JP2003080041A

JP2003080041A - 多孔質フィルター、そのフィルターを備えた浄水器及びそのフィルターの製造方法

Info

Publication number: JP2003080041A
Application number: JP2001277694A
Authority: JP
Inventors: Kazuji Kotani; 和司小谷; Muneyuki Iwabuchi; 宗之岩渕
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-03-18
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: JP4519376B2

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が比較的簡単で、分離性能、濾過処理能
力が高く、濾過処理能力の経時変化による低下が少ない
多孔質フィルター、そのフィルターを備えた浄水器及び
そのフィルターの製造方法を提供する。【解決手段】一の端面４１から他の端面４３まで連通
する多数の流通路３を有する多孔質フィルター１であ
る。一の端面４１において線状に連続して隣接する所定
の流通路３ａが封止されており、他の端面４３において
残余の流通路３ｂが封止されていることを特徴とする多
孔質フィルター１である。（Ａ）多孔質フィルター基体
の原料を成形する工程と、（Ｂ）成形された原料を焼成
して、多孔質フィルター基体を形成する工程と、（Ｃ）
多孔質フィルター基体に成膜する工程と、（Ｄ）多孔質
フィルターの端面において流通路を封止する工程とを備
えることを特徴とする多孔質フィルター１の製造方法で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質フィルタ
ー、そのフィルターを備えた浄水器及びそのフィルター
の製造方法に関し、特に、濾過性能、濾過処理能力が高
く、濾過処理能力の経時変化による低下が少ない多孔質
フィルター、そのフィルターを備えた浄水器及びそのフ
ィルターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数の流通路を有する多孔質体からな
るフィルターは、一般に変形しにくく、耐久性が高いセ
ラミックスなどの材質であることが多いが、これは高分
子膜等と比較して、物理的強度、耐久性に優れるため信
頼性が高いこと、耐食性が高いため酸アルカリ等による
洗浄を行っても劣化が少ないこと、更には、濾過能力を
決定する細孔径の精密な制御が可能である点において優
れているため、種々のフィルターに用いられており、特
に固液分離用のフィルター等として有用であり、浄水器
などにも利用され始めている。

【０００３】セラミックス等で作られた多孔質フィル
ターは、平板状、チューブ状等、種々の形状に加工され
た多孔質体を濾材として濾過を行うが、単位体積当たり
の濾過面積が大きく、濾過処理能力が高い点において、
多孔質体からなる筒状の基材に被処理流体の流路となる
多数のセルを穿設した、いわゆるモノリス型フィルター
が特に固液分離に広範に利用されている。

【０００４】モノリス型フィルターは、基材となる多
孔質体のみを濾材として、あるいは透水量を確保しつつ
分離性能を向上させる観点から、セルの内周面にセラミ
ックなどでできた多孔質の濾過膜を形成した状態で使用
される。例えば、チューブ状、あるいはハニカム状基材
の表面、例えば流通路の内周面に濾過膜を形成したフィ
ルターは、ハウジング内に収容し、基材外周面側と流通
路が開口する基材端面側とをＯ−リング等で気密的に隔
離する構造とすることにより、クロスフロー型のフィル
ターとして利用されている。

【０００５】クロスフロー型のフィルターによれば、
気体、液体等の被処理流体を、基材の一方の端面側から
流通路内に供給することにより、流通路内周面の濾過膜
を透過した濾過流体が基材外周面側から回収される一
方、濾過されなかった被処理流体については基材の他の
端面側から回収することが可能となる。

【０００６】この様なフィルターは、隔壁を形成する
基材及び／又は濾過膜の細孔径を小さくすることによ
り、分離性能が向上、即ち、より細かい物質を濾過でき
るが、処理能力、即ち単位時間当たりの処理量が低下す
る。また、使用時間の経過と共に隔壁に残滓が堆積し、
処理能力は更に低下する。従って、分離性能を高いレベ
ルに維持しつつ充分な処理能力が得られ、使用時間の経
過による処理能力の低下の少ないフィルターが望まれて
いる。

【０００７】この様な要求に応えるために、例えば特
公平６−１６８１９号公報には、フィルターの外周に向
かってフィルターの横断方向へ延びるスロットが設けら
れたクロスフロー濾過装置が開示されている。しかし、
この濾過装置は、スロットが設けられているため、この
スロットと端面とのシール構造が複雑になる。また、ク
ロスフロー濾過装置は、被処理流体を循環させる必要が
あり、濾過システムが複雑となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のよう
な従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、構造が比較的簡単で、分離性能、
濾過処理能力が高く、濾過処理能力の経時変化による低
下が少ない多孔質フィルター、そのフィルターを備えた
浄水器及びそのフィルターの製造方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、一の端面か
ら他の端面まで連通する多数の流通路を有する多孔質フ
ィルターであって、前記一の端面において線状に連続し
て隣接する所定の流通路が封止されており、他の端面に
おいて残余の流通路が封止されていることを特徴とする
多孔質フィルターを提供するものである。

【００１０】本発明において、一の端面において封止
された、線状に連続して隣接する流通路が、被処理流体
の排出路であることが好ましい。更に、該線状に連続し
て隣接する流通路が、多孔質フィルターの最外周側に位
置する一の流通路から、最外周側に位置する他の流通路
までの連続して隣接する流通路であることが好ましく、
更に、直線上に連続して隣接する流通路であることが好
ましい。また、該多孔質フィルターが、多孔質の基体
と、前記基体の少なくとも一部の表面上に形成された多
孔質の濾過膜とからなり、前記濾過膜の平均細孔径が前
記基体の平均細孔径よりも小さいことが好ましく、更に
一の端面において封止された、線状に連続して隣接する
所定の流通路内周面上に、前記濾過膜が形成されていな
い部分を有し、他の端面において封止された残余の流通
路内周面上に、前記濾過膜が形成されていることが好ま
しい。更に、本発明の多孔質フィルターがセラミックス
からなることが好ましい。

【００１１】本発明はまた、上記多孔質フィルターを
備えた浄水器を提供するものである。

【００１２】更に本発明は、多孔質フィルターの製造
方法であって、（Ａ）多孔質フィルター基体の原料を成
形する工程と、（Ｂ）前記成形された原料を焼成して、
多孔質フィルター基体を形成する工程と、（Ｃ）前記多
孔質フィルター基体に成膜する工程と、（Ｄ）多孔質フ
ィルターの端面において流通路を封止する工程と、を備
えることを特徴とする上記多孔質フィルターの製造方法
を提供するものである。本製造方法の発明において、
（Ｅ）線状に連続して隣接する流通路を連通する１又は
２以上の孔を設け、端面において前記流通路を封止する
工程を、前記（Ａ）多孔質フィルター基体の原料を成形
する工程の後、に含むことが好ましく、更に、（Ｃ）多
孔質フィルター基体に成膜する工程の前に含むことが好
ましい。また、該工程を、多孔質フィルターの端面に溝
を設け、前記溝に蓋状の封止をすることにより行うこと
が更に好ましい。更に、（Ｃ）多孔質フィルター基体に
成膜する工程が、クロスフロー成膜法による成膜工程で
あることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
いて説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当
業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計の変更、改良
等が加えられることが理解されるべきである。なお、本
発明において、断面とは、特に断りのない限り、図１
（ａ）におけるＸ軸方向に対する垂直断面を意味する。

【００１４】本発明の多孔質フィルター１は、図１
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すように、一の
端面４１から他の端面４３まで連通する多数の流通路３
ａ及び３ｂを有する多孔質体である。本発明の重要な特
徴は、多孔質フィルター１の一の端面４１において、線
状に連続して隣接する所定の流通路３ａが封止されてお
り、他の端面４３において、残余の流通路３ｂが封止さ
れていることである。なお、図１（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）及び以下の図面において、点線で示した
○がその端面で封止された流通路を示し、黒く塗りつぶ
した○がその端面で開口している流通路を示す。この様
な構成とし、線状に連続して隣接する流通路３ａが封止
されている端面４１から被処理流体を流入させると、図
２に示すように、被処理流体は封止されていない流通路
３ｂからフィルター１内に流入する。流通路３ｂは他の
端面４３において封止されているため、流通路３ｂから
流入した被処理流体は多孔質の基体を通って外周壁７か
ら排出されると共に、流通路３ａからも排出される。こ
の様に、セラミックフィルター内部にも排出路を確保す
ることにより、処理能力の向上を図ることができる。

【００１５】本発明において、線上に連続して隣接す
る流通路は、図１（ｂ）又は（ｄ）に示すように、隣接
する流通路が３個以上点線状に連なっていることが好ま
しい。さらには任意の最外周側に位置する流通路３ａ_o
から、他の任意の最外周に位置する流通路３ａ_o'までの
連続して隣接する流通路が一の端面４１において封止さ
れていることが、製造の容易さの観点から好ましい。同
様に、製造の容易さの観点から、一の端面４１において
封止されている流通路３ａは、直線状に連続して隣接す
る流通路であることが好ましいが、曲線状に連続して隣
接する流通路であっても、多角線状に連続して隣接する
流通路であっても良い。

【００１６】また、上記線上に連続して隣接する流通
路は、一定の間隔で設けることが、均一な排出による処
理能力の向上の観点から好ましい。具体的には、一の端
面４１において封止された一連の流通路３ａを１本の線
とすると、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、これを略
平行に設ける形態の他、図３に示すように線が交差する
ように設けてもよく、これらを組み合わせてもよい。更
に、一連の流通路３ａの線を曲線状や多角線状に設ける
場合との組み合わせでも良く、その形態が特に制限され
ることはない。一の端面４１において封止された流通路
３ａの数に特に制限はないが、数が多すぎると、その分
流入口が少なくなり、少なすぎると本発明の効果が得ら
れない。その数は処理容量やフィルターの大きさによっ
て適宜選択することができるが、流通路の総断面積、即
ち流通路３ａ及び流通路３ｂの開口断面積の合計に対し
て、好ましくは２〜２０％、更に好ましくは６〜１５
％、最も好ましくは８〜１１％の断面積となるような数
を選択することができる。

【００１７】本発明において、フィルターを構成する
多孔質の基体のみで濾過を行っても良いが、処理速度を
確保しつつ分離性能を向上させる観点からは、比較的細
孔径の大きな基体の表面に、これよりも細孔径の小さい
濾過膜を形成することが好ましい。この様な構成とする
ことにより濾過膜の平均細孔径を小さくしても、流体が
基体内を透過する際の圧力損失を抑えることができる。
この場合には、端面４３において封止され、被処理流体
が流入する流通路３ｂの内周面上に濾過膜を形成するこ
とが上記目的を効率よく達成できる点で好ましい。更
に、端面４１において封止され、濾過流体が排出される
流通路３ａの内周面上には、濾過膜が形成されていない
部分を有していることが圧力損失を抑える点で好まし
い。上述の観点から、濾過膜が形成されない流通路３ａ
の内周面の面積は、流通路３ａの内周面の総面積の、好
ましくは５０％以上、更に好ましくは７０％以上、最も
好ましくは９０％以上である。

【００１８】本発明の多孔質フィルターの基体の材質
は多孔質体であれば特に制限はないが、強度、耐久性の
観点からセラミックスであることが好ましい。基体の細
孔径はフィルターの目的・用途に応じて適宜選択するこ
とができる。また、基体がセラミックである場合の種類
や製法に特に制限はないが、一般に骨材と基体用焼結助
剤から形成されることが好ましい。骨材は基体の主成分
を構成するセラミック製の粒子であり、例えばアルミ
ナ、ムライト、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素、
窒化アルミニウム、陶磁器屑等の１種又は２種以上の粒
子が好ましく、濾過の目的に適合するように適宜選択さ
れる。骨材の平均粒子径は、好ましくは５〜２００μｍ
程度である。骨材の基体中の含有量は、骨材と基体用焼
結助剤の合計を基準として、好ましくは６５〜９０質量
％である。

【００１９】基体用焼結助剤は、上記骨材と共に焼成
することにより骨材間の結合を強化し、強固な多孔質体
を形成するために用いられるものである。その材質は特
に限定されないが、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニ
ア、チタニア、ガラスフリット、長石、コージェライト
等の１種又は２種以上を用いることができ、濾過の目的
や骨材の材質によって適宜選択することができる。基体
用焼結助剤の平均粒子径に特に制限はないが、５μｍ以
下の平均粒子径であることが好ましい。基体用焼結助剤
の含有量は、骨材と基体用焼結助剤の合計を基準とし
て、好ましくは１０〜３５質量％である。製造方法は後
に詳述するが、このような骨材と焼結助剤を含む杯土を
任意の形状に成形した後、焼成することにより多孔質の
セラミックフィルターの基体を形成することができる。

【００２０】本発明において、上記のような骨材と基
体用焼結助剤から形成された多孔質体を基体として、そ
の表面に濾過膜を形成する場合における濾過膜は、基体
よりも小さい平均細孔径を有することが好ましい。平均
細孔径はフィルターの用途・目的、即ち被処理流中に含
まれる濾過すべき異物の粒径によって適宜選択すること
ができるが、例えば本発明のフィルターを浄水器に用い
る場合には、濾過膜の平均細孔径は、好ましくは０．１
〜２．０μｍ、更に好ましくは０．２〜０．７μｍ程度
とすることができる。一般に、濾過膜を形成するために
は、セラミック粒子と濾過膜用焼結助剤が用いられる
が、セラミック粒子には、骨材に好ましいものとして挙
げた上述の材料の中から選択して使用することが好まし
い。但し、好ましい平均粒子径は０．１〜５μｍ程度で
ある。より小さい粒子径を選択することにより、焼成後
の細孔径が小さくなるため、粒子径は濾過の目的に応じ
て適切な細孔径となるよう適宜選択することができ、例
えば浄水器に使用するような範囲の細孔径を得ようとす
る場合は、好ましくは０．２〜５．０μｍ、更に好まし
くは０．４〜２．０μｍ程度の平均粒子径を選択するこ
とができる。濾過膜用焼結助剤も、基体用焼結助剤に好
ましいものとして挙げた材料の中から選択して使用する
ことが好ましい。セラミック粒子と濾過膜用焼結助剤の
比率は、セラミック粒子と濾過膜用焼結助剤の合計を基
準としてセラミック粒子が好ましくは８５〜９５質量％
含まれ、濾過膜用焼結助剤が、好ましくは５〜１５質量
％含まれる。濾過膜は、これらのセラミック粒子と濾過
膜用焼結助剤をスラリー状として基体表面に施与した後
焼成することによって形成することができる。また、濾
過膜は、一層であっても良いが、２層以上としても良
く、その場合は最外層の濾過膜の平均細孔径を最も小さ
くし、基体に向かって順に細孔径を大きくすることが好
ましい。

【００２１】本発明のセラミックフィルターが有する
流通路３の断面形状に特に制限はなく、三角形、四角
形、五角形、六角形等の任意の多角形の他、円形、楕円
形等やコルゲート形状などとすることができるが、強度
の点及び濾過膜を内周面に均一に形成できる点で円形で
あることが好ましい。流通路３の断面の大きさに特に制
限はないが、小さすぎると被処理流体の流入時の抵抗が
大きくなりすぎ好ましくなく、大きすぎると充分な濾過
面積をとることが出来なくなり好ましくない。流通路３
の断面積の好ましい範囲は、被処理流体の粘度によって
も異なるが、例えば本発明のフィルターを浄水器に用い
る場合、好ましくは０．２〜２０ｍｍ²、更に好ましく
は０．５〜１０ｍｍ²とすることができる。この様な範
囲にすることにより、成膜が均一に行いやすく、また、
単位容積当たりの膜面積を比較的大きく取れる、即ちフ
ィルターをコンパクト化することができる。また、流通
路の数に特に制限はなく、強度、大きさ及び処理量の関
係から当業者であれば適宜選択することができる。

【００２２】本発明のフィルターの形状は、図１
（ａ）〜（ｄ）に示すような円筒状であることが好まし
いが、特に制限はなく、用途・目的、設置場所などに応
じてあらゆる形状とすることができる。また、大きさ
も、処理量や設置場所などに応じて適宜選択することが
できる。

【００２３】この様な本発明の多孔質フィルターは、
上述のように細孔径が小さくても大きな処理能力が得ら
れ、しかも使用による処理能力の低下も少ないため、コ
ンパクト化が図られ、浄水器、特に家庭用浄水器に好適
に用いることができる。浄水器に用いる場合には、フィ
ルターを囲繞し、流入口と排出口が設けられた容器に、
本発明のフィルターを装填すればよい。本発明の浄水器
は、更に、他の浄化・殺菌手段、例えば活性炭などを備
えることも好ましい。図１０に本発明の多孔質フィルタ
ーを備えた浄水器の一例を示すが、下部に活性炭２１２
が配置され、その上部に本発明の多孔質フィルターが配
置されている。被処理水は流入管２００から流入し、活
性炭層２１２を通って、フィルター１の底面側からフィ
ルター１に入り、濾過された浄水はフィルター１の側面
又は上面から吐出管２２６を通って吐出される。この様
に、本発明の多孔質フィルターを備えた浄水器は単純な
構造とすることができる。

【００２４】次に本発明の多孔質フィルターの製造方
法について、好適な具体例に基づいて説明する。本発明
の多孔質フィルターは、（Ａ）多孔質フィルター基体の
原料を成形する工程（以下成形工程という）と、（Ｂ）
前記成形された原料を焼成して、多孔質フィルターの基
体を形成する工程（以下焼成工程という）と、（Ｃ）前
記多孔質フィルターに成膜する工程（以下成膜工程とい
う）と、（Ｄ）多孔質フィルターの端面において流通路
を封止する工程（以下封止工程という）を含む方法によ
り製造することができるが、以下の具体的な工程により
好適に製造することができる。

【００２５】（Ａ）成形工程は、例えば上述の好まし
い骨材及び好ましい基体用焼結助剤の中から選択した骨
材及び基体用焼結助剤を上述の好ましい比率（６５〜９
０質量％：３５〜１０質量％）で用意し、これに分散
媒、有機バインダー、必要により界面活性剤、可塑剤等
を添加し、混連して杯土とする。これを、例えば円形の
細孔径を多数有する円筒形の形状に押出成形し、これを
乾燥させ、所定の長さに切断することにより行うことが
できる。

【００２６】（Ｂ）焼成工程は、選択した骨材及び焼
結助剤に応じた所定の温度及び時間、例えば１０００〜
１６００℃の最高温度で０．１〜３時間、焼成すること
により行うことができる。

【００２７】（Ｃ）成膜工程は、例えば上述の好まし
いセラミック粒子の中から選択したセラミック粒子単
独、又はこのセラミック粒子と上述の好ましい濾過膜用
焼結助剤の中から選択した濾過膜用焼結助剤を、好まし
くは７５〜９８／２５〜２、更に好ましくは８０〜９５
／２０〜５のセラミック粒子／濾過膜用焼結助剤の質量
比で混合したものを用意し、これを水等の分散媒中に分
散させ、必要に応じて有機バインダー、ＰＨ調整剤、界
面活性剤、消泡剤等を添加して製膜用スラリーを作成
し、所定の基体表面に施与し、乾燥後、選択したセラミ
ック粒子及び焼結助剤に応じた所定の温度及び時間、例
えば９００〜１４５０℃の最高温度で０．１〜３時間程
度保持し、焼成することにより行うことができる。成膜
用スラリーを基体表面に施与する方法は、例えば濾過膜
を形成すべき面側から成膜用スラリーを接触させた状態
で、濾過膜を形成すべき面側から加圧する方法等が挙げ
られる。具体的には直濾過法成膜法や後に詳述するクロ
スフロー成膜法が、特に流通路内周面にスラリーを施与
し濾過膜を形成する場合に好ましい。

【００２８】（Ｄ）封止工程は、一の端面、例えば図
１（ａ）の端面４１において、流通路３ａを封止する場
合、その他の流通路３ｂに、例えばマスキングテープな
どでマスキングを施し、上述の成膜工程で用いたものと
同様の成膜用スラリーを、例えばスプレー法などで施与
し、乾燥後、所定温度で所定時間焼成することで端面４
１において流通路３ａを封止し、同様に他の端面４３に
おいても、流通路３ａにマスキングを施し、同様の成膜
用スラリーを、例えばスプレー法などで施与し、乾燥
後、所定温度で所定時間焼成することで封止することに
より行うことができる。この場合において、例えば、ア
ルミナやシリカなどを主原料とし、ポリビニルアルコー
ル溶液などを添加し、スラリーよりも高粘度とした目詰
め剤を、封止する流通路に詰めてから、成膜用スラリー
を施与すると、短時間で均一な封止層を形成することが
できるため、好ましい。更に、この目詰め剤として、フ
リット、例えばＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃を主原料として１０
質量％以下のＺｒＯ₂を含む原料をフリット化させたも
のを用い、成膜用スラリーの成分としても同様のフリッ
トを用いると、焼成後に被処理流体のリークが少なく、
良好な封止ができるため更に好ましい。

【００２９】本製造方法の発明において、例えば図４
に示すように、（Ｅ）線状に連続して隣接する流通路、
例えば流通路３ｃを連通する１又は２以上の孔７２を設
け、端面において流通路３ｃを封止する工程（以下孔設
工程という）を、（Ａ）成形工程の後に含むことが好ま
しい。この様な工程を含むことにより、成膜工程におい
て、より簡単に、かつ均一に流通路内周面にスラリーを
施与することができ、均一な濾過膜を簡単に形成するこ
とができる。孔７２の方向や位置に特に制限はないが、
フィルターの端面と略平行に設けることが、成膜工程を
より効率的にに行える点で好ましい。また、フィルター
として使用するときには不要となる孔であるため、後に
切除し易いように端面近傍に設けることが好ましい。孔
７２を設ける方法に特に制限はなく、ドリル等によって
孔を設けても良いが、好ましくは、図５（ａ）に示すよ
うに、端面４３において線上に連続して隣接する流通
路、例えば流通路３ｃに沿って線状に溝９を設け、図５
（ｂ）に示すように、溝９の開口面を封止するように、
蓋状の封止材１０を溝９の開口面に形成することにより
行う。この様な方法により（Ｅ）孔設工程をより簡易に
行うことができる。ここで、溝の深さに特に制限はない
が、加工のしやすさと、流通路内周面に均一にスラリー
を付与するという目的を考慮すると、０．０５〜５ｍｍ
の範囲であることが好ましい。封止材１０に用いる材料
に特に制限はないが、例えばフリットなどを用いること
ができ、特にＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃を主原料としたものや
ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃を主原料とし、ＺｒＯ₂及び／又はＴ
ｉＯ₂を主原料に対して１０質量％以下で混合した原料
から作られたフリットなどを目詰め剤として用い、これ
を焼成して封止材１０を形成することができる。更に、
反対側の端面４１において、流通路３ｃを封止しておく
ことが好ましい。端面４１において流通路３ｃを封止す
るために用いる材料も特に制限はないが、例えば成膜に
好適な原料と上記のようなフリットを混合したもの、特
に成膜原料／フリット質量比が、好ましくは１〜１５／
９９〜８５、更に好ましくは３〜７／９７〜９３である
ようなものを用い、これを焼成することにより封止する
ことができる。この（Ｅ）孔設工程は、（Ｃ）成膜工程
の前に行うことが好ましく、更に（Ｂ）焼成工程の前に
行うことにより、基体原料と同時に、封止剤も焼成する
ことができるため好ましい。

【００３０】以下、クロスフロー成膜法による成膜工
程を具体例として、上記（Ｅ）孔設工程により、孔７２
を設けた効果を図６に基づいて説明する。基体１１をフ
ランジ１０２、１０３及び必要により図示していないボ
ルトやＯリング等により密閉固定した後、貯蔵槽１０８
内のスラリー１０９をスラリーポンプ１０７により流通
路３内に連続的に送液しながら、真空チャンバ１０６内
を減圧し、基体１１外周面側と流通路３内部との間に濾
過差圧を付与することにより、流通路３内のスラリーを
基体１１外周面７側から減圧吸引し成膜を行う。この場
合に、流通路３ｃは封止されているため、成膜用スラリ
ー１０９は流通路３ｃには流入せず、流通路３ｃ以外の
流通路３から流入し、濾過差圧により該流通路３の内周
面上に成膜用材料を堆積させながら濾液は外周面７から
基体の外へ排出される。この際、孔７２は外周面７にお
いて開口しているため、孔７２及びこれと連通している
流通路３ｃは減圧状態となっており、濾液は流通路３ｃ
からも排出され、この濾液は孔７２を通って基体１１の
外へ排出される。この様に濾液の排出路を基体の内部に
も設けることにより、効率的、かつ均一に成膜を行うこ
とができ、特に断面積の大きな基体に濾過膜を形成する
場合に有効である。なお、流通路３ｃを減圧状態として
おくためには、濾過されない成膜用スラリーが流出する
側の端面４１において流通路３ｃをシールしておく必要
がある。そのためには、成膜装置に設置する際にシール
剤を詰める等しても良いが、上述のように（Ａ）成形工
程の後に封止剤を充填しておき、好ましくは焼成するこ
とによりシールすることが簡易に確実にシールできる点
で好ましい。

【００３１】更に、この様な工程で成膜を行うと、流
通路３ｃの内周面には濾過膜が形成されないため、フィ
ルターとして用いる場合に流通路３ｃを被処理流体の排
出路として好適に用いることができる。

【００３２】孔７２は、上述のように（Ｃ）成膜工程
において有用なものであるが、本発明のフィルターをフ
ィルターとして使用する際には不要となるため、（Ｃ）
成膜工程の後に、孔７２の部分を図７に示す様に切断線
１２に沿って切断する工程を含むことが好ましい。孔７
２の部分を切断した後に、その切断により生成した端面
について、（Ｄ）封止工程を行うことにより、本発明の
多孔質フィルターを好適に製造することができる。

【００３３】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に
説明する。（Ａ）多孔質フィルター基体の原料の成形工程骨材として平均粒子径５０μｍのアルミナ９０質量％に
焼結助剤としてガイロメ系粘度１０質量％を加え、この
合計１００質量部に対して約１５質量部の水を加えて、
これらをニーダーで混練し、更に有機バインダーとして
メチルセルロース５質量部、油脂１質量部を加え混練し
て押出し用の杯土を調製した。次に、真空土練機を用い
て、温度０〜５℃で直径約１３０ｍｍ、長さ３５０ｍｍ
の円柱状の成形体を成形した。次いで、この成形体をラ
ム式成形機を用いて直径２ｍｍの流通路を１２００本有
し、直径９０ｍｍ、長さ１８０ｍｍのフィルター成形体
１３を成形し、成形後６０〜１１０℃で１６〜２０時間
乾燥した。

【００３４】（Ｅ）孔設工程この様にして得られたフィルター成形体１３に対して、
金鋸を用いて、図８に示すように、このフィルター成形
体１３の一方の端面４３において直線上に連続して隣接
する流通路３ｃ上に、約１０ｍｍの深さの溝９を３本設
けた。次いで、図９に示すように、溝を設けた部分以外
の流通路をテープ５０でマスキングし、平均粒子径５０
μｍのアルミナ９０質量％とフリット１０質量％と、こ
の合計７０質量部に対して３０質量部のポリビニルアル
コール１０質量％水溶液を加えた目詰め剤を、へらを用
いて溝９に約５ｍｍの深さまで詰めた。同様にして、溝
を設けた端面と反対側の端面４１における、溝を設けた
流通路３ｃの開口部に目詰め剤を詰めて封止した。この
様にして流通路３ｃと連通する孔７２を設けた。

【００３５】（Ｂ）焼成工程これを１２５０℃で１時間焼成して、フィルター基体１
１を作成した。

【００３６】（Ｃ−１）成膜工程膜（一層成膜）原料として、平均粒子径１．７μｍのアルミナと、Ｓｉ
Ｏ₂／Ａｌ₂Ｏ₃を主原料とし１０質量％以下のＺｒＯ₂か
ら作られ、ボールミルなどで平均粒子径を１μｍ以下と
したフリットとを、質量比で９０／１０の割合で混合
し、これに、有機バインダーとしてポリカルボン酸アン
モニウム、多糖類バインダーを全体に対して各々０．５
質量％、水を８０質量％となるように加えて成膜スラリ
ーを作成した。図６に示すクロスフロー濾過装置を用
い、上記成膜スラリーを上記フィルター基体１１の流通
路３内に充填させた直後に真空ポンプ１１３により真空
チャンバ１０６内を減圧にし、膜圧が１６０μｍに達す
る量の成膜原料が基体に付着するまで成膜スラリーを循
環させ流通路内壁面に成膜を行った。その後基体内のス
ラリーを排出し、基体内を状圧に保ったまま、真空チャ
ンバ内を減圧とし真空乾燥を約１０分間行った。更に、
６０℃で２０時間乾燥した後、９６０℃で１時間焼成し
て基体へ濾過膜を形成した。

【００３７】（Ｃ−２）成膜工程（二層成膜）上記（Ｃ−１）成膜工程（一層成膜）とは別に、（Ｂ）
焼成工程で得られたフィルター基体１１に対して以下の
２層成膜を行った。中間膜として、平均粒子径約５μｍ
のアルミナと焼結助剤として平均粒子径が約２μｍのカ
オリンを質量比で９０／１０となるよう混合し、これ
に、有機バインダーとしてポリカルボン酸アンモニウム
０．５質量％、ポリカルボン酸粘結剤０．５質量％、水
８０質量％となるよう各々加えて成膜スラリーを作成し
た。この成膜スラリーを用いて、膜圧が１２０μｍに達
する量の成膜原料が基体に付着するまで、（Ｃ−１）成
膜工程と同様の方法で成膜を行い、６０℃で２０時間乾
燥後、１４００℃で１時間焼成して中間膜を形成した。
最外膜原料として、平均粒子径が約０．６μｍのアルミ
ナに、有機バインダーとしてポリカルボン酸アンモニウ
ム０．５質量％、ポリカルボン酸粘結剤１．０質量％、
水９５質量％となるように各々加えて成膜スラリーを作
成した。この成膜スラリーを用いて、膜圧が３０μｍに
達する量の成膜原料が基体に付着するまで、（Ｃ−１）
成膜工程と同様の方法で成膜を行い、６０℃で２０時間
乾燥後１４００℃で１時間焼成して最外膜を形成した。

【００３８】（Ｄ）封止工程ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃を主原料とし１０質量％以下のＺｒ
Ｏ₂を含むフリット７０質量％に対して、３０質量％の
ポリビニルアルコール１０質量％水溶液を加えて目詰め
剤とした。ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃を主原料とし１０質量％
以下のＺｒＯ₂を含むフリット１０質量％に対して、９
０質量％のメチルセルロース２質量％水溶液を加え、ス
ラリー封止剤とした。（Ｃ−１）及び（Ｃ−２）の成膜
工程で得られたフィルターの孔７２の部分を切り落と
し、長さを１２０ｍｍに調整した。この各々のフィルタ
ーの孔７２と連通していた流通路３ｃの一方の端面にお
ける開口部を、上記目詰め剤を用いて約３ｍｍの深さま
で目詰めすることにより封止し、他方の端面における流
通路３ｃの開口部をテープによりマスキングした。更に
流通路３ｃがマスキングされた他方の端面における残余
の流通路の開口部を上記目詰め剤を用いて目詰めした。
次に、上記スラリー封止剤を各フィルターの両端面に焼
成後の厚みが１ｍｍとなるようスプレーした後、マスキ
ングテープをはずし、６０℃で０．５時間乾燥後、９３
０℃で１時間焼成しフィルターを完成させた。

【００３９】上記操作により得られたフィルターの濾
過膜の平均細孔径を測定した。更に各フィルターの濾過
処理能力を調べるため、初期透水性能及び１１ｍ ³の水
を処理した後の透水性能を測定し、分離性能を調べるた
め除菌性能を測定した。また、比較として、従来のクロ
スフロー型フィルターの初期透水性能及び１１ｍ³の水
を処理した後の透水性能及び除菌性能を測定した。透水
性能は、２０℃、０．１ＭＰａの圧力下における時間当
たりの透水量を測定し、これを単位濾過膜面積当たりの
量として算出した。除菌性能は、シュードモナス菌１×
１０⁶個／ｍｌの原水を各フィルターに通し、濾過水中
のシュードモナス菌の数を調べることにより測定した。
結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１より従来のクロスフロー型セラミッ
クフィルターに比べて、本発明のフィルターは、濾過処
理能力と分離能力が高いレベルにおいてバランスされて
おり、経時変化による透水量低下も少なかった。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の多
孔質フィルターは、一の端面において線状に連続して隣
接する所定の流通路が封止されており、他の端面におい
て残余の流通路が封止されているため、濾過処理能力と
分離能力に優れ、コンパクト化が可能であり、特に浄水
器のフィルターとして有用なものである。また、本発明
の製造方法により、簡単に濾過処理能力と分離能力に優
れたフィルターを製造することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多孔質フィルターの一形態を示す図
であり、（ａ）は位置の端面側から見た斜視図、（ｂ）
はその平面図、（ｃ）は他の端面から見た斜視図、
（ｄ）はその平面図である。

【図２】本発明の多孔質フィルターを用いた濾過機構
を示す模式図である。

【図３】本発明の多孔質フィルターの別の形態を示す
平面図である。

【図４】本製造方法の発明の一態様を説明する模式的
な斜視図である。

【図５】本製造方法の発明の別の態様を説明する模式
的な斜視図であり、（ａ）は溝を設ける工程の説明図、
（ｂ）は溝に蓋状の封止を行う工程の説明図である。

【図６】本製造方法の発明の成膜工程に用いる成膜装
置の模式図である。

【図７】本製造方法の発明の切断工程を説明する模式
的な斜視図である。

【図８】本発明の実施例において作成した成形体を示
す模式的な斜視図である。

【図９】本発明の実施例における孔設工程を説明する
成形体の模式的な斜視図である。

【図１０】本発明の浄水器の一例を示す模式的な断面
図である。

【符号の説明】

１…多孔質フィルター、３…流通路、３ａ、３ｃ…線状
に連続して隣接する流通路、３ａ_o、３ａ_0'…３ａのな
かで最外周に位置する流通路、３ｂ…残余の流通路、４
１…一の端面、４３…他の端面、７…外周面、９…端面
上の溝、１０…蓋状封止材、１１…基体、１２…切断
線、１３…成形体、５０…マスキングテープ、７２…流
通路３と連通する孔、１０２、１０３…フランジ、１０
６…真空チャンバ、１０７…スラリーポンプ、１０８…
貯蔵槽、１０９…スラリー、１１３真空ポンプ、２００
…流入管、２０１…トップカバー、２０２…ボトムカバ
ー、２０３…囲繞容器、２０５…不織布、２０６…スポ
ンジ、２０８…Ｏリング、２１０…逆止弁、２１１…パ
ッキン、２１２…活性炭、２１４…ベース、２１８…カ
バーホルダー、２１９…ホルダーナット、２２０…足ゴ
ム、２２１…浄水コネクター、２２３…吐水コネクタ
ー、２２４…コネクターホルダー、２２５…パイプカバ
ー、２２６…吐水管、２２８…Ｏリング、２３０…カバ
ー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA07 HA77 JA02A KA01 KB12 KD19 MA04 MA06 MA22 MC03X NA39 NA45 NA50 PA01 PB06 PC52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一の端面から他の端面まで連通する多数
の流通路を有する多孔質フィルターであって、前記一の
端面において線状に連続して隣接する所定の流通路が封
止されており、他の端面において残余の流通路が封止さ
れていることを特徴とする多孔質フィルター。
【請求項２】一の端面において封止された、線状に連
続して隣接する前記流通路が、被処理流体の排出路であ
ることを特徴とする請求項１に記載の多孔質フィルタ
ー。
【請求項３】線状に連続して隣接する流通路が、多孔
質フィルターの最外周側に位置する一の流通路から、最
外周側に位置する他の流通路までの連続して隣接する流
通路であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多
孔質フィルター。
【請求項４】線状に連続して隣接する流通路が、直線
状に連続して隣接する流通路であることを特徴とする請
求項１乃至３の何れか１項に記載の多孔質フィルター。
【請求項５】多孔質フィルターが、多孔質の基体と、
前記基体の少なくとも一部の表面上に形成された多孔質
の濾過膜とからなり、前記濾過膜の平均細孔径が前記基
体の平均細孔径よりも小さいことを特徴とする請求項１
乃至４の何れか１項に記載の多孔質フィルター。
【請求項６】一の端面において封止された、線状に連
続して隣接する所定の流通路内周面上に、前記濾過膜が
形成されていない部分を有し、他の端面において封示さ
れた残余の流通路内周面上に、前記濾過膜が形成されて
いることを特徴とする請求項５に記載の多孔質フィルタ
ー。
【請求項７】多孔質フィルターがセラミックスからな
ることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載
の多孔質フィルター。
【請求項８】請求項１乃至７の何れか１項に記載の多
孔質フィルターを備えた浄水器。
【請求項９】請求項１乃至７の何れか１項に記載の多
孔質フィルターの製造方法であって、（Ａ）多孔質フィルター基体の原料を成形する工程と、（Ｂ）前記成形された原料を焼成して、多孔質フィルタ
ー基体を形成する工程と、（Ｃ）前記多孔質フィルター基体に成膜する工程と、（Ｄ）多孔質フィルターの端面において流通路を封止す
る工程と、を備えることを特徴とする多孔質フィルターの製造方
法。
【請求項１０】（Ｅ）線状に連続して隣接する流通路
を連通する１又は２以上の孔を設け、端面において前記
流通路を封止する工程を、前記（Ａ）多孔質フィルター
基体の原料を成形する工程の後に含むことを特徴とする
請求項９に記載の多孔質フィルターの製造方法。
【請求項１１】前記（Ｅ）線状に連続して隣接する流
通路を連通する１又は２以上の孔を設け、端面において
前記流通路を封止する工程を、（Ｃ）前記多孔質フィル
ター基体に成膜する工程の前に含むことを特徴とする請
求項１０に記載の多孔質フィルターの製造方法。
【請求項１２】多孔質フィルターの端面に溝を設け、
前記溝に蓋状の封止をすることにより、前記（Ｅ）線状
に連続して隣接する流通路を連通する孔を設け、端面に
おいて前記流通路を封止する工程を行うことを特徴とす
る請求項１０又は１１に記載の多孔質フィルターの製造
方法。
【請求項１３】前記（Ｃ）多孔質フィルター基体に成
膜する工程が、クロスフロー成膜法による成膜工程であ
ることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記
載の多孔質フィルターの製造方法。