(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・シリカ及び炭素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の繊維の織布層又はチョップドヤーンの集合層として構成される繊維成形体と、
この繊維成形体の除塵表面空孔内に形成され、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・シリカ、炭素及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のチョップド単繊維から構成される単繊維凝集層と、
この単繊維凝集層が形成された繊維形成体の繊維表面に炭化珪素、窒化珪素、及びアルミナよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の気相蒸着コーティング層を形成したことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・シリカ及び炭素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の繊維の織布の層又はチョップドヤーンの集合層に対して樹脂類の含浸により繊維成形体を形成しておき、
前記繊維成形体の除塵表面空孔内に、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・シリカ、炭素及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のチョップド単繊維を分散剤によりスラリ状にして含浸させ、
この含浸スラリの乾燥後に樹脂類の炭化処理をなし、
チョップド単繊維凝集層が形成された繊維成形体の繊維表面に炭化珪素、窒化珪素、及びアルミナよりなる群から選ばれる１種又は２種以上のコーティング層を気相蒸着させることを特徴とするフィルタの製造方法。
【請求項３】
炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・シリカ及び炭素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の繊維の織布の層又はチョップドヤーンの集合層として構成される繊維成形体を形成しておき、
前記繊維成形体の樹脂類の炭化処理をなし、
この繊維成形体の繊維表面に炭化珪素、窒化珪素、及びアルミナよりなる群から選ばれる１種又は２種以上のコーティング層を気相蒸着させ、
前記繊維成形体の除塵表面空孔内に、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・シリカ、炭素及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のチョップド単繊維を分散剤によりスラリ状にして含浸させ、
このスラリ乾燥後に前記単繊維凝集層の樹脂類の炭化処理をなし、
この単繊維凝集層の繊維表面に炭化珪素、窒化珪素、及びアルミナよりなる群から選ばれる１種又は２種以上のコーティング層を気相蒸着させることを特徴とするフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴミ焼却炉の出口排ガスやボイラ出口排ガス、製鉄用高炉の炉頂圧タービン流入ガス又は高炉排ガスなどの高温ガス中のダスト除去に利用するのに好適であるとともに、特に石炭利用複合発電システムの集塵に用いるのに好適な除塵用フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴミ焼却炉出口排ガス等の除塵処理において、該排ガスを冷却することなく高温のまま除塵を行なえるならば、排ガスを除塵後、熱交換を行なってボイラで高温、高圧の蒸気を得、これを発電に用いることにより熱エネルギーを電気エネルギーとして有効に回収することができる。また、化石燃料の燃焼においてエネルギーの有効利用を促進させるために加圧流動層複合発電や石炭ガス化複合発電などの複合発電システムの開発が行われているが、この場合も、燃焼排ガスや還元性ガスによりガスタービンを駆動させる際に、摩耗、腐食防止のためにタービン入口までに石炭ガス中の硫黄化合物や粒子状物質などを除去する必要があり、高温集塵が極めて重要となっている。
【０００３】
従って、排熱回収・有効利用の観点からは、排ガスを冷却することなく除塵する必要があり、このため除塵用フィルタとしては、耐熱温度が高く、１０００℃以上での使用が可能であることが望まれる。また、ゴミ焼却炉の排ガス中には腐食性のＨＣｌやＣｌ２が含まれており、また、石炭利用複合発電システムにおいてもダストによる摩耗や、腐食性ガスによるタービン腐食の問題を生じるため、除塵用フィルタとしては、耐熱温度が高いことに加えて、高温での耐食性に優れることが望まれる。更に、処理効率の向上、除塵器の小型化のためには、圧力損失が小さいこと及びフィルタの厚さが薄いことなどが望まれる。即ち、圧力損失が大きい場合には、圧力損失を小さくして除塵効率を高めるために、排ガスの通過流速を低くする必要があるが、通過流速を小さくするためには、除塵器を大型化せざるを得ない。また、肉厚のフィルタは、それ自体が嵩高くなるため、除塵器の大型化につながる。
【０００４】
従来、各種排ガスのダスト除去用フィルタとしては、ガラス繊維製バッグフィルタ、金属製バッグフィルタ、ハニカム構造セラミックフィルタ、セラミックチューブフィルタなどが提供されている。また、化学蒸着法（ＣＶＤ法）によるセラミック製フィルタも開発されつつある。
【０００５】
しかし、従来のフィルタのうち、ガラス繊維製バッグフィルタは、最高使用温度が２５０〜３００℃程度であり、このバッグフィルタを高温排ガスの除塵に用いるためには、高温排ガスを冷却する必要があることから、排熱回収・有効利用の面で不利である。
【０００６】
金属（インコネル）製バッグフィルタでは、最高使用温度が８７０℃と、ガラス繊維製バッグフィルタよりも高いものの、耐食性の面で問題があり、腐食性ガスの除塵には使用し得ないという欠点がある。
【０００７】
ハニカム構造セラミックフィルタでは、最高使用温度は６００℃とさほど高くない上に、焼結セラミック製であるために、肉厚で、しかも、気孔率が小さいために圧力損失が大きいという欠点がある。
【０００８】
セラミックチューブフィルタは、最高使用温度が９００〜１０００℃と高いが、焼結セラミック製であるため、上記と同様に、肉厚で圧力損失が大きいという欠点がある。
【０００９】
しかも、既存のセラミックフィルタはＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３製とされており、高温で腐食の激しい排ガスの除塵には対応できず、熱衝撃により割れやすいという欠点がある。
【００１０】
また、現在開発中のＣＶＤ法によるセラミック製フィルタでは、肉厚で、圧力損失が大きく、しかも高コストであるという欠点がある。
【００１１】
このような観点から、出願人は、ｌ０００℃以上の高温でも使用でき、Ｃｌ２やＨＣｌを含有する腐食性雰囲気において、かつ、高温において使用でき、かつ薄肉で、圧力損失が小さく、除塵器の小型化が可能であるといった条件を満たし、ゴミ焼却排ガスの除塵用フィルタとして用いることのできるフィルタを提供した（特開平７−１１６４３３号公報）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記フィルタでも、最大除塵効率は上述した石炭利用複合発電システムで要求されるダスト濃度以下にはできない欠点があった。
【００１３】
本発明は上記フィルタを更に進めて、高温の腐食性雰囲気においても使用可能な高い耐熱性と耐食性を有し、しかも、圧力損失が小さく薄肉の除塵用フィルタとしつつ、特に石炭利用複合発電システム等において要求される細かいダストの捕集効率を向上させ、集塵出口ダスト濃度を１０ｍｇ／ｍ３Ｎ以下にまで低下できるフィルタとしつつ、より安価なフィルタを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るフィルタは、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルミナ・シリカ（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）及び炭素（Ｃ）よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の繊維の織布層又はチョップドヤーンの集合層として構成される繊維成形体の除塵表面空孔内に、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルミナ・シリカ（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、炭素（Ｃ）及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のチョップド単繊維から構成される単繊維凝集層を形成し、この単繊維凝集層が形成された繊維成形体の繊維表面に炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の気相蒸着コーティング層を形成したことを特徴としている。
【００１５】
これは、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルミナ・シリカ（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）及び炭素（Ｃ）よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の繊維の織布の層又はチョップドヤーンの集合層に対して樹脂類の含浸により繊維成形体を形成しておき、前記繊維成形体の除塵表面空孔内に、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルミナ・シリカ（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、炭素（Ｃ）及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のチョップド単繊維を分散剤によりスラリ状にして含浸させ、前記スラリの乾燥後に樹脂類の炭化処理をなして前記チョップド単繊維凝集層を設け、この単繊維凝集層の繊維表面に炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のコーティング層を気相蒸着させて製造することができる。
【００１６】
また、他の方法として、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルミナ・シリカ（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）及び炭素（Ｃ）よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の繊維の織布の層又はチョップドヤーンの集合層として構成される繊維成形体を形成しておき、前記繊維成形体の樹脂類の炭化処理をなし、この繊維成形体の繊維表面に炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のコーティング層を気相蒸着させ、前記繊維成形体の除塵表面空孔内に、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、アルミナ・シリカ（Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２）、炭素（Ｃ）及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のチョップド単繊維を分散剤によりスラリ状にして含浸させ、表面の余分のスラリーを拭き取って除去し、前記単繊維凝集層の樹脂類の炭化処理をなし、この単繊維凝集層の繊維表面に炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、及びアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のコーティング層を気相蒸着させることにより製造することも可能である。
【００１７】
【作用】
本発明のフィルタは、ＳｉＣ繊維、Ｓｉ３Ｎ４繊維、Ａｌ２Ｏ３繊維、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２繊維又はＣ繊維から構成される織布、ヤーンの集合体の不織布を成形して、所定のフィルタ形状としておき、この成形体の除塵表面部にチョップド単繊維スラリを含浸して単繊維凝集層を形成し、樹脂の炭化処理を行い、この単繊維凝集層を表面層に備えた繊維成形体の繊維表面にＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、又はＡｌ２Ｏ３のＣＶＤコーティング層を形成したフィルタ構造としてなるものであり、特にフィルタ表面層のチョップド単繊維凝集体における微細な孔による初期捕集をなす構成であるため、細かいダストの集塵機能に優れている。
【００１８】
すなわち、フィルタ本体は高耐熱性材料のみで構成されることから、１０００℃以上の高温でも使用可能な優れた耐熱性を備えるとともに、ヤーンを束ねた織布あるいは不織布繊維成形体を基体とするため、薄肉でも十分な機械的強度を備え、空孔率が大きく、圧力損失の小さいフィルタ機能があり、更に、繊維成形体の繊維表面および表層部チョップド単繊維凝集層の繊維にＣＶＤ法による高純度で高耐食性、高耐熱性のコーティング層が形成されているため、高温におけるＨＣｌ等の腐食性雰囲気においても十分に使用可能である。
【００１９】
本発明は、上記繊維成形体からなる基体にＣＶＤコーティング層を形成した上に、更に除塵表面にチョップド単繊維凝集層を形成し、単繊維表面にセラミックスコーティング層を形成しているため、表層面での一次ダスト捕集が行われ、次いで内層側での二次ダスト捕集が行われる。したがってチョップド単繊維凝集層では微細な孔による捕集機能により細かいダストが効率的に捕集され、初期の集塵効率が高くなり、チョップド単繊維凝集層を設けないフィルタでの捕集効率が９９．５％であったのに対し、ウィスカ凝集層を表層部に設けた本発明では初期の集塵効率が９９．９５％にも達した。また、圧損に関しては、上記フィルタ本体のみよりはチョップド単繊維凝集層の存在により圧損が大きいものの、集塵運転に伴う圧損の上昇は少ないものとなる。これはチョップド単繊維凝集層の内部にダストが入り込むことが極力阻止され、基本的に表面捕集作用をなすからである。また、チョップド単繊維凝集層では微細な孔による捕集であるため、ダスト粒が除塵表面にて堆積されるだけであり、目詰まりし難いものとなっており、これによりパルスジェットによるダスト払い落としを繰り返した後も、圧損上昇を低く抑えることができ、経時的圧損上昇が小さいものとなっている。このため、特に石炭利用複合発電システム等のように、排気ガスをタービンに導くような経路に上記フィルタを配置することにより、従来のセラミックフィルタで最大効率と称されている限度以上の捕集効率を実現できるようになった。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の具体的実施の形態を、フィルタの製造方法に従って詳細に説明する。
【００２１】
本発明のフィルタを製造するには次のようにして行う。
【００２２】
（第１工程／繊維成形工程）
ＳｉＣ繊維、Ｓｉ３Ｎ４繊維、Ａｌ２Ｏ３繊維、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２繊維又はＣ繊維を用いて繊維成形体を製造する。すなわち、
（ａ）上記繊維の織布を１枚あるいは複数枚積層した層
又は
（ｂ）長さ１ｍｍ以上、好ましくは５〜２５ｍｍのチョップドヤーンの集合層
【００２３】
なお、これらの（ａ）、（ｂ）の単繊維径は５〜２０μｍ程度であることが好ましい。長さ１ｍｍ以下では、繊維と繊維の交差により形成される空隙率が小さくなり、フィルタの圧力損失が増大してしまう。また、繊維径が５μｍより小さいと繊維と繊維の交差により形成される空隙率が小さくなり、フィルタの圧力損失が増大してしまう。２０μｍより大きいと繊維と繊維の交差により形成される空隙が大きくなり、ウィスカ凝集層の形成が困難となる。これは空孔が大であるとウィスカ凝集層が乾燥や蒸着処理工程で脱落し易くなり、脱落により大きな空孔が残存するフィルタとなって、この孔からダストが通過しフィルタ機能を果たさなくなるからである。また、（ｂ）において、チョップドヤーンはこのような単繊維を５００〜２０００本程度収束したものが好ましい。
【００２４】
このような繊維成形体は、例えば、繊維の織布を積層して樹脂を含浸させ、これを型に入れて真空成形することによって所望の形状に成形する。
【００２５】
また、チョップドヤーンの集合体に樹脂を含浸させたものを成形型に巻き付けた後、硬化成形させてもよい。
【００２６】
この場合、樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール等を用いることができ、なお、樹脂の使用に当っては必要に応じて更に有機溶媒又は水を用いる。
【００２７】
なお、成形体としての基層の厚さは１〜１０ｍｍとすることが望ましい。基層の厚さが１ｍｍ以下では、製作工程でのハンドリングにより破損しやすくなり、歩留りが悪化して製品価格が高くなってしまい、基層の厚さが１０ｍｍを越えると、圧力損失が大きくなり、石炭利用複合発電システムに利用できない除塵フィルタとなってしまうのである。
【００２８】
（第２工程／チョップド単繊維含浸工程）
上記繊維成形体の除塵表面となる面にセラミックスのチョップド単繊維を含浸し、上記繊維成形体表面の余分な樹脂を拭き取って除去する。このチョップド単繊維はＳｉＣ繊維、Ｓｉ３Ｎ４繊維、Ａｌ２Ｏ３繊維、Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２繊維、Ｃ繊維又は黒鉛繊維とし、これらの繊維直径が０．５〜２０μｍの繊維を０．１〜５ｍｍの長さに切断処理した単繊維を用いるのが好ましい。繊維径＜０．５μｍでは、繊維と繊維の交差により形成される除塵表面層の空隙率が小さくなり、フィルタの圧力損失が増大し、逆に繊維径＞２０μｍでは、第１工程で形成された繊維成形体の空孔内へチョップド単繊維が含浸しにくくなる。また、繊維長さ＜０．１ｍｍでは、繊維と繊維の交差により形成される除塵表面層の空隙率が小さくなり、フィルタの圧力損失が増大し、逆に繊維長さ＞５ｍｍでは、第１工程で形成された繊維成形体の空孔内へチョップド単繊維が含浸しにくくなるからである。
【００２９】
このようなチョップド単繊維を繊維成形体に含浸させるが、これは次のような方法を採ることができる。
（ａ）分散剤等でチョップド単繊維をスラリ状にし、繊維成形体表面に刷毛等で塗布、乾燥する。
（ｂ）分散剤等でチョップド単繊維をスラリ状にし、このスラリ中に繊維成形体を漬け、空孔に浸透させた後に乾燥する。この場合は、除塵表面以外の部分に廻り込まないように、例えば成形体が円筒形の場合には開口部に蓋をする等の処置をして漬け込むようにすればよい。
【００３０】
スラリ原料並びに配合割合は次のようにしている。
（１）ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４繊維
繊維          ＝４０重量％、
水            ＝５９．７重量％、
ジエチルアミン＝０．３％
を混合し、ボールミルにより１時間混練する。
（２）Ａｌ２Ｏ３繊維
繊維          ＝７０重量％、
水            ＝２９．５重量％、
解膠剤（アクリル系オリゴマー酸型）＝０．５％
を混合し、ボールミルにより１時間混練する。
（３）Ｃ、黒鉛繊維
繊維          ＝６０重量％、
エタノール    ＝４０重量％、
を混合し、ボールミルにより１時間混練する。
【００３１】
スラリの乾燥によって含浸されたチョップド単繊維が飛散しないように、適当なバインダーを使用することができる。あるいは、乾燥後に適当なバインダーを塗布し、硬化させるようにしてもよい。このバインダーとしては、例えば、エポキシ樹脂、ポリビニールアルコール樹脂のようなものを用いればよい。
【００３２】
上記チョップド単繊維の含浸深さは次のように設定する。
（チョップド単繊維平均径×１０）＜チョップド単繊維含浸深さ＜１ｍｍ
チョップド単繊維平均径の１０倍以下では大きな気孔が残存し、除塵効率を低下させてしまい、１ｍｍ以上に含浸させるとセラミックコーティングしたチョップド単繊維層中に微細気孔が有って１ｍｍ以上では圧力損失が大きくなり、石炭利用複合発電システムの除塵装置に適さなくなるからである。
【００３３】
（第３工程／炭化処理工程）
繊維成形体の除塵表面にチョップド単繊維を含浸させたフィルタ素材の樹脂類を炭化（あるいは黒鉛化）して繊維結合処理を行う。これは成形体を不活性ガス中において加熱処理し、結合樹脂を炭化させることで行えばよい。このようにして得られる繊維成形体は、樹脂の炭化又は黒鉛化により生成した炭素又は黒鉛が繊維同志の接点を接合してなる繊維成形体となる。
【００３４】
また、前記繊維成形体は表面にＣＶＤ法により炭素を析出させることにより、析出させた炭素で繊維同志の接点を接合して製造することもできる。次工程のＣＶＤコーティングに到るまでのハンドリングに十分に耐え、しかも空孔率の大きい多孔質繊維成形体を容易に製造することができる。
【００３５】
（第４工程／ＣＶＤコーティング工程）
上述のチョップド単繊維凝集層が形成された繊維成形体に対し、当該繊維成形体を構成している繊維表面に、所定割合の空孔が残存するようにＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、又はＡｌ２Ｏ３のＣＶＤコーティング層を形成することにより、繊維表面の耐熱強度が向上されるとともに繊維同志の結合性が増したフィルタが製造される。
【００３６】
チョップド単繊維の表面コーティング層の膜厚は
０．５μｍ＜ｔｍ＜５μｍ
の範囲で蒸着させるのである。０．５μｍ以下では強度、耐熱性、耐食性が弱く、５μｍ以上では空孔率が小さくなり圧損が増大するからである。
【００３７】
このようなフィルタでは、繊維成形体を構成する繊維、この繊維の接合のための炭素又は黒鉛、上記ＣＶＤコーティング層及び空孔の体積合有率は、その除塵効率、圧力損失、耐熱性、機械的特性、耐久性等の面から、下記の範囲であることが好ましい。
繊維：１〜１５％
炭素又は黒鉛：２〜２０％
ＣＶＤコーティング層：２〜１５％
空孔：５０〜９５％
すなわち、繊維＜１％では、フィルタの強度が低くなりすぎ、逆洗時のガスの風圧により損傷しやすくなる。また、繊維＞１５％では、圧力損失の小さなフィルタとするためにＣＶＤコーティング層を少なくする必要が生じ、これによって繊維と繊維の結合力が低下し、逆洗の圧力に耐えられなくなる。更に、炭素又は黒鉛＜２％ではＣＶＤコーティング前のハンドリングに耐えられる結合強度が得られず、炭素又は黒鉛＞２０％では、圧力損失の小さなフィルタとするためにＣＶＤコーティング層を少なくする必要が生じ、これによって繊維と繊維の結合力が低下し、逆洗の圧力に耐えられなくなる。ＣＶＤコーティング層＜２％では繊維と繊維の結合力が弱く、逆洗時の風圧に耐えられない。また、ＣＶＤコーティング層＞２０％では脆くなって熱衝撃に耐えられなくなる。加えて、空孔＜５０％では圧力損失が大となり、空孔＞９５％では強度が低下し、逆洗に耐えられず、またウィスカ凝集層の形成が困難となり、凝集層が脱落し、大きな空孔が残存するフィルタになりやすいからである。
【００３８】
このようなフィルタ本体の形状としては特に制限はないが、圧力損失を小さくし、かつ、フィルタの逆洗（堆積ダストの除去）時の圧力に対する耐久性を高めるために、次の（Ａ）〜（Ｃ）の形状とするのが好ましい。
（Ａ）  有底又は無底円筒形状
（Ｂ）  有底又は無底角筒形状
（Ｃ）  上記（Ａ）又は（Ｂ）で長さ方向にテーパがついたもの（一端側と他端側で横断面の大きさが異なるもの）
【００３９】
なお、フィルタの肉厚ｔは、圧力損失、耐逆洗圧力の面から、フィルタの半径Ｒに対して、√（Ｒ／３０）＜ｔ＜１５ｍｍであることが好ましい。ｔ＜√（Ｒ／３０）では圧力損失は小さいものの逆洗圧力により破損し易く、ｔ＞１５ｍｍでは耐逆洗圧力性は良好であるものの、圧力損失が大きくなるからである。
【００４０】
ここで、フィルタの半径Ｒとは、円筒形フィルタ（Ａ）ではその内半径（真円でない場合には平均内半径）、角筒形フィルタ（Ｂ）では内壁の外接円半径、テーパ付フィルタ（Ｃ）では上記（Ａ）、（Ｂ）における半径において、大きい方の半径をさす。
【００４１】
上記フィルタにおいて、繊維成形体を構成する繊維材質（織布繊維、チョップド単繊維）と、ＣＶＤコーティング層の材質とは同一であっても異なっていても良いが、両者を同一材質とした場合には、熱膨張差による応力の発生が防止され、より高温での使用に有利である。
【００４２】
このように構成された本発明のフィルタは、ゴミ焼却炉の出口排ガスやボイラ出口排ガスのダスト除去、製鉄用高炉の炉頂圧タービン流入ガスのダスト除去、高炉排ガスのダスト除去等に有効であるが、特に高温、腐食性ガスの除塵とともに、ダスト濃度を大幅に低減させる必要のある加圧流動層複合発電や石炭ガス化複合発電などの石炭利用複合発電システムにおける高温集塵に極めて有効に使用することができる。
【００４３】
なお、本発明のフィルタ製造工程は、
（１）第１工程／繊維成形工程→第３工程／炭化処理工程→第４工程／ＣＶＤコーティング工程→第２工程／チョップド単繊維含浸工程→第３工程／炭化処理工程→第４工程／ＣＶＤコーティング工程の順位、
（２）第１工程／繊維成形工程→第３工程／炭化処理工程→第２工程／チョップド単繊維含浸工程→第３工程／炭化処理工程→第４工程／ＣＶＤコーティング工程の順位、
で行うこともできる。
【００４４】
このようにすることで、織布等により形成されている繊維成形体の繊維炭化処理とＣＶＤコーティングにより基体強度が予め確保され、得られた繊維成形体は、樹脂の炭化又は黒鉛化により生成した炭素又は黒鉛が繊維同志の接点を接合した繊維成形体となる。この結合強度が高い繊維成形体に対してチョップド単繊維が含浸され、除塵表面に単繊維集合体の凝集層が形成され、更に最終的に行われるセラミックス表面蒸着により単繊維同志の結合性を強化安定させることができる。
【００４５】
【実施例】
（実施例１）
長さ２ｍｍ、直径１５μｍのＳｉＣ繊維をアセトン：フェノール樹脂＝２：１（重量比）の混合液中に分散させ、これを型に流し込んでオートクレーブ処理により硬化させ、その後、窒素ガス雰囲気中にて９００℃で加熱して樹脂を炭化させた。このようにして得られたＳｉＣ繊維成型体の繊維表面にＣＶＤ法によりＳｉＣコーティング層を形成して図１に示す断面形状及び寸法の、フランジ部１Ａ、円筒部１Ｂ、底面部１Ｃよりなる円筒形フィルタ本体１を製造した。得られたフィルタ本体の各構成要素の体積含有率は次の通りである。
ＳｉＣ繊維          ：７％
炭素                ：２％
ＳｉＣコーティング層：１０％
空孔                ：８１％
【００４６】
次いで、上記フィルタ本体１に対して、除塵表面となる円筒１Ｂ及び底面部１Ｃの外表面に、長さ０．５ｍｍ、直径８．５μｍのＳｉＣ単繊維をつぎの組成のスラリにして刷毛で塗布し、フィルタ本体表面に付着した余分のスラリを拭き取ったのち、９０℃の大気中で乾燥させた。含浸深さは０．９ｍｍであった。
繊維：水：ジエチルアミン＝４０：５９．７：０．３（重量比）
【００４７】
乾燥後に、ＣＶＤ法によりチョップドＳｉＣ単繊維の表面に対してＳｉＣコーティング層を形成して、セラミックスコーティング単繊維凝集層を形成した。このとき、含浸した単繊維表面に被覆されたセラミックスの平均膜厚ｔｍは２μｍであった。
【００４８】
（比較例１）
上記フィルタ本体、すなわち、ＣＶＤコーティングの単繊維凝集層を形成しないフィルタと以下の除塵条件のもとで、除塵効果の比較を行った。
除塵条件
排ガス量：１２００ｍ３Ｎ／ｈｒ
排ガス温度：１０００〜１０５０℃
ダスト種類：カーボン粒子（平均粒子径１μｍ）
ダスト濃度：４ｇ／ｍ３Ｎ
濾過速度：３．９ｍ／ｍｉｎ（１０２５℃において）
フィルタ本数：２８本（濾過面積約５．１ｍ２）
再生方法：パルスエア（タイマ制御：約３分間隔）
【００４９】
図２及び図３より、本発明のフィルタによれば、長期にわたり、小さい圧力損失にて、また、高い補集効率にて安定に除塵処理できることが明らかである。補集効率は、比較例１が９６．５％以下であったのに対し、実施例１のフィルタでは９９．９％であった。
【００５０】
（実施例２）
直径１１μｍのＳｉＣ連続繊維よりなる不織布を固形分６重量％のポリビニールアルコール水溶液中に分散させ、これを型に流し込んで硬化させ、その後、窒素ガス雰囲気中にて９００℃で加熱して樹脂を炭化させた。このようにして得られたＳｉＣ繊維成型体の繊維表面にＣＶＤ法によりＳｉＣコーティング層を形成して、図１に示す断面形状及び寸法の、フランジ部１Ａ、円筒部１Ｂ、底面部１Ｃよりなる円筒形フィルタ本体１を製造した。
得られたフィルタ本体の各構成要素の体積含有率は次の通りである
ＳｉＣ繊維：１２％
炭素：１．５％
ＳｉＣコーティング層：６．５％
空孔：８０％
【００５１】
次いで、上記フィルタ本体１に対して、除塵表面となる円筒１Ｂ及び底面部１Ｃの外表面に、長さ１ｍｍ、直径８．５μｍのＳｉＣ単繊維をつぎの組成のスラリにして刷毛で塗布し、フィルタ本体表面に付着した余分のスラリを拭き取ったのち、９０℃の大気中で乾燥させた。含浸深さは０．７ｍｍであった。
繊維：水：ジエチルアミン＝４０：５９．７＝０．３（重量比）
【００５２】
乾燥後に、ＣＶＤ法によりチョップドＳｉＣ単繊維の表面に対してＳｉＣコーティング層を形成して、セラミックスコーティング単繊維凝集層を形成した。このとき、含浸した単繊維表面に被覆されたセラミックスの平均膜厚ｔｍは３．５μｍであった。
【００５３】
（比較例２）
上記フィルタ本体、すなわち、ＣＶＤコーティングの単繊維凝集層を形成しないフィルタと以下の除塵条件のもとで、除塵効果の比較を行った。
除塵条件
排ガス量：１２００ｍ３Ｎ／ｈｒ
排ガス温度：１０００〜１０５０℃
ダスト種類：カーボン粒子（平均粒子径１μｍ）
ダスト濃度：４ｇ／ｍ３Ｎ
濾過速度：３．９ｍ／ｍｉｎ（１０２５℃において）
フィルタ本数：２８本（濾過面積約５．１ｍ２）
再生方法：パルスエア（タイマ制御：約３分間隔）
【００５４】
図４及び図５より、本発明のフィルタによれば、長期にわたり、小さい圧力損失にて、また、高い補集効率にて安定に除塵処理できることが明らかである。補集効率は、比較例２が９７．８％以下であったのに対し、実施例２のフィルタでは９９．９２％であった。
【００５５】
（実施例３）
実施例１と同様の方法により製造した有底角筒形フィルタを使用して、外形寸法２．２ｍ×１．５ｍ×１．０ｍ高さで総濾過面積が１７．４ｍ２前の除塵器を製造し、一般都市ゴミを焼却して発生した排ガスを下記除塵条件にて処理した。
【００５６】
（比較例３）
上記フィルタ本体、すなわち、ＣＶＤコーティングの単繊維凝集層を形成しないフィルタと以下の除塵条件のもとで、除塵効果の比較を行った。
除塵条件
排ガス量：９７０ｍ３Ｎ／ｈｒ
排ガス温度：９００℃
除塵器入口ダスト濃度：７ｇ／ｍ３Ｎ
【００５７】
図６及び図７より、本発明のフィルタによれば、比較例３と比較して圧力損失はわずかに増大するが、長期にわたり高い補集効率にて安定に除塵処理できることが明らかである。補集効率は、比較例３が９９．５％以下であったのに対し、実施例３のフィルタでは９９．９５％であった。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・シリカ及び炭素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上の繊維の織布の層又はチョップドヤーンの集合層により形成される繊維成形体の表層部に炭化珪素、窒化珪素、アルミナ、アルミナ・シリカ、炭素及び黒鉛よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のチョップド単繊維を含浸させて形成される単繊維凝集層を設け、繊維表面には炭化珪素、窒化珪素、アルミナ及び炭素よりなる群から選ばれる１種又は２種以上のコーティング層を気相蒸着させたＣＶＤコーティング層を形成するようにしてあるので、耐熱性、高温での耐腐食性、耐久性に優れるとともに、圧力損失の上昇を抑制しつつ、除塵表面部におけるチョップド単繊維凝集層の微細な孔により、細かいダストまでの一次捕集と、これに続く内部のＣＶＤ処理された繊維成形体による二次捕集作用によって捕集効率が大幅に向上され、かつ小型薄肉化が可能で、石炭利用複合発電システム等で要求される高効率ダスト捕集処理に有効なフィルタが提供される。また、基体をセラミックス繊維による織布あるいは不織布により形成しつつ、表層部にチョップド単繊維凝集層を直接形成するために、コスト的に安価にしつつ、高精度フィルタとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のフィルタ断面図及び部分拡大図である。
【図２】実施例１と比較例１の圧力損失の経時的変化を求めた除塵試験結果を示すグラフである。
【図３】実施例１と比較例１の粉塵捕集効率の経時的変化を求めた除塵試験結果を示すグラフである。
【図４】実施例２と比較例２の圧力損失の経時的変化を求めた除塵試験結果を示すグラフである。
【図５】実施例２と比較例２の粉塵捕集効率の経時的変化を求めた除塵試験結果を示すグラフである。
【図６】実施例３と比較例３の圧力損失の経時的変化を求めた除塵試験結果を示すグラフである。
【図７】実施例３と比較例３の粉塵捕集効率の経時的変化を求めた除塵試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１    円筒形フィルタ本体
１Ａ  フランジ部
１Ｂ  円筒部
１Ｃ  底面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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