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JP2001334114A - フィルターエレメントおよびその製造方法 - Google Patents

フィルターエレメントおよびその製造方法

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JP2001334114A
JP2001334114A JP2000158206A JP2000158206A JP2001334114A JP 2001334114 A JP2001334114 A JP 2001334114A JP 2000158206 A JP2000158206 A JP 2000158206A JP 2000158206 A JP2000158206 A JP 2000158206A JP 2001334114 A JP2001334114 A JP 2001334114A
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diameter fluid
diameter
small
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昌宏 脇田
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ろ過すべき流体に応じて、入口側と出口側の流
体通路を最適の断面積とすることのできるフィルターエ
レメント、および、そのフィルターエレメントを簡単な
目封止工程で製造することのできる製造方法を提供す
る。 【解決手段】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構成とする。このフィルタ
ーエレメントを、目封止材へ浸漬する工程のみで製造す
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、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およびそ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（ＤＰ
Ｆ）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φ１．４ｍ
ｍ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＃１５
０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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ａ０１Ｇ 31/00 ６０１ Ｂ０１Ｄ 35/02 Ｚ Ｆターム(参考） 2B314 MA26 PA11 3L036 AD31 4D019 AA01 AA03 BA05 BB06 BD10 CA01 CB06 4D058 JA32 JB06 KA23 KA27 SA08 4D064 AA11 AA17 AA31 AA40 BF31 BJ07 EA01

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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フィルタ
    ーエレメント。
  2. 【請求項２】前記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請求項１記
    載のフィルターエレメント。
  3. 【請求項３】前記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請求項１
    記載のフィルターエレメント。
  4. 【請求項４】前記多角形が六角形状である請求項３記載
    のフィルターエレメント。
  5. 【請求項５】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％以下である請
    求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルターエレメン
    ト。
  6. 【請求項６】前記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請求項１〜５
    のいずれか１項に記載のフィルターエレメント。
  7. 【請求項７】フィルターエレメントが、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に使用さ
    れる請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルターエ
    レメント。
  8. 【請求項８】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。
  9. 【請求項９】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。
  10. 【請求項１０】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８または９記載のフィルターエレメント
    の製造方法。
  11. 【請求項１１】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。
  12. 【請求項１２】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。
  13. 【請求項１３】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８または９記載のフィル
    ターエレメントの製造方法。
  14. 【請求項１４】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８または９記載
    のフィルターエレメントの製造方法。
  15. 【請求項１５】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８または９記載のフィ
    ルターエレメントの製造方法。
  16. 【請求項１６】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８ま
    たは９記載のフィルターエレメントの製造方法。
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