【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスで多孔質に形成された筒形のフィルターと、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガラス製のフィルターとしては、表面に酸化チタンのコーティング層を有する粒状ガラス同士が所定形状に溶着一体化されたものがあり、その製造方法は、酸化チタンをコーティングした粒状ガラスを所定形状の型内に収納して所定の温度で加熱処理することにより、粒状ガラス同士を融着させて所定形状に一体化すると同時に粒状ガラスの表面に塗布された酸化チタンを定着させるというものであった。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
また、この他にスラグガラスの粉砕物と粘土とを水を加えて混練し、この混練物をプレスあるいは押出成形で所定の形状に整えた後、７００〜１２００℃程度の温度で焼成することにより、発泡させ、多孔質とした水浄化フィルターがあった。（例えば、特許文献２参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２１６３１５号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−２８２６２８号公報（第４−６頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のガラス製のフィルターのうち、前者の特許文献１に示されたものは、粒状ガラスを型枠内に入れて焼成し、形成されるので、その形状が平板状のものに限られ、また、フィルターとしての機能を損なわないように薄く形成しなくてはならなかった。そのため、必要とされる濾過能力を得るためには、大きくなりすぎ、強度が弱くなったり、あるいは、限られた容積の装置内に組み込むことができないという問題が生じた。また、流体の通路内に設けるためには、別途、円筒状の容器を用意し、この容器内にフィルターを固定しなくてはならず、製造に手間を要すると共に、コストも高くなり、しかも濾過能力は、この容器の内径により制限されるという問題点があった。さらに、このフィルターの製造方法では、表面に酸化チタンがコーティングされた粒状ガラスを焼成することにより、粒状ガラス同士を融着させると同時にその表面に酸化チタンを定着させるようにしていたので、この焼成時の熱により酸化チタンが影響を受け、その光触媒機能が損なわれるおそれもあった。
【０００６】
また、後者の特許文献２に示されたものは、原料となる混練物を一度、所定の形状に成形した後、焼成するので、種々の形状のものが製造できる反面、製造に手間を要すると共に、焼成炉の他に成形のためのプレスや押出機を要するという問題点があった。また、焼成の際、ガラスを軟化させ、発泡させなくてはならず、そのため昇温速度を遅くする必要が有り、生産性が悪いという問題点もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のうち、請求項１記載の発明は、ガラス粒同士を、その接触部に析出した針状結晶により、間隙を有した状態で連結一体化し、多孔質の筒形ガラスフィルターとしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明の構成に、ガラス粒同士の間隙内に酸化チタンを含浸させた構成を加えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、筒形ガラスフィルターを製造するために、表面に接着手段で無機パウダーを付着させた多数のガラス粒を、金属やセラミックなどの硬質材で分割可能に形成された外筒体と、紙や木などの炭化する材料で形成された内筒体との間に収容し、所定の温度で焼成することにより、ガラス粒の接触個所に針状結晶を析出させ、このガラス粒同士を強固に連結一体化すると共に、内筒体を炭化させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の筒形ガラスフィルターとその製造方法を詳細に説明する。
【００１１】
まず、本発明では、フィルターの材料として、外径が数ｍｍ程度の粒状に形成されたガラス粒を用いている。なお、このガラス粒は、ガラスの成形材料として提供されるものであっても、廃棄ガラスを粉砕して形成されたものであっても良い。そして、製造に際して、まず、このガラス粒の表面に接着剤などの接着手段を用いて無機パウダーを付着させる。
【００１２】
この無機パウダーとしては、ゴミなどの焼却灰や火山灰などの有効利用が可能であり、粒径としては、例えば２００メッシュの網を通過する程度、即ち、１００〜１５０μｍのものが好適に利用できる。
【００１３】
次に、このように表面が無機パウダーで覆われたガラス粒を、所定形状の型枠内に入れて焼成するものであるが、ここにおいて本発明の方法では、型枠として、金属やセラミックなどの硬質材で分割可能な筒形となるように一対の半円筒形に形成された外筒体と、この外筒体内に配置され、紙や木などの炭化する材料で円筒形に形成された内筒体とで構成されるものを用いている。
【００１４】
そして、この外筒体と内筒体とで構成される型枠内に、上述した表面が無機パウダーで覆われたガラス粒を収納し、これを炉内に入れ、通常のガラスを溶融させる際の温度よりもやや低い７００〜８００℃で焼成する。このことにより、ガラス粒は、その表面のみが軟化し、隣り合ったガラス粒と接触した個所が融着して、ガラス粒同士の間に間隙を有した状態で一体化するものである。
【００１５】
この時、ガラス粒の表面を覆った無機パウダーは、その内側のガラスと固相反応し、ガラス中に針状結晶を析出させるように作用する。よって、各ガラス粒は、結晶とガラスが混在した結晶化ガラスで覆われることとなり、また、その融着部分も結晶化ガラスを介して連結、一体化されることとなる。
【００１６】
一方、この時、木や厚紙などで形成された内筒体は、燃焼することとなるが、炉の温度と加熱時間の制御により、その形態は殆ど崩れることなく保たれる。よって、融着一体化したガラス粒は、崩れることなく、内／外筒体で形決めされた円筒体の形状に成形保持され、この状態のものを炉から取り出して、ガラス成形物の冷却固化を待って、その周囲の外筒体を分割して外し、内側から炭化した内筒体を取り除けば良い。なお、この時、炭化物はガラス成形体と融合しないので容易にその作業が行える。
【００１７】
以上のようにして、本発明の製造方法では、従来、筒形に形成することが困難であったガラス粒からなる多孔質のフィルターが容易に製造されるものである。
【００１８】
また、このようにして製造された筒形ガラスフィルターは、ガラス粒同士が接触部に析出した針状結晶により連結一体されているので、その連結が強固で円筒形という形状と相まって、多孔質にかかわらず、その機械的な強度は極めて高いという特徴がある。
【００１９】
そして、このようにして製造される本発明の筒形ガラスフィルターは、焼成後、酸化チタンの懸濁液中に浸漬しても良く、このようにすれば、焼成時の過大な熱の影響を受けることなく、酸化チタンが、ガラス粒同士の間隙内に良好に含浸、定着される。
【００２０】
このようにして製造された本発明の筒形ガラスフィルターは、温風機などの高温に曝される個所のフィルターとして好適に利用でき、また、筒状であるので装置内に組み込むことが容易であり、スペースをとらないにも係わらず広い表面積でフィルターとしての機能を発揮できる。よって、空気フィルターや水の濾過フィルターとしての利用も促進されることとなる。さらに、酸化チタンを含浸させた場合は、酸化チタンの光触媒機能を利用して、抗菌／抗黴の分野や、脱臭／清浄の分野、あるいは防汚／防曇の分野、さらには有害物質を分解するなど、多々の分野への利用が考えられる。
【００２１】
また、本発明の筒形ガラスフィルターは、ガラス粒で形成されているため、目詰まりを生じても洗浄すれば、元の状態に復帰し、再び利用することができる。よって、必要なメンテナンスを行えば半永久的に使用することができ、新たなフィルターを購入するという無駄な出費がなくなると共に、省資源にも役立つものである。
【００２２】
また、間隙内に酸化チタンを含浸させたものは、その周囲のガラスが透光性を有しているので、光を受けると、酸化チタンの光触媒機能が励起され、抗菌／防黴や、脱臭、防汚／防曇、有害物質の分解などの種々の機能が発揮される。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち、請求項１記載の発明は、ガラス粒同士を表面に析出した針状結晶で連結一体化することにより、多孔質の筒形に形成したので、強度が高く、かつ、最少の容積で最大の表面積を得ている。よって、温風機の高温フィルター等、過酷な使用条件にも耐えることができ、種々の劣悪環境下での利用が可能となる。また、筒形なのでフィルターを要する種々の装置内にコンパクトに組み込むことができ、しかも、その際、広い表面積による最大限の濾過性能を発揮することができる。さらに、ガラス粒で構成されているので、目詰まりを生じても洗浄して容易に元の状態に復帰させることができ、利用者にとっては、新たなフィルターを購入するという無駄な出費がなくなると共に、廃棄されるゴミの量が削減され、省資源にもなるという効果がある。
【００２４】
請求項２記載の発明は、フィルターを構成したガラス粒同士の間隙内に酸化チタンを含浸させたので、上記請求項１記載の発明の効果を奏する筒形ガラスフィルターに、酸化チタンの光触媒機能による抗菌／抗黴効果や、脱臭／清浄効果、あるいは防汚／防曇効果、さらには有害物質の分解など、種々の機能が付加され、その利用範囲が広がるという効果がある。
【００２５】
請求項３記載の発明は、内筒体を紙や木などの炭化する材料で形成したので、材料となるガラス粒を筒形に保持できるに係わらず、焼成後のガラスフィルターの取り出しが容易に行え、この種の筒形のフィルターの製造が容易、かつコスト低廉に行えるという効果がある。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylindrical filter formed of glass and porous, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this kind of glass filter, there is a filter in which granular glasses having a coating layer of titanium oxide on the surface are welded and integrated in a predetermined shape, and the manufacturing method is to use the particulate glass coated with titanium oxide. It is housed in a mold of a predetermined shape and heated at a predetermined temperature to fuse the granular glasses together and integrate them into a predetermined shape, and at the same time fix the titanium oxide applied to the surface of the granular glass. there were. (For example, refer to Patent Document 1.)
[0003]
In addition, a slag glass pulverized material and clay are kneaded by adding water, and the kneaded material is shaped into a predetermined shape by press or extrusion molding, and then fired at a temperature of about 700 to 1200 ° C. There was a water purification filter which was foamed and made porous. (For example, see Patent Document 2.)
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-216315 (page 3-4, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2002-282628 A (page 4-6)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Of the above-mentioned conventional glass filters, the filter shown in the former Patent Document 1 is formed by firing granular glass in a mold, and is limited to a flat filter. In addition, it must be formed thin so as not to impair the function as a filter. Therefore, in order to obtain the required filtering capacity, there has been a problem that the filter is too large, its strength is weak, or it cannot be incorporated in a device having a limited volume. In addition, in order to provide in the fluid passage, a cylindrical container must be separately prepared, and the filter must be fixed in this container. There was a problem that the capacity was limited by the inner diameter of this container. Further, in the method of manufacturing the filter, the granular glass having the surface coated with titanium oxide is baked to fuse the granular glass with each other and simultaneously fix the titanium oxide on the surface. Titanium oxide was affected by the heat at that time, and its photocatalytic function could be impaired.
[0006]
In the latter, the kneaded material as a raw material is formed into a predetermined shape once and then fired, so that various shapes can be manufactured, but it takes time and effort to manufacture. In addition, there is a problem that a press and an extruder for forming are required in addition to the firing furnace. Further, at the time of firing, the glass must be softened and foamed, so that it is necessary to slow down the heating rate, and there is a problem that productivity is poor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, among the present invention, the invention according to claim 1 connects and integrates glass particles with each other in a state having a gap by needle-like crystals precipitated at a contact portion thereof, and forms a porous body. Characterized in that it is a cylindrical glass filter.
[0008]
A second aspect of the present invention is characterized in that a configuration in which titanium oxide is impregnated in a gap between glass particles is added to the configuration of the first aspect of the present invention.
[0009]
According to the third aspect of the invention, in order to manufacture a cylindrical glass filter, a large number of glass particles having an inorganic powder adhered to the surface thereof by an adhesive means are formed of a hard material such as metal or ceramic so as to be capable of being divided. By accommodating between a cylindrical body and an inner cylindrical body formed of a carbonized material such as paper or wood, and firing at a predetermined temperature, needle-like crystals are precipitated at the contact points of the glass particles, It is characterized in that the grains are firmly connected and integrated, and the inner cylinder is carbonized.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the cylindrical glass filter of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail.
[0011]
First, in the present invention, glass particles having an outer diameter of about several millimeters are used as the material of the filter. The glass particles may be provided as a glass molding material or may be formed by grinding waste glass. Then, at the time of manufacturing, first, an inorganic powder is attached to the surface of the glass particles using an adhesive means such as an adhesive.
[0012]
As the inorganic powder, incineration ash such as garbage and volcanic ash can be effectively used, and the particle diameter of which can pass through a 200 mesh net, for example, 100 to 150 μm can be suitably used.
[0013]
Next, the glass particles whose surface is covered with the inorganic powder in this manner are put in a mold having a predetermined shape and fired. Here, in the method of the present invention, as the mold, metal, ceramic, or the like is used. A pair of semi-cylindrical outer cylinders formed into a cylindrical shape that can be divided by a hard material, and a cylinder formed of a carbonized material such as paper or wood disposed in the outer cylinder. The one composed of the inner cylindrical body is used.
[0014]
Then, the glass particles whose surfaces are covered with inorganic powder are stored in a mold formed of the outer cylinder and the inner cylinder, and the glass particles are put into a furnace to melt ordinary glass. Baking at 700 to 800 ° C., which is slightly lower than the temperature. As a result, only the surface of the glass particles is softened, and the portions in contact with the adjacent glass particles are fused to be integrated with a gap between the glass particles.
[0015]
At this time, the inorganic powder covering the surface of the glass particles reacts in a solid phase with the glass inside the glass particles, and acts to precipitate needle-like crystals in the glass. Therefore, each glass particle is covered with crystallized glass in which crystals and glass are mixed, and the fused portion is also connected and integrated via the crystallized glass.
[0016]
On the other hand, at this time, the inner cylinder made of wood, cardboard, or the like will burn, but its shape can be kept almost unchanged by controlling the furnace temperature and the heating time. Accordingly, the fused and integrated glass particles are formed and held in the shape of the cylindrical body defined by the inner / outer cylindrical body without collapsing, and the glass body in this state is taken out of the furnace and solidified by cooling of the glass molded product. After that, the surrounding outer cylinder is divided and removed, and the carbonized inner cylinder is removed from the inside. At this time, since the carbide does not fuse with the glass molded body, the work can be easily performed.
[0017]
As described above, according to the production method of the present invention, a porous filter made of glass particles, which has conventionally been difficult to form into a cylindrical shape, is easily produced.
[0018]
In addition, since the cylindrical glass filter manufactured in this way is connected and integrated by the needle-like crystals precipitated in the contact portion between the glass particles, the connection is strong and the shape of a cylindrical shape is combined with the porous shape. Regardless, its mechanical strength is extremely high.
[0019]
After firing, the thus produced cylindrical glass filter of the present invention may be immersed in a suspension of titanium oxide. In this case, the influence of excessive heat during firing may be reduced. Titanium oxide is satisfactorily impregnated and fixed in the gaps between the glass particles without being subjected.
[0020]
The thus produced cylindrical glass filter of the present invention can be suitably used as a filter at a location exposed to a high temperature such as a hot air blower, and since it is cylindrical, it can be easily incorporated into an apparatus. Despite taking up little space, it can function as a filter with a large surface area. Therefore, utilization as an air filter or a water filtration filter is promoted. Furthermore, when impregnated with titanium oxide, the photocatalytic function of titanium oxide is used to decompose antibacterial / antifungal fields, deodorizing / cleaning fields, antifouling / antifogging fields, and decompose harmful substances. It can be used in various fields.
[0021]
Further, since the cylindrical glass filter of the present invention is formed of glass particles, even if clogging occurs, it can be returned to the original state and reused if washed. Therefore, if the necessary maintenance is performed, the filter can be used semi-permanently, so that the unnecessary expense of purchasing a new filter is eliminated and the resource is saved.
[0022]
In the case where the titanium oxide is impregnated in the gap, since the surrounding glass has a light-transmitting property, when light is received, the photocatalytic function of the titanium oxide is excited, and antibacterial / antifungal and deodorizing properties are obtained. Various functions such as antifouling / antifogging and decomposition of harmful substances are exhibited.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, among the present invention, the invention according to claim 1 is formed into a porous cylindrical shape by connecting and integrating glass particles with needle-like crystals precipitated on the surface, so that strength is reduced. High and maximum surface area with minimal volume. Therefore, it can withstand severe use conditions such as a high temperature filter of a warm air blower, and can be used in various poor environments. In addition, since it is cylindrical, it can be compactly incorporated in various devices that require a filter, and at this time, the maximum filtration performance due to the large surface area can be exhibited. Furthermore, since it is composed of glass particles, even if clogging occurs, it can be easily cleaned and returned to the original state, and for the user, the unnecessary expense of purchasing a new filter is eliminated. This has the effect of reducing the amount of garbage discarded and saving resources.
[0024]
According to the second aspect of the invention, since the titanium oxide is impregnated in the gap between the glass particles constituting the filter, the cylindrical glass filter having the effect of the first aspect of the invention is provided with the photocatalytic function of the titanium oxide. Various functions such as an antibacterial / antifungal effect, a deodorizing / cleaning effect, an antifouling / antifogging effect, and the decomposition of harmful substances are added, and there is an effect that the range of use is expanded.
[0025]
According to the invention of claim 3, since the inner cylindrical body is formed of a carbonized material such as paper or wood, the glass filter after firing can be easily taken out regardless of the fact that the glass particles serving as the material can be held in a cylindrical shape. Thus, there is an effect that this type of cylindrical filter can be easily manufactured and at low cost.