JP2007229564A - セラミックフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】濾過膜の厚さの差を小さくし、より一定の厚さに近づける手段を提供すること。
【解決手段】流路１３が形成された多孔質体１２を、一の端面１４ａが上を向くように立てて、流路１３に濾過膜用スラリーを供給し、その濾過膜用スラリーに含まれる固形分を流路１３の内壁面において堆積させて１層目の濾過膜層１５ａを形成する第一の工程と、１層目の濾過膜層１５ａを形成した多孔質体１２を、他の端面１４ｂが上を向くように立てて、流路１３に濾過膜用スラリーを供給し、その濾過膜用スラリーに含まれる固形分を流路１３の内壁面において堆積させて２層目の濾過膜層１５ｂを形成する第二の工程と、を有するセラミックフィルタの製造方法の提供による。
【選択図】図５

Description

本発明は、濾過に用いられるセラミックフィルタを製造する方法に関する。

セラミックフィルタは、多孔質なセラミック製のフィルタであり、物理的強度、耐久性、耐食性等に優れることから、例えば、水処理の分野において、用水又は排水中の懸濁物質や細菌等を除去するために利用されているものである。セラミックフィルタは、多くの場合、濾過精度と流体透過量を両立させ、双方を向上させるために、基材としてセラミックからなる多孔質体を用い、その基材に形成された流路の内壁面に、同じくセラミックからなる濾過膜を配設する態様が採られる。

このようなセラミックフィルタでは、定期的に、通常の濾過作用としての使用状態における圧力の方向とは反対方向から圧力を与えて逆洗を行い、濾過作用によって流路に堆積した被濾過物を、流路の内壁面（濾過膜を配設した面）から剥離し、流路から排出させ除去する必要がある。しかし、従来のセラミックフィルタは、基材の端面側に配置される流路の開口部において被濾過物が目詰まりを起こし易く、逆洗が不十分になり易いという問題を抱えていた。尚、セラミックフィルタに関する先行技術文献として、特許文献１を挙げることが出来る。

特開昭６１−２３８３１５号公報

上記問題に対する対策としては、基材に形成した流路を大きくする手段が考えられる。しかし、流路が大きければ目詰まりは解消し得るものの、基材の一定体積あたりの（又は流体の流れ方向に垂直な断面の面積あたりの）流路の数が減り、濾過膜の面積（濾過面積）が減少して、フィルタとして流体透過量が小さくなる。即ち、効率の悪いフィルタとなってしまう。これに対し、基材の一定体積あたりの流路の数を維持しつつ流路を大きくする手段としては、濾過膜を薄くすることが考えられるが、初期発泡圧の低下等の膜特性の低下が懸念される。

このような事情の下、フィルタとして流体透過量の低下を招かず、逆洗の際に目詰まりが生じ難く、優れた膜特性の濾過膜を備えた、望ましいセラミックフィルタを実現すべく、検討が進められていたところ、既存の製品についての調査の結果、１つのセラミックフィルタの１つの流路の内壁面に配設された濾過膜の厚さが、基材の一の端面側の開口部と他の端面側の開口部とで、大きく差異があることがわかった。一例として、１８０ｍｍφ（直径）×１０００ｍｍ（長さ）のハニカム形状のセラミックフィルタにおいて、濾過膜の厚さの設計値が５０μｍであるところ、測定してみると、一の端面側の開口部では約４０μｍ、他の端面側の開口部では６０μｍであり、濾過膜の厚さの差が２０μｍ存在した。濾過膜が薄いと膜特性の低下を招き、濾過膜が厚いと流路が狭まり逆洗の際に目詰まりが生じ易いことから、上記望ましいセラミックフィルタを実現するためには、濾過膜の厚さの差を小さくし、より一定の厚さに近づけることが重要であると認識するに至った。そして、これを実現する手段について研究が重ねられた結果、本発明を完成した。即ち、本発明が直接的に目的とするところは、セラミックフィルタの多孔質体に形成された流路の内壁面に配設される、濾過膜の厚さの差を小さくし、より一定の厚さに近づける手段を提供することであり、本発明が提供する次に示す手段によって、この目的は達成される。

先ず、本発明によれば、二つの端面と外周面とを有し一の端面から他の端面まで貫通する流路が形成された多孔質体と、流路の内壁面に配設された濾過膜と、を具備するセラミックフィルタを製造する方法であって、流路が形成された多孔質体を作製した後に、その多孔質体を、一の端面が上を向くように（概ね鉛直に）立てて、流路に濾過膜用スラリーを供給し、その濾過膜用スラリーに含まれる固形分を流路の内壁面において（層状に）堆積させて１層目の濾過膜層を形成する第一の工程と、１層目の濾過膜層を形成した多孔質体を、他の端面が上を向くように（概ね鉛直に）立てて、流路に濾過膜用スラリーを供給し、その濾過膜用スラリーに含まれる固形分を流路の内壁面において（層状に）堆積させて２層目の濾過膜層を形成する第二の工程と、を有するセラミックフィルタの製造方法が提供される。

本明細書において、流路の内壁面とは、（空間部分である）流路を形成する（実体部分（壁部）である）多孔質体の、当該流路に対面する表面を指す。濾過膜層とは、濾過膜用スラリーで形成した未焼成の層を意味する。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、多孔質体を立てる方向を反対にした２回の濾過膜層の形成を１セットとして行い、最終的な濾過膜を得る工程を有するものである。上記第一の工程と第二の工程とを含むものであればよく、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法には、この２つの工程を繰り返し行う場合が含まれる。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、多孔質体や濾過膜の仕様を限定するものではない。例えば、濾過膜の平均気孔径を０．０１〜１．０μｍ程度と小さくして所望の濾過精度を確保するとともに、多孔質体（基材）の平均気孔径を１〜数１００μｍ程度に大きくして多孔質体の流動抵抗を低下させて、流体透過量を向上させたセラミックフィルタを得るために、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は好適な手段である。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法においては、流路に濾過膜用スラリーを供給する手段が、（概ね鉛直に）立たせた多孔質体の下側の端面側から上側の端面側へ送液する手段であることが好ましい。

又、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法においては、流路に濾過膜用スラリーを供給する手段が、（概ね鉛直に）立たせた多孔質体を濾過膜スラリーが貯められた槽に浸漬する手段（ディップ法）であることが好ましい。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法では、上記第一の工程と第二の工程との間に、乾燥及び焼成を行うことが好ましい。但し、焼成を行うことは限定されるものではなく、第二工程後に乾燥を行った後に焼成を行い、濾過膜を得ることも可能である。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、多孔質体の長さが、８００ｍｍ以上である場合に好適な手段である。多孔質体の長さが、１５００ｍｍ以上、更には２０００ｍｍ以上であっても、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、好適に採用出来る。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、製造されたセラミックフィルタにおける濾過膜の厚さが、一の端面側の濾過膜の厚さをｔ１、他の端面側の濾過膜の厚さをｔ２としたとき、｜Ａ｜＝（ｔ２−ｔ１）／（（ｔ１＋ｔ２）／２）で示される絶対値Ａが０．１以下となる厚さであるセラミックフィルタを得るのに好適な手段である。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、製造されたセラミックフィルタにおける濾過膜の厚さが、２００μｍ以下であるセラミックフィルタを得るのに好適な手段である。濾過膜の厚さが、１００μｍ以下、更には８０ｍｍ以下であっても、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、好適に採用し得る。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、流路が形成された多孔質体が、チューブ形状、ハニカム形状、又はモノリス形状のうちの何れかの形状を呈する場合に好適な手段である。

第一の工程と第二の工程とで使用される濾過膜用スラリーは、限定されるものではなく、違っていてもよいが、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法においては、第一の工程と第二の工程とで使用される濾過膜用スラリーが、同一であることが好ましい。

次に、本発明によれば、二つの端面と外周面とを有し一の端面から他の端面まで貫通する流路が形成された多孔質体と、流路の内壁面に配設された濾過膜と、を具備するセラミックフィルタであって、濾過膜の厚さが、一の端面側の濾過膜の厚さをｔ１、他の端面側の濾過膜の厚さをｔ２としたとき、｜Ａ｜＝（ｔ２−ｔ１）／（（ｔ１＋ｔ２）／２）で示される絶対値Ａが０．１以下となる厚さであるセラミックフィルタが提供される。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、一の端面が上を向くように多孔質体を立てて１層目の濾過膜層を形成し、次いで、他の端面が上を向くように多孔質体を立てて２層目の濾過膜層を形成する工程を有するので、得られるセラミックフィルタは、１層目の濾過膜層の薄い部分が２層目の濾過膜層の厚い部分と重なり、１層目の濾過膜層の厚い部分が２層目の濾過膜層の薄い部分と重なって、厚さの差が相殺された、少なくとも２層の濾過膜層が（４層、６層、８層以上でもよい）焼成されてなる濾過膜を備えたものとなる。従って、１つのセラミックフィルタの１つの流路の内壁面に配設された、最終的な濾過膜の厚さは、基材の一の端面側の開口部と他の端面側の開口部とで、殆ど差異がなくなる。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法においては、例え、１つの（１層目又は２層目の）濾過膜層において、一の端面側の開口部と他の端面側の開口部とで、厚さの差が僅かであるとしても、重ね合わせて相殺することによって、濾過膜の厚さの均一性は、更に向上するのである。但し、現実に、セラミックフィルタの一の端面側の開口部と他の端面側の開口部とにおいて、濾過膜の厚さの差が存在することが確認されているので、これを改善する手段として、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は有効なのである。

又、このように厚さの差が相殺された少なくとも２層からなる濾過膜層を重ねて作製されたものであるため、最終的に得られる濾過膜の厚さの均一性は、多孔質体の長さ（多孔質体に形成された流路の長さ）に影響され難いという優れた効果を奏する。本発明に係るセラミックフィルタの製造方法によれば、多孔質体の長さが、８００ｍｍ以上であっても、概ね一定の厚さの濾過膜を得ることが可能である。

そして、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法で作製されたセラミックフィルタは、概ね一定の厚さの濾過膜を備えたものとなることから、濾過膜が薄いことによって生じ易くなる膜特性の低下を招来しない。加えて、濾過膜が厚いことによって生じ易くなる逆洗の際の目詰まりが防止される。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、その好ましい態様において、第一の工程と第二の工程とで使用される濾過膜用スラリーが同一であるので、少なくとも２層からなる濾過膜層を重ねて作製されたものである濾過膜において、膜欠陥が生じる確率が、より小さくなる。そのため、濾過膜の厚さを、濾過膜層を重ねない場合、即ち、１回の濾過膜の製膜で作製する場合よりも、薄くすることが出来る。例えば、膜欠陥の発生を抑制するために、１回の濾過膜の製膜で作製する場合には、製膜時上側の濾過膜の厚さを４０μｍにするために、設定濾過膜の厚さが５０μｍが下限となるところ、２層からなる濾過膜層を重ねて作製することにより、設定濾過膜の厚さを４０μｍ（２０μｍ＋２０μｍ）にすることが可能である。そうすると、多孔質体（基材）の一定体積あたりの流路の数を減らすことなく、濾過膜の膜面積を減らすことなく、流路は大きくなる。即ち、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法によれば、流体透過量の低下を招かずに、逆洗の際に目詰まりが生じ難く、優れた膜特性の濾過膜を備えたセラミックフィルタが得られる。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、その好ましい態様において、流路に濾過膜用スラリーを供給する手段として、（概ね鉛直に）立たせた多孔質体の下側の端面側から上側の端面側へ送液する手段や、（概ね鉛直に）立たせた多孔質体を濾過膜スラリーが貯められた槽に浸漬する手段（ディップ法）を採用する。これらは、流路に濾過膜用スラリーを供給する手段としてよく知られた手段であるから、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は特別な製造設備を用いなくても実施することが可能な手段であるといえ、新たな投資を必要としない。

流路に濾過膜用スラリーを供給する手段として、（概ね鉛直に）立たせた多孔質体の下側の端面側から上側の端面側へ送液する手段、及び（概ね鉛直に）立たせた多孔質体を濾過膜スラリーが貯められた槽に浸漬する手段（ディップ法）のどちらを採用しても、濾過膜層が、乾燥するまでに垂れることによって、多孔質体の一の端面側の開口部と他の端面側の開口部とで、濾過膜の厚さの差が生じる場合がある。又、立たせた多孔質体の下側の端面側から上側の端面側へ送液する手段を採用した場合には、濾過膜用スラリーの線速（流量）が遅いこと、多孔質体の気孔径が濾過膜用スラリーの粒子径よりも大き過ぎること、濾過膜用スラリーの固形分濃度（濾過膜固形分）が高すぎること、製膜時間が短くなり過ぎること、等によっても、多孔質体の一の端面側の開口部と他の端面側の開口部とで、濾過膜の厚さの差が生じる場合がある。しかし、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、少なくとも２層の濾過膜層の形成により厚さの差を相殺するものであるから、これら流路に濾過膜用スラリーを供給する手段、及び、それに基づく厚さの差が生じる原因によらず、概ね一定の厚さの濾過膜を備えたセラミックフィルタを作製することが可能である。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、流路が形成された多孔質体が、チューブ形状、ハニカム形状、又はモノリス形状のうちの何れかの形状を呈する場合に好適な手段である。これらの形状は、セラミックフィルタの形状としてよく知られたものであり、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、これら汎用のセラミックフィルタを得るために、使用出来る製造方法である。チューブ形状とは、基材に単一の流路が形成されたもの、ハニカム形状又はモノリス形状は、並行する多数の流路を有するものである。これらチューブ形状、ハニカム形状、又はモノリス形状の多孔質体（基材）の流路の内壁面に濾過膜を配設したフィルタは、ハウジング内に収容され、基材の外周面側と流路が開口する端面側とをＯ−リング等で気密的に隔離する構造とすることにより、クロスフロー型又はデッドエンド型のフィルタとして利用される。本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、このようなセラミックフィルタを作製するために好適な手段である。

以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明に係る要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明に係る実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。

先ず、本発明に係るセラミックフィルタについて説明する。本発明に係るセラミックフィルタは、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法によって作製され得るものである。図１は、本発明に係るセラミックフィルタの一の実施形態を示す図面であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大断面図である。図１に示されるセラミックフィルタ１は、二つの端面４ａ，４ｂと外周面６とを有し一の端面４ａから他の端面４ｂまで貫通する複数の流路３が形成された多孔質体２と、流路３の内壁面に配設された濾過膜５と、から構成された、ハニカム形状（ハニカム構造）をなすものである。

このセラミックフィルタ１を用いて、液体やガス等の流体を濾過して浄化する場合には、浄化すべき流体（被浄化流体）を、流路３の一の端面４ａ側の開口部（第一開口部１１１）から流入させ、全濾過の場合には、流路３の他の端面４ｂ側の開口部（第二開口部１１２）を目封止して、被浄化流体の全量を多孔質体２の内部を透過させて浄化し、多孔質体２の外周面６から浄化流体として取り出す。クロスフロー濾過の場合には、流路３の他の端面４ｂ側の開口部（第二開口部１１２）から被浄化流体を排出し、再度、第一開口部１１１から流入させ、被浄化流体を循環させつつ、多孔質体２の内部を透過させて浄化し、多孔質体２の外周面６から浄化流体として取り出す。セラミックフィルタ１において被浄化流体の濾過が繰り返されると、濾過膜５の表面上に被濾過物である堆積物が層状に堆積するので、定期的に、通常の濾過作用の使用状態における圧力の方向とは反対方向から圧力を与えて逆洗を行い、流路３に堆積した被濾過物を排出し除去する。

セラミックフィルタ１では、濾過膜５の厚さは一定である。濾過膜５は、一の端面４ａ側の厚さをｔ１、他の端面４ｂ側の厚さをｔ２としたとき、｜Ａ｜＝（ｔ２−ｔ１）／（（ｔ１＋ｔ２）／２）で示される絶対値Ａが０．１以下であり、多孔質体２（基材）の一の端面４ａ側の開口部と、他の端面４ｂ側の開口部とで、厚さの差異が殆ど存在しない。

次に、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法について、図２〜図５を参酌しながら説明する。説明にあたっては、製造対象をモノリス形状のセラミックフィルタとする。図４及び図５は、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法の一の実施形態を示す図であり、モノリス形状のセラミックフィルタの製造過程における、当該セラミックフィルタの１つの流路を取り出して模式的に示した断面図である。図４には、二つの端面１４ａ，１４ｂと外周面とを有し一の端面１４ａから他の端面１４ｂまで貫通する流路１３が形成された多孔質体１２と、流路１３の内壁面に配設された濾過膜と、を具備するセラミックフィルタを製造する過程において、流路１３の内壁面に１層目の濾過膜層１５ａを形成したときの断面が示されており、図５には、更に、流路１３の内壁面に２層目の濾過膜層１５ｂを形成したときの断面が示されている。図５に示されるように、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法では、濾過膜層１５ａとを濾過膜層１５ｂとを重ねて焼成一体化し、濾過膜１５を得る。又、図３は、製膜装置の構成図であり、二つの端面１４ａ，１４ｂと外周面１６とを有し一の端面１４ａから他の端面１４ｂまで貫通する流路が形成された多孔質体１２に濾過膜層を形成する方法（製膜方法）の一例を模式的に表した図になっている。一方、図２は、従来のセラミックフィルタの製造方法の一例を示す図であり、モノリス形状のセラミックフィルタの製造過程における、当該セラミックフィルタの１つの流路を取り出して模式的に示した断面図である。

セラミックフィルタを製造するにあたっては、先ず、骨材、焼結助剤の他、分散媒、有機バインダ、必要により界面活性剤、可塑剤等を添加し、混練してなる坏土を押出成形し、成形体を得る。そして、得られた成形体を乾燥し、流路方向と垂直に、所定の長さに切断した後に、焼成し、多孔質体１２を得る。多孔質体１２は、その平均気孔径が１〜５０μｍ程度であることが好ましい。

骨材は、多孔質体１２の主構成材料であり、骨材として、平均粒径５〜２５０μｍ程度のセラミック粒子を用いることが好ましい。骨材を含む坏土を成形し、焼成することにより、骨材の粒径に応じた気孔を有する多孔質体１２が形成される。骨材としては、濾過の目的に適合するような材料を、適宜、選択すればよい。例えば、アルミナ、ムライト、コージェライト、炭化珪素、陶磁器屑等を使用することが出来る。

次に、得られた多孔質体１２の流路１３の内壁面に濾過膜１５を配設して、セラミックフィルタを得る。濾過膜１５は、多孔質体１２に比して平均気孔径が小さい、薄膜状のセラミック多孔質体であり、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法においては、少なくとも２層の濾過膜層１５ａ，１５ｂを重ねて形成し、焼成後に一体化して、１つの濾過膜１５を得る。

濾過膜１５を流路１３の内壁面に配設するにあたっては、先ず、セラミック粒子を水等の分散媒中に分散し、必要に応じ、焼結助剤、有機バインダ、ｐＨ調整剤、界面活性剤等を添加することにより、多孔質体１２を構成する骨材に比して平均粒径の小さい、平均粒径０．１〜５μｍ程度のセラミック粒子を含む濾過膜用スラリー（製膜用スラリー）を調製する。そして、流路１３が形成された多孔質体１２を、一の端面１４ａが上を向くように（概ね鉛直に）立てて、流路１３に濾過膜用スラリーを供給し、その濾過膜用スラリーに含まれる固形分を流路１３の内壁面において（層状に）堆積させて１層目の濾過膜層１５ａを形成する（第一の工程、図４を参照）。次に、１層目の濾過膜層１５ａを形成した多孔質体１２の上下を反対にして、他の端面１４ｂが上を向くように（概ね鉛直に）立て、流路１３に濾過膜用スラリーを供給し、その濾過膜用スラリーに含まれる固形分を流路１３の内壁面において（層状に）堆積させ、１層目の濾過膜層１５ａに重ねて、２層目の濾過膜層１５ｂを形成する（第二の工程、図５を参照）。そして、例えばこの後に、多孔質体１２の流路１３の内壁面に重ねられた２層の濾過膜層１５ａ，１５ｂを乾燥させ焼成すると、濾過膜１５が得られる。

具体的には、流路１３に濾過膜用スラリーを供給し濾過膜層を形成するにあたって、例えば、製膜装置３７を用いる（図３を参照）ことが出来る。製膜装置３７に多孔質体１２をセットして、多孔質体１２の他の端面１４ｂから一の端面１４ａの方向に濾過膜用スラリー３３を供給させ、それと概ね同時に、真空ポンプＰによって外周面１６側を減圧状態とすると、濾過膜用スラリー３３に含まれる固形分が流路１３の内壁面において層状に堆積して濾過膜層１５ａが形成される（第一の工程、図４を参照）。濾過膜層１５ａの厚さの設計値は、最終的に得ようとする濾過膜１５の厚さの半分である。第一の工程において、濾過膜層は、一の端面１４ａ側から他の端面１４ｂ側に向かうにしたがって、徐々に薄く形成されてしまう。

そこで、次に、第二の工程においては、多孔質体１２を第一の工程とは反対に立て、第一の工程と同じ条件で、今度は濾過膜層１５ｂの形成を行う。濾過膜層１５ｂの厚さの設計値も、最終的に得ようとする濾過膜１５の厚さの半分である。多孔質体１２の一の端面１４ａから他の端面１４ｂの方向に濾過膜用スラリー３３を供給させ、それと概ね同時に、真空ポンプＰによって外周面１６側を減圧状態とすると、濾過膜用スラリー３３に含まれる固形分が流路１３の内壁面において層状に堆積して濾過膜層１５ｂが形成される（第二の工程、図５を参照）。濾過膜層１５ｂには、濾過膜層１５ａと同じ厚さの差が生じているが、濾過膜層１５ｂの形成にあたり、多孔質体１２を反対に立てたので、濾過膜層１５ａと濾過膜層１５ｂは互いに傾いた厚さを相殺するから、図５に示されるように、２層の濾過膜層１５ａ，１５ｂを重ねた層は、一の端面１４ａ側の濾過膜層の厚さｔ１１と他の端面１４ｂ側の濾過膜層の厚さｔ２２とが同じになっており、濾過膜層１５ａと濾過膜層１５ｂとで構成される濾過膜１５は、一定の厚さとなる。

図２に示される従来例のように、（上記第二の工程を行わず、）濾過膜層の厚さの設計値を、最終的に得ようとする濾過膜の厚さと同じにして、多孔質体２２の流路２３の内壁面に、一回（１層の）、濾過膜層２５を形成して、濾過膜を得る場合には、一の端面２４ａ側の濾過膜層の厚さｔ１１と他の端面２４ｂ側の濾過膜層の厚さｔ２２とは、大きな差異が生じてしまい、濾過膜層２５で構成される濾過膜も同様なものとなるが、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法によれば、このような差異を改善することが可能である。

尚、濾過膜層１５ａ，１５ｂを形成するにあたっては、各工程毎に、１つの濾過膜層が所望とする厚さとなる分に相当する量の濾過水３４を多孔質体１２の外周面１６から排出する。又、各工程において、多孔質体１２の上側の端面側から流出した濾過膜用スラリー３３は、再度下側の端面側から供給し、循環させればよい。濾過膜層の形状が保持されるように、濾過水３４の排出を完了した後、濾過水３４側を減圧状態として多孔質体１２を真空脱水し、その後、乾燥及び焼成をすることにより、多孔質体１２の流路１３の内壁面に濾過膜１５を形成することが出来る（図３を参照）。

以上により、セラミックフィルタが作製されるが、更に、必要に応じて、多孔質体１２の端面１４ａ，１４ｂをシール材で被覆することが好ましい。使用時に、被浄化流体が多孔質体１２の端面から内部に侵入することを防止し得るからである。シール材による被覆は、例えば、ホウケイ酸ガラス、ケイ酸ガラス、長石質ガラス等のガラス状物質（ガラスフリット等）からなる釉薬を塗布し、焼成することによって、行うことが可能である。

以下、実施例を示して、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）［多孔質体の作製］（１）平均粒径５０μｍのアルミナ粉末を骨材として用い、これに、有機結合剤、水を添加し、混練して坏土を得た。次に、プランジャー押出機を使用して、得られた坏土を押出成形し、外径が１８０ｍｍφ、長さが１０００ｍｍであり、流路の直径が２．４ｍｍの円形のセルを２０００個有する、ハニカム形状（ハニカム構造）をなす成形体を得た。

（２）そして、得られた成形体を、熱風循環型乾燥機により、１００℃で５０時間、乾燥させた。その後、乾燥させた成形体を、電気炉を用いて、１５００℃まで昇温速度２０℃／Ｈｒで昇温し、１５００℃で２時間維持した後、降温速度２０℃／Ｈｒで降温させ、焼成して、ハニカム形状（ハニカム構造）をなす多孔質体（基材）を得た。

［濾過膜の配設］（３）気孔径が１μｍ程度の多孔質な濾過膜を得るため、１０μｍ程度の粒径の骨材を３０質量％含み、分散剤を添加して濾過膜用スラリーを調製した。（４）そして、図３に示される製膜装置３７を利用して、これに、得られた多孔質体をセットした。具体的には、多孔質体の外周面と流路の内部とが隔離されるように、多孔質体の両方の端面側の開口部をＯ−リング、フランジで固定した。そして、濾過膜用スラリーを、スラリーポンプにより、０．０２ＭＰａの吐出圧力で、多孔質体の流路へ連続的に供給した。尚、流路を通過して戻った濾過膜用スラリーは、循環させて使用した。

（５）その後、濾過膜用スラリーの循環供給を継続しながら、真空ポンプＰによって多孔質体の外周面側を−０．０９ＭＰａ以下の真空とし、多孔質体の外周面側と流路の内部との間に差圧を付与し、流路の中の濾過膜用スラリーを、多孔質体の外周面側から吸引して、１層目の濾過膜層の形成を開始した。又、この場合の差圧は、圧力計で示される流路の中の濾過膜用スラリーの圧力と、圧力計で示される多孔質体の外周面側の雰囲気圧力との差圧である。多孔質体を通過してきた水が、濾過膜層の厚さが２５μｍとなる量となったところで、濾過膜用スラリーの供給を停止し、余分な濾過膜用スラリーを排出した。その後、一定時間、減圧を維持した。

（６）次いで、多孔質体を製膜装置３７から、一旦、取り外し、上下を反対にして、再度、セットした。そして、上記（４）、（５）の工程を繰り返し行い、２層目の濾過膜層の形成を行った。尚、２層の濾過膜層を重ねて得られる濾過膜の厚さの設計値は５０μｍである。

（７）次に、乾燥機を使用して、濾過膜層の形成を終えた多孔質体を乾燥させた。条件は、１００℃、５０時間とした。そして、濾過膜層ともども乾燥させた多孔質体に対し、電気炉を用いて熱処理を施し、濾過膜層を焼成して濾過膜を得た。熱処理の条件は、１２００℃まで昇温速度２０℃／Ｈｒで昇温し、１２００℃で２時間維持した後、降温速度２０℃／Ｈｒで降温させるというものである。以上の（１）〜（７）の工程によって、流路が形成されたハニカム形状（ハニカム構造）の多孔質体と、その多孔質体の流路の内壁面に配設された濾過膜と、を具備するセラミックフィルタを作製した。

［評価］同じ条件で、５つのセラミックフィルタを作製し、これらのセラミックフィルタについて、一の端面側の濾過膜の厚さと、他の端面側の濾過膜の厚さと、の差異を評価した。評価は、一の端面側の濾過膜の厚さｔ１、他の端面側の濾過膜の厚さｔ２を測定するとともに、｜Ａ｜＝（ｔ２−ｔ１）／（（ｔ１＋ｔ２）／２）によって絶対値Ａを求め、この絶対値Ａの値で行った。結果を、表１に示す。

（実施例２）長さが１５００ｍｍのハニカム形状（ハニカム構造）をなす成形体を得て、これを乾燥させ、焼成して、ハニカム形状（ハニカム構造）をなす多孔質体（基材）を得た。それ以外は、実施例１と同様にして、５つのセラミックフィルタを作製し、これらのセラミックフィルタについて、評価した。結果を、表２に示す。

（比較例１）工程（５）において濾過膜層の厚さが５０μｍとなる量となったところで濾過膜用スラリーの供給を停止するとともに、工程（６）は行わず、１層の濾過膜層によって濾過膜を構成した。それ以外は、実施例１と同様にして、濾過膜の厚さの設計値を５０μｍとした５つのセラミックフィルタを作製し、これらのセラミックフィルタについて、評価した。結果を、表１に示す。

（比較例２）長さが１５００ｍｍのハニカム形状（ハニカム構造）をなす成形体を得て、これを乾燥させ、焼成して、ハニカム形状（ハニカム構造）をなす多孔質体（基材）を得た。又、工程（５）において濾過膜層の厚さが５０μｍとなる量となったところで濾過膜用スラリーの供給を停止するとともに、工程（６）は行わず、１層の濾過膜層によって濾過膜を構成した。それら以外は、実施例１と同様にして、濾過膜の厚さの設計値を５０μｍとした５つのセラミックフィルタを作製し、これらのセラミックフィルタについて、評価した。結果を、表２に示す。

（考察）表１に示されるように、実施例１では絶対値Ａが０．１以下になった。一方、比較例１では絶対値Ａが０．１より大きい値であった。この結果より、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法により作製されたセラミックフィルタは、一の端面側の濾過膜の厚さと他の端面側の濾過膜の厚さとの差異が、より小さくなっていることがわかった。又、実施例２と比較例２とを比較すると、結果は同様であった。このことから、本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、多孔質体がより長いものであっても、それの流路の内壁面に一定の厚さの濾過膜を配設し得る手段であることが確認出来た。

本発明に係るセラミックフィルタの製造方法は、セラミックフィルタを製造する方法として利用することが出来る。製造されるセラミックフィルタは、水処理分野の他にも、あらゆる固液分離、液液分離、気液分離、気固分離の用途に適用され得るものであり、例えば、排ガス処理、医薬、食品等の広範な分野において、液体やガス中の懸濁物質、細菌、粉塵等の除去に利用することが出来るものである。

本発明に係るセラミックフィルタの一の実施形態を示す図面であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分拡大断面図である。 従来のセラミックフィルタの製造方法の一例を示す図であり、製造過程のセラミックフィルタの１つの流路を取り出して模式的に示した断面図である。 製膜装置の構成図である。 本発明に係るセラミックフィルタの製造方法の一の実施形態を示す図であり、製造過程におけるセラミックフィルタの１つの流路を取り出して模式的に示した断面図である。 本発明に係るセラミックフィルタの製造方法の一の実施形態を示す図であり、製造過程におけるセラミックフィルタの１つの流路を取り出して模式的に示した断面図である。

符号の説明

１ セラミックフィルタ
２，１２，２２ 多孔質体
３，１３，２３ 流路
４ａ，１４ａ，２４ａ 一の端面
４ｂ，１４ｂ，２４ｂ 他の端面
５，１５ 濾過膜
６，１６ 外周面
１５ａ，１５ｂ，２５ 濾過膜層
３３ 濾過膜用スラリー
３４ 濾過水
３７ 製膜装置
Ｐ 真空ポンプ
ｔ１，ｔ２ 濾過膜の厚さ
ｔ１１，ｔ２２ 濾過膜層の厚さ

Claims (10)

1. 二つの端面と外周面とを有し一の前記端面から他の前記端面まで貫通する流路が形成された多孔質体と、前記流路の内壁面に配設された濾過膜と、を具備するセラミックフィルタを製造する方法であって、
   前記流路が形成された多孔質体を作製した後に、
   前記多孔質体を、前記一の端面が上を向くように立てて、前記流路に濾過膜用スラリーを供給し、その濾過膜用スラリーに含まれる固形分を流路の内壁面において堆積させて１層目の濾過膜層を形成する第一の工程と、
   前記１層目の濾過膜層を形成した前記多孔質体を、前記他の端面が上を向くように立てて、前記流路に濾過膜用スラリーを供給し、その濾過膜用スラリーに含まれる固形分を流路の内壁面において堆積させて２層目の濾過膜層を形成する第二の工程と、
   を有するセラミックフィルタの製造方法。
2. 前記流路に濾過膜用スラリーを供給する手段が、立たせた前記多孔質体の下側の端面側から上側の端面側へ送液する手段である請求項１に記載のセラミックフィルタの製造方法。
3. 前記流路に濾過膜用スラリーを供給する手段が、立たせた前記多孔質体を濾過膜スラリーが貯められた槽に浸漬する手段である請求項１に記載のセラミックフィルタの製造方法。
4. 前記第一の工程と第二の工程との間に、乾燥及び／又は焼成を行う請求項１〜３の何れか一項に記載のセラミックフィルタの製造方法。
5. 前記多孔質体の長さが、８００ｍｍ以上である請求項１〜４の何れか一項に記載のセラミックフィルタの製造方法。
6. 製造されたセラミックフィルタにおける濾過膜の厚さが、一の端面側の濾過膜の厚さをｔ１、他の端面側の濾過膜の厚さをｔ２としたとき、｜Ａ｜＝（ｔ２−ｔ１）／（（ｔ１＋ｔ２）／２）で示される絶対値Ａが０．１以下となる厚さである請求項１〜５の何れか一項に記載のセラミックフィルタの製造方法。
7. 製造されたセラミックフィルタにおける濾過膜の厚さが、２００μｍ以下である請求項１〜６の何れか一項に記載のセラミックフィルタの製造方法。
8. 前記流路が形成された多孔質体が、チューブ形状、ハニカム形状、又はモノリス形状のうちの何れかの形状を呈する請求項１〜７の何れか一項に記載のセラミックフィルタの製造方法。
9. 前記第一の工程と第二の工程とで使用される濾過膜用スラリーが、同一である請求項１〜８の何れか一項に記載のセラミックフィルタの製造方法。
10. 二つの端面と外周面とを有し一の前記端面から他の前記端面まで貫通する流路が形成された多孔質体と、前記流路の内壁面に配設された濾過膜と、を具備するセラミックフィルタであって、
    前記濾過膜の厚さが、前記一の端面側の濾過膜の厚さをｔ１、前記他の端面側の濾過膜の厚さをｔ２としたとき、｜Ａ｜＝（ｔ２−ｔ１）／（（ｔ１＋ｔ２）／２）で示される絶対値Ａが０．１以下となる厚さであるセラミックフィルタ。

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