JPH02172511A - 管状セラミックスフィルタおよびその端部封止方法ならびにその端部封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体、気体等の流体をろ過するろ過材層を有
する円筒状の管状セラミックスフィルタに関するもので
、特にセラミックスフィルタの端面周囲の封止方法およ
び封止装置等に関する。

（従来の技術） セラミック多孔質からなる管状のフィルタ（管体）を通
して溶液をろ過するセラミックスフィルタが知られてい
る。このセラミックスフィルタは、管状フィルタの内周
壁から外周壁あるいは外周壁から内周壁に溶液を透過す
るときろ過材層で溶液のろ過を行なう、このため、フィ
ルタをろ過装置に組込む場合、フィルタのろ過機能が保
持されるようにフィルタ端面が封止されていなければな
らない。

セラミックスフィルタの端面を封止する方法としては、
管状フィルタの端部にセラミック層あるいは金属層から
なる封止材をスパッタ等により付着することにより、端
部にセラミック層または金属層の付着を行なう方法が知
られている（特開昭５２−７８２０９号、特開昭５３−
２５２４１号など）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の管状セラミックスフィルタの端部封止方
法によると、噴霧法、蒸着法等により円筒状多孔質セラ
ミックの管体端部に均一な厚さの封止材層を形成するの
は困難である。

また、封止材層を形成する場合、管体端部の端部および
その端面に連なる管体端部外周面および管体端部内周面
の封止すべき領域と非封止領域とを区別するために、そ
の非封止領域に栓をしたり。

シールを設けたりするなど、噴霧時あるいは蒸着時にと
るべき封止構造あるいは封止制御の設定が困難である。

さらに、封止材層を均一に形成するための装置として管
体の軸線を回転中心線として管体な回転するための回転
機構が必要となり、装置が大型化し複雑化するという問
題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、管状セラミックスフィルタの所定の封止域に均
一な厚さをもつ封止材層を簡単な装置によって形成する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために、本発明の第１発明における管状セラミック
スフィルタは、円筒状の多孔質セラミックスからなる管
体の内周面または外周面にろ過材層を形成したセラミッ
クスフィルタにおいて、前記管体の端面と端部外周面ま
たは端部内周面とに封止材層を形成したことを特徴とす
る。

本発明の第２発明における管状セラミックスフィルタの
端部封止方法は、円筒状の多孔質セラミックスからなる
管体の端部内周面または端部外周面のいずれか一方を外
界から密封する栓部材を管体の端部に取付け、この状態
で外界に露出された前記端部外周面または端部内周面を
ｊ−ｆ止材溶液中に浸漬し、次いで前記栓部材を管体か
ら取外し、前記管体の端面に封止材を付着したことを特
徴とする。

本発明の第３発明における管状セラミックスフィルタの
端部封止装置は、封止材溶液を貯蔵する容器と、この容
器内に設けられ一端が前記容器に固定されるスプリング
手段と、このスプリング手段の他端に取付けられ管状セ
ラミックスフィルタの端部を嵌合自在に取付ける栓部材
と、前記管状セラミックスフィルタの端面に封止材を付
着するスタンプとを備え、前記スプリング手段のスプリ
ング伸長時に封止材溶液の液面上空で前記フィルタの端
部を前記栓部材に嵌合し、このスプリング伸長状態から
前記フィルタを栓部材に押圧してスプリング収縮時に前
記フィルタの端部を封止材溶液中に浸漬し、次いで前記
押圧を解除してフィルタの端部から栓部材を取外し、前
記スタンプにフィルタの端部を押圧して該フィルタの端
面に封止材を付着することを特徴とする。

（作用） 本発明の管状セラミックスフィルタの端部封止方法によ
れば、栓部材を取付けた管状セラミックスフィルタの端
部な封止材溶液中に浸漬すると、管体の端部外周面また
は端部内周面のいずれか一方に封止材層が形成される。

次いで管体の端面に封＋ＩＪｔ層が形成される。従って
、管体の端部外周面または端部内周面に封止材層を形成
する第１のステップと管体の端部に封止材層を形成する
ステップと段階的に第２のステップとして封止材層を形
成するようにしたので、管体の端部周囲に形成する封止
材層を特定の領域に適正な範囲で形成することができる
。

本発明の管状セラミックスフィルタの端部封止装置によ
れば、管体の端部に栓部材を嵌合し、容器内の封止材溶
液中に前記管体の端部をスプリング手段の付勢力に抗し
て押し入れると、管体の端部の端部外周面または端部内
周面に封止材溶液が浸漬されてその部分に封止材層が形
成される。そして、封止材溶液から管体を抜く。その後
、管体の端部をスタンプに押圧することにより、管体の
端部に封止材層が形成される。このため、管体を封止材
溶液中に押し入れ、その後管体を封止材溶液から抜取り
、管体の端部をスタンプに押圧するといつ、きわめて簡
単な操作により管体の端部周囲の所望の領域に封止材層
を的確かつ容易に形成することができる。

（実施例） 本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図は、本発明の管状セラミックスフィルタを適用し
たろ過装置の第１の実施例を示している。

第１図は、円筒状の管状セラミックスフィルタの端面の
および端部外周面に封着材層を形成した例である。

第１図において、円筒状のセラミックスフィルタｌは、
孔質性の基体（粗粒層）２とその内周壁面に形成されろ
過機能を有する細粒層３とから構成される。このフィル
タｌの端部１ａにおける基体端部（粗粒層端面）２ａお
よび細粒層端面３ａならびに基体端部外周面２ｂに封止
材層５が形成されている。

そして、フィルタ端部１ａの外周に形成される封止材層
５の周りにＯリング６が介装されてフィルタｌがろ過装
置本体７に固定されている。ろ過液は通、路８を通って
矢印へ方自からフィルタ内通孔１ｂに流入し、その後細
粒層３および基体２を径外方向に透過してフィルタｌの
外部に流出される。この細粒層３をろ過液が透過すると
き、ろ過液はろ過される。

封止材層５を形成する封止材に用いる材料は、有機材料
であれば、エポキシ樹脂、エステル樹脂などを用い、こ
の場合の分散解膠材として有機溶剤、アルコール等を用
いる。封止材に用いる材料が無機系材料であれば、ガラ
ス、アルミナ等のセラミックス物質を粉体化したものを
用い、この場合の分散解膠剤としては５カルボン酸系有
磯バインダ、アクリル酸系有機バインダ等を用いるのが
よい。また封止材に有機材料と無機材料の複合材料を用
いてもよい。分散解膠剤を用いるのは、封止材の泥漿ま
たは溶液中で封止材の成分が均一に分散または解膠する
ことによって、フィルタ端部への封止材の付着層を均一
とじ、シールムラの発生を防止するためである。この封
止材はスラリーまたは溶液化して用いる。

次にフィルタの端部に前述した封止材による封止材層を
形成する封止方法（シール方法）について説明する。第
２図は、フィルタ固定型のフィルタ端部をシールする封
止装置の実施例を示している。第２図に示す（Ａ）〜（
Ｄ）の順序にしたがってシール方法について説明する。

まず第２図（Ａ）に示すようにフィルタ固定台ＩＩにフ
ィルタｌを鉛直方向に固定する。そしてこのフィルタ１
の鉛直下方に封止材溶液１２を貯蔵する容２３１３を伸
縮自在なジヤツキ！４の上に載置する。容器１３の底面
にはスプリング１５を設け、そのスプリング１５の上端
に円板状の栓部材１６を固定する。栓部材１６の頂面１
６ａは。

封止材溶液１２の液面よりも高い位置にある。この状態
からジヤツキ１４を鉛直上方に図示矢印ａ方向に伸長し
、容器１３をリフトする。すると、栓部材１６の頂面１
６ａがフィルタ端部１ａに当接し、さらにジヤツキ１４
を伸長すると、栓部材１６の頂面１６ａが封止材溶液の
液面よりも下方にスプリング１５の収縮により押し下げ
られる。

すると第２図（Ｂ）の状態になる。

第２図（Ｂ）に示す状態では、第３図に示すように、フ
ィルタ端部１ａの粗粒層端面２ａおよび細粒層端面３ａ
が栓部材１６の頂面１６ａに密着し、通孔１ｂが封止さ
れている。従って、フィルタｌの端部外周面１ｃのみが
封止材客演に浸漬される０次に、第２図（Ｂ）の状態か
らジヤツキ１４を収縮すると、容器１３が図示矢印す方
向に下降し、封１ト材溶液の液面上空にフィルタ端部１
ａ陸Ｓ出て、更にジヤツキ１４が収縮すると、栓部材１
６の頂面１６ａからフィルタ端部１ａが完全に離れた状
態になる。

そして、第２図（Ｃ）に示すように、容器＋３の上部に
スタンプ台容器２０を固定し、このスタンプ台容器２０
に容器１３内の封止材溶液と同様の封止材溶液を入れ、
その中にフィルタ端部１ａの鉛直下方に位置してその端
面の面積よりも広い面積の頂面なもつスポンジ２１を載
置し、スポンジ２１に封止材溶液を浸しておく、この状
態からジヤツキ！４を伸長し、容器１３を図示矢印Ｃ方
向にリフトし、スポンジ２１の頂面にフィルタ端部１ａ
を押圧する。すると、第２図（Ｄ）に示す状態になる。

第２図（Ｄ）に示す状態では、フィルタ端部ｌａの端部
のみがスポンジ２１に晒される。次いで矢印ｄ方向にジ
ヤツキ１４を収縮し、容器１３を下降し、フィルタ端部
ｌａからスポンジ２１の頂面２１ａを切離す。

前述した第２図（Ａ）、（Ｂ）に示すフィルタ端部外周
面のディッピング操作（浸漬操作）および第２図（Ｃ）
、（Ｄ）に示す端面スタンプ操作によって、フィルタ！
の端部外周面および端面にそれぞれ均一な所定の膜厚を
もつ封止材層を形成することができる。この場合、端部
外周面の封止材層の膜厚とフィルタ端面の封止材層の膜
厚は。

それぞれ封止材溶液への浸漬時間あるいは封止材温度等
を調節することによって適正な厚さに制御可能である。

しかもフィルタの内周壁面には封止材層が形成されない
状態にあり、フィルタｌの細粒層３の有効ろ過面積を最
大限広く確保することができる。

前述した第１の実施例によれば、フィルタ端部ｌａに形
成される端部外周面１ｃおよび端面２ａ。

３ａに形成される封止材層の膜厚を均一にしかも清らか
に形成することができる。このため、このようなフィル
タ１を第１図に示する過装置等に取付ける場合、ろ過装
置でフィルタ端部外周がＯリング６と接触組込みされる
ときシールを確実に行なうことができる。また、封止材
層を形成する封止方法によると、前述したディッピング
操作およびスタンプ操作によりフィルタ端部の所定の領
域に容易かつ迅速に封止材層の形成を行なえる。

なお、第１の実施例で用いた封止装置はフィルタ固定型
のものであるが、容器を固定しフィルタを上下動させる
フィルタ可動型の装置を用いてもよいことはもちろんで
ある。

第１の実施例では、フィルタ機能を有する細粒層がフィ
ルタの内周壁面層として形成されるタイプのフィルタを
用いたが１次にフィルタ機能を有する細粒層がフィルタ
の外周壁面層として形成されるタイプのフィルタを用い
た第２の実施例について説明する。

第２の実施例は、フィルタ機能を有する細粒層がフィル
タの外周壁面層として形成されるタイプであるから、こ
のタイプのフィルタを組込んだろ過装置は例えば第５図
に示す構成になる。フィルタＩの端部における粗粒層端
面３２ａ、端部内周壁面３２および細粒層３３の端面３
３ａに到着材層４５が形成される。

シール方法は、基本的に第２図（Ａ）〜（Ｄ）に示す手
順と同様である。細粒層３３の有効ろ過面積を拡張する
ためにフィルタ１の端部外周面には到着材層を形成しな
い、フィルタｌの端部内周壁面および端面にシール層を
形成する。そのために第２図（Ｂ）の工程においては、
第４図に示すように、栓部材３６の形状は、環状のつば
部３６ａを有し、またフィルタ通孔に対応する内径の底
入面３６ｂを有するものとする。第４図において、第３
図と実質的に同一部分については同一符号を付しである
。これによって、ディッピング操作では、フィルタ端部
の粗粒層端部内周面３２ｂのみが封止材溶液に浸される
０次いで第２図（Ｃ）（Ｄ）の端部スタンプ操作を行な
うことにより、フィルタ端部の端面に封止材層を形成す
る。

この操作によれば、フィルタｌの端部外周面には封止材
層が形成されないので、フィルタ機能を有する細粒層３
３の面積を端部まで拡大し、フィルタ機能を大きく確保
できる。

なお、フィルタのタイプとしてはフィルタ軸方向に多数
の通孔を有するモノリスフィルタに本発明を適用するこ
ともできることはもちろんである。

第５図は、第４図に示すように、フィルタ端部の端部内
周面および端面に封着材層を形成したフィルタをろ過装
置に組込んだ構成例を示している。

フィルタ端部内周面に形成される封止材層４５ａと端面
に形成される封止材層４５ｂとがある。

そして内周面側の封止材層４５ａの内周側にＯリング４
６を介してフィルタｌの通孔１ｂが外界と隔離されてい
る。ろ過液はろ過装置の案内孔４８を第５図矢印へ方向
に流れ、通孔１ｂに流入し、粗粒層３２および細粒層３
３を通ってフィルタｌの外周側に流出する。このときフ
ィルタ機能を有する細粒層３３でろ過液がろ過される。

細粒層３３は、フィルタ軸方向の端部における細粒層端
面３３ａまで延びて形成され、この端面３３ａは封止材
層が形成されていないので、有効なフィルタ機能面積が
広く確保されている。

次に本発明の第１の実施例によるフィルタ端部封止装置
により封止材層を形成したセラミックスフィルタの各種
評価テストを行なった。

セラミックスフィルタ試料は、軸方向に多数の通孔が形
成され、この通孔の内周面に細粒層を形成したアルミナ
フィルタを試料に用いた。試料のアルミナフィルタのサ
イズは直径３０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、通孔の数１９個
、通孔の径４ｍｍ、細粒層の平均気孔径０．２μｍ、粗
粒層の平均気孔径１５μｍ、空気圧６ｋｇ／ｃｍで発泡
しないフィルタを用いた。

評価テストは、各種封止材料、封止材料の分散解膠処理
の有無および封止方法によって、封止材層の外観、封止
性および透水性がどのように変化するかについて行なっ
た。

（１）封止材料は、ガラス、細粒層およびエポキシ樹脂
のそれぞれを用いた。封止材料にガラスを用いたものは
封止材層を形成後１３００℃以上の温度で焼成し、封止
材層の形成を完了した。封止材料に細粒層を用いたもの
は平均気孔径が０．２μｍの細粒層を用いた。封止材料
にエポキシ樹脂を用いたものは封止材層成形後２４時間
敢五し。

封止材層の形成を完了した。

（２）分散解膠処理を行なったものについての分散解膠
剤は、ガラス、細粒層についてはポリアクリル酸系有機
バインダ（１ｗｔ％）とメチルセルロース（１ｗｔ％）
を用い、エポキシ樹脂についてはアルコール（１ｗｔ％
）を用いた。

（３）封止方法は、 Ａ：ディッピング方式およびスタンプ方式Ｂ：ディッピ
ング方式 Ｃ；ノズル噴霧方式 を採用した。

（４）封止材層を形成した領域は、■フィルタの端面、
■フィルタ両端から軸方向に５０ｍｍのフィルタ端部外
周面、■フィルタ両端から軸方向に１ｍｍのフィルタ端
部内周面とした。封止材層の厚さは、それぞれ１００μ
ｍとした。試験結果は第１表に示すとおりである。

（以下、余白） 第１表において評価は次のとおり行なった。

の　　　： 封止材層のシールムラ等の美感を損なう傷があったかど
うかで判別し、「良」は○印、「不良」はＸ印とした。

肚よユ且１ 水中下に保持したフィルタの粗粒層から空気圧５　ｋ　
ｇ　／　Ｃｍ”で空気を透し、封止材層からの発泡の有
無を評価した０発泡の「無し」は○印、発泡の「有り」
はＸ印とした。

１水ユ薯１ フィルタの細粒層側から水圧１ｋｇ／ａｍ”の水を通水
させたときの透水量で評価した。試料として用いたフィ
ルタの封止材層を形成する封止前の透水量の９５％以上
を保持するものを○印、９５％未満のものをＸ印とした
。

第１表に示すように、実施例１．７および１３において
は、その評価が、封止材層の外観評価、封止性および透
水性のいづれの評価も良好であった。これに対し比較例
２〜６．８〜１２ｔＳよび１４〜１８においては、外観
評価、封止性または透水性の少なくともいづれかに欠点
があった。この試験結果より、封止材料については、ガ
ラス、細粒層、エポキシ樹脂のいづれであっても良好な
評価が得られたが、封止方法については、前述した実施
例の如くディッピング方式とスタンプ方式を組合わせた
封止方法が優れていることが解る。また封止材料の分散
解膠剤処理の有無については、分散解膠剤処理が必要で
あることが解った。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の管状セラミックスフィル
タの端部封止方法によれば、ディッピング（浸漬）方式
とスタンプ方式を組合わせることにより、管体の端面、
端部外周面または端部内周面に均一な厚さの封止材層を
容易に形成することができる。また２この方法によると
、封止材層を形成する領域が端部内周面、端部外周面ま
たは端面のいづれかによって封止材層の厚さを適正に変
化させることもできるし、また封止材層の領域の面積を
容易に調節することもできる。

従って、封止材層の外観や封市性の良悪あるいは管体の
透水性等を考慮し、適正な領域で適正な１ワさをもつ封
止材層をフィルタの所定箇所に形成することにより、フ
ィルタの端部における封止特性のすぐれた管状セラミッ
クスフィルタを安い製造コストで量産することが可能で
ある。

さらには１本発明の端部封止装置によれば、ディッピン
グ方式とスタンプ方式の段階的な封止材層形成工程によ
って比較的簡単に良好な外観評価をもつ均一な封止材層
を管状セラミックスフィルタの端部に形成することがで
き、しかも封止域の調節は、装置の設定により的確に適
宜可変にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例により製造したセラミッ
クフィルタを装着したろ過装置のシール部分を示す概略
断面図、第２図は本発明の第１の実施例における封止方
法の工程原理を説明するための概略説明図、第３図は本
発明の第１の実施例におけるディッピング工程における
要部の状態を示す概略説明図、第４図は本発明の他の実
施例における第３図に対応する概略説明図、第５図は本
発明の他の実施例における第１図に対応する概略断面図
である。 ！　・・・フィルタ （管状セラミックスフィルタ）、 ａ・・・フィルタ端部、 ・・・基体（粗粒層）、 ａ　”・粗粒層端面、 ｂ・・・粗粒層端部外周面、 ・・・細粒層、 ａ・・・細粒層端面、 ・・・封止材層、 ・・・封止材溶液。 ・・・容器、 ・・・スプリング、 ・・・栓部材、 ・・・スタンプ台容器（スタンプ）、 ・・・スポンジ（スタンプ）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状の多孔質セラミックスからなる管体の内周
   面または外周面にろ過材層を形成したセラミックスフィ
   ルタにおいて、前記管体の端面と端部外周面または端部
   内周面とに封止材層を形成したことを特徴とする管状セ
   ラミックスフィルタ。
2. （２）円筒状の多孔質セラミックスからなる管体の端部
   内周面または端部外周面のいずれか一方を外界から密封
   する栓部材を管体の端部に取付け、この状態で外界に露
   出された前記端部外周面または端部内周面を封止材溶液
   中に浸漬し、次いで前記栓部材を管体から取外し、前記
   管体の端面に封止材を付着したことを特徴とする管状セ
   ラミックスフィルタの端部封止方法。
3. （３）封止材溶液を貯蔵する容器と、この容器内に設け
   られ一端が前記容器に固定されるスプリング手段と、こ
   のスプリング手段の他端に取付けられ管状セラミックス
   フィルタの端部を嵌合自在に取付ける栓部材と、前記管
   状セラミックスフィルタの端面に封止材を付着するスタ
   ンプとを備え、前記スプリング手段のスプリング伸長時
   に封止材溶液の液面上空で前記フィルタの端部を前記栓
   部材に嵌合し、このスプリング伸長状態から前記フィル
   タを栓部材に押圧してスプリング収縮時に前記フィルタ
   の端部を封止材溶液中に浸漬し、次いで前記押圧を解除
   してフィルタの端部から栓部材を取外し、前記スタンプ
   にフィルタの端面を押圧して該フィルタの端面に封止材
   を付着することを特徴とする管状セラミックスフィルタ
   の端部封止装置。