１によって捕集され、
中位の大きさのＰＭは空隙率の大きな不織布１１によっ
ては捕集されずに空隙率の大きさが中位の不織布１１に
よって捕集される。したがって、ＰＭ捕集をパティキュ
レート・マターの大きさに合わせて分散できる。このた
め、不織布の一部にＰＭが集中して捕集することがない
のでブリッジもできにくい。よってこのような構成の不
織布を用いたパティキュレート・フィルタ１Ｄを排気管
２に適用すれば圧力損失も低下することができる。

【０２５８】図２６は本実施形態の効果を示すグラフで
ある。

【０２５９】同図縦軸は圧力損失を示し横軸は時間を示
す。また図中、実線Ｉで示すものが本実施形態のパティ
キュレート・フィルタ１Ｄを機関排気系に適用した場合
の時間経過に対する圧力損失を示すグラフ線であり、一
点鎖線ＩＩで示すものが従来のパティキュレート・フィ
ルタを機関排気系に適用した場合の時間経過に対する圧
力損失を示すグラフ線である。また、破線は、両者の初
期状態における圧力損失の値を示す線であり、二点鎖線
は再生処理を行う必要の判断を行うための再生処理実行
判断線である。各グラフ線ＩおよびＩＩがこの再生処理
実行判断線に達した時点で再生処理を行う必要が生じる
ことを意味する。

【０２６０】この図２６より、グラフ線ＩＩの傾きの方
がグラフ線Ｉの傾きよりも大きいことから、同じ時間内
であれば本実施形態の方が圧力損失が小さいので、再生
処理を行う頻度を少なくできることがわかる。

【０２６１】また、グラフ線ＩＩでは一回の再生処理の
実行だけでは圧力損失が初期状態のレベルにまで到達し
ないことから、再生処理を複数回行うかまたは一回当た
りの再生処理実行時間を長くしなければならないことが
わかる。これに対して本実施形態のパティキュレート・
フィルタ１Ｄではグラフ線ＩＩが再生処理を行う時点に
達した段階ではまだ再生処理の実行を必要とする状態で
はないが、仮にこの時点で再生処理を行えば、一回の再
生処理の実行だけで圧力損失を初期状態のレベルにまで
低下できることがわかる。ただし、一回分の再生処理量
は両者とも同じとする。

【０２６２】再生処理は既述のごとく捕集されたＰＭを
排気ガス熱や電気ヒータ熱等の利用により定期的に燃焼
して除去し、これにより目詰まりを防止し、パティキュ
レート・フィルタによるＰＭ捕集に支障がでないように
するための処理であるから、この再生処理の頻度が少な
くできるということはそれだけ燃費が向上しかつ電力消
費量の低減には極めて有効に作用することになる。

【０２６３】不織布１１Ａが２層構造の場合にあって
は、大きめのＰＭは空隙率の大きな不織布１１によって
捕集され、中位の大きさのＰＭおよび小さめのＰＭは空
隙率の小さな不織布１１によって捕集される。

【０２６４】また、図２７に示すように不織布を単体構
造の不織布１１Ａ’としその空隙率を不織布１１の排気
ガス入口側部位から排気ガス出口側部位にかけて漸次小
さくするようにしてもよい。この場合空隙率の段階的変
化は８０％〜６０％の範囲で袋状層部の排気ガス入口側
から排気ガス出口側に漸次変化するように設定すること
が望ましい（空隙率の変化率を示す矢印Ａ参照）。

【０２６５】この場合は空隙率の異なる複数の不織布を
一体化するのではなく一枚の不織布内部において空隙率
を変化させるというものであるので、前記複数層構造の
不織布の場合と実質同等の効果を得られるのはもちろ
ん、複数の不織布を重ね合わせる必要もないのでそれだ
け作業効率を高めることができる。なお、空隙率の段階
的変化を８０％〜６０％の範囲で袋状層部の排気ガス入
口側から排気ガス出口側に漸次変化するように設定する
ことは既述した他の実施形態にも適用できる。

【０２６６】なお、前記例示した空隙率の数値（８０％
〜６０％）はあくまで例示的な数値であるのはいうまで
もない。要は、既述した本実施形態の効果を得ることが
できる数値であればよい。ただし、８０％〜６０％の範
囲に空隙率があるとパティキュレート・マターの捕集効
率が良いことが発明者の実験によってわかっている。
〈第６実施形態〉次に図２８および図２９を参照して第
６実施形態を述べる。

【０２６７】この実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ１Ｅが先に述べた第３実施形態（図１０，図１１
参照）に係るパティキュレート・フィルタ１Ｂとの最大
の相違点は、積層体を截頭円錐状にしたにある。なお、
軸心は第３実施形態に係る軸心７Ｂではなく第１実施形
態（図１〜図７参照）に係る軸心７と同じ軸心を用いて
いる。

【０２６８】よって、第３実施形態のパティキュレート
・フィルタ１Ｂと同一部分および第１実施形態に係る軸
心に相当する軸心にはそれぞれ同一符号を付して説明を
省略する。

【０２６９】第６実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ１Ｅは、耐熱性金属からなる軸心７と、それぞれ
が耐熱性金属からなる不織布１１Ｅおよび波板１３Ｅを
積層してなる積層材を前記軸心７に巻き付けてその形状
を截頭円錐状にした積層体３Ｅと、この積層体３Ｅを装
填する金属製容器５とを有する。そして、前記截頭円錐
状積層体３Ｅの両端には半径方向において隣接し合う不
織布１１Ｅの先端を閉塞する目留め部１７Ｅおよび開放
した非目留め部１９Ｅとを交互に形成し、これらの目留
め部１７Ｅおよび非目留め部１９Ｅの確保により一端閉
鎖他端開放でかつ閉鎖側から開放側にかけて末広がりの
斜面６０を有する袋状の層部Ｌ３，Ｌ３・・・を形成
し、この袋状層部Ｌ３，Ｌ３・・・の前記斜面６０に合
わせて当該層部Ｌ３内に前記波板１３Ｅも末広がり状に
配置してある。

【０２７０】そして、前記截頭円錐状積層体３Ｅの径大
部側が排気系の構成部材である排気管２の下流側に位置
する状態でパティキュレート・フィルタ１Ｅを前記排気
管２に取り付けてある。

【０２７１】このような構成の第６実施形態に掛かるパ
ティキュレート・フィルタ１Ｅの作用効果を順次説明す
る。

【０２７２】ところで、パティキュレート・フィルタに
よってＰＭを捕集する場合、積層体が前記他の実施形態
のように円柱状であると、袋状層部のうち排気ガスの流
れ方向下流側（末端）部分に比較的ＰＭが集まる傾向に
あるので当該部分で不織布が目詰まりを起こし易い。よ
って前記袋状層部のうち当該目詰まりを起こし易い末端
部分の応力が高まり過ぎると当該末端部分にはその強度
以上の応力が発生し、当該末端部分に亀裂等の損傷を生
じる虞がある。

【０２７３】ところが本実施形態のパティキュレート・
フィルタ１Ｅは、袋状層部Ｌ３の波板１３のうち末端側
が先端側よりも大きい（幅がある）のでその剛性も末端
側の方が高く、よって袋状層部Ｌ３の下流側（末端）部
分の強度が高まる。このため、当該下流側にＰＭを捕集
したときに袋状層部Ｌ３の末端部分の圧力が高まっても
当該部分では高い強度を確保しているので当該末端部分
に亀裂や破損等を生じる心配がない。

【０２７４】すなわち、截頭円錐状をした積層体３Ｅの
径大部側が排気系の下流側に位置する状態でパティキュ
レート・フィルタ１Ｅを前記排気系に取り付ける構造に
すれば、排気ガスの圧力によって積層体３Ｅの最外周の
不織布１１Ｅにかかる応力は圧縮応力になる。逆に、上
流側に取り付けた場合は、不織布１１Ｅにかかる応力は
引張り応力になる。不織布１１Ｅは、圧縮強度の方が引
張り強度よりも強いことが発明者の実験により分かって
おり、前述のごとき構造によれば排気ガスの圧力に対す
る耐久性を向上させることができる。

【０２７５】また、前記袋状層部は、末広がりの斜面６
０を有する形態をしているので、図２８に示すように当
該斜面６０に対して斜めに当たる排気ガスはその流力Ｆ
が分解されて袋状層部Ｌ３の肉厚方向に対して垂直な分
力（垂直分力）Ｆ１と、袋状層部の表面に沿って平行な
分力（平行分力）Ｆ２とに分かれる。

【０２７６】一方、前記のごとく、積層体が円柱状であ
ると、前記袋状層部の長手方向に平行に入って来た排気
ガスは、袋状層部の末端部分で主に当接しそこで徐々に
不織布１１に捕集され、袋状層部を構成する不織布１１
の末端以外の部分（特に上流側部分）ではなかなかＰＭ
捕集ができない。

【０２７７】これに対して本実施形態のパティキュレー
ト・フィルタ１Ｅは、前記のごとく袋状層部Ｌ３が末広
がりの斜面６０を有するので、不織布１１Ｅに当たった
排気ガスの流力Ｆが前記垂直分力Ｆ１と平行分力Ｆ２に
なって、垂直分力Ｆ１の作用により不織布１１Ｅ内の各
所に排気ガスが流れ込むようになる。このため、不織布
１１Ｅの全体に亘ってほぼ均一にＰＭ捕集ができるので
袋状層部Ｌ３の末端側での目詰まりを極めて有効に防止
することができる。

【０２７８】当該末端部分等、袋状層部の一部分に集中
して目詰まりを起こすとパティキュレート・フィルタの
再生処理の回数を増やさなければならないが、本実施形
態のパティキュレート・フィルタ１Ｅでは前記のごとく
不織布１１Ｅの全体に亘ってほぼ均一にＰＭを捕集でき
るので、図２６で示した第５実施の形態のグラフ線で示
したと同様パティキュレート・フィルタ１Ｅの再生処理
を行う頻度を少なくできる。

【０２７９】なお、不織布１１Ｅを第５実施形態の不織
布１１Ａのように空隙率の異なる複数枚の不織布１１，
１１，・・・を一体に重ね合わせて複数層構造の一枚化
した不織布としたり、不織布１１Ｅを図２７に示したよ
うな単体構造の不織布であってそれらの空隙率を不織布
１１の排気ガス入口側部位から排気ガス出口側部位にか
けて漸次小さくするようにしてもよい。この場合の空隙
率の段階的変化も８０％〜６０％の範囲で漸次排気ガス
入口側から排気ガス出口側に変化するように設定する場
合を例示できる。 〈第７実施形態〉次に図３０および図３１を参照して第
７実施形態を述べる。

【０２８０】この実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ１Ｆが先に述べた第２実施形態（図８，図９参
照）に係るパティキュレート・フィルタ１Ａと異なる点
は、平板状弾性材３９の代わりに前記耐熱性容器の一端
開口縁に積層体３を支承する支承部材７０を有するよう
にした点にある。よって、第２実施形態のパティキュレ
ート・フィルタ１Ａと同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。

【０２８１】支承部材７０は、積層体３の外周縁に相当
する一番外側に位置する不織布１１を金属製容器５の下
流側開口端に形成した、横断面で凹状の溝部７４との間
で挟持した状態で支承する挟持片７２を備える。

【０２８２】なお、支承部材７０は、この第７実施形態
で示したものに限らず、金属製容器５に積層体３を固定
させて動かなくしてしまうという意図のものではなく、
脈動等の振動により積層体３を振動させて積層体３に付
着しているアッシュを振り落として不織布１１の目詰ま
りを解消することを意図して設けられるものである。よ
って、そのような作用効果を奏する支承部材であればど
のようなものでもよいことはもちろんである。

【０２８３】したがって、このような構成の第７実施形
態に掛かるパティキュレート・フィルタ１Ｆにあっても
第２実施形態（図８，図９参照）に係るパティキュレー
ト・フィルタ１Ａの場合と同様パティキュレート・フィ
ルタ１Ａに外力による周期的な振動である、排気脈動に
よる圧力変動に起因した振動が伝わると、軸心７を含む
円柱状積層体３が金属製容器５内で振動するため、円柱
状積層体３の不織布１１にアッシュが堆積していれば、
このアッシュを振り落とし、円柱状積層体３の構成部材
である不織布１１の目詰まりが解消される。よって、パ
ティキュレート・フィルタ１Ｆから不燃焼のアッシュを
除去できる。

【０２８４】また、支承部材７０は前記他の実施形態に
も適用できる。 〈第８実施形態〉図３２を参照して本発明の第８実施形
態を説明する。

【０２８５】この第８実施形態にかかるパティキュレー
ト・フィルタ１Ｇが第３実施形態のパテイキュレート・
フィルタ１Ｂと異なる点は、断熱空間８０以外に金属性
容器５の内周側に別の断熱空間ができるように、円柱状
積層体３Ｂを装填しかつ耐熱性金属からなる筒体８２を
金属性容器５にすきまばめ状に取り付け、当該断熱空間
には補強材８６を挿入したことおよびそれに関連する箇
所てある。

【０２８６】当該断熱空間は符合８０ａで示す。また、
断熱空間８０ａの下流側端は、排気ガスが大気中に直接
排出されないように目留め８４により閉塞してある。な
お目留め８４は、金属製容器５と筒体８２とを接合する
役目も果たしている。

【０２８７】よって、当該異なる部分について説明し、
他の同一部分には第３実施形態で用いた符合と同じ符号
を付して説明を省略する。

【０２８８】断熱空間８０ａの大きさは、筒体８２の外
径と金属製容器５の内径との寸法差により決まる。よっ
て断熱空間８０と８０ａとで合計２層の断熱空間を有す
る構造となっている。すなわち筒体を介して前記円柱状
積層体と耐熱性容器との間の断熱空間８０ａおよび耐熱
性容器と排気管との間の断熱空間８０の両方を有する。

【０２８９】また、筒体８２は円柱状積層体３Ｂを支持
するに十分な厚みを有している。そしてその熱容量はで
きるだけ小さなものであることが望ましく、本発明者の
実験によるとその厚み寸法が０．２〜２ｍｍの範囲にあ
ると好適であると考えられている。

【０２９０】従来技術および本実施形態について両者の
耐久性および耐熱性について比較した結果、次のことが
わかった。

【０２９１】ＰＭ燃焼時の円柱状積層体内の温度分布と
不織布に発生する熱応力が第１実施形態で述べたもので
は１００℃で４Ｎ／ｍｍ２であったのに対し、本実施形
態では２層の断熱空間８０，８０ａを有する故５０℃で
２Ｎ／ｍｍ２となった。

【０２９２】そしてこれらの数値を確保できたことによ
り、本実施形態では外気への熱の発散を防止しかつ熱応
力を抑制するのに一層好適であるといえる。

【０２９３】また、断熱空間８０ａの断熱性を損なわな
いように補強材８６はその材料充填率が３０％以下の三
次元金属多孔体，金網，金属不織布，波板，短冊状の金
属シート，パンチンダメタル等で形成したものであるこ
とが好ましい。

【０２９４】断熱空間８０ａに補強材８６を挿入した結
果、円柱状積層体内の温度分布と不織布に発生する熱応
力は５０℃、２Ｎ／ｍｍ２と熱応力を抑制でき、また７
００℃で５０Ｇの負荷をかけた振動耐久性試験では、１
０００万回の繰り返し負荷をかけても破損なしという高
い振動耐久性が得られた。

【０２９５】すなわち、補強材を断熱空間８０ａ内に挿
入することにより、円柱状積層体３Ｂを軸方向に沿って
支持できるため円柱状積層体３Ｂの安定性が高まり、振
動に対する耐久性も向上する。

【０２９６】さらに、補強材８６および筒体８２と、円
柱状積層体３Ｂとの体積あたりの熱容量を同等にするこ
とで熱応力の発生が抑制されかつ耐久性の向上を１層期
待できる。 〈第９実施形態〉図３３および図３４を参照して本発明
の第９実施形態を説明する。

【０２９７】この第９実施形態にかかるパティキュレー
ト・フィルタ１Ｈが第３実施形態のパテイキュレート・
フィルタ１Ｂと異なる点は、不織布１１同士の一端間に
波板１３の端部１４を挟んだ状態でこれらを一体溶接す
ることで目留め部１７Ｂ’を形成したことにある。

【０２９８】よって、当該異なる部分について説明し、
他の同一部分には第３実施形態で示した符合と同じ符号
を用いて説明を省略する。

【０２９９】すなわち、前記目止め部１７Ｂは隣接する
一組の不織布１１同士の一端を溶接して形成したにすぎ
ないものであるが、図３４に示すように当該不織布１１
同士の一端間に波板１３の軸心方向端部１４を挟んだ状
態でこれらを一体溶接することで目留め部１７Ｂ’を形
成してある。

【０３００】このような組み合わせを行うと不織布１１
に発生する軸方向の応力を波板１３で受けられるため円
柱状積層体３Ｂの剛性を向上し、排気ガスの圧力によっ
て円柱状積層体が下流側にずれて突出するのを防ぐこと
ができる。また、排気ガスの圧力によって発生する不織
布にかかる応力を波板で受けるようになるため、下流側
目止め部の溶接が取れるのを防ぐことができる。なお、
この場合、不織布１１と溶接される前記軸心方向端部１
４は溶接作業を容易にする関係で凹凸のない平坦状にし
ておく必要があるのはもちろんである。

【０３０１】なお前記平坦状を呈する軸心方向端部１４
に前記積層材の巻き付け方向に適宜の間隔をおいて形成
されかつ軸心方向に延びる複数の切り込み（図示せず）
を予め入れておくことで、波板１３を軸心７に巻き付け
たときでも波板１３に何ら支障なく平坦状な軸心方向端
部１４を確保できる。

【０３０２】また、元々がうねり形状をした波板１３で
あるが、前記切り込みが有ることによって、前記プレス
によって当該波板１３の軸心方向端部１４を平坦状にし
易くできるという利点も有する。 〈変形例〉また、図示はしないが、一端閉鎖他端開放の
筒状金属製容器でこの容器の一端側に複数の通し孔を有
するようにし、この容器に円柱状積層体を充填してパテ
ィキュレート・フィルタを形成し、このパティキュレー
ト・フィルタを機関排気通路に設置する時は、前記筒状
容器の前記閉塞端の側を機関排気通路の下流側に向けて
取り付けるようにすることも考えられる。

【０３０３】この場合、パティキュレート・フィルタの
円柱状積層体の中心部分が排気脈動等に起因した圧力の
影響で下流側に押しやられる力を受けても、前記閉塞端
が妨げとなって軸心の動きを抑制する。よって、円柱状
積層体が筒状容器から突出して円柱状積層体が変形した
り破断したりしないので、パティキュレート・フィルタ
の破損防止ができる。

【０３０４】また、閉塞端といっても複数の通し孔を有
するので、排気ガスの流れが停滞してしまうことはな
い。

【０３０５】なお、この場合の軸心移動防止手段は閉塞
端となる。

【０３０６】以上述べたパティキュレート・フィルタと
しては、排気集合管であるエキゾーストマニホールドの
各枝管にそれぞれ設けることにより、各気筒に対応する
ようにした分離型や、内燃機関の排気管２のうち図示し
ない触媒コンバータの近傍上流側に配置され、前記分離
型よりも大きめのパティキュレート・フィルタを採用し
た集合型があり、どの型にするかあるいはそれらの両方
の組み合わせ型にするかは、エンジンの排気量やエンジ
ン搭載車輌の種類および用途に応じて適宜使い分ければ
よい。

【０３０７】なお、分離型の場合には、連通パイプを用
いて各パティキュレート・フィルタを連通する場合や連
通パイプを用いない非連通にする場合があるが、この場
合も必要に応じて適宜適用することが好ましい。

【０３０８】また、前記各実施形態で示した不織布や軸
心はそれぞれ形態の異なるものであるが、各実施形態で
それらを組み合わせたものに限らずこれら不織布や軸心
は必要に応じて適宜別の実施の形態の不織布や軸心と組
み合わせることもできる。

【０３０９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のパティキュ
レート・フィルタにあっては、例えば次の効果を奏す
る。

【０３１０】・パティキュレート・フィルタの破損防止
ができる。

【０３１１】・燃焼によらずともアッシュをパティキュ
レート・フィルタから除去することができる。

【０３１２】・目留めのために行う不織布の溶接作業の
簡略化が可能である。

【０３１３】・耐熱性容器に積層体を入れ易くして作業
性を向上することができる。

【０３１４】・パティキュレート・フィルタにすす等の
ＰＭが溜まった場合に行う再生処理の回数を少なくでき
る。

【０３１５】・パティキュレート・フィルタの耐久性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るパティキュレート
・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図２】図１の一部を変形して示す要部拡大図である。

【図３】本発明にかかるリング体の正面図である。

【図４】図３のリング体の側面図である。

【図５】本発明にかかる別のリング体の正面図である。

【図６】図５のリング体の側面図である。

【図７】本発明の第１実施形態に係るパティキュレート
・フィルタの変形例であってパティキュレート・フィル
タ１からリング体を無くした状態を示す図である。

【図８】本発明の第２実施形態に係るパティキュレート
・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図９】図８の縦断面図である。

【図１０】本発明の第３実施形態に係るパティキュレー
ト・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図１１】図１０の一部を変形して示す拡大図である。

【図１２】本発明の第４実施形態に係るパティキュレー
ト・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図１３】図１２の要部拡大図である。

【図１４】ＳＥＭで堆積前の本発明に係る不織布を写真
に撮った状態を示す図である。

【図１５】図１４の一部拡大図である。

【図１６】アッシュ等が本発明に係る不織布に浸透して
いる状態を示すである。

【図１７】ＳＥＭで堆積前の比較例１に係る不織布を写
真に撮った状態を示す図である。

【図１８】図１７の一部拡大図である。

【図１９】比較例１の不織布にすすに代表されるＰＭと
アッシュとが堆積した状態を示す模式図である。

【図２０】ＳＥＭで堆積前の比較例１に係る不織布を写
真に撮った状態を示す図である。

【図２１】本発明に係る不織布にアッシュ等が堆積した
状態をＳＥＭを用いて写真に収めた拡大写真である。

【図２２】比較例１に係る不織布と本発明に係る不織布
（対策品）との堆積量の比較表である。

【図２３】市街モードと高速モードの運転領域を視覚化
して示す図である。

【図２４】本発明の第５実施形態に係るパティキュレー
ト・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図２５】図２４の要部拡大図である。

【図２６】第５実施形態に係るパティキュレート・フィ
ルタの効果を示すグラフである。

【図２７】不織布の空隙率の変化を示す図である。

【図２８】本発明の第６実施形態に係るパティキュレー
ト・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図２９】截頭円錐状積層体を構成する不織布の要部拡
大図である。

【図３０】本発明の第７実施形態に係るパティキュレー
ト・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図３１】図３０の要部拡大図である。

【図３２】本発明の第８実施形態に係るパティキュレー
ト・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図３３】本発明の第９実施形態に係るパティキュレー
ト・フィルタの一部を切断して示す斜視図である。

【図３４】図３３の要部拡大図である。

【符号の説明】

１ 第１実施形態に係るパティキュレート
・フィルタ（捕集器） １Ａ 第２実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ（捕集器） １Ｂ 第３実施形態に係るパティキュレート
・フィルタ（捕集器） １Ｃ 第４実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ（捕集器） １Ｄ 第５実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ（捕集器） １Ｅ 第６実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ（捕集器） １Ｆ 第７実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ（捕集器） １Ｇ 第８実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ（捕集器） １Ｈ 第９実施形態に係るパティキュレート・フ
ィルタ（捕集器） ２ 排気管 ２’ 排気管の継ぎ手箇所 ３ 円柱状積層体 ３Ｂ 円柱状積層体 ５ 金属製容器（耐熱性容器） ７ 軸心 ７Ｂ 軸心 ８ 周壁 ８Ｂ 周壁 ９ リング体（連結材，軸心移動防止手
段） １１ 不織布 １１ａ 不織布の一表面 １１ｂ 折り重ね面 １１Ａ 複数層構造の不織布 １１Ｅ 截頭円錐状の積層体の不織布 １３ 波板の総称 １３ａ 波板 １３ｂ 波板 １３Ｅ 末広がり状の波板 １４ 波板の軸心方向端部 １５ 接合部 １７ 目留め部 １７ａ 袋状層部Ｌ１’に係る一端 １７Ｂ 目留め部 １７Ｂ’ 目留め部 １７Ｅ 截頭円錐状の積層体の目留め部 １９ 非目留め部 １９Ｅ 截頭円錐状の積層体の非目留め部 ２１ 中空 ２１ａ 上流側中空（軸心移動防止手段の一構成要
素） ２１ｂ 下流側中空 ２１Ｂ 隔壁のない中空 ２３ 隔壁 ２５ 軸心７の連通孔（軸心移動防止手段
の一構成要素，斜孔） ２５Ｂ 軸心７Ｂの連通孔（斜孔） ２５ａ 上流側開口 ２５ｂ 下流側開口 ２６ 円柱状積層体の外表面と金属製容器
の内表面との間の空間部（狭い通路） ２７ フランジ ２９ リング部 ３１ ボス部 ３３ アーム部３３ ３５ 嵌合軸（結合部） ３７ 金属製容器とリング体との間に形成
される隙間 ３９ 弾性材 ４３ 抜け孔 ４５ 多孔質物質 ４９ アッシュ ５０ すす等のＰＭ ５１ 金属繊維 ５１Ａ 金属繊維 ６０ 斜面 ７０ 支承部材 ７２ 挟持片 ７４ 溝部 ８０ 耐熱性容器と排気管との間にできる断熱空
間 ８０ａ 筒体と耐熱性容器との間にできる断熱空間 ８２ 筒体 ８４ 目留め ８６ 補強材 Ａ 空隙率の変化率を示す矢印 Ｌ１ 袋状層部（折り重ね面同士の間の箇
所） Ｌ１’ 軸心に隣接する袋状層部 Ｌ２ Ｌ１に隣接する袋状層部 Ｌ３ 第６実施形態の袋状層部 Ｆ 排気ガスの流力 Ｆ１ 垂直分力 Ｆ２ 平行分力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白谷 和彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 永井 陽一 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 五明 聡 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 下田 浩平 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住 友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 渋谷 和俊 兵庫県伊丹市昆陽一丁目68番地 ベルナ ハイム205号 (56)参考文献 特開 平10−220217（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−80441（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−44455（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−203416（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−243333（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−332063（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−310529（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−37740（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−37741（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/02 B01D 39/20 B01D 46/00

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐熱性金属からなる軸心と、 それぞれが耐熱性金属からなる不織布および波板を積層
   してなる積層材を前記軸心に巻き付けて形成した積層体
   と、 この積層体を装填する耐熱性容器と、この耐熱性容器内で前記軸心が軸方向に移動することを
   防止する軸心移動防止手段とを有することを特徴とする
   パティキュレート・フィルタ。
2. 【請求項２】前記軸心移動防止手段は、前記耐熱性容器
   と前記円柱状積層体の軸心とを固定的に連結する連結材
   であることを特徴とする請求項１記載のパティキュレー
   ト・フィルタ。
3. 【請求項３】耐熱性容器は両端が開口された容器であっ
   て、この耐熱性容器の一端開口に前記連結材が取り付け
   られ、前記連結材は、前記耐熱性容器の一端開口縁に対
   向するリング部と、前記円柱状積層体の軸心に対向する
   ボス部と、前記リング部および前記ボス部を連結し前記
   円柱状積層体のうち前記軸心を除く部分に対向するアー
   ム部と、を有することを特徴とする請求項２記載のパテ
   ィキュレート・フィルタ。
4. 【請求項４】耐熱性金属からなる軸心と、 それぞれが耐熱性金属からなる不織布および波板を積層
   してなる積層材を前記軸心に巻き付けて形成した積層体
   と、 この積層体を装填する耐熱性容器と、 この耐熱性容器内で前記軸心が軸方向に移動することを
   防止する軸心移動防止手段とを有し、 前記軸心移動防止手段は、前記耐熱性容器と前記円柱状
   積層体の軸心とを固定的に連結する連結材であり、 耐熱性容器は、両端が開口された容器であって、この耐
   熱性容器の一端開口に 前記連結材が取り付けられ、 前記連結材は、前記耐熱性容器の一端開口縁に対向する
   リング部と、前記円柱状積層体の軸心に対向するボス部
   と、前記リング部および前記ボス部を連結し前記円柱状
   積層体のうち前記軸心を除く部分に対向するアーム部
   と、を有し、 前記ボス部は、これを前記軸心と結合する結合部を有す
   ることを特徴とするパティキュレート・フィルタ。
5. 【請求項５】前記アーム部は、直線形状であることを特
   徴とする請求項３または４記載のパティキュレート・フ
   ィルタ。
6. 【請求項６】前記アーム部は、曲線形状であることを特
   徴とする請求項３または４記載のパティキュレート・フ
   ィルタ。
7. 【請求項７】前記パティキュレート・フィルタは内燃機
   関の排気系に設置され排気ガス中のパティキュレート・
   マターを主として捕集する捕集器として使用され、 前記軸心は両端開口の中空を有するとともに中空内には
   この中空を二分する隔壁を有し、前記パティキュレート
   ・フィルタを機関排気系に設置した場合には、前記隔壁
   によって前記中空を前記排気系の上流側に開放するが下
   流側に閉塞する上流側中空と下流側に開放するが上流側
   に閉塞する下流側中空とに区画され、 前記結合部を前記下流側中空と嵌合する嵌合軸とし、 この嵌合軸の実質長さ寸法を前記下流側中空の長さ寸法
   よりも幾分長めに設定するとともに前記嵌合軸と前記軸
   心とを弾性の異なる別部材でそれぞれ形成し、 前記嵌合軸を前記下流側中空に内嵌したときに前記嵌合
   軸の長さ寸法と前記下流側中空の長さ寸法との寸法差に
   よって前記耐熱性容器と前記連結材との間に隙間を形成
   することを特徴とする請求項４記載のパティキュレート
   ・フィルタ。
8. 【請求項８】前記隙間には平板状の弾性材を介在させる
   ことを特徴とする請求項７記載のパティキュレート・フ
   ィルタ。
9. 【請求項９】内燃機関の排気系に設置したときに、前記
   軸心にはその上流側端で開放されかつ軸方向下流に延び
   る中空と、前記軸心の周壁に貫通形成され、前記中空お
   よび前記軸心周りの積層材に連通する連結孔とを具備す
   ることで、前記軸心に前記軸心移動防止手段を備えるこ
   とを特徴とする請求項１記載のパティキュレート・フィ
   ルタ。
10. 【請求項１０】前記連通孔は、前記軸心の前記機関排気
    系上流側から下流側にかつ斜めに形成された斜孔であっ
    て、その上流側開口が前記中空の側に位置し、下流側開
    口は前記軸心に巻き付けられた前記積層材の側に位置す
    ることを特徴とする請求項９記載のパティキュレート・
    フィルタ。
11. 【請求項１１】耐熱性金属からなる軸心と、 それぞれが耐熱性金属からなる不織布および波板を積層
    して積層材とし、この積層材を前記軸心に巻き付けて円
    柱状の積層体とし、この円柱状積層体を耐熱性容器に装
    填し、 内燃機関の排気系に設置したときに、前記軸心にはその
    下流側端で開放されかつ軸方向上流に延びる中空と、前
    記軸心の周壁に貫通形成され、前記中空および前記軸心
    周りの積層材に連通する連通孔とを有するパティキュレ
    ート・フィルタ。
12. 【請求項１２】前記連通孔は、前記軸心の前記機関排気
    系上流側から下流側にかつ斜めに形成された斜孔であっ
    て、その上流側開口が前記軸心に巻き付けられた前記積
    層材の側に位置し、前記下流側開口が前記中空の側に位
    置することを特徴とする請求項１１記載のパティキュレ
    ート・フィルタ。
13. 【請求項１３】前記軸心の直径が前記円柱状積層体の直
    径に占める割合は、１５〜２７％の範囲であることを特
    徴とする請求項９〜１２いずれか記載のパティキュレー
    ト・フィルタ。
14. 【請求項１４】前記積層材は、幅方向に二つ折りして畳
    んだ折り畳み形状の不織布の一表面におよび折り重ね面
    同士の間の箇所にそれぞれ前記波板を配してなる請求項
    １記載のパティキュレート・フィルタ。
15. 【請求項１５】前記パティキュレート・フィルタは内燃
    機関の排気系に設置され排気ガス中のパティキュレート
    ・マターを主として捕集する捕集器として使用され、 前記折り畳み状不織布の折り目側を機関排気系の下流側
    に向けた状態で機関排気系に設置されることを特徴とす
    る請求項１４記載のパティキュレート・フィルタ。
16. 【請求項１６】前記積層体の一端側において半径方向で
    隣接し合う不織布同士の先端を閉塞して形成した目留め
    部および開放した非目留め部とを交互に形成することに
    より、一端閉鎖他端開放の袋状の層部を形成したことを
    特徴とする請求項１５記載のパティキュレート・フィル
    タ。
17. 【請求項１７】パティキュレート・フィルタを内燃機関
    の排気系に設置し、排気ガス中のパティキュレート・マ
    ターを主として捕集する捕集器として使用する場合にお
    いて、排気ガスが通るパティキュレート・フィルタ内の
    通路のうち、他の通路に比して狭い通路の下流側端には
    前記排気ガスが素通りする抜け孔を設けることを特徴と
    する請求項１から１６いずれか記載のパティキュレート
    ・フィルタ。
18. 【請求項１８】前記狭い通路は、パティキュレート・マ
    ターの捕集が可能な最大の空隙率を有する多孔質物質が
    充填されることを特徴とする請求項１７記載のパティキ
    ュレート・フィルタ。
19. 【請求項１９】前記耐熱性容器の一端開口に前記連結材
    を取り付けたときにアーム部が、前記円柱状積層体のう
    ち前記積層材で形成されている部分に対峙する状態にな
    るように前記アーム部を形成することを特徴とする請求
    項３記載のパティキュレート・フィルタ。
20. 【請求項２０】前記積層体の両端には半径方向において
    隣接し合う不織布同士の先端を閉塞する目留め部および
    開放した非目留め部とを交互に形成し、 前記目留め部を構成する不織布同士の間に前記波板の軸
    心方向端部を挟み込んだ状態で前記不織布と波板とが固
    定され、 前記波板の軸心方向端部は平坦状を呈し、当該軸心方向
    端部には前記積層材の巻き付け方向に適宜の間隔をおい
    て形成されかつ軸心方向に延びる複数の切り込みを有す
    ることを特徴とする請求項１記載のパティキュレート・
    フィルタ。