JP2005180262A - 粒子状物質の減少装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、フィルターが目詰まりしにくく、清掃の手間が軽減され、第２に、背圧上昇が抑えられて、エンジンへの悪影響が回避され、第３に、フィルターの溶損，加熱破損の危険もなく、第４に、これらが簡単容易に実現され、第５に、高い低減率・浄化率も可能な、粒子状物質減少装置を提案する。
【解決手段】この粒子状物質減少装置１０は、ディーゼルエンジンの排気ガス１中の粒子状物質ＰＭを、フィルター１１に捕集率５０％以下の低捕集率で捕集しつつ、燃焼させて減少させる。そしてフィルター１１は、ワイヤーメッシュ構造よりなり、中央貫通穴１２を備えた短柱状をなし、外筒ケース４内に間隔空間１４を存しつつ同軸に収納され、前後の遮蔽プレート１７，１８にて保持されている。遮蔽プレート１７，１８は、外筒ケース４内を前後に仕切ると共に、外周部や中央部に通気穴１５，１６が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、粒子状物質の減少装置に関する。すなわち、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含有された粒子状物質を、捕集し燃焼させて減少させる、粒子状物質の減少装置に関する。例えば、現在使用されている既存車に後から追加搭載される、減少装置に関する。

＜技術背景＞
ディーゼルエンジンの排気ガス中には、一酸化炭素ＣＯ，炭化水素ＨＣ，窒素酸化物ＮＯ_Ｘ，粒子状物質ＰＭ等が含有されている。
そこで、これらがそのまま外気に排出されると、人体や環境に有害であるので、公害防止のため、これらの有害物質の減少が重要なテーマとなっている。
本発明は、これらの有害物質の内、粒子状物質ＰＭを減少させる粒子状物質減少装置に関する。

図５は、この種従来例の粒子状物質減少装置等の正断面説明図である。ディーゼルエンジンからの排気ガス１の排気管２には、排気ガス浄化装置３が接続されており、この排気ガス浄化装置３は、外筒ケース４内に浄化装置５と粒子状物質減少装置６とを、順に備えている。
上流側の浄化装置５は、例えばハニカムコアの各セル壁に酸化触媒７を被覆せしめて構成されており、排気ガス１中の一酸化炭素ＣＯや炭化水素ＨＣを酸化，燃焼させて減少させると共に、酸化窒素ＮＯを二酸化窒素ＮＯ_２に酸化させていた。これに対し、下流側の粒子状物質減少装置６は、排気ガス１中の粒子状物質ＰＭを、酸化，燃焼させて減少させていた。
ところで周知のごとく、ディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比し、空燃比air fuel ratio上、リーンで空気過剰つまり酸素過剰状態にあり、その排気ガス１中の酸化窒素ＮＯが還元されにくい状態にある。又、排気ガス１中の酸化窒素ＮＯと粒子状物質ＰＭとは、トレードオフの関係にあり、ディーゼルエンジンの燃焼温度が高いほど、前者が増加し後者が減少する関係にある。

＜従来技術＞
ディーゼルエンジンの排気ガス１中の粒子状物質ＰＭについて、これを燃焼して減少させる粒子状物質減少装置６としては、酸化触媒を使用するタイプのものもあるが、現状では、図５中に示したようにフィルター８を使用した高性能タイプのものが、多用されている。
このフィルター８を使用した粒子状物質減少装置６は、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）とも称される。そして、この粒子状物質減少装置６は、まず粒子状物質ＰＭを、フィルター８に捕集して燃焼させることにより減少させると共に、このように粒子状物質ＰＭが燃焼して除去されることにより、フィルター８が再生使用される。

このようなＤＰＦタイプの粒子状物質減少装置６としては、高密度多孔質の各種フィルター８が開発，使用されている。
そして構造的には、ウォールフロー型のフィルター８を、外筒ケース４内に同軸，同径，同断面積にて介装したものが、代表的である。このフィルター８は、多数の薄壁にて流れ方向に沿って多数の通気穴が区画形成されると共に、各通気穴の入口と出口が交互に目止めされている。そこで、各通気穴に導入された排気ガス１は、薄壁の微細孔（ポーラス）を抜ける際、含有していた粒子状物質ＰＭが薄壁に捕集されて、燃焼，減少される。
粒子状物質ＰＭは、１次粒子状態では数μｍ程度の大きさよりなるが、通常は、数１００μｍ程度の大きさの２次粒子状態に相互結合しているのに対し、フィルター８の薄壁の微細孔（ポーラス）の孔径が、１０μｍ〜１００μｍ程度と小さいので、ほぼ完全に捕集されていた。
このようなウォールフロー型のフィルター８の薄壁の材料としては、コージェライト（アルミナＡｌ_２Ｏ_３とシリカＳｉ_２Ｏ_３をバインダーで固めたもの）や、炭化ケイ素ＳｉＣ、その他各種のセラミックが代表的に用いられていた。

なお、その他各種のＤＰＦタイプの粒子状物質減少装置６も、開発，使用されている。例えば、酸化触媒７によって排気ガス１中の酸化窒素ＮＯを二酸化窒素ＮＯ_２に酸化し、得られた二酸化窒素ＮＯ_２によって、フィルター８に捕集された粒子状物質ＰＭの燃焼を促進させる粒子状物質減少装置６も、開発，使用されていた。
又、そのフィルター８としては、セラミックス製のウォールフロー型のもの、発泡セラミックス製のもの、セラミックス繊維製のもの、ワイヤーメッシュ構造のもの等々が、外筒ケース４内に同軸，同径，同断面積にて介装されていた。

＜先行技術文献情報＞
従来例のウォールフロー型の粒子状物質減少装置６としては、例えば次の特許文献１，特許文献２に示されたものが挙げられる。
米国特許第４３２９１６２号明細書 欧州特許第３１３４８号明細書

ところで、このような従来の粒子状物質減少装置６については、次の問題が指摘されていた。
＜第１の問題点について＞
第１に、従来のＤＰＦタイプの粒子状物質減少装置６は、いずれも、フィルター８に大量の粒子状物質ＰＭを捕集する方式よりなっていた。
前述したように、代表的に使用されているウォールフロー型のフィルター８は、ほぼ完全に粒子状物質ＰＭを捕集する方式よりなり、捕集率が９０％以上となっていた。その他のフィルター８でも、捕集率が５０％を超える高捕集率方式となっていた。
そこで使用に際し、フィルター８に、その許容量・捕集限界以上の粒子状物質ＰＭが、すぐに捕集されてしまい、→フィルター８が、捕集した粒子状物質ＰＭにて目詰まりし易いので、→フィルター８の再生使用のため、極めて高い頻度でフィルター８の清掃を行わなければならない、という問題が指摘されていた。特に、フィルター８の上流側吸気面付近において、集中的・偏在的に目詰まりが発生し易かった。
そこで、例えば１日１回、フィルター８を清掃する必要が生じる等、清掃に手間がかかり煩わしく、フィルター８再生が容易でない、という問題が指摘されていた。
又、このようなフィルター８の再生使用のため、多量に捕集された粒子状物質ＰＭを燃焼，除去させるべく、フィルター８に電気ヒーターを組み込む方式、フィルター８を取り出して加熱炉に持ち込む方式、フィルター８を交互再生する方式、等々も開発，使用されていた。しかしこれらの方式は、設備コストがかさむと共にランニングコスト高となる、という難点があった。

＜第２の問題点について＞
第２に、従来のＤＰＦタイプの粒子状物質減少装置６は、いずれも、外筒ケース４内に高密度多孔質のフィルター８が、外筒ケース４と同軸，同径，同断面積にて介装されており、フィルター８の吸排気面の面積が狭まく、外筒ケース４の断面積と同面積となっていた。そこで使用に際し、従来のフィルター８は、構造的に排気ガス１の流れへの抵抗が大であり、摩擦等により大きな抵抗が発生し、もって排気ガス１の圧力損失が大きかった。
更に、これに加え前述したように、従来のフィルター８は、捕集率が例えば９０％以上、少なくとも５０％を超える高捕集率となっていたので、捕集された粒子状物質ＰＭにより、排気ガス１の流れへの抵抗が一段と大きくなっていた。特に、捕集が進み目詰まり状態に近づくほど、抵抗そして圧力損失が大きくなっていた。又これは、フィルター８上流側の吸気面付近において、集中的・偏在的に顕著化していた。
そして、このようなフィルター８における抵抗，圧力損失の発生に伴い、排気ガス１は、フィルター８上流側の排気管２内での背圧が上昇し、この背圧上昇がエンジンに悪影響を及ぼす、という問題が指摘されていた。すなわち、背圧上昇がエンジンに過剰な負荷を与えて、駆動トルクが過度に上昇し、もって燃費が悪化すると共に、排気ガス１中の粒子状物質ＰＭの発生率・含有率も増加する、という問題が指摘されていた。

＜第３の問題点について＞
第３に、従来のＤＰＦタイプの粒子状物質減少装置６のフィルター８は、前述したように、捕集率が高捕集率となっていた。
そして、このようにフィルター８に大量に捕集されて溜まった粒子状物質ＰＭが、一度に発火，燃焼するので、フィルター８の温度が急激に上昇し、フィルター８が高温にて溶損，加熱破損する危険がある、という問題が指摘されていた。例えば、前述したコージェライト製のフィルター８では、バインダーが溶け出し易かった。又、このような問題は、フィルター８上流側の吸気面付近において、集中的・偏在的に発生し易かった。
このように使用に際し、フィルター８が溶損，加熱破損され易く、例えば一週間程度で使用不能となることもあった。もって、フィルター８の再生使用が困難化し、耐久性に難があり、寿命が短くコスト負担が大である、という問題が指摘されていた。

＜本発明について＞
本発明の粒子状物質の減少装置は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものであり、フィルターについて、次の各点を組み合わせて採用したこと、を特徴とする。
すなわち、ワイヤメッシュ構造の点、中央貫通穴付の短柱状の点、外筒ケース内に同軸に配した点、通気穴付の遮蔽プレートの点、ワイヤーの径と充填密度の点、低捕集率の点、鉄を主成分としたワイヤーの点、酸化触媒の点、燃料添加触媒の点、等の各点である。
もって本発明は、第１に、フィルターが目詰まりしにくく、清掃の手間が軽減され、第２に、背圧上昇が抑えられて、ディーゼルエンジンへの悪影響が回避され、第３に、フィルターの溶損，加熱破損の危険もなく、第４に、しかもこれらが簡単容易に実現され、第５に、高い低減率・浄化率も可能な、粒子状物質の減少装置を提案すること、を目的とする。

＜各請求項について＞
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請求項１については次のとおり。
請求項１の粒子状物質の減少装置は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含有された粒子状物質を、フィルターに捕集しつつ燃焼させて減少させる。
該フィルターは、ワイヤーメッシュ構造よりなると共に、中央貫通穴を備えた短柱状をなし、排気ガスの排気管に接続された外筒ケース内に同軸に収納されており、フィルター外周面と該外筒ケースとの間に間隔空間を存しつつ、通気穴付の前後の遮蔽プレートにて保持されている。
そして該フィルターは、該フィルター外周面とフィルター内周面間にて排気ガスを流し、粒子状物質の捕集率が５０％以下の低捕集率に設定されていること、を特徴とする。

請求項２については次のとおり。請求項２の粒子状物質の減少装置は、請求項１において、該フィルターは、金属製ワイヤーの網目状集合体であるワイヤーメッシュ構造よりなり、複数枚が軸方向に重積されており、捕集した粒子状物質が燃焼して除去されることにより再生される。
そして該フィルターは、ワイヤー径が０．２ｍｍ以上〜０．８ｍｍ以下で、ワイヤー充填密度が１０％以上〜４０％以下よりなると共に、排気ガス量に対応した重積枚数の選択により、粒子状物質の捕集率が２０％以上〜５０％以下に設定されていること、を特徴とする。
請求項３については次のとおり。請求項３の粒子状物質の減少装置は、請求項２において、該フィルターは、ワイヤー径が前記数値の範囲内で大きいものを選択すると共に、ワイヤー充填密度が前記数値の範囲内で低いものを選択することにより、所定捕集率のために必要なフィルター表面積が得られており、これにより重積枚数がより多くなっていること、を特徴とする。
請求項４については次のとおり。請求項４の粒子状物質の減少装置は、請求項３において、該フィルターは、該中央貫通穴の径が、該排気管の径に近い寸法かそれ以上の寸法よりなると共に、該フィルター外径の半分以下の寸法よりなること、を特徴とする。

請求項５については次のとおり。請求項５の粒子状物質の減少装置は、請求項２において、前後の該遮蔽プレートは、それぞれ該外筒ケース内を前後に仕切っている。
そして、一方の該遮蔽プレートは、外周部に、該間隔空間に開口する通気穴が形成されている。他方の該遮蔽プレートは、中央部に、該フィルターの該中央貫通穴に開口する通気穴が形成されていること、を特徴とする。
請求項６については次のとおり。請求項６の粒子状物質の減少装置は、請求項５において、一方の該遮蔽プレートが上流側に配設されると共に、他方の該遮蔽プレートが下流側に配設されている。
そして、該フィルター外周面が排気ガスの吸気面となると共に、該フィルター内周面が排気ガスの排気面となり、排気ガスが分散して該フィルターを外から内へと流れて、粒子状物質が該フィルターに均等に捕集されること、を特徴とする。
請求項７については次のとおり。請求項７の粒子状物質の減少装置は、請求項５において、一方の該遮蔽プレートが下流側に配設され、他方の該遮蔽プレートが上流側に配設されている。
そして、該フィルター内周面が排気ガスの吸気面となると共に、該フィルター外周面が排気ガスの排気面となり、排気ガスが分散して該フィルターを内から外へと流れて、粒子状物質が該フィルターに均等に捕集されること、を特徴とする。

請求項８については次のとおり。請求項８の粒子状物質の減少装置は、請求項５において、該フィルターは、鉄を主成分としたワイヤーよりなり、鉄の酸化触媒としての機能を利用して、捕集された粒子状物質の燃焼を促進させること、を特徴とする。
請求項９については次のとおり。請求項９の粒子状物質の減少装置は、請求項８において、該フィルターは、貴金属の酸化触媒がウォッシュコートを介しワイヤー表面を被覆している。そして該酸化触媒は、該フィルター表面積を増加させて粒子状物質の該フィルターへの捕集を促進させると共に、該フィルターに捕集された粒子状物質の燃焼を促進させること、を特徴とする。
請求項１０については次のとおり。請求項１０の粒子状物質の減少装置は、請求項８において、該ディーゼルエンジンの燃料タンクに対し、プラチナ，セリウム，鉄等から選択された又はこれらを組合せた燃料添加触媒を、供給可能となっている。そして、排気ガス中に含有された該燃料添加触媒が、該フィルターに捕集された粒子状物質の燃焼を促進させること、を特徴とする。

＜作用について＞
本発明に係る粒子状物質の減少装置は、このようになっているので、次のようになる。
（１）ディーゼルエンジンからの排気ガスは、ワイヤーメッシュ構造のフィルターを通過する。
（２）そしてフィルターは、中央貫通穴付の短柱状をなし、軸方向に複数枚重積されており、鉄を主成分としたワイヤーよりなり、ワイヤーを酸化触媒が被覆している。中央貫通穴の径は、排気管の径に近いかそれ以上よりなる。又、ワイヤー径とワイヤー充填密度の組み合わせ選択と、重積枚数の選択とにより、粒子状物質の捕集率が２０％以上〜５０％以下とされている。
このようなフィルターが、外筒ケース内に同軸に収納され、前後の遮蔽プレートにて保持されている。
（３）そして第１例では、排気ガスは、一方の遮蔽プレートの外周部の通気穴から、間隔空間を介し、フィルター外周面を吸気面としフィルター内周面を排気面として、フィルターを流れた後、中央貫通穴を介し、他方の遮蔽プレートの中央部の通気穴から、下流へと流れる。
第２例では、排気ガスは、他方の遮蔽プレートの中央部の通気穴から、中央貫通穴を介し、フィルター内周面を吸気面としフィルター外周面を排気面として、フィルターを流れた後、間隔空間を介し、一方の遮蔽プレートの外周部の通気穴から、下流へと流れる。
（４）そして、排気ガスに含有された粒子状物質が、フィルターに捕集されつつ燃焼され、もってフィルターが再生される。

（５）さてそこで、本発明の粒子状物質の減少装置によると、次のようになる。第１に、そのフィルターは、（ａ）低捕集率よりなり、（ｂ）粒子状物質が捕集されつつ燃焼，除去されて、再生される。更に、酸化触媒として機能する鉄を主成分としたワイヤーや、ワイヤーを被覆する酸化触媒や、燃料添加触媒等により、粒子状物質の連続的燃焼が可能であり、フィルターの連続的再生が可能である。
（ｃ）フィルターの給排気面が、広い面積で流れに沿って形成されるので、排気ガスが分散され、粒子状物質がフィルターに均等に捕集される。
これら（ａ）（ｂ）（ｃ）により、フィルターが許容量・捕集限界に達しにくく、目詰まりし難く、フィルターの清掃頻度が低くなる。
（６）第２に、このフィルターは、（ａ）ワイヤー充填密度が４０％以下であり、かつ、低捕集率よりなり、又、中央貫通穴の径が排気管の径程度以上で、更に、なるべく重積枚数を多くすることも考えられる。（ｂ）粒子状物質の連続的燃焼，除去が可能で、連続的再生が可能である。（ｃ）排気ガスが分散され、粒子状物質が均等に捕集される。
これら（ａ）（ｂ）（ｃ）により、排気ガスの流れへの抵抗そして圧力損失も小さく、もって上流側での背圧上昇が回避され、ディーゼルエンジンへの悪影響もない。
（７）第３に、このフィルターは、（ａ）ワイヤー径が０．２ｍｍ以上のワイヤーメッシュ構造よりなると共に、低捕集率よりなる。（ｂ）粒子状物質の連続的燃焼が可能である。（ｃ）排気ガスが分散され、粒子状物質が均等に捕集される。
これら（ａ）（ｂ）（ｃ）により、粒子状物質が多量に一度に燃焼して急激に温度上昇することが回避され、粒子状物質の少量で早めの連続的燃焼が可能であり、フィルターの温度上昇が抑えられ、フィルターの溶損，加熱破損が防止される。
（８）第４に、この減少装置は、フィルターを外筒ケース内に遮蔽プレートにて保持する簡単な構成よりなり、清掃等も容易である。
（９）第５に、この減少装置は、低捕集率のフィルター用いているものの、酸化触媒や燃料添加触媒の併用により、高い低減率・浄化率を得ることも可能である。

本発明に係る粒子状物質の減少装置は、このようにフィルターについて、次の各点を組み合わせて採用したこと、を特徴とする。
すなわち、ワイヤメッシュ構造の点、中央貫通穴付の短柱状の点、外筒ケース内に同軸に配した点、通気穴付の遮蔽プレートの点、ワイヤーの径と充填密度の点、低捕集率の点、鉄を主成分としたワイヤーの点、酸化触媒の点、燃料添加触媒の点、等の各点である。
そこで、本発明の粒子状物質の減少装置は、次の効果を発揮する。

＜第１の効果＞
第１に、フィルターが目詰まりしにくく、清掃の手間が軽減される。すなわち、本発明のフィルターは、前述したこの種従来例のように高捕集率方式ではなく、低捕集率方式よりなると共に、粒子状物質を捕集しつつ燃焼して、再生される。そして、捕集した粒子状物質の連続的燃焼が可能で、フィルターの連続的再生も可能である。
特に、鉄を主成分とするワイヤーや、ワイヤーを被覆する酸化触媒や、燃料添加触媒等が、これに効果的である。更に、粒子状物質が均等に捕集され、前述したこの種従来例のように、集中的・偏在的に捕集されることもない。
これらにより、前述したこの種従来例に比し、フィルターがその許容量・捕集限界に達しにくく、目詰まりし難く、例えば一週間に一度程度洗浄すればよい等、フィルターの清掃頻度が低くて済む。又、フィルターの再生使用のために、電気ヒーターや加熱炉や交互再生方式等を採用する必要もなく、設備コストやランニングコスト面にも優れている。

＜第２の効果＞
第２に、背圧上昇が抑えられて、ディーゼルエンジンへの悪影響が回避される。すなわち、本発明のフィルターは、ワイヤー充填密度が４０％以下であると共に、低捕集率方式よりなり、叉、中央貫通穴の径が排気管の径程度以上であり、更に、なるべく重積枚数を多くすることも可能である。又、粒子状物質が捕集されつつ燃焼され、粒子状物質の連続的燃焼，除去が可能で、フィルターの連続的再生が可能である。更に、粒子状物質が均等に捕集される。
これらにより、排気ガスへの抵抗，圧力損失が小さく、上流側での背圧上昇が回避される。従って、前述したこの種従来例のように、エンジンに過剰負荷を与えることはなく、もって、駆動トルクの過度な上昇や燃費の悪化が解消され、排気ガス中の粒子状物質の発生率・含有率が増加することもない。

＜第３の効果＞
第３に、フィルターの溶損，加熱破損が防止される。すなわち、本発明のフィルターは、ワイヤー径が０．２ｍｍ以上のワイヤーメッシュ構造よりなると共に、低捕集率方式よりなる。又、粒子状物質が捕集されつつ燃焼され、連続的燃焼が可能であり、更に、粒子状物質が均等に捕集される。
そこで、前述したこの種従来例のように、捕集された多量の粒子状物質が一度に燃焼されることはなく、フィルターの急激な温度上昇は回避される。もってフィルターは、溶損，加熱破損が防止され、長期間にわたって再生使用され、耐久性に優れ寿命が長く、コスト負担も軽減される。

＜第４の効果＞
第４に、しかもこれらは、簡単容易に実現される。すなわち本発明は、フィルターを外筒ケース内に遮蔽プレートにて保持した簡単な構成よりなり、コスト面に優れると共に、フィルターの清掃も容易である等、メンテナンスも容易である。

＜第５の効果＞
第５に、高い低減率・浄化率も可能である。すなわち本発明では、酸化触媒や燃料添加触媒を併用することにより、粒子状物質について、フィルター単体の捕集率より高い低減率・浄化率を得ることができる。つまり、低捕集率のフィルターを用いたにもかかわらず、高い低減率・浄化率が可能となる。前述したこの種従来例のように、清掃の手間，背圧上昇，溶損等もなく、高い低減率・浄化率が得られる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

＜図面について＞
以下、本発明の粒子状物質の減少装置を、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。図１，図２，図３，図４等は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供する。
そして、図１の（１）図は、第１例の正断面説明図、（２）図は、第２例の正断面説明図である。図２の（１）図は、第１例の要部の正面説明図、（２）図は、第１例の要部の右側面説明図であり、（３）図は、第２例の要部の左側面説明図、（４）図は、第２例の要部の正面説明図である。
図３の（１）図は、１枚のフィルターの斜視図、（２）図は、重積された複数枚のフィルターの斜視図であり、（３）図は、排気系の系統図である。図４の（１）図は、フィルター表面積とＰＭ捕集率との関係を示すグラフ、（２）図は、フィルター表面積と圧力損失との関係を示すグラフ、（３）図は、フィルター表面積とＰＭ低減率との関係を示すグラフである。

＜排気系について＞
まず、図３の（３）図により、排気系について説明する。ディーゼルエンジン９は、内燃機関として、自動車を始め、発電，船舶，機関車，航空機，各種機械，その他に広く使用されている。
そして、ディーゼルエンジン９から排出される排気ガス１中には、粒子状物質ＰＭが含有されており、そのまま外気に排出されると人体や環境に有害であるので、排気管２に、粒子状物質減少装置１０が接続されている。すなわち、ディーゼルエンジン９は、燃料タンク９’から燃料が供給されると共に、排気ガス１を排気管２に排出し、排気ガス１は、排気管２に接続された粒子状物質減少装置１０を経由して、外気へと排出される。
粒子状物質減少装置１０は、このようなディーゼルエンジン９の排気ガス１中の粒子状物質ＰＭを、フィルター１１に捕集しつつ燃焼させて減少させるものであり、排気管２に接続された外筒ケース４内に、同軸に収納されている。
なお、外筒ケース４内において、この粒子状物質減少装置１０の上流側には、排気ガス１中に含有され粒子状物質ＰＭと共に有害物質とされる一酸化炭素ＣＯ，炭化水素ＨＣ，酸化窒素ＮＯ等を、酸化，燃焼，減少させる酸化触媒７付の浄化装置５（前述した図５を参照）が、収納されることが多い。もって、この浄化装置５と粒子状物質減少装置１０とを総称して、排気ガス浄化装置３とされることもある。

ところで、粒子状物質ＰＭ（Particulate Materials）は、ドライスート（黒煙）と、未燃炭化水素ＨＣと、潤滑油炭化水素ＨＣと、サルフェートつまり硫黄酸化物ＳＯ_４と、水Ｈ_２Ｏとを、主な成分とする。
ドライスートは、いわゆる煤であり、炭素Ｃの不完全燃焼による燃え残こりである。ドライスートとサルフェートは、溶剤に溶けない成分であり、ＩＳＦ（In Soluble Fraction）成分とも称され、粒子状物質ＰＭ中、約６０％程度を占める。
未燃炭化水素ＨＣと潤滑油炭化水素ＨＣは、溶剤に溶ける成分であり、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction）成分とも称され、粒子状物質ＰＭ中、約４０％を占める。
このような成分よりなる粒子状物質ＰＭは、１次粒子状態では数μｍ程度の大きさよりなるが、通常は、数１００μｍ程度の大きさの２次粒子状態に相互結合している。
排気系は、このようになっている。

＜粒子状物質減少装置１０の概要について＞
以下、図１，図２，図３，図４等により、本発明の粒子状物質減少装置１０について、詳細に説明する。
この粒子状物質減少装置１０は、フィルター１１を使用したＤＰＦタイプよりなる。そしてフィルター１１は、ワイヤーメッシュ構造よりなると共に、中央貫通穴１２を備えた短柱状をなし、排気ガス１の排気管２に接続された外筒ケース４内に、同軸に収納されており、フィルター外周面１３と外筒ケース４との間に間隔空間１４を存しつつ、通気穴１５，１６付の遮蔽プレート１７，１８にて保持されている。
そしてフィルター１１は、排気ガス１を、中央貫通穴１２側のフィルター内周面１９とフィルター外周面１３との間で流し、粒子状物質ＰＭの捕集率が５０％以下に設定されている。

これらについて、更に詳細する。この粒子状物質減少装置１０のフィルター１１は、ステンレスその他の鉄Ｆｅを主成分とした材質の極細鉄鋼材料製のワイヤー２０が、細かく密な縦横の網目状に集合せしめられた、ワイヤーメッシュ構造よりなる。つまり、このような金属製のワイヤー２０が、平織，綾織，平畳織，綾畳織，メリアス網等の繊維状に編まれた、網目状集合体よりなる。
そしてフィルター１１は、ワイヤー２０径（線径）が、０．２ｍｍ以上〜０．８ｍｍ以下で、ワイヤー２０充填密度（単位容積当たりのワイヤー２０の占める体積）（ワイヤー２０充填率，メッシュ密度のこと）が、１０％以上〜４０％以下の仕様よりなると共に、排気ガス１量に対応した重積枚数の選択により、粒子状物質ＰＭの捕集率が、２０％以上〜５０％以下とされている。
なお仕様について、ワイヤー２０径が０．２ｍｍ未満の場合は、粒子状物質ＰＭの捕集，燃焼時の耐熱性に乏しく、溶損等の危険があると共に、製造コストも高くなる。逆に、ワイヤー２０径が０．８ｍｍを超える場合は、フィルター１１形状への成形が難しく、又、目が荒らくなり過ぎ単位容積当たりのフィルター１１表面積が過度に少なくなる。
又、ワイヤー２０の充填密度が１０％未満の場合は、目が荒らくなり過ぎフィルター１１形状の保持が難しくなる。逆に、ワイヤー２０の充填密度が４０％を超える場合は、目が密となり過ぎ、圧力損失が大きくなる。

そして、このようなワイヤー２０製のワイヤメッシュ構造のフィルター１１は、形状が、中央貫通穴１２を備えた短柱状をなす。
すなわちフィルター１１は、例えば、フィルター外径（フィルター外周面１３間の寸法）が２５０ｍｍ程度で、内径（中央貫通穴１２の径）（フィルター内周面１９間の寸法）が９０ｍｍ程度で、肉厚（軸方向の長さ寸法）が４０ｍｍ程度よりなり、もって、円穴状の中央貫通穴１２を備えた短円柱状をなす。中央貫通穴１２の径は、排気管２の径に近い寸法（図示例のように、排気管２の径より若干小さい場合も含む）か、それ以上の寸法よりなると共に、フィルター外径の１／２以下の寸法よりなる。
そして、このようなフィルター１１は、例えば４枚や８枚等の複数枚が、軸方向に相互の中央貫通穴１２を揃えつつ重積されると共に、外筒ケース４内に同軸に、各軸を前後の横に向けて収納される。その際、フィルター外周面１３と外筒ケース４との間に間隔空間１４が存するように、収納される。外筒ケース４は、排気管２よりは径大な例えば３００ｍｍ程度の径の円筒状をなし、図示例のように排気管２の途中に介装されるか、又は排気管２の末端に連結される。
そしてフィルター１１は、粒子状物質ＰＭの捕集率が、２０％以上〜５０％以下に設定されている。捕集率２０％未満の場合は、粒子状物質ＰＭの除去，減少が不足し過ぎ、逆に、捕集率５０％を超えた場合は、捕集した粒子状物質ＰＭにて目詰まりが発生し易くなり、もって清掃頻度が高くなり、背圧上昇や溶損，加熱破損の危険も生じる。
そして、このようなフィルター１１の捕集率は、ワイヤー２０径とワイヤー２０充填密度とを選択して得られたフィルター１１表面積（使用されたワイヤー２０の全外表面の合計面積）と、排気ガス１量に応じた重積枚数の選択とにより、設定される。
粒子状物質減少装置１０の概要は、このようになっている。

＜遮蔽プレート１７，１８等について＞
図１，図２に示したように、この粒子状物質減少装置１０では、このようなフィルター１１が、所定間隔を置きつつ対峙する前後の遮蔽プレート１７，１８にて、挟まれるように保持されている。前後の遮蔽プレート１７，１８は、金属製の円板状をなし、外筒ケース４内を前後に仕切るように、外筒ケース４内に取り付けられている。
そして、一方の遮蔽プレート１７は、外周部に、排気ガス１通過用の通気穴１５が形成されており、この通気穴１５は、外筒ケース４内に収納されたフィルター１１のフィルター外周面１３と該外筒ケース４間の間隔空間１４に、開口している。他方の遮蔽プレート１８は、中央部に、排気ガス１通過用の通気穴１６が形成されており、この通気穴１６は、フィルター１１の中央貫通穴１２に開口している。
なお、一方の遮蔽プレート１７の外周部に形成された通気穴１５は、多数個の円穴を同心円上に等間隔で配設してもよいが、少数個の長穴を同心円上に配設してもよく、更には、外筒ケース４側が開放された複数個の切欠きとして形成してもよい。

そして、図１の（１）図，図２の（１）図，（２）図等に示した第１例では、一方の遮蔽プレート１７が、排気ガス１流れ方向の上流側に配設され、他方の遮蔽プレート１８が下流側に配設されている。この例では、フィルター外周面１３が排気ガス１の吸気面２１となり、フィルター内周面１９が排気ガス１の排気面２２となる。そして排気ガス１が、フィルター１１内を分散しつつ外から内へと流れ、もって粒子状物質ＰＭが、フィルター１１に均等に捕集される。
これに対し、図１の（２）図，図２の（３）図，（４）図等に示した第２例では、一方の遮蔽プレート１７が下流側に配設され、他方の遮蔽プレート１８が上流側に配設されている。この例では、フィルター内周面１９が排気ガス１の吸気面２１となり、フィルター外周面１３が排気ガス１の排気面２２となる。そして排気ガス１が、フィルター１１内を分散しつつ内から外へと流れ、もって粒子状物質ＰＭが、フィルター１１に均等に捕集される。
なお、図中２３はボルトナットであり、このボルトナット２３は、複数個が軸方向に沿つつフィルター１１の外側を囲むように配設され、もって両遮蔽プレート１７，１８間に掛け渡されて止着されている。もってフィルター１１が、両遮蔽プレート１７，１８間に挟まれつつ位置決め固定されている。
遮蔽プレート１７，１８等は、このようになっている。

＜触媒について＞
次に、触媒について述べる。まず、この粒子状物質減少装置１０のフィルター１１は、鉄Ｆｅを主成分としたワイヤー２０よりなる。
そして鉄Ｆｅは、触媒（酸化触媒）としての機能を有しており、捕集された粒子状物質ＰＭの酸化，燃焼を促進させる。特に、粒子状物質ＰＭの成分中、未燃炭化水素ＨＣと潤滑油炭化水素ＨＣからなるＳＯＦ成分の酸化，燃焼を促進させる。例えば、このワイヤー２０の鉄Ｆｅは、捕集された２０％以上の粒子状物質ＰＭを、単独で燃焼，除去する能力がある。
又、図示例のフィルター１１は、ウォッシュコートを介し貴金属の酸化触媒２４が、ワイヤー２０表面を被覆して担持されている。そして、この酸化触媒２４は、フィルター１１表面積（ワイヤー２０の全外表面の合計面積）を増加させて、粒子状物質ＰＭの捕集を促進させると共に、捕集された粒子状物質ＰＭの酸化，燃焼を促進させる。ウォッシュコートとしては、例えばアルミナＡｌ_２Ｏ_３や、そのゼオライト等が用いられる。酸化触媒２４としては、例えばプラチナＰｔ等の貴金属が、４０ｇ／ｆｔ^３〜１２０ｇ／ｆｔ^３（１．４８×１０^−３ｇ／ｃｍ^３〜４．４４×１０^−３ｇ／ｃｍ^３）程度、用いられる。
更に、この酸化触媒２４は、前述した酸化触媒７と同様に、排気ガス１中の酸化窒素ＮＯを二酸化窒素ＮＯ_２に酸化させるが、このように得られた二酸化窒素ＮＯ_２によっても、粒子状物質ＰＭの酸化，燃焼が促進されるようになる。酸化触媒２４はこの面からも、捕集された粒子状物質ＰＭの酸化，燃焼を促進させる機能を発揮する。
更に、図３の（３）図に示したように、図示例では、ディーゼルエンジン９の燃料タンク９’に対し、プラチナＰｔ，セリウムＣｅ，鉄Ｆｅから選択された又はこれらを組み合わせた燃料添加触媒（Fuel Borne Catalyst）２５を、供給可能となっている。そして事後、排気ガス１中に含有された燃料添加触媒２５は、フィルター１１に捕集された粒子状物質ＰＭの酸化，燃焼を促進させる。
燃料添加触媒２５は、触媒タンク２６から燃料タンク９’内の燃料２７に対し、直接供給してもよいが、望ましくは図示のようにドージングシステムを用い、燃料タンク９’内の燃料２７の残量に応じて供給するとよい。この場合は、エンジンコントロールユニット２８において、ディーゼルエンジン９，粒子状物質減少装置１０，燃料タンク９’等からの情報データが入力され、ドージングポンプ２９等に制御信号が出力される。
触媒は、このようになっている。

＜作用等＞
本発明に係る粒子状物質減少装置１０は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）ディーゼルエンジン９からの粒子状物質ＰＭを含有した排気ガス１は、→排気管２を介して、→粒子状物質減少装置１０に供給され、→そのフィルター１１を通過する（図３の（３）図を参照）。→そしてフィルター１１は、金属製ワイヤー２０のワイヤーメッシュ構造よりなると共に、中央貫通穴１２を備えた短柱状をなし、複数枚重積されている（図３の（１）図，（２）図を参照）。

（２）そしてフィルター１１は、更に次のようになっている。フィルター１１のワイヤー２０は、鉄Ｆｅを主成分とし、酸化触媒２４がワイヤー２０を被覆している。フィルター１１の中央貫通穴１２の径は、排気管２の径に近いかそれ以上で、フィルター１１外径の半分以下よりなる。
そしてフィルター１１は、ワイヤー２０径が０．２ｍｍ以上〜０．８ｍｍ以下で、ワイヤー２０充填密度が１０％以上〜４０％以下よりなり、ワイヤー２０径とワイヤー２０充填密度との組み合わせ選択と、排気ガス１量に対応した重積枚数の選択とにより、粒子状物質ＰＭの捕集率が２０％以上〜５０％以下とされる。
なお、ワイヤー２０径が前記数値の範囲内で大きいものを選択すると共に、ワイヤー２０充填密度が前記数値の範囲内で低いものを選択することにより、所定捕集率のために必要なフィルター１１表面積を得るようにすると、重積枚数をより多くすることができる。勿論、フィルター１１の重積枚数は、第１義的には、排気ガス１量の多少により増減される。
このようなフィルター１１が、排気ガス１の排気管２に接続された外筒ケース４内に収納され、前後の遮蔽プレート１７，１８にて保持されている。

（３）そこで、このようなフィルター１１を備えた粒子状物質減少装置１０において、排気ガス１は、次のように流れる。まず、第１例については次のとおり（図１の（１）図，図２の（１）図，（２）図等を参照）。
排気ガス１は、→排気管２から外筒ケース４内へと供給され、→上流側の一方の遮蔽プレート１７へと流れて、→この遮蔽プレート１７の外周部の通気穴１５を、経由して、→間隔空間１４へと流入する。
→それから排気ガス１は、フィルター外周面１３を吸気面２１とし、フィルター内周面１９を排気面２２としつつ、→フィルター１１を外から内へと流れた後、→中央貫通穴１２から、→下流側の他方の遮蔽プレート１８の中央部の通気穴１６を、経由して、→外筒ケース４内を流れた後、→再び排気管２を介し、→外気へと排出される。
次に、第２例については次のとおり（図１の（２）図，図２の（３）図，（４）図等を参照）。
排気ガス１は、→排気管２から外筒ケース４内へと供給され、→上流側の他方の遮蔽プレート１８へと流れて、→この遮蔽プレート１８の中央部の通気穴１６を、経由して、→中央貫通穴１２へと、流入する。
→それから排気ガス１は、フィルター内周１９を吸気面２１とし、フィルター外周面１３を排気面２１としつつ、→フィルター１１を内から外へと流れた後、→間隔空間１４から、→下流側の一方の遮蔽プレート１７の外周部の通気穴１５を、経由して、→外筒ケース４内を流れた後、→再び排気管２を介し、→外気へと排出される。

（４）そして第１例，第２例共、排気ガス１は、このようにフィルター１１を流れることにより、含有された粒子状物質ＰＭが、フィルター１１に捕集されつつ燃焼されて減少する。すなわち、排気ガス１中の粒子状物質ＰＭは、フィルター１１に捕集されると共に、排気ガス１の熱により順次酸化して燃焼され、もってその排気ガス１中の含有率が減少する。
これと共にフィルター１１は、このように捕集した粒子状物質ＰＭが燃焼されて除去されることにより、再生される。つまり、表面に捕集した粒子状物質ＰＭが順次除去されるので、次の新たな粒子状物質ＰＭを再び表面に捕集可能となって、再使用される。
なお、第１例と第２例とを比較すると、第１例の方が、より広いフィルター外周面１３付近を中心に、捕集性能に優れている。これに対し第２例の方が、フィルター内周面１９付近を中心に、粒子状物質ＰＭがより集約的に捕集され、燃焼性能に優れている。

（５）さてそこで、本発明の粒子状物質減少装置１０によると、次の第１，第２，第３、第４，第５のようになる。
第１に、この粒子状物質減少装置１０のフィルター１１は、（ａ）ワイヤーメッシュ構造よりなると共に、捕集率が２０％以上〜５０％以下の低捕集率に設定されており、粒子状物質ＰＭを比較的少量捕集する。
従って、フィルター１１が許容量・捕集限界に達しにくく、目詰まりし難いので、フィルター１１の清掃頻度が低くて済む。
（ｂ）このフィルター１１は、粒子状物質ＰＭを捕集しつつ順次燃焼，除去して、再生される。そして、このような発火，燃焼は、高温で供給される排気ガス１の熱に基づくが、これに加え更に、触媒として機能する鉄を主成分としたワイヤー２０や、ワイヤー２０を被覆する酸化触媒２４や、燃料添加触媒２５等により、一層促進される。
そこで、粒子状物質ＰＭの連続的燃焼，除去が可能で、フィルター１１の連続的再生が可能であり、この面からも、フィルター１１が許容量・捕集限界に達しにくく、目詰まりし難く、フィルター１１の清掃頻度が低くて済む。
（ｃ）このフィルター１１は、中央貫通穴１２付の短柱状をなし、外筒ケース４内に収納され、通気穴１５，１６付の遮蔽プレート１７，１８で保持されている。
そこで、→このフィルター１１は、フィルター外周面１３とフィルター内周面１９よりなる給排気面２１，２２が、排気ガス１の流れに正面から対峙せず、流れに沿って形成されると共に、形成された給排気面２１，２２の面積も広い。→従って排気ガス１が、広く均一に分散されつつ、フィルター１１内を流れるので、→粒子状物質ＰＭが、フィルター１１に全体的に均等に捕集されるようになり、フィルター１１の一部分に集中的・偏在的に捕集されることもない。
従ってこの面からも、フィルター１１が許容量・捕集限界に達しにくく、目詰まりし難く、フィルター１１清掃の頻度が低くて済む。
このようにフィルター１１は、自動的・連続的に再生使用可能である。そこで、フィルター１１の再生使用のため、捕集された粒子状物質ＰＭを燃焼，除去すべく、電気ヒーターを組み込んだり、加熱炉を付設したりする必要はない。勿論、このフィルター１１にこれらを組み合わせ使用することは、可能である。

（６）第２に、このフィルター１１は、（ａ）ワイヤー２０充填密度が４０％以下のワイヤーメッシュ構造よりなり、又、低捕集率よりなり、更に、中央貫通穴１２の径が、排気管２の径程度以上で、最大限フィルター１１外径の半分以下となっている。又、所定捕集率のために必要なフィルター１１表面積の範囲内で、ワイヤー２０径が大きくワイヤー２０充填密度が低いものを選択することにより、重積枚数をより多くすることも考えられる。
これらにより、このフィルター１１は、排気ガス１の流れに対し摩擦等による抵抗が少なく、圧力損失も少ない。従って、フィルター１１の上流側の排気管２内において、排気ガス１の背圧上昇が最小限に低減，回避され、もってディーゼルエンジン９に悪影響を及ぼすこともない。
（ｂ）このフィルター１１は、粒子状物質ＰＭを低捕集率で捕集しつつ燃焼し、連続的燃焼，除去が可能なので、連続的再生可能であり、目詰まりも防止される。
従って、このフィルター１１は、この面からも、排気ガス１への抵抗が少なく、圧力損失も少なく、もって背圧上昇が最小限に低減，回避され、ディーゼルエンジン９への悪影響もない。
（ｃ）このフィルター１１は、中央貫通穴１２付の短柱状をなし、外筒ケース４内に収納され、遮蔽プレート１７，１８で保持されている。そこで、→給排気面２１，２２が広い面積で、排気ガス１の流れに沿って形成されるので、→排気ガス１が分散されつつ流れて、→粒子状物質ＰＭが、フィルター１１に均等に捕集される。
従って、この面からも、排気ガス１への抵抗が少なく圧力損失も少なく、もって背圧上昇が低減，回避され、ディーゼルエンジン９への悪影響もない。

（７）第３に、このフィルター１１は、（ａ）ワイヤー２０径が０．２ｍｍ以上で、鉄を主成分としたワイヤーメッシュ構造よりなり、又、低捕集率よりなる。（ｂ）粒子状物質ＰＭは、捕集されつつ燃焼され、連続的燃焼が可能である。（ｃ）このフィルター１１では、給排気面２１，２２が広い面積で、流れに沿って形成されるので、排気ガス１が分散されつつ流れ、粒子状物質ＰＭが均等に捕集される。
これら（ａ）（ｂ）（ｃ）により、溜まった多量の粒子状物質ＰＭが、一度に発火，燃焼して、フィルター１１が急激に温度上昇することは、回避される。すなわち粒子状物質ＰＭが、少量で早めに連続的に燃焼するので、フィルター１１の温度上昇が抑えられ、溶損，加熱破損は防止される。

（８）第４に、しかもこれらは、簡単容易に実現される。すなわち、この粒子状物質減少装置１０は、フィルター１１を外筒ケース４内に収納し、遮蔽プレート１７，１８で保持してなり、もって部品点数が少なく簡単な構成よりなると共に、清掃等のメンテナンスも容易である。
例えば、フィルター１１を清掃する際は、遮蔽プレート１７，１８によるフィルター１１の保持を解くことにより、容易に分解され、もってフィルター１１を外筒ケース４内から取出して、容易に洗浄等することができる。

（９）第５に、この粒子状物質減少装置１０は、フィルター１１単体の粒子状物質ＰＭの捕集率が、２０％以上〜５０％以下の低捕集率となっているものの、酸化触媒２４や燃料添加触媒２５を併用することにより、装置全体としての粒子状物質ＰＭの低減率・浄化率を、高くすることができる。
つまり、低捕集率のフィルタ１１を用いたにもかかわらず、フィルター１１単体の捕集率より高い（つまりフィルター１１単体で得られる低減率・浄化率より高い）、全体の低減率・浄化率を得ることができる。
まず、フィルター１１のワイヤー２０を酸化触媒２４で被覆した場合は、→捕集された粒子状物質ＰＭの連続的燃焼が可能となり、→全体の低減率・浄化率を、更に５％〜１０％程度向上させることができる。→例えば、フィルター１１の捕集率が５０％の場合、全体で５５％〜６０％程度の低減率・浄化率が得られる。
又、ディーゼルエンジン９の燃料タンク９’に燃料添加触媒２５を供給した場合も、→排気ガス１中に含有された燃料添加触媒２５が同様に機能して、→フィルター１１単体の場合より、全体の低減率・浄化率を更に５％〜１０％程度向上させることできる。
更に、酸化触媒２４と燃料添加触媒２５とを共に用いた場合は、→フィルター１１単体の場合より、全体の低減率・浄化率を更に１０％〜２０％程度向上させることできる。→例えば、フィルター１１の捕集率が５０％の場合、全体で最高７０％程度の低減率・浄化率が得られる。

なお、車輌の渋滞時等では、ディーゼルエンジン９そして排気ガス１の温度が低いので、酸化触媒２４は、温度が低く活性化されず、酸化，燃焼促進機能が低下する。そこで、低減率・浄化率も低下するが、圧損上昇や溶損，加熱破損が確実に防止される利点がある。
これに対し、車輌の通常走行時は、ディーゼルエンジン９そして排気ガス１の温度が上昇するので、酸化触媒２４は、温度が上昇して活性化され、もって上述したように高い低減率・浄化率が得られる。

ここで、本発明の粒子状物質減少装置１０の各実施例について述べておく。まず、図４の（１）図を参照しつつ、実施例１について述べる。
この実施例１では、ワイヤー２０径とワイヤー２０充填密度の組み合わせが異なる２種類のフィルター１１を用い、それぞれ重積枚数を変えつつ、捕集率をベンチテストした。テスト条件については、次のとおり。
・フィルター１１の形状は、外径２５０ｍｍ，内径９０ｍｍ，肉厚４０ｍｍ。
・フィルター１１の仕様は、ワイヤー２０の径が０．５ｍｍで、ワイヤー２０の充填密度が２５％のフィルター１１と、ワイヤー２０の径が０．３５ｍｍで、ワイヤー２０の充填密度が３１％のフィルター１１と、２種類用いた。
・ディーゼルエンジン９は、Ｖ型８気筒１７リットルのＮＡ（Normal Aspiration）エンジンを使用。
・燃料２７は、低硫黄軽油を使用（硫黄Ｓは５０ｐｐｍ）。
・テストモードは、１３モード。
このような条件のもとでテストした結果、図４の（１）図に示した測定結果が得られ、捕集率が、フィルター１１表面積（ワイヤー２０径とワイヤー２０充填密度の選択と、重積枚数の選択）に、依存することが実証された。
例えば、捕集率５０％を得るのに必要なフィルター１１表面積は、約１８ｍ^２であり、排気ガス１の１リットルに対し、約１ｍ^２のフィルター１１表面積が適切となった。勿論、フィルター１１の形状が変われば、必要なフィルター１１表面積も変化する。

次に、図４の（２）図を参照しつつ、実施例２について述べる。この実施例２では、ワイヤー２０径とワイヤー２０充填密度の組み合わせ仕様が異なる３種類のフィルター１１を用い、それぞれ重積枚数を変えつつ、圧力損失をベンチテストした。テスト条件については、前述した実施例１に準じる。
その結果、図４の（２）図に示した測定結果が得られ、同じフィルター１１表面積であっても、使用されるフィルター１１の仕様により、圧力損失が相違することが実証された。つまり、ワイヤー２０径とワイヤー２０充填密度が異なると、フィルター１１の嵩の体積が異なり、もって圧力損失が相違していた。
例えば、ワイヤー２０の径が０．３５ｍｍで、ワイヤー２０の充填密度が３１％のフィルター１１を、２枚使用した場合、フィルター１１表面積は１２．１２ｍ^２である。これに対し、ワイヤー２０の径が０．５ｍｍで、ワイヤー２０の充填密度が２５％のフィルター１１を、３．６枚使用した場合、同じフィルター１１表面積１２．１２ｍ^２となる。
そこで、前者に比べ後者は、差の１．６枚分だけ、排気ガス１の流路が広く抵抗が少ないので、圧力損失が小さくなる。このように、ある捕集率を得るため、特定のフィルター１１表面積が必要とされた場合において、なるべくワイヤー２０径が大で太く、ワイヤー２０充填密度が小さいフィルター１１を選択使用する方が、圧力損失の観点からは望ましいことになる。

次に、図４の（３）図を参照しつつ、実施例３について述べる。この実施例３では、仕様が１種類のフィルター１１を用いると共に、フィルター１１単独で使用した場合、酸化触媒２４を併用した場合、酸化触媒２４と燃料添加触媒２５を共に併用した場合、それぞれについて、フィルター１１の重積枚数を変えつつ、低減率・浄化率（捕集率）をベンチテストした。テスト条件については、前述した実施例１，２に準じる。
その結果、図４の（３）図に示した測定結果が得られた。まず各場合共に、重積枚数が増えフィルター１１表面積が広くなるほど、低減率・浄化率（捕集率）が高くなる。そして、フィルター１１単独使用の場合の捕集率（低減率・浄化率）２０％〜５０％の範囲で観察すると、酸化触媒２４を併用した場合は、低減率・浄化率が５％〜１０％程度高くなり、酸化触媒２４と燃料添加触媒２５を併用した場合は、１０％〜２０％程度高くなることが、実証された。

本発明に係る粒子状物質減少装置について、発明を実施するための最良の形態の説明に供し、（１）図は、第１例の正断面説明図、（２）図は、第２例の正断面説明図である。 同発明を実施するための最良の形態の説明に供し、（１）図は、第１例の要部の正面説明図、（２）図は、第１例の要部の右側面説明図であり、（３）図は、第２例の要部の左側面説明図、（４）図は、第２例の要部の正面説明図である。 同発明を実施するための最良の形態の説明に供し、（１）図は、１枚のフィルターの斜視図、（２）図は、重積された複数枚のフィルターの斜視図であり、（３）図は、排気系の系統図である。 同発明を実施するための最良の形態の説明に供し、（１）図は、フィルター表面積とＰＭ捕集率との関係を示すグラフ、（２）図は、フィルター表面積と圧力損失との関係を示すグラフ、（３）図は、フィルター表面積とＰＭ低減率との関係を示すグラフである。 この種従来例の粒子状物質減少装置等の正断面説明図である。

符号の説明

１ 排気ガス
２ 排気管
３ 排気ガス浄化装置
４ 外筒ケース
５ 浄化装置
６ 粒子状物質減少装置（従来例のもの）
７ 酸化触媒
８ フィルター（従来例のもの）
９ ディーゼルエンジン
９’ 燃料タンク
１０ 粒子状物質減少装置（本発明のもの）
１１ フィルター（本発明のもの）
１２ 中央貫通穴
１３ フィルター外周面
１４ 間隔空間
１５ 通気穴
１６ 通気穴
１７ 遮蔽プレート
１８ 遮蔽プレート
１９ フィルター内周面
２０ ワイヤー
２１ 吸気面
２２ 排気面
２３ ボルトナット
２４ 酸化触媒
２５ 燃料添加触媒
２６ 触媒タンク
２７ 燃料
２８ エンジンコントロールユニット
２９ ドージングポンプ
ＰＭ 粒子状物質

Claims (10)

1. ディーゼルエンジンの排気ガス中に含有された粒子状物質を、フィルターに捕集しつつ燃焼させて減少させる、粒子状物質の減少装置であって、
   該フィルターは、ワイヤーメッシュ構造よりなると共に、中央貫通穴を備えた短柱状をなし、排気ガスの排気管に接続された外筒ケース内に同軸に収納されており、フィルター外周面と該外筒ケースとの間に間隔空間を存しつつ、通気穴付の前後の遮蔽プレートにて保持されており、
   該フィルターは、該フィルター外周面とフィルター内周面間にて排気ガスを流し、粒子状物質の捕集率が５０％以下の低捕集率に設定されていること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
2. 請求項１に記載した粒子状物質の減少装置において、該フィルターは、金属製ワイヤーの網目状集合体であるワイヤーメッシュ構造よりなり、複数枚が軸方向に重積されており、捕集した粒子状物質が燃焼して除去されることにより再生され、
   かつ該フィルターは、ワイヤー径が０．２ｍｍ以上〜０．８ｍｍ以下で、ワイヤー充填密度が１０％以上〜４０％以下よりなると共に、排気ガス量に対応した重積枚数の選択により、粒子状物質の捕集率が２０％以上〜５０％以下に設定されていること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
3. 請求項２に記載した粒子状物質の減少装置において、該フィルターは、ワイヤー径が前記数値の範囲内で大きいものを選択すると共に、ワイヤー充填密度が前記数値の範囲内で低いものを選択することにより、所定捕集率のために必要なフィルター表面積が得られており、これにより重積枚数がより多くなっていること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
4. 請求項３に記載した粒子状物質の減少装置において、該フィルターは、該中央貫通穴の径が、該排気管の径に近い寸法かそれ以上の寸法よりなると共に、該フィルター外径の半分以下の寸法よりなること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
5. 請求項２に記載した粒子状物質の減少装置において、前後の該遮蔽プレートは、それぞれ該外筒ケース内を前後に仕切ると共に、
   一方の該遮蔽プレートは、外周部に、該間隔空間に開口する通気穴が形成されており、他方の該遮蔽プレートは、中央部に、該フィルターの該中央貫通穴に開口する通気穴が形成されていること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
6. 請求項５に記載した粒子状物質の減少装置において、一方の該遮蔽プレートが上流側に配設されると共に、他方の該遮蔽プレートが下流側に配設されており、
   該フィルター外周面が排気ガスの吸気面となると共に、該フィルター内周面が排気ガスの排気面となり、排気ガスが分散して該フィルターを外から内へと流れ、粒子状物質が該フィルターに均等に捕集されること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
7. 請求項５に記載した粒子状物質の減少装置において、一方の該遮蔽プレートが下流側に配設され、他方の該遮蔽プレートが上流側に配設されており、
   該フィルター内周面が排気ガスの吸気面となると共に、該フィルター外周面が排気ガスの排気面となり、排気ガスが分散して該フィルターを内から外へと流れ、粒子状物質が該フィルターに均等に捕集されること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
8. 請求項５に記載した粒子状物質の減少装置において、該フィルターは、鉄を主成分としたワイヤーよりなり、鉄の酸化触媒としての機能を利用して、捕集された粒子状物質の燃焼を促進させること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
9. 請求項８に記載した粒子状物質の減少装置において、該フィルターは、貴金属の酸化触媒がウォッシュコートを介しワイヤー表面を被覆しており、
   該酸化触媒は、該フィルター表面積を増加させて粒子状物質の該フィルターへの捕集を促進させると共に、該フィルターに捕集された粒子状物質の燃焼を促進させること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。
10. 請求項８に記載した粒子状物質の減少装置において、該ディーゼルエンジンの燃料タンクに対し、プラチナ，セリウム，鉄等から選択された又はこれらを組合せた燃料添加触媒を、供給可能となっており、
    排気ガス中に含有された該燃料添加触媒が、該フィルターに捕集された粒子状物質の燃焼を促進させること、を特徴とする粒子状物質の減少装置。

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