JP4471452B2

JP4471452B2 - フィルターエレメントの製造方法

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Publication number: JP4471452B2
Application number: JP2000158206A
Authority: JP
Inventors: 元重水野; 昌宏脇田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2020-05-29
Also published as: WO2002100514A1; JP2001334114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用浄水器のろ過、半導体製造装置で使用する研磨液のろ過、循環風呂のろ過、水耕栽培における溶液のろ過、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）における微粒子のろ過等に使用されるフィルターエレメントの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、家庭用浄水器のろ過、半導体製造装置で使用する研磨液のろ過、循環風呂のろ過、水耕栽培における溶液のろ過、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）における微粒子のろ過等に使用されるフィルターエレメントとして、多孔質の壁により仕切られた多数の互いに平行な流体流路よりなるフィルター機材の相隣接する流体通路の入口部と出口部を交互に目封止し、流体通路の壁をろ過面としたフィルターエレメントが知られている。図５は従来のフィルターエレメントの一例の端面構成を示す図であり、黒く塗りつぶした部分が目封止され気体や液体のろ過に使用されている。
【０００３】
フィルタ−基材の製法は、フィルター基材の軸方向に多数の貫通した流体通路を必要とするため、スクリュー型押し出し機やシリンダー型押し出し機を使用した押し出し方法が広く採用されている。流体通路の断面形状としては、矩形、円形、六角形などが採用され、かかる流体通路を形成できる押し出し金型の製造の容易さより、フィルター基材の全断面に渡って基本的に同一断面形状と同一寸法の流体通路が形成され、従ってろ過流体の入口側も清澄流体の出口側も同一流体通路となっている。
【０００４】
またその目封止方法は図５に示すフィルターエレメントに対応した図６に示す形状でゴム、樹脂膜、金属膜等からフィルター基材の材質に対応して適宜選択されたマスクパターンをフィルター基材に張り付けるか、フィルター基材の端面に置いた後、目封止材を注入している。この目封止材の注入は、例えばフィルタ−基材と同一材料からなるスラリ−液に図６に示すマスクパタ−ンを張付けたフィルタ−基材を浸漬するか、流体通路の径が大の場合は目封止材であるスラリ−の乾燥収縮が大であるので、粘土状に調製した目封止材をヘラ状の工具またはスキージなどで圧入していた。またマスクパタ−ンを使用せずにフィルタ−基材の端部の孔配列を光学的に画像処理し、目封止材を定量注入できるノズルをフィルター基材の目封止する流体通路に対応させ、目封止箇所にスラリ−を個々に注入する方法も採用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したフィルター基材の形状と目封止方法において、気体または液体中の固形分をろ過する場合、フィルタ−基材の流体通路は目封止操作によりろ過面である壁面を境に上流側、下流側に分隔され、それぞれ有底状となり、ろ過すべき流体中の固形分は上流側の流体通路に堆積し、壁面を通過する流体の抵抗が所定の値以上となると下流側の流体通路より正常な流体を上流側に流し、いわゆる逆洗を行っている。ろ過要素としてのフィルタ−エレメントの寿命はフィルタ−基材の開細孔に侵入した固形物が前記逆洗にても限度以上除去不能となった時点で決定されるので、上流側のろ過面積は広い方がろ過抵抗の減少と固形物の堆積量を多くできることになるが、ろ過面積を確保するため流体通路の内径（ｄ）を小さくすると、流体通路の軸方向長さ（Ｌ）との比Ｌ／ｄが大となり、上流側の有底状の流体通路の特に底部分に堆積した固形物は逆洗を使用しても除去不能となり、フィルタ−の寿命が短くなるので、Ｌ／ｄは５０以下が良いとされている。また固形物の除去を容易とするため流体通路の径を大きくすると、固形物の排出は容易となるがフィルタ−エレメント１個あたりのろ過面積は減少し、ろ過装置としての大きさが大となる。
【０００６】
家庭用の浄水器のろ過、半導体ウエハ製造におけるＣＭＰ研磨機に内蔵する研磨液のろ過、循環風呂のろ過、水耕栽培における溶液のろ過、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）における微粒子のろ過などに使用するフィルターエレメントは装置を安価にするため、２ケ月から１年の後、所定の流体処理量が確保できなくなった場合、逆洗せずに交換する場合がある。この場合のフィルターエレメントとしての寿命は上流側の流体通路の総表面積と総体積により決定される。いずれの場合も下流側にはろ過された清浄な流体とフィルタ−エレメントの最大気孔径の５〜１０％の微細な固形物しか透過しないので、下流側は上流側ほど流体の通過面積を必要としないが、従来のフィルターエレメントの流体通路は上流側も下流側も同一断面積であるので、フィルタ−エレメントの径が下流側の流体通路の断面積が過剰な分だけ、寸法が大となっている。また前記の如くの使い捨て型のフィルターエレメントは良好なろ過特性を短期のフィルターエレメントの交換で確保するために低価格であることが必要となっている。
【０００７】
フィルター基材には成形時にねじれ、曲がりなどの変形が発生するので、矩形、円形、六角形などの流体通路の配列および形状も一定でなく、マスクパターンを張付ける場合、マスクパタ−ンを張付けた後にマスクパタ−ンとフィルター基材の流体通路とのずれを修正する必要がある。また前記流体通路が小さくなると対応して流体通路を隔てている壁厚も減少するので、マスクパタ−ンの開孔部どうしのつなぎ部分の寸法も前記流体通路間の壁厚以下にしなければならなくマスクパタ−ン自体の強度も低下し、張付ける場合にマスクパタ−ンを損傷する。また特に、未焼成のセラミックス製フィルター基材にマスクパターンを張り付ける方法は、フィルター基材自体の表面の細粒が剥離しやすく、フィルター端面を前もって封孔処理を行ってから、マスクパターンを接着する必要があった。従って内接円径でφ２ｍｍ以下の流体通路に形成されたフィルター基材にはマスクパタ−ンを利用した目封止法は困難であった。
【０００８】
押出し工程で、ろ過壁面においてフィルター基材の気孔径より大となった欠損部分を封孔しフィルター基材自体の気孔分布を回復させるため、あるいはフィルター基材の気孔径より小さなろ過気孔径を得るためにフィルター基材の壁面の上流側をフィルター基材より小さな気孔径の材料にてコ−トし複層構造にすることが広く採用されている。この構造のフィルタ−エレメントの場合、マスクパターンを置いて目封止材を圧入する場合は、フィルタ−基材の端部での目封止材の形状が図７の様に目封止材とフィルター基材との境界部（図７中の＊印部分）が鋭角状になり、前記コート層の剥離が発生し、コート層の機能が発揮できなくなる。またこの方法では、目封止材の圧入深さの制御が困難であり、目封止材の剥離や境界部で隙間が発生しやすい。
【０００９】
目封止材に浸漬する方法は、目封止材の圧入による目封止法に対し前記内鋭角部が発生しなく、境界部は滑らかなメニスカス形状を呈するので、前記複層構造とするフィルタ−構造の場合には特に有利であり好ましい目封止方法であるが、流体通路の内径が小さい場合、マスクパターンとフィルター基材の密着が不完全となり、必要箇所以外に目封止される問題が発生し易い。
【００１０】
さらにマスクパタ−ンを使用せずにフィルタ−基材の端部の孔配列を光学的に読み取った上で画像処理し、目封止材を定量注入できるノズルを連動させ、目封止箇所に直接スラリ−を個々に注入する方法は設備が高価であり、また目封止工程そのものも時間がかかる問題がある。いずれにしても前述するフィルターエレメントは寸法が大きくかつ特に目封止に係わる歩留りが悪く、製品コストが高くなる問題があった。
【００１１】
本発明の目的は上述した課題を解消して、ろ過壁面を境とした上流側の流体通路の総断面積を、ろ過する流体中の固形物量に対応した最適の断面積とすることができ、また下流側の総断面積も清澄液の量及びろ過用途に対応した最少のものとできるのでフィルターエレメントの外径寸法も最少とすることが可能で装置の寸法も小さくできるフィルタ−エレメントを提供しようとするものである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、特に複層構造にした場合のコート不良の発生が著しく低減でき、またマスクパターンを全く使用しないので、流体通路寸法が小さい場合にも広く適用でき、マスクパターンの剥離による目封止不良が全く無く、しかもフィルター基材の変形があっても目封止が可能であると共に、目封止時間が低減でき、さらに高価な光学的な画像処理装置と目封止材の注入装置が不要な安価なコストの目封止方法を達成することができるフィルターエレメントの製造方法を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のフィルターエレメントの製造方法の製造対象となるフィルターエレメントは、多孔質の壁により仕切られた多数の互いに平行な流体通路よりなるフィルター基材において、流体通路が、断面が大きい太径流体通路と、太径流体通路よりも小さい少なくとも１つの断面の大きさを有する細径流体通路とからなり、太径流体通路の一方の端面を目封止するとともに、少なくとも１つの断面の大きさを有する細径流体通路を、太径流体通路が目封止された端面とは反対側の端面で目封止したことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のフィルターエレメントの製造方法の製造対象となるフィルターエレメントでは、流体通路を太径流体通路と細径流体通路とから構成し、太径流体通路を一方の端面で目封止し、細径流体通路を他方の端面で目封止するよう構成することで、ろ過壁面を境とした上流側の流体通路の総断面積を、ろ過する流体中の固形物量に対応した最適の断面積とすることができ、また下流側の総断面積も清澄液の量及びろ過用途に対応した最少のものとできるのでフィルターエレメントの外径寸法も最少とすることが可能で装置の寸法も小さくできる。
【００１５】
本発明のフィルターエレメントの製造方法の製造対象となるフィルターエレメントの好適例としては、流体通路の断面が円形を基準とし、太径流体通路の回りに細径流体通路を配設した構成、流体通路の断面が多角形を基準とし、太径流体通路の回りに細径流体通路を配設した構成、多角形が六角形状である構成、フィルターエレメントの軸に垂直方向の断面において、前記細径流体通路の総断面積が前記太径流体通路の総断面積の４０％を超え１２０％以下である構成、太径流体通路をろ過流体の入口とし、前記細径流体通路を清澄流体の出口とした構成をとると、上記本発明の効果をより好適に達成することができる。
【００１６】
また、本発明のフィルターエレメントの製造方法の第１発明は、多孔質の壁により仕切られた多数の互いに平行な流体通路よりなり、流体通路が、断面が大きい太径流体通路と、太径流体通路よりも小さい少なくとも１つの断面の大きさを有する細径流体通路とからなるフィルター基材を準備する準備工程と、準備工程で準備したフィルター基材の一端面を目封止材に浸漬し、太径流体通路と細径流体通路に目封止材を充填し、フィルター基材の太径流体通路より目封止材を排出することで細径流体通路に選択的に目封止材を充填し、再び目封止材に浸漬し太径流体通路の目封止材の充填長さを細径流体通路の目封止材の充填長さよりも長くなるように目封止材を充填した後、太径流体通路の目封止材のみを残す位置でフィルター基材を切断して、太径流体通路のみに選択的に目封止材を充填させる第一の目封止工程と、第一の目封止工程で目封止した端面と反対側の端面を目封止材に浸漬して、細径流体通路の目封止材の充填長さを太径流体通路の目封止材の充填長さより長く形成した後、細径流体通路の目封止材のみを残す位置でフィルター基材を切断して、細径流体通路のみに選択的に目封止材を充填させる第二の目封止工程と、からなることを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明のフィルターエレメントの製造方法の第２発明は、多孔質の壁により仕切られた多数の互いに平行な流体通路よりなり、流体通路が、断面が大きい太径流体通路と、太径流体通路よりも小さい少なくとも１つの断面の大きさを有する細径流体通路とからなるフィルター基材を準備する準備工程と、準備工程で準備したフィルター基材の一端面を目封止材に浸漬し、太径流体通路と細径流体通路に目封止剤を充填し、フィルター基材の太径流体通路より目封止材を排出することで、細径流体通路のみに選択的に目封止材を充填させる第一の目封止工程と、第一の目封止工程で目封止した端面と反対側の端面を目封止材に浸漬して、太径流体通路の目封止材の充填長さを細径流体通路の目封止材の充填長さより長く形成した後、太径流体通路の目封止材のみを残す位置でフィルター基材を切断して、太径流体通路のみに選択的に目封止材を充填させる第二の目封止工程と、からなることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のフィルターエレメントの製造方法では、流体通路を太径流体通路と細径流体通路とから構成することで、目封止方法としては最も好適であるフィルター基材を目封止材へ浸漬する方法を、太径流体通路と細径流体通路の断面の大きさの差を利用してマスクパターンを使用しなくとも、利用することができる。そのため、特に複層構造にした場合のコート不良の発生が著しく低減でき、またマスクパターンを全く使用しないので、流体通路寸法が小さい場合にも広く適用でき、マスクパターンの剥離による目封止不良が全く無く、しかもフィルター基材の変形があっても目封止が可能であると共に、目封止時間が低減でき、さらに高価な光学的な画像処理装置と目封止材の注入装置が不要な安価なコストの目封止方法を達成することができる。
【００１９】
本発明のフィルターエレメントの製造方法の好適例として、フィルター基材がセラミックス材料からなる構成、目封止材がセラミックス材料からなり、フィルター基材が未焼成の状態で、前記第一の目封止工程と第二の目封止工程を行う構成、目封止材がセラミックス材料、有機系接着剤のいずれかであり、フィルター基材を焼成した後、前記第一の目封止工程と第二の目封止工程を行う構成、第一の目封止工程において、フィルター基材を目封止材に浸漬した後、フィルター基材を上方に引き上げることにより太径流体通路及び細径流体通路に目封止材を充填する構成、第二の目封止工程において、フィルター基材の上部より真空吸引することにより、太径流体通路又は細径流体通路の目封止材の充填長さが細径流体通路又は太径流体通路の目封止材の長さより長くなるように選択的に目封止材を充填する構成、第二の目封止工程において、フィルター基材を目封止材に浸漬した後、フィルター基材を目封止材中で下方に移動することにより、太径流体通路又は細径流体通路の目封止材の充填長さが細径流体通路又は太径流体通路の目封止材の長さより長くなるように選択的に目封止材を充填する構成、フィルターエレメントの目封止をした両端の少なくとも一面に釉薬が塗布されている構成をとると、上述した本発明の製造方法の効果をさらに効果的に達成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明においてはフィルター基材の流体通路の断面方向において、少なくとも２つ以上の内寸法の異なる流体通路の組み合わせより構成することが必要である。図１は○型の流体通路からなるフィルターエレメントの端面構成を示し、黒く塗り潰した部分は目封止された状態である。また図２は六角形の流体通路からなるフィルターエレメントの端面構成を示し、同様に黒く塗りつぶした部分は目封止されている状態を示す。
【００２１】
図１に示す○型はコート層による複層化を図る場合、内部に鋭角部が無くコート層の剥離が少ないので複層化が容易であり、また○型加工を主体とした押出し金型で済むため金型も安価となる。また最も断面積の大きな太径流体通路の断面積を基準として、配置設計が容易な下流側の細径流体通路を適度に配置し細密配置を好適に構成できると共に、上流側の断面積と下流側の断面積の比率の設計が容易となる。この実施例の場合、１種類の太径流体通路に対し、２種類の寸法の細径流体通路が配置されているが、後述する目封止方法は勿論採用出来る。またフィルター基材の外径部分と太径流体通路が交錯する場合、太径流体通路を省略するのではなく、適宜変形させ配設することが好ましい。この場合、変形させた太径流体通路の内接円は細径流体通路の内接円より大とすることが必要となる。
【００２２】
図２に示す六角孔型はろ過層である壁部分の体積を最少とでき、また内部の鋭角部もなく、さらに細密配置も容易であるので、フィルターエレメントの外径寸法を最少とでき最も好ましい。また流体通路の断面は三角、四角、台形、八角形、星型など、またそれぞれの変形型、また○型を含めたいずれかの形状を複合的に混合して使用してももちろん良い。フィルターエレメントの外径部分の太径流体通路の変形態様は前記○型のエレメントと同様である。
【００２３】
また太径流体通路と細径流体通路とは流体通路の壁面をろ過部分としているので、両流体通路が近接していることがろ過抵抗を減らすために必要であり、太径流体通路の回りに細径流体通路を配設し、一つの細径流体通路を複数の太径流体通路で共有する様にすることが好ましい。いずれの場合も、太径流体通路を流体中の固形物を分離し堆積する上流側とし、下流側は上流側の全断面積の４０％以上から１２０％以下とすることが好ましい。４０％未満であると、下流側の流体通過に伴う圧力損失が大きくなる。また下流側の総断面積は通常のろ過操作においては、上流側の総断面積より小であれば良いので、フィルターエレメントの外径を大きくしないために１００％以下が良いが、下流側を減圧にしてろ過面より蒸発させる方法を採用する場合などは下流側の流体通路の径が小さくなることによる圧力損失の増大が発生し、また通路の数も増大するので金型の製造も困難となるので、１２０％までとすることが好ましい。上流側の固形物の堆積量とろ過耐久性の検討、および流体通路の最適配置の設計と金型の設計製造に係わる時間を短くすることが容易な点から６０％から１００％とすることが最も好ましい。本発明の実施例では、太径流体通路側をろ過の上流側としているが、目封じ部分１個あたりのろ過流体への暴露面積を少なくし、目封じ部分の耐久性を向上させる必要が有る場合などは下流側を太径流体通路としてもちろん良い。
【００２４】
つぎに流体通路の目封止方法について述べる。本発明の目封止方法によれば、太径流体通路と該太径流体通路以外の細径流体通路を区分した状態で、第一に太径流体通路を目封止する方法と、第一に前記太径流体通路以外の細径流体通路を目封止する方法の２通りのいずれの態様にも使用できる。フィルター基材と目封止スラリー液は類似した材料と特性のものを選択することが好ましく、まず粒度が＃８００の電融アルミナに長石、カオリナイトなどの粘土質からなる焼結助材と、バインダーとしてメチルセルロース、ポリエチレングリコールオレイン酸エステルを混合したものを、例えば図２に示す形状に押出成形した後１５２０℃で焼成し、フィルターエレメントのフィルター基材とする。この実施例では耐食性、対薬品性が良好であるので、最も好ましい態様であるセラミックス製のエメレントについて説明しているが、後述する有機系の接着剤を使用すれば、多孔質のプラスチック、焼結金属からなるフィルター基材などにももちろん適用できる。またセラミックス材料として、本実施例では低価格と強度が両立できる点でアルミナを採用しているが、ディーゼル微粒子除去装置（ＤＰＦ）における微粒子のろ過に使用されるフィルターエレメントなどの高温用途の場合はコーディエライト、ジルコニア、窒化珪素などが、熱温度差の大なる時はムライト、耐食性が必要な時は炭化珪素、窒化アルミなどと用途に応じた材料を適宜選択し、本発明に示す方法により、目封止できる。実施例に示すフィルター基材の外径はφ８０ｍｍであり、また太径流体通路の内接円の直径はφ３ｍｍ、細径流体通路の内接円の直径はφ１．４ｍｍとした。また目封止用のスラリー（目封止液）は前記粒度の電融アルミナに目封止時の収縮を最少とするため＃１５０の粒度の電融アルミナ粒を加え、粘着材としてポリアクリル酸アンモニウムをまた焼結助材としてカオリナイトとカリ長石を水で良く混練して目封止材のスラリ−とし、以降の工程にて使用する。
【００２５】
まず太径流体通路を最初に目封止する方法について、本発明による目封止手順を示す図３（ａ）〜（ｌ）により説明する。図３（ａ）に示す様に前記方法にて調製したフィルター基材を、図３（ｂ）に示す様に同じく前記方法で調製した目封止液に４ｍｍの長さに浸漬する。細径流体通路に侵入した目封止液は水分が基材により吸収され固形分が細径流体通路の内径に付着し該細径流体通路を閉塞するが、太径流体通路側は該孔の内径には前記細径流体通路と同等に目封止液が付着するが、中心部は目封止液の付着速度が遅いので、前記細径流体通路に目封止液が付着した時点で、図３（ｃ）に示す様にフィルター基材を目封止液より取り出す。この場合、フィルター基材は目封止材と同一材料とすることが目封止部の焼成による歪みを最少とするため最も好ましいが、フィルター基材との固着を良好なものとし、また目封じ部との熱膨張差を合わせるために他セラミックス材料としても、もちろん良い。また焼成コストを少なくするため、未焼成の状態で目封じすることが好ましいが、フィルター基材の焼結温度以下で仮焼成して、フィルター基材取扱時の保形性を向上させても良い。更にフィルター基材がスラリー状の目封止材中の水などの溶解材の浸入により、変形、損傷し易い場合は、該フィルター基材を焼成してから目封止する事が好ましい。
【００２６】
次ぎに図３（ｄ）に示す様に、中心部は柔らかい状態であるので、目封止液が太径流体通路より排出され、中心部には開孔部ができる。より積極的に太径流体通路に存在する目封止液を排出するために、目封止を実施している端面の反対の端面から空気等を導入してブローすると好ましい。また太径流体通路側はこの段階では中心部が開孔していなければならないので、フィルター基材の細径流体通路に目封止液が付着するに従い、上方に引き上げると太径流体通路の中心は常に開孔状態で上方に移動することになり最も好ましい。またフィルタ基材の軸方向が半径方法になる態様でフィルタ基材を回転し、太径流体通路内の目封止液を遠心力により排出しても良い。
【００２７】
フィルター基材を乾燥機に入れ乾燥させ細径流体通路の目封止部をフィルター基材に固着させた後、図３（ｅ）の様に再度目封止液に８ｍｍ浸漬させると、細径流体通路は端部が閉塞しているので目封止液は侵入しないが、太径流体通路は少なくとも中心部は開孔しているので、目封止液への浸漬に伴い太径流体通路に目封止液が侵入するので、太径流体通路の孔内に目封止液が固着するまで目封止液に浸漬しておく。この時、端部の目封止長さは細径流体通路と太径流体通路が異なるので、フィルター基材を目封止液から取り出し図３（ｆ）の様に乾燥させた後、図３（ｇ）に示す様に太径流体通路の目封止箇所を残し、細径流体通路の目封止箇所を削除する位置で、フィルター基材を切断し、太径流体通路を対象とした第一の目封止工程を終了する。この切断は、ダイヤモンド砥石による切断がフィルター基材および目封じ部分に与える加工負荷が少なく良い。第一の目封止工程を終了することで、図３（ｈ）に示す様にフィルター基材の太径流体通路を一方の端部で目封止することができる。
【００２８】
さらに目封止した太径流体通路の反対側の端部を図３（ｉ）に示す様に前記目封止液のスラリーに５ｍｍの深さに浸漬すると、前記と同工程により目封止される。この場合、より積極的に細径流体通路を目封止するために、フィルター基材の上部端部から真空で吸引するか、毛細管現象により細径流体通路と太径流体通路の目封止部の軸方向長さを増すか、または、図３（ｂ）と同様に細径流体通路側に目封止液を付着させながら上方に引上げてもよい。フィルター基材を目封止液より取り出し、図３（ｊ）の状態で乾燥させた後、図３（ｋ）に示す様に太径流体通路の目封止箇所を削除できかつ細径流体通路側の目封止箇所が残存する位置でフィルター基材を切断して、第二の目封止工程が終了する。この第二の目封止工程が終了することで、図３（ｌ）に示す様に、太径流体通路を一方の端面で目封止し、細径流体通路を他方の端面で目封止したフィルターエレメントを得ることができる。
【００２９】
以上の工程では目封止材をフィルター基材と同一のセラミックス材料としたが、家庭用の浄水器のろ過フィルター、半導体ウエハ製造におけるＣＭＰ研磨機に内蔵する研磨液ろ過フィルタ、循環風呂のろ過フィルター、水耕栽培における溶液のろ過フィルター浄水器では流体の温度が８０℃以下であり、目封止材としては充填が容易な有機系の接着剤が好ましい。この場合の工程は前述するセラミックス系の目封止材と同様であるが、フィルター基材への目封止材の付着の代わりに接着剤を硬化することで同一の作用効果が得られる。この場合接着剤の硬化収縮により、フィルター基材を引っ張り損傷することを無くすために、接着剤中に粒度が＃１５０程度のセラミック粉末または樹脂の粒を混合させると好ましい。さらに加熱硬化するために熱を加えると、冷却時にフィルター基材より熱膨張率の大きい接着剤が、フィルター基材を引張り損傷するので、接着剤は常温でも効果が可能な主剤と硬化剤からなり、かつポットライフの長いものを選定し、アセトン等の溶剤にて希釈したものを使用し、浸漬と取り出しを複数回実施し、フィルター基材の内表面にコーティングする様にして接着剤を付着させる方法が好ましい。
【００３０】
一方、細径流体通路を第一に目封止する方法は、基本的には上述した太径流体通路を第一に目封止する方法と同一である。その概略を図４（ａ）〜（ｉ）を参考にして説明すると、まず、図４（ａ）に示す様に前記方法にて調製したフィルター基材を、図４（ｂ）に示す様に同じく前記方法で調製した目封止液に４ｍｍの長さに浸漬する。次に図４（ｃ）に示す様にフィルター基材を目封止液より取り出す。次に図４（ｄ）に示す様に、中心部は柔らかい状態であるので、目封止液が太径流体通路より排出され、中心部には開孔部ができる。次にフィルター基材を乾燥機に入れ細径流体通路の目封止部をフィルター基材に固着させる。この状態で第一工程が終了し、図４（ｅ）に示す様にフィルター基材の細径流体通路を一方の端部で目封止することができる。
【００３１】
その後、図４（ｆ）に示す様に、フィルター基材を再度目封止液に８ｍｍ浸漬させると、細径流体通路は端部が閉塞しているので目封止液は侵入しにくいが、太径流体通路は少なくとも中心部は開孔しているので、目封止液への浸漬に伴い太径流体通路に目封止液が侵入する。この場合、より積極的に太径流体通路を目封止するために、フィルター基材の上部端部から真空で吸引するか、フィルター基材を目封止液中で下方に移動させることが好ましい。次にフィルター基材を目封止液より取り出し、図４（ｇ）にの状態で乾燥させた後、図５（ｈ）に示す様に細径流体通路の目封止箇所を削除できかつ太径流体通路側の目封止箇所が残存する位置でフィルター基材を切断して、第二の目封止工程がが終了する。この第二の目封止工程が終了することで、図４（ｉ）に示す様に、太径流体通路を一方の端面で目封止し、細径流体通路を他方の端面で目封止したフィルターエレメントを得ることができる。
【００３２】
以上の様に、本考案によるフィルターエレメントの目封止工程は太径流体通路を第一に目封止する方法と、細径流体通路を第一に目封止する方法の２通りがあるが、工程数が少ない点で細径流体通路を第一に目封止する方法が好ましいが、目封止体積の大きい太径流体通路側を先ず確実に目封止できる点では、太径流体通路を第一に目封止する方法が好ましく、この２方法のいずれかはセラミック基材の材質と流体通路の内寸法および目封止材の材質により適宜選定できる。またフィルター基材を損耗させる固体を含む流体をろ過する場合は、細径流体通路の目封止部を第一に目封止することにより、固体を含む流体に接触する細径流体通路を先ず確実にセラミックス径目封止材で目封止し、固体を含む流体に暴露することが少ない太径流体通路を目封止が容易な有機系接着剤にて目封止することもできる。この場合、目封止された細径流体通路のフィルター基材端面にガラス系の釉薬を塗布すると、前記目封止部分のフィルター基材への固着を強化でき、また耐摩耗性も向上できる点好ましく、太径流体通路の端面にも実施しても良い。本発明による目封止ではスラリー状の目封止材を使用しているので、φ１〜φ２．５ｍｍの内接円寸法の間で、太径流体通路と細径流体通路を選択する場合は、前記スラリー状の目封止材をガラス系の釉薬としても好ましい。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のフィルターエレメントの製造方法の製造対象となるフィルターエレメントによれば、流体通路を太径流体通路と細径流体通路とから構成し、太径流体通路を一方の端面で目封止し、細径流体通路を他方の端面で目封止するよう構成しているため、ろ過壁面を境とした上流側の流体通路の総断面積を、ろ過する流体中の固形物量に対応した最適の断面積とすることができ、また下流側の総断面積も清澄液の量及びろ過用途に対応した最少のものとできるのでフィルターエレメントの外径寸法も最少とすることが可能で装置の寸法も小さくできる。
【００３４】
また、本発明のフィルターエレメントの製造方法によれば、流体通路を太径流体通路と細径流体通路とから構成しているため、目封止方法としては最も好適であるフィルター基材を目封止材へ浸漬する方法を、太径流体通路と細径流体通路の断面の大きさの差を利用してマスクパターンを使用しなくとも、利用することができる。そのため、特に複層構造にした場合のコート不良の発生が著しく低減でき、またマスクパターンを全く使用しないので、流体通路寸法が小さい場合にも広く適用でき、マスクパターンの剥離による目封止不良が全く無く、しかもフィルター基材の変形があっても目封止が可能であると共に、目封止時間が低減でき、さらに高価な光学的な画像処理装置と目封止材の注入装置が不要な安価なコストの目封止方法を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルターエレメントの一例の端面構造を示す図である。
【図２】本発明のフィルターエレメントの他の例の端面構造を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｌ）は本発明のフィルターエレメントの製造方法における太径流体通路を先に目封止する方法を工程順に示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｉ）は本発明のフィルターエレメントの製造方法における細径流体通路を先に目封止する方法を工程順に示す図である。
【図５】従来のフィルターエレメントの一例の端面構造を示す図である。
【図６】従来のフィルターエレメントの端面目封止に使用するマスクパターンの一例を示す図である。
【図７】従来のフィルターエレメントの端部での目封止材の形状の一例を示す図である。

Claims

多孔質の壁により仕切られた多数の互いに平行な流体通路よりなり、流体通路が、断面が大きい太径流体通路と、太径流体通路よりも小さい少なくとも１つの断面の大きさを有する細径流体通路とからなるフィルター基材を準備する準備工程と、
準備工程で準備したフィルター基材の一端面を目封止材に浸漬し、太径流体通路と細径流体通路に目封止材を充填し、フィルター基材の太径流体通路より目封止材を排出することで細径流体通路に選択的に目封止材を充填し、再び目封止材に浸漬し太径流体通路の目封止材の充填長さを細径流体通路の目封止材の充填長さよりも長くなるように目封止材を充填した後、太径流体通路の目封止材のみを残す位置でフィルター基材を切断して、太径流体通路のみに選択的に目封止材を充填させる第一の目封止工程と、
第一の目封止工程で目封止した端面と反対側の端面を目封止材に浸漬して、細径流体通路の目封止材の充填長さを太径流体通路の目封止材の充填長さより長く形成した後、細径流体通路の目封止材のみを残す位置でフィルター基材を切断して、細径流体通路のみに選択的に目封止材を充填させる第二の目封止工程と、
からなることを特徴とするフィルターエレメントの製造方法。
前記フィルター基材がセラミックス材料からなる請求項１記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記目封止材がセラミックス材料からなり、フィルター基材が未焼成の状態で、前記第一の目封止工程と第二の目封止工程を行う請求項２記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記目封止材がセラミックス材料、有機系接着剤のいずれかであり、フィルター基材を焼成した後、前記第一の目封止工程と第二の目封止工程を行う請求項２記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記第一の目封止工程において、フィルター基材を目封止材に浸漬した後、フィルター基材を上方に引き上げることにより太径流体通路及び細径流体通路に目封止材を充填する請求項１記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記第二の目封止工程において、フィルター基材の上部より真空吸引することにより、太径流体通路又は細径流体通路の目封止材の充填長さが細径流体通路又は太径流体通路の目封止材の長さより長くなるように選択的に目封止材を充填する請求項１記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記第二の目封止工程において、フィルター基材を目封止材に浸漬した後、フィルター基材を目封止材中で下方に移動することにより、太径流体通路又は細径流体通路の目封止材の充填長さが細径流体通路又は太径流体通路の目封止材の長さより長くなるように選択的に目封止材を充填する請求項１記載のフィルターエレメントの製造方法。
フィルターエレメントの目封止をした両端の少なくとも一面に釉薬が塗布されている請求項１記載のフィルターエレメントの製造方法。
多孔質の壁により仕切られた多数の互いに平行な流体通路よりなり、流体通路が、断面が大きい太径流体通路と、太径流体通路よりも小さい少なくとも１つの断面の大きさを有する細径流体通路とからなるフィルター基材を準備する準備工程と、
準備工程で準備したフィルター基材の一端面を目封止材に浸漬し、太径流体通路と細径流体通路に目封止剤を充填し、フィルター基材の太径流体通路より目封止材を排出することで、細径流体通路のみに選択的に目封止材を充填させる第一の目封止工程と、
第一の目封止工程で目封止した端面と反対側の端面を目封止材に浸漬して、太径流体通路の目封止材の充填長さを細径流体通路の目封止材の充填長さより長く形成した後、太径流体通路の目封止材のみを残す位置でフィルター基材を切断して、太径流体通路のみに選択的に目封止材を充填させる第二の目封止工程と、
からなることを特徴とするフィルターエレメントの製造方法。
前記フィルター基材がセラミックス材料からなる請求項９記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記目封止材がセラミックス材料からなり、フィルター基材が未焼成の状態で、前記第一の目封止工程と第二の目封止工程を行う請求項１０記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記目封止材がセラミックス材料、有機系接着剤のいずれかであり、フィルター基材を焼成した後、前記第一の目封止工程と第二の目封止工程を行う請求項１０記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記第一の目封止工程において、フィルター基材を目封止材に浸漬した後、フィルター基材を上方に引き上げることにより太径流体通路及び細径流体通路に目封止材を充填する請求項９記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記第二の目封止工程において、フィルター基材の上部より真空吸引することにより、太径流体通路又は細径流体通路の目封止材の充填長さが細径流体通路又は太径流体通路の目封止材の長さより長くなるように選択的に目封止材を充填する請求項９記載のフィルターエレメントの製造方法。
前記第二の目封止工程において、フィルター基材を目封止材に浸漬した後、フィルター基材を目封止材中で下方に移動することにより、太径流体通路又は細径流体通路の目封止材の充填長さが細径流体通路又は太径流体通路の目封止材の長さより長くなるように選択的に目封止材を充填する請求項９記載のフィルターエレメントの製造方法。
フィルターエレメントの目封止をした両端の少なくとも一面に釉薬が塗布されている請求項９記載のフィルターエレメントの製造方法。