JP6279891B2 - フィルタ構造体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィルタ構造体及びその製造方法に関する。

固液分離、溶剤脱水等のためのフィルタには、例えば、ハニカム構造等を有する構造体（以下、フィルタ構造体という）が用いられている。フィルタ構造体は、多孔質の隔壁部と、その隔壁部により区画された軸方向に貫通してなる複数のセルとを備えている。そして、フィルタ構造体における特定のセル（封止セル）は、軸方向両側の開口端部の一方又は両方が目封止材からなる目封止部により封止されている。

このようなフィルタ構造体を製造するに当たっては、まず、隔壁部と複数のセルとを有する中間体を成形し、焼成する。そして、焼成後の中間体の封止セルの開口端から目封止材を圧入・充填し、封止セルの開口端部に目封止材からなる目封止部を形成する。その後、目封止部を焼成し、フィルタ構造体を得る。

国際公開第２００８／０８７７８３号

しかしながら、前記フィルタ構造体を製造するに当たって、封止セルの開口端から目封止材を圧入すると、充填された目封止材により形成された目封止部の内側の端面が封止セルの内側方向に膨らんだ凸形状となる。さらに、目封止部と隔壁部の内壁面との接触面積（接着面積）を十分とし、目封止部の接着強度や耐久性を確保するために、目封止材を過剰に圧入する必要がある。

その結果、目封止部によって封止セル内の空間体積を減少させてしまうことになる。すなわち、封止セルにおいて機能を発揮することができる有効な体積（有効体積）を減少させてしまい、フィルタ構造体の性能低下を招いてしまう。例えば、フィルタ構造体を固液分離、溶剤脱水等のためのフィルタとして用い、封止セルをろ過後の流体を収集する収集用セルとした場合には、その収集効率が低下してしまう。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、封止セルを封止する目封止部の接着強度・耐久性を十分に確保しながら、封止セル内の空間体積を増加させ、性能向上を図ることができるフィルタ構造体及びその製造方法を提供しようとするものである。

本発明の一の態様であるフィルタ構造体は、多孔質の隔壁部と、該隔壁部により区画された軸方向に貫通してなる複数のセルとを備え、該複数のセルのうち、少なくとも１つのセルは、軸方向両側の開口端部の少なくとも一方が目封止部により封止された封止セルであり、前記目封止部は、前記隔壁部の内壁面との接触部分の最内端位置よりも前記封止セルの開口端側の領域に、該封止セルの内側から開口端側に向かって軸方向に窪んで形成された窪み部を有することを特徴とする。

本発明の他の態様であるフィルタ構造体の製造方法は、多孔質の隔壁部と、該隔壁部により区画された軸方向に貫通してなる複数のセルとを備え、該複数のセルのうち、少なくとも１つのセルは、軸方向両側の開口端部の少なくとも一方が目封止部により封止された封止セルであるフィルタ構造体の製造方法であって、前記隔壁部と前記複数のセルとを有する中間体を成形する成形工程と、前記中間体を焼成する中間体焼成工程と、前記封止セルの前記開口端部における目封止部形成領域の内側に充填支持部材を配置した状態で、前記封止セルの開口端から目封止材を充填して中間目封止部を形成した後、前記封止セルから前記充填支持部材を除去する目封止工程と、前記中間目封止部を焼成して前記目封止部を形成する目封止部焼成工程とを有し、前記目封止工程では、前記封止セルから前記充填支持部材を除去することにより、前記中間目封止部と前記隔壁部の内壁面との接触部分の最内端位置よりも前記封止セルの開口端側の領域において、前記中間目封止部に、前記封止セルの内側から開口端側に向かって軸方向に窪んだ窪み部を形成することを特徴とする。

前記フィルタ構造体において、封止セルの開口端部に配置された目封止部は、隔壁部の内壁面との接触部分の最内端位置よりも封止セルの開口端側の領域に、封止セルの内側から開口端側に向かって軸方向に窪んで形成された窪み部を有する。そのため、目封止部と隔壁部の内壁面との接触面積（接着面積）を例えば減少させることなく、十分に確保しながら、窪み部の形成によって封止セル内の空間体積を増加させることが可能となる。

すなわち、目封止部の接着強度や耐久性を十分に確保しながら、封止セルにおいて機能を発揮することができる有効な体積（有効体積）を増加させることが可能となる。これにより、フィルタ構造体の性能向上を図ることができる。例えば、フィルタ構造体を固液分離や溶剤脱水のためのフィルタとして用い、封止セルを後述する収集用セルとした場合には、ろ過後の流体の収集効率を高めることができるといった効果を得ることができる。

前記フィルタ構造体の製造方法は、前述のとおり、成形工程と、中間体焼成工程と、目封止工程と、目封止部焼成工程とを有する。ここで、目封止工程では、目封止材を充填する際の足場となる充填支持部材を封止セル内に配置し、この状態で封止セルの開口端から目封止材を充填して中間目封止部を形成する。そして、封止セルから充填支持部材を除去することにより、中間目封止部に窪み部を形成する。

これにより、窪み部が形成された目封止部を有し、前述したような効果を有するフィルタ構造体を容易に得ることができる。すなわち、封止セルを封止する目封止部の接着強度・耐久性を十分に確保しながら、封止セルの空間体積を増加させ、性能向上を図ることができるフィルタ構造体を容易に得ることができる。

このように、本発明によれば、封止セルを封止する目封止部の接着強度・耐久性を十分に確保しながら、封止セル内の空間体積を増加させ、性能向上を図ることができるフィルタ構造体及びその製造方法を提供することができる。

ここで、前記フィルタ構造体において、前記窪み部は、前記目封止部の前記最内端位置から前記封止セルの開口端側に向かって軸方向に窪んで形成されていてもよい。この場合には、目封止部と隔壁部の内壁面との接触面積（接着面積）を十分に確保しながら、目封止部に窪み部を形成した分だけ封止セル内の空間体積を増加させることが可能となる。

また、前記封止セルは、他の前記セル内に流入させた流体を収集するための収集用セルを含んでいてもよい。この場合には、収集用セル内の空間体積（有効体積）を増加させることができるため、例えば、フィルタ構造体を固液分離や溶剤脱水のためのフィルタとして用いたときに、収集用セルの収集効率を高めることができる。

なお、収集用セルは、例えば、セル内に流入させた流体が隔壁部内を通過し、ろ過後の流体が収集用セルに収集されるよう構成することができる。また、収集用セルは、１つ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。

また、前記フィルタ構造体には、前記収集用セルと前記フィルタ構造体の外部とを連通してなる連通路が設けられていてもよい。この場合には、例えば、フィルタ構造体を固液分離や溶剤脱水のためのフィルタとして用いたときに、収集用セルに収集されたろ過後の流体を連通路から外部に排出することができ、収集効率を高めることができる。また、フィルタ構造体を製造するに当たって、収集用セルの開口端部に目封止材を充填する際に足場となる部材（充填支持部材）を連通路から収集用セル内に配置することができる。

また、前記連通路の少なくとも一部は、前記目封止部の前記窪み部の軸方向形成領域内に形成されていてもよい。この場合には、フィルタ構造体を製造するに当たって、収集用セルの開口端部に目封止材を充填する際に足場となる部材（充填支持部材）を連通路から収集用セル内の特定の箇所、すなわち目封止部に窪み部を形成する箇所に配置する作業が容易となる。なお、窪み部の軸方向形成領域とは、軸方向において目封止部に窪み部が形成されている領域のことをいう。言い換えれば、フィルタ構造体の軸方向であって目封止部が設けられる最内端位置から封止セルの開口端側に向かって窪んだ部分である。

また、前記収集用セルの内壁面の少なくとも一部には、セラミックを主成分とする分離膜が設けられていてもよい。この場合には、例えば、固液分離や溶剤脱水のための分離フィルタとしての機能を向上させることができる。そして、収集用セルにおけるろ過後の流体の収集効率を高めることができる。

なお、分離膜は、収集用セルの内壁面の一部に設けられていてもよいし、収集用セルの内壁面全体に設けられていてもよい。また、分離膜は、収集用セルに加えて、他のセルの内壁面に設けられていてもよい。また、分離膜を構成するセラミックとしては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、ゼオライト等を用いることができる。

また、前記フィルタ構造体は、例えば、固液分離や溶剤脱水のための分離フィルタとして用いることができる。この場合、ろ過後の流体を収集する前述の収集用セルを設ける構成とすることができる。また、前述したように、収集用セル等のセルの内壁面に分離膜を設け、フィルタ構造体を分離膜の支持体として用いることもできる。また、前記フィルタ構造体は、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等の排ガス浄化フィルタとして用いることもできる。

また、前記フィルタ構造体（隔壁部、目封止部）は、アルミナ（α−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ及びこれらの混合物）、窒化ケイ素、炭化ケイ素、シリカ、ジルコニア、チタニア、カルシア、カーボン、ガラス、各種ゼオライト等のセラミックを主成分として含有していることが好ましく、アルミナ、ジルコニア、チタニア及びガラスからなる群より選ばれた１種のセラミックを主成分として含有していることが特に好ましい。前記ガラスの種類は、特に限定されず、例えば、石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。

また、前記フィルタ構造体において、前記隔壁部と前記目封止部とは、同一の組成であることが好ましい。この場合には、フィルタ構造体を製造するに当たって、隔壁部と目封止部との焼成時の焼成収縮や熱膨張率がほぼ同一となるため、隔壁部と目封止部との間でのクラックの発生を抑制することができる。

また、前記フィルタ構造体の寸法、形状等、前記隔壁部の気孔径、気孔率、厚み等、前記セルの数、寸法、形状等は、特に限定されず、用途等に応じて適宜設定することができる。例えば、フィルタ構造体の形状としては、ハニカム状等が挙げられる。セルの断面形状としては、円形、多角形（三角形、四角形、六角形）等が挙げられる。

前記フィルタ構造体の製造方法において、前記目封止工程では、前記中間目封止部に、前記最内端位置から前記封止セルの開口端側に向かって軸方向に窪んだ前記窪み部を形成してもよい。この場合には、目封止部と隔壁部の内壁面との接触面積（接着面積）を十分に確保しながら、目封止部に窪み部を形成した分だけ封止セル内の空間体積を増加させることが可能となる。

また、前記封止セルは、他の前記セル内に流入させた流体を収集するための収集用セルであってもよい。この場合には、収集用セル内の空間体積（有効体積）を増加させることができるため、例えば、フィルタ構造体を固液分離や溶剤脱水のためのフィルタとして用いたときに、収集用セルの収集効率を高めることができる。

また、前記目封止工程前において、前記中間体に、前記収集用セルと前記中間体の外部とを連通してなる連通路を形成する連通路形成工程を行い、前記目封止工程では、前記充填支持部材を前記連通路から前記収集用セル内に配置してもよい。この場合には、充填支持部材を収集用セル内に配置する作業が容易となる。

また、前記連通路形成工程では、前記連通路の少なくとも一部を、前記中間目封止部に前記窪み部が軸方向において形成される領域内に形成してもよい。この場合には、充填支持部材を連通路から収集用セル内の特定の箇所、すなわち中間目封止部に窪み部が形成される箇所に配置する作業が容易となる。

また、前記充填支持部材は、前述の連通路等から封止セル内に配置することができる。例えば、充填支持部材を連通路から封止セル内に配置する場合、充填支持部材は、連通路から差し込むことができる太さであればよい。また、充填支持部材の断面形状は、円形状、四角形状等、その形状は限定されない。また、充填支持部材の材質は、金属、木材、樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。また、充填支持部材の硬度は、目封止材を充填する際の足場となる程度の硬度を有していればよい。

また、目封止材の充填性は、その材料の粘性に影響を受けやすく、粘性が低いほど充填しやすくなる。また、目封止材は、中間体を成形する時の坏土組成と同一の組成か水含有量のみがその坏土組成よりも多い組成物を用いることが好ましい。また、充填した目封止材を固化させる方法は、目封止材に熱硬化性樹脂を添加し、加熱により固化させてもよいが、水分を蒸発乾燥させることで固化させる方法が簡便で好ましい。

実施形態１における、フィルタ構造体を示す斜視説明図である。 実施形態１における、フィルタ構造体の軸方向に直交する断面を示す説明図である。 実施形態１における、図２のＣ−Ｃ線矢視断面説明図である。 実施形態１における、図３の目封止部周辺を拡大して示す断面説明図。 実施形態１における、図２のＤ−Ｄ線矢視断面説明図である。 実施形態１における、中間体を示す断面説明図。 実施形態１における、中間体の収集用セル内に充填支持部材を配置した状態を示す断面説明図。 実施形態１における、中間体の収集用セル内に目封止材を充填して目封止部を形成した状態を示す断面説明図。 実施形態２における、別例のフィルタ構造体を示す断面説明図。

（実施形態１）
本発明のフィルタ構造体及びその製造方法にかかる実施形態について、図面を用いて説明する。

図１〜図５に示すように、本実施形態のフィルタ構造体１は、多孔質の隔壁部２と、隔壁部２により区画された軸方向Ｘに貫通してなる複数のセル３とを備えている。複数のセル３のうち、少なくとも１つのセル３は、軸方向Ｘ両側の開口端部３１１が目封止部４により封止された封止セル３１である。目封止部４は、隔壁部２の内壁面２００との接触部分の最内端位置Ａよりも封止セル３１の開口端３１０側の領域に、封止セル３１の内側から開口端３１０側に向かって軸方向Ｘに窪んで形成された窪み部４１を有する。以下、これを詳説する。

図１〜図３に示すように、フィルタ構造体１は、円柱状の隔壁部２を備えている。隔壁部２には、軸方向Ｘに貫通して形成された複数のセル３が設けられている。複数のセル３のうち、１つのセル３は、両方の開口端部３１１が目封止部４により封止された封止セル３１であり、その他のセル３は、両方の開口端部３２１が目封止部４により封止されていない貫通セル３２である。

また、本実施形態において、その１つの封止セル３１は、複数の貫通セル３２内に流入させた流体を収集するための収集用セル３１ａである。複数の貫通セル３２内に流入した流体は、隔壁部２を通過して収集用セル３１ａに収集される。

図２に示すように、フィルタ構造体１を軸方向Ｘに直交する断面で見た場合に、収集用セル３１ａは、断面形状が略長方形状であり、貫通セル３２は、断面形状が円形状である。収集用セル３１ａの断面積は、貫通セル３２の断面積よりも大きい。収集用セル３１ａは、フィルタ構造体１を径方向に横切るように配置されており、複数の貫通セル３２は、収集用セル３１ａを隔ててその両側に配置されている。

図３、図４に示すように、収集用セル３１ａの両方の開口端部３１１を封止する目封止部４は、隔壁部２の内壁面２００（収集用セル３１ａの内表面）との接触部分の最も内側の位置（最内端位置Ａ）よりも収集用セル３１ａの開口端３１０側の領域において、窪み部４１を有する。窪み部４１は、収集用セル３１ａの内側から開口端３１０側（収集用セル３１ａの外側）に向かって軸方向Ｘに窪んで形成されている。

また、本実施形態において、窪み部４１は、目封止部４の最内端位置Ａから収集用セル３１ａの開口端３１０側に向かって凹状に窪んで形成されている。そして、目封止部４の内側の端面４０１は、凹状の曲面を形成している。また、窪み部４１は、収集用セル３１ａにおける長辺方向の一端側から他端側まで（図２参照）形成されている。なお、図４では、収集用セル３１ａの一方の開口端部３１１を示したが、他方の開口端部３１１も同様の構成となっている。

図１、図２、図５に示すように、フィルタ構造体１の外周面１００には、収集用セル３１ａとフィルタ構造体１の外部とを連通するスリット状の２つの連通路５が設けられている。各連通路５は、収集用セル３１ａの長径方向の一端及び他端と外部とを連通するように形成されている。また、連通路５は、フィルタ構造体１の軸方向Ｘの一端側から他端側に連続的に形成されている。

また、連通路５の軸方向Ｘの両端部は、目封止部４の窪み部４１の軸方向形成領域Ｂ（図４、図５参照）内に存在する。すなわち、連通路５の一部は、目封止部４の窪み部４１の軸方向形成領域Ｂ内に形成されている。ここで、窪み部４１の軸方向形成領域Ｂとは、軸方向Ｘにおいて窪み部４１が形成されている領域のことである。

図１〜図５に示すように、フィルタ構造体１において、隔壁部２及び目封止部４は、同一の組成であり、アルミナを主成分とするセラミックにより構成されている。また、隔壁部２は、軸方向Ｘの両端面に研磨面（研磨跡を含む）が形成されている。また、目封止部４は、外側の端面４０２（収集用セル３１ａの開口端３１０側の端面）に研磨面が形成されている。すなわち、フィルタ構造体１は、軸方向Ｘの両端面１０１、１０２に研磨面が形成されている。

次に、フィルタ構造体１の製造方法について説明する。
図６〜図８に示すように、フィルタ構造体１の製造方法は、隔壁部２と複数のセル３とを有する中間体１０を成形する成形工程と、中間体１０を焼成する中間体焼成工程と、封止セル３１の開口端部３１１における目封止材充填領域４００の内側に充填支持部材６を配置した状態で、封止セル３１の開口端３１０から目封止材を充填して中間目封止部４０を形成した後、封止セル３１から充填支持部材６を除去する目封止工程と、中間目封止部４０を焼成して目封止部４を形成する目封止部焼成工程とを有する。

そして、目封止工程では、封止セル３１から充填支持部材６を除去することにより、中間目封止部４０と隔壁部２の内壁面２００との接触部分の最内端位置ａよりも封止セル３１の開口端３１０側の領域において、中間目封止部４０に、封止セル３１の内側から開口端３１０側に向かって軸方向Ｘに窪んだ窪み部４１を形成する。以下、これを詳説する。

フィルタ構造体１の製造するに当たっては、まず、フィルタ構造体１を構成するセラミック原料を作製した。具体的には、セラミック材料粉末としてのアルミナ１００質量部及びホウケイ酸ガラスフリット２５質量部、有機バインダとしてのメチルセルロース１０質量部、水２０質量部をミキサーで混合・混練し、セラミック原料を作製した。

次いで、図６に示すように、セラミック原料を押出成形し、フィルタ構造体１から目封止部４を除いた構造を有する中間体１０、すなわち隔壁部２と複数のセル３とを有する中間体１０を得た（成形工程）。その後、中間体１０をマイクロ波の照射により乾燥させ、中間体１０を大気雰囲気下において１２００℃、１時間の条件で焼成した（中間体焼成工程）。

次いで、焼成後の中間体１０の外周面１００に、スリット溝状の２つの連通路５を形成した（連通路形成工程）。本実施形態では、平面研削盤に厚さ１ｍｍのブレードを取り付け、中間体１０を研削加工することにより、連通路５を形成した。このとき、連通路５の一部を、中間目封止部４０において窪み部４１が軸方向Ｘに形成される領域内に形成した。その後、焼成後の中間体１０における全ての貫通セル３２の開口端３２０をマスキングした。

次いで、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、充填支持部材６を中間体１０の一方の連通路５から封止セル３１（収集用セル３１ａ）を介して他方の連通路５まで差し込み、収集用セル３１ａの開口端部３１１における目封止材充填領域４００の内側に充填支持部材６を配置した。すなわち、目封止材を充填する際の足場となるように、充填支持部材６を収集用セル３１ａ内に配置した。また、充填支持部材６の一部が中間目封止部４０において窪み部４１が形成される領域に配置されるように、充填支持部材６を配置した。

次いで、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、収集用セル３１ａの開口端３１０から目封止材を圧入・充填し、収集用セル３１ａの開口端部３１１に中間目封止部４０を形成した。その後、中間体１０から充填支持部材６を引き抜き、収集用セル３１ａから充填支持部材６を除去した（目封止工程）。なお、図８では、収集用セル３１ａの一方の開口端部３１１を示したが、他方の開口端部３１１も同様の工程を行った。

これにより、中間目封止部４０と隔壁部２の内壁面２００との接触部分の最内端位置ａよりも収集用セル３１ａの開口端３１０側の領域において、中間目封止部４０に窪み部４１を形成した。本実施形態では、最内端位置ａから収集用セル３１ａの開口端３１０側に向かって凹状に窪んだ窪み部４１を中間目封止部４０に形成した。

次いで、中間目封止部４０を設けた中間体１０を６０℃で乾燥させ、中間体１０の両端面１０１、１０２からマスキングを除去した。その後、中間体１０（中間目封止部４０）を大気雰囲気下において１２００℃、１時間の条件で焼成した（目封止部焼成工程）。これにより、図１〜図５に示すようなフィルタ構造体１を得た。

次に、本実施形態における作用効果について説明する。
フィルタ構造体１において、封止セル３１（収集用セル３１ａ）の開口端部３１１に配置された目封止部４は、隔壁部２の内壁面２００との接触部分の最内端位置Ａよりも封止セル３１の開口端３１０側の領域に、封止セル３１の内側から開口端３１０側に向かって軸方向Ｘに窪んで形成された窪み部４１を有する。そのため、目封止部４と隔壁部２の内壁面２００との接触面積（接着面積）を例えば減少させることなく、十分に確保しながら、窪み部４１の形成によって封止セル３１内の空間体積を増加させることが可能となる。

すなわち、目封止部４の接着強度や耐久性を十分に確保しながら、封止セル３１において機能を発揮することができる有効な体積（有効体積）を増加させることが可能となる。これにより、フィルタ構造体１の性能向上を図ることができる。本実施形態のように、フィルタ構造体１を固液分離や溶剤脱水のためのフィルタとして用い、封止セル３１を収集用セル３１ａとした場合には、ろ過後の流体の収集効率を高めることができるといった効果を得ることができる。

また、本実施形態において、窪み部４１は、目封止部４の最内端位置Ａから封止セル３１の開口端３１０側に向かって軸方向Ｘに窪んで形成されている。そのため、目封止部４と隔壁部２の内壁面２００との接触面積（接着面積）を十分に確保しながら、目封止部４に窪み部４１を形成した分だけ封止セル３１内の空間体積を増加させることが可能となる。

また、封止セル３１は、他のセル３（貫通セル３２）内に流入させた流体を収集するための収集用セル３１ａである。そのため、本実施形態のように、フィルタ構造体１を固液分離や溶剤脱水のためのフィルタとして用いる場合、収集用セル３１ａ内の空間体積（有効体積）を増加させることができるため、収集用セル３１ａの収集効率を高めることができる。

また、フィルタ構造体１には、収集用セル３１ａとフィルタ構造体１の外部とを連通してなる連通路５が設けられている。そのため、本実施形態のように、フィルタ構造体１を固液分離や溶剤脱水のためのフィルタとして用いたときに、収集用セル３１ａに収集されたろ過後の流体を連通路５から外部に排出することができ、ろ過効率を高めることができる。また、フィルタ構造体１を製造するに当たって、収集用セル３１ａの開口端部３１１に目封止材を充填する際に足場となる部材（充填支持部材６）を連通路５から収集用セル３１ａ内に配置することができる。

また、連通路５の一部は、目封止部４の窪み部４１の軸方向形成領域Ｂ内に形成されている。そのため、フィルタ構造体１を製造するに当たって、収集用セル３１ａの開口端部３１１に目封止材を充填する際に足場となる部材（充填支持部材６）を連通路５から収集用セル３１ａ内の特定の箇所、すなわち目封止部４に窪み部４１を形成する箇所に配置する作業が容易となる。

また、フィルタ構造体１において、隔壁部２と目封止部４とは、同一の組成である。そのため、フィルタ構造体１を製造するに当たって、隔壁部２と目封止部４との焼成時の焼成収縮や熱膨張率がほぼ同一となるため、隔壁部２と目封止部４との間でのクラックの発生を抑制することができる。

一方、フィルタ構造体１の製造方法は、前述のとおり、成形工程と、中間体焼成工程と、目封止工程と、目封止部焼成工程とを有する。ここで、目封止工程では、目封止材を充填する際の足場となる充填支持部材６を封止セル３１（収集用セル３１ａ）内に配置し、この状態で封止セル３１の開口端３１０から目封止材を充填して目封止部４を形成する。そして、封止セル３１から充填支持部材６を除去することにより、前記特定の領域において、中間目封止部４０に窪み部４１を形成する。

これにより、窪み部４１が形成された目封止部４を有し、前述したような効果を有するフィルタ構造体１を容易に得ることができる。すなわち、封止セル３１を封止する目封止部４の接着強度・耐久性を十分に確保しながら、封止セル３１の空間体積を増加させ、性能向上を図ることができるフィルタ構造体１を容易に得ることができる。

また、本実施形態において、目封止工程では、目封止部４に、最内端位置ａから封止セル３１の開口端３１０側に向かって軸方向Ｘに窪んだ窪み部４１を形成する。そのため、目封止部４と隔壁部２の内壁面２００との接触面積（接着面積）を十分に確保しながら、目封止部４に窪み部４１を形成した分だけ封止セル３１内の空間体積を増加させることが可能となる。

また、目封止工程前において、中間体１０に、収集用セル３１ａと中間体１０の外部とを連通してなる連通路５を形成する連通路形成工程を行い、目封止工程では、充填支持部材６を連通路５から収集用セル３１ａ内に配置する。そのため、充填支持部材６を収集用セル３１ａ内に配置する作業が容易となる。

また、連通路形成工程では、連通路５の一部を、中間目封止部４０に窪み部４１が軸方向Ｘにおいて形成される領域内に形成する。そのため、充填支持部材６を連通路５から収集用セル３１ａ内の特定の箇所、すなわち中間目封止部４０に窪み部４１を形成する箇所に配置する作業が容易となる。

このように、本実施形態によれば、封止セル３１を封止する目封止部４の接着強度・耐久性を十分に確保しながら、封止セル３１内の空間体積を増加させ、性能向上を図ることができるフィルタ構造体１を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図９に示すように、収集用セル３１ａの内壁面に分離膜１１を設けた例である。本実施形態では、収集用セル３１ａを含むすべてのセル３の内壁面（隔壁部２の内壁面２００）に分離膜１１が設けられている。分離膜１１は、セラミックを主成分とする１層構造の多孔質膜であって、用途に応じた膜厚及び気孔径を有している。分離膜１１としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、ゼオライト等を用いることができる。なお、分離膜１１は、複数層により構成されていてもよい。

また、フィルタ構造体１の軸方向Ｘの両端面１０１、１０２上には、ガラス封止材１２が設けられている。ガラス封止材１２を構成する材料としては、石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等を用いることができる。その他の基本的な構成は、実施形態１と同様である。

本実施形態の場合には、固液分離や溶剤脱水のための分離フィルタとしての機能を向上させることができる。そして、収集用セル３１ａにおけるろ過後の流体の収集効率を高めることができる。その他の基本的な作用効果は、実施形態１と同様である。

（実験例）
本例では、本発明の実施品と比較品とを作製して比較検討を行った例である。
＜実施品の作製及び評価＞
前述の実施形態１と同様の方法で、押出成形・焼成して全長３００ｍｍの中間体を得た。そして、中間体の外周面に幅１ｍｍの連通路を形成した。このとき、中間体の外周面において、中間体の端面から連通路の端部までの距離を１０ｍｍとした。その後、貫通セルの円形状の開口端（直径２ｍｍ）を全てマスキングし、連通路から直径１ｍｍの充填支持部材を挿し込んで固定した。

次いで、封止セル（収集用セル）の略四角形状の開口端（１５×１．５ｍｍ）から目封止材を５ｇ充填し、封止セル（収集用セル）の開口端部に中間目封止部を形成した。そして、中間体から充填支持部材を引き抜き、中間目封止部に窪み部を形成した。その後、窪み部が形成された目封止部を有する中間体を６０℃で乾燥させ、中間体からマスキングを除去し、１２００℃で焼成した。これにより、実施品のフィルタ構造体を得た。

次いで、得られたフィルタ構造体を切断し、目封止部の圧入深さを測定した。ここで、圧入深さとは、目封止部が封止セル（収集用セル）の開口端からどれくらいの距離（深さ）まで形成されているかを示すものである。その結果、目封止部の中央部分では圧入深さが７ｍｍ、目封止部の隔壁部接触部分では圧入深さが１５ｍｍであった。

＜比較品の作製及び評価＞
充填支持部材を用いないこと以外は前述の実施品と同様の方法で、比較品のフィルタ構造体を得た。そして、得られたフィルタ構造体を切断し、目封止部の圧入深さを測定した。その結果、目封止部の中央部分では圧入深さが１８ｍｍ、目封止部の隔壁部接触部分では圧入深さが５ｍｍであった。

また、比較品では、その後にフィルタ構造体の端面研磨を行ったところ、作製した１０体のすべてにおいて研磨時の衝撃で目封止部が欠落し、目封止部の接着強度が不十分であることが確認された。研磨時の衝撃に耐え得る十分な接着強度を確保するためには、目封止材の量が実施品の２．５倍であり、このときの目封止部の中央部分の圧入深さは３０ｍｍ、目封止部の隔壁部接触部分の圧入深さは１２ｍｍであった。

以上の結果から、本発明の実施品は、比較品に比べて、より少ない目封止材量で目封止部の接着強度・耐久性を十分に確保することができることがわかった。また、封止セル（収集用セル）内の空間体積（有効体積）を増加させることができ、性能向上を図ることができる（具体的にはろ過後の流体の収集効率を高めることができる）ことがわかった。

１…フィルタ構造体、１０…中間体、２…隔壁部、２００…内壁面、３…セル、３１…封止セル、３１０…開口端、３１１…開口端部、３１ａ…収集用セル、４…目封止部、４０…目封止部形成領域、４１…窪み部、５…連通路、６…充填支持部材、Ａ，ａ…最内端位置、Ｂ…軸方向形成領域、Ｘ…軸方向

Claims (8)

1. 多孔質の隔壁部と、
   該隔壁部により区画された軸方向に貫通してなる複数のセルと、
   を備えるフィルタ構造体であって、
   該複数のセルのうち、少なくとも１つのセルは、軸方向両側の開口端部の少なくとも一方が目封止部により封止された封止セルであり、
   前記目封止部は、前記隔壁部の内壁面との接触部分の最内端位置よりも前記封止セルの開口端側の領域に、該封止セルの内側から開口端側に向かって軸方向に窪んで形成された窪み部を有し、
   前記封止セルは、他の前記セル内に流入させた流体を収集するとともに２以上の流体を分離するための収集用セルであり、
   当該フィルタ構造体には、前記収集用セルと前記フィルタ構造体の外部とを連通してなる連通路が設けられ、
   前記連通路の少なくとも一部は、前記収集用セルの軸方向のうち前記窪み部の形成領域に連通するように形成されていることを特徴とするフィルタ構造体。
2. 前記窪み部は、前記目封止部の前記最内端位置から前記封止セルの開口端側に向かって軸方向に窪んで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ構造体。
3. 前記収集用セルの内壁面の少なくとも一部には、セラミックを主成分とする分離膜が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ構造体。
4. 多孔質の隔壁部と、該隔壁部により区画された軸方向に貫通してなる複数のセルとを備え、該複数のセルのうち、少なくとも１つのセルは、軸方向両側の開口端部の少なくとも一方が目封止部により封止された封止セルであるフィルタ構造体の製造方法であって、
   前記隔壁部と前記複数のセルとを有する中間体を成形する成形工程と、
   前記中間体を焼成する中間体焼成工程と、
   前記封止セルの前記開口端部における目封止部形成領域の内側に充填支持部材を配置した状態で、前記封止セルの開口端から目封止材を充填して中間目封止部を形成した後、前記封止セルから前記充填支持部材を除去する目封止工程と、
   前記中間目封止部を焼成して前記目封止部を形成する目封止部焼成工程とを有し、
   前記目封止工程では、前記封止セルから前記充填支持部材を除去することにより、前記中間目封止部と前記隔壁部の内壁面との接触部分の最内端位置よりも前記封止セルの開口端側の領域において、前記中間目封止部に、前記封止セルの内側から開口端側に向かって軸方向に窪んだ窪み部を形成することを特徴とするフィルタ構造体の製造方法。
5. 前記目封止工程では、前記中間目封止部に、前記最内端位置から前記封止セルの開口端側に向かって軸方向に窪んだ前記窪み部を形成することを特徴とする請求項４に記載のフィルタ構造体の製造方法。
6. 前記封止セルは、他の前記セル内に流入させた流体を収集するとともに２以上の流体を分離するための収集用セルであることを特徴とする請求項４または５に記載のフィルタ構造体の製造方法。
7. 前記目封止工程前において、前記中間体に、前記収集用セルと前記中間体の外部とを連通してなる連通路を形成する連通路形成工程を行い、前記目封止工程では、前記充填支持部材を前記連通路から前記収集用セル内に配置することを特徴とする請求項６に記載のフィルタ構造体の製造方法。
8. 前記連通路形成工程では、前記連通路の少なくとも一部を、前記収集用セルの軸方向のうち前記窪み部が形成される領域に連通するように形成することを特徴とする請求項７に記載のフィルタ構造体の製造方法。

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