(57)【要約】【課題】小型で通水性に優れ、特に、化学工業、食品工業等の分野におけるプロセス機器や家庭用の浄水器等に好適に用いられるフィルタエレメント及びその製造方法を提供する。【解決手段】原液の流路となる複数のセル９を有する多孔質体からなるフィルタエレメント１であって、一方の端部３ａに、その端面６ａ側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、所定のセル９の並びに沿って一方の端面６ａの端縁の一の部位から他の部位に渡って円形における直径又は弦の形状を保持するようにほぼ直線状に延びる少なくとも１本の溝４が形成されてなるとともに、溝４のうち、一方の端面６ａ側から溝４の所定の深さに達しない深さまでの部分に封止材５が埋め込まれてなり、溝４と封止材５とによって、その外周面２の、一方の端面６ａ側から所定距離離れた一の部位から他の部位までほぼ直線状に貫通する貫通孔７が形成されてなることを特徴とするフィルタエレメント１。【選択図】　図１
2004141728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液の流路となる複数のセルを有する多孔質体からなり、一方の端部から取り入れた浄化すべき前記原液を、その内部を透過させることによって浄化して外周面側から浄化液として取り出す所定形状のフィルタエレメントであって、
前記一方の端部に、その端面側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、所定の前記セルの並びに沿って前記一方の端面の端縁の一の部位から他の部位に渡ってほぼ直線状に延びる少なくとも１本の溝が形成されてなるとともに、前記溝のうち、前記一方の端面側から前記溝の所定の深さに達しない深さまでの部分に封止材が埋め込まれてなり、前記溝と前記封止材とによって、その外周面の、前記一方の端面側から所定距離離れた一の部位から他の部位までほぼ直線状に貫通する貫通孔が形成されてなることを特徴とするフィルタエレメント。
【請求項２】
他方の端部の、前記一の端部における前記封止材が埋め込まれた前記溝の部分に対応する部位に、前記封止材と同一材質の目詰材が配設されてなる請求項１に記載のフィルタエレメント。
【請求項３】
少なくともいずれか一方の前記端部の、前記端面を含む表面にシール層が形成されてなる請求項１又は２に記載のフィルタエレメント。
【請求項４】
前記端面の直径が５０〜１００ｍｍであるとともに、軸方向の長さが５０〜１５０ｍｍの円柱形状である請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
【請求項５】
浄水器用フィルタエレメントである請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルタエレメント。
【請求項６】
水圧０．１ＭＰａにおける通水量が　３〜３０Ｌ／ｍｉｎである請求項５に記載のフィルタエレメント。
【請求項７】
原料を押出成形して原液の流路となるセルを有する多孔質体からなる所定形状の未焼成フィルタ成形体を得、
得られた前記未焼成フィルタ成形体を乾燥及び焼成して焼成フィルタ成形体を得、
得られた前記焼成フィルタ成形体の一方の端部に、その端面側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、所定の前記セルの並びに沿って前記一方の端面の端縁の一の部位から他の部位に渡って少なくとも１本の溝を形成して、溝付きフィルタ成形体を得、
得られた前記溝付きフィルタ成形体の前記溝のうち、前記一方の端面側から前記溝の所定の深さに達しない深さまでの部分だけに封止材を埋め込んで、前記溝付きフィルタ成形体の外周面の、前記一方の端面側から所定距離離れた一の部位から他の部位までほぼ直線状に貫通する貫通孔を有する貫通孔付きフィルタ成形体を得、
得られた前記貫通孔付きフィルタ成形体を再度焼成してフィルタエレメントを得ることを特徴とするフィルタエレメントの製造方法。
【請求項８】
他方の端部の、前記一の端部における前記封止材が埋め込まれた前記溝の部分に対応する部位に、前記封止材と同一材質の目詰材を配設する工程を含む請求項７に記載のフィルタエレメントの製造方法。
【請求項９】
少なくともいずれか一方の前記端部の、前記端面を含む表面にシール層を形成する工程を含む請求項７又は８に記載のフィルタエレメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタエレメント及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、小型で通水性に優れ、特に、化学工業、食品工業等の分野におけるプロセス機器や家庭用の浄水器等に好適に用いられるフィルタエレメント及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、化学工業、食品工業等の分野におけるプロセス機器や家庭用の水道水等に用いられる浄水器において、浄化すべき原液を、その内部を透過させることによって除菌、濾過等の浄化を行うフィルタとして、例えば、原液の流路となる複数のセルを有する多孔質体からなり、一方の端部から取り入れた浄化すべき原液を、その内部を透過させることによって浄化して浄化液として取り出すセラミックス製や中空糸製のフィルタエレメントが用いられおり、特に、その形状が変形しにくく、耐久性が高いことからセラミックス等のフィルタエレメントは様々な分野に渡って広く用いられている。
【０００３】通常、このフィルタエレメントは、通水量を確保しつつ濾過性能を向上させる観点から、比較的大きい細孔を有する多孔質体の表面を、比較的小さい細孔を有するセラミックス濾過膜で被覆したものが用いられており、高分子膜等と比較して、物理的強度、耐久性に優れるため信頼性が高いこと、耐食性が高いため酸アルカリ等による洗浄を行っても劣化が少ないこと、さらには、濾過能力を決定する細孔径の精密な制御が可能である点において優れており、特に、家庭用の浄水器等に好適に用いられている。
【０００４】従来、この家庭用の浄水器に関しては、浄水器本体の省スペース化と通水量の増加という二つの要望があり、このために、上述したフィルタエレメントも、小型化と通水量の増加とが要求されていた。
【０００５】しかしながら、フィルタエレメントはその大きさが小さくなるにつれて通水量が減少する傾向にあり、フィルタエレメントの小型化と通水量の増加とは二律背反の関係にあり、両者を両立させることは極めて困難であった。
【０００６】このため、筒状の多孔体（多孔質体）の長手方向に形成された、多数の平行な流通路（セル）の内周面に、多孔体の細孔に比して更に細孔径が小さい濾過膜を形成し、流通路に供給した被処理液体（原液）を濾過膜で濾過し、この濾過液が多孔体の細孔を透過して外部空間に流出するように構成するとともに、多孔体中心部近傍の流通路からの通水量を増加するために、多孔体の長手方向にスリット状の空隙部を設け、かつ、この空隙部と連通する流通路の縁端部を封止してなるセラミックフィルタにおいて、スリット状の空隙部を、筒状の多孔体の長手方向の中央部のみに設けた構成のセラミックスフィルタが開示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１５３１１７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このようなセラミックスフィルタは、本来、大型、例えば、体積が３．９Ｌ以上、長さ５００ｍｍ以上、端面の直径１００ｍｍ以上のフィルタに関するものであり、家庭用の浄水器等に用いられる小型、例えば、体積が１．２Ｌ以下、長さ１５０ｍｍ以下、端面の直径１００ｍｍ以下のフィルタに応用することは、前述した流通路を区画する多孔体が、空隙部を形成する際に破損することがあることから極めて困難であるという問題があった。
【０００９】本発明は、上述の問題に鑑みなされたもので、小型で通水性に優れ、特に、化学工業、食品工業等の分野におけるプロセス機器や家庭用の浄水器等に好適に用いられるフィルタエレメント及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するため、本発明は、以下のフィルタエレメント及びその製造方法を提供するものである。
【００１１】
［１］　原液の流路となる複数のセルを有する多孔質体からなり、一方の端部から取り入れた浄化すべき前記原液を、その内部を透過させることによって浄化して外周面側から浄化液として取り出す所定形状のフィルタエレメントであって、前記一方の端部に、その端面側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、所定の前記セルの並びに沿って前記一方の端面の端縁の一の部位から他の部位に渡ってほぼ直線状に延びる少なくとも一本の溝が形成されてなるとともに、前記溝のうち、前記一方の端面側から前記溝の所定の深さに達しない深さまでの部分に封止材が埋め込まれてなり、前記溝と前記封止材とによって、その外周面の、前記一方の端面側から所定距離離れた一の部位から他の部位までほぼ直線状に貫通する貫通孔が形成されてなることを特徴とするフィルタエレメント。
【００１２】
［２］　他方の端部の、前記一の端部における前記封止材が埋め込まれた前記溝の部分に対応する部位に、前記封止材と同一材質の目詰材が配設されてなる前記［１］に記載のフィルタエレメント。
【００１３】
［３］　少なくともいずれか一方の前記端部の、前記端面を含む表面にシール層が形成されてなる前記［１］又は［２］に記載のフィルタエレメント。
【００１４】
［４］　前記端面の直径が５０〜１００ｍｍであるとともに、軸方向の長さが５０〜１５０ｍｍの円柱形状である前記［１］〜［３］のいずれかに記載のフィルタエレメント。
【００１５】
［５］　浄水器用フィルタエレメントである前記［１］〜［４］のいずれかに記載のフィルタエレメント。
【００１６】
［６］　水圧０．１ＭＰａにおける通水量が３〜３０Ｌ／ｍｉｎである前記［５］に記載のフィルタエレメント。
【００１７】
［７］　原料を押出成形して原液の流路となるセルを有する多孔質体からなる所定形状の未焼成フィルタ成形体を得、得られた前記未焼成フィルタ成形体を乾燥及び焼成して焼成フィルタ成形体を得、得られた前記焼成フィルタ成形体の一方の端部に、その端面側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、所定の前記セルの並びに沿って前記一方の端面の端縁の一の部位から他の部位に渡って少なくとも一本の溝を形成して、溝付きフィルタ成形体を得、得られた前記溝付きフィルタ成形体の前記溝のうち、前記一方の端面側から前記溝の所定の深さに達しない深さまでの部分だけに封止材を埋め込んで、前記溝付きフィルタ成形体の外周面の、前記一方の端面側から所定距離離れた一の部位から他の部位までほぼ直線状に貫通する貫通孔を有する貫通孔付きフィルタ成形体を得、得られた前記貫通孔付きフィルタ成形体を再度焼成してフィルタエレメントを得ることを特徴とするフィルタエレメントの製造方法。
【００１８】
［８］　他方の端部の、前記一の端部における前記封止材が埋め込まれた前記溝の部分に対応する部位に、前記封止材と同一材質の目詰材を配設する工程を含む前記［７］に記載のフィルタエレメントの製造方法。
【００１９】
［９］　少なくともいずれか一方の前記端部の、前記端面を含む表面にシール層を形成する工程を含む前記［７］又は［８］に記載のフィルタエレメントの製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のフィルタエレメントの実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２１】図１は、本発明のフィルタエレメントの一の実施の形態を模式的に示す平面図であって、（ａ）は側面側からの平面図、（ｂ）は一方の端面側からの平面図である。
【００２２】図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施の形態のフィルタエレメント１は、原液の流路となる複数のセル９を有する多孔質体からなり、一方の端部３ａから取り入れた浄化すべき原液を、その内部を透過させることによって浄化して外周面２側から浄化液として取り出す所定形状のフィルタエレメント１であって、一方の端部３ａに、その一方の端面６ａ側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、所定のセル９の並びに沿って一方の端面６ａの端縁の一の部位から他の部位に渡って円形における直径又は弦の形状を保持するようにほぼ直線状に延びる少なくとも１本の溝４が形成されてなるとともに、溝４のうち、一方の端面６ａ側から溝４の所定の深さに達しない深さまでの部分に封止材５が埋め込まれてなり、溝４と封止材５とによって、その外周面２の、一方の端面６ａ側から所定距離離れた一の部位から他の部位までほぼ直線状に貫通する貫通孔７が形成されてなることを特徴とする。
【００２３】本実施の形態のフィルタエレメント１は、セル９を区画する多孔質体の隔壁８が実質的に原液を濾過するフィルタとなる。
【００２４】このフィルタエレメント１の一方の端面６ａから流入した原液は、セル９を通過して、多孔質体の隔壁８を透過することによって濾過される、この後、外周面２側から浄化液として排出されるとともに、溝４が形成された部位に対応するセル９は貫通孔７とつながっているために、隔壁８を透過して貫通孔７とつながるセル９に流入した浄化液が貫通孔７からも排出される。
【００２５】このように構成することによって、浄化液の通水性に優れたものとすることができ、例えば、家庭用の浄水器等に用いられた場合、その形状を小型化したとしても、従来のフィルタエレメントと比較してその通水量を保持又は向上させることができる。
【００２６】本実施の形態のフィルタエレメント１に用いられる多孔質体の材質としては、フィルタとして用いることができる多孔質体であれば特に制限はないが、強度、耐久性の観点からセラミックスであることが好ましい。また、セラミックスの種類や製法に特に制限はないが、骨材と基体用焼結助剤から形成されたものであることが好ましい。骨材は基体の主成分を構成するセラミックス製の粒子であり、例えば、アルミナ、ムライト、コージェライト、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、陶磁器屑等の１種又は２種以上の粒子が好ましく、濾過の目的に適合するように適宜選択される。骨材の平均粒子径は、好ましくは５〜２００μｍ程度である。骨材の基体中の含有量は、骨材と基体用焼結助剤の合計を基準として、好ましくは６５〜９９．５質量％である。また、骨材と基体用焼結助剤に、メチルセルロースやポリエチレングリコールオレイン酸エステル等の成形バインダーを加えたものを用いてもよい。
【００２７】また、多孔質体の細孔径はフィルタエレメント１の目的・用途に応じて適宜選択することができる。
【００２８】基体用焼結助剤は、上記骨材とともに焼成することにより骨材間の結合を強化し、強固な多孔質体を形成するために用いられるものである。その材質は特に限定されないが、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、ガラスフリット、長石、コージェライト、タルク、ガイロメ粘土等の１種又は２種以上を用いることができ、濾過の目的や骨材の材質によって適宜選択することができる。基体用焼結助剤の平均粒子径に特に制限はないが、５μｍ以下の平均粒子径であることが好ましい。基体用焼結助剤の含有量は、骨材と基体用焼結助剤の合計を基準として、好ましくは０．５〜３５質量％である。製造方法は後に詳述するが、このような骨材と焼結助剤を含む坏土を任意の形状に成形した後、焼成することにより多孔質のフィルタエレメント１を形成することができる。
【００２９】また、前述した溝４の幅は、フィルタエレメント１の大きさにもよるが、例えば、体積が０．２８３Ｌのフィルタエレメント１の場合、０．３〜３ｍｍであることが好ましい。溝４の幅が０．３ｍｍ未満であると、通水量を増加する効果が得られないことがあり、また、３ｍｍを超えると、フィルタエレメント１の機械的強度が低下し、この溝４からフィルタエレメント１が破損することがある。
【００３０】また、同様に、溝４の深さもフィルタエレメント１の大きさによって異なるが、例えば、体積が０．２８３Ｌのフィルタエレメント１の場合、２〜４０ｍｍであることが好ましい。溝４の深さが２ｍｍ未満であると、通水量を増加する効果が得られないことがあるとともに、一方の端面６ａ側から溝４の所定の深さに達しない深さまでの部分に封止材を埋め込むことが困難となることがあり、また、４０ｍｍを超えると、フィルタエレメント１の機械的強度が低下し、溝４からフィルタエレメント１が破損することがある。
【００３１】また、封止材５は、この溝４の底面から１．０〜２０ｍｍの隙間を形成するように埋め込まれている。本実施の形態のフィルタエレメント１においては、貫通孔７の外周面の開口面積が、０．３〜１１７ｍｍ２であることが好ましい。
【００３２】封止材５の材質に特に制限はないが、隔壁８等がセラミックスから形成されている場合には、強度及び基体との接着性の観点からセラミックスであることが好ましく、隔壁８等に含まれる成分の一部と同様の成分を含むセラミックスであることがさらに好ましい。また、封止材５の材料は、収縮が大きすぎると割れが発生しやすくなるため、収縮の小さな材料であることが好ましい。
【００３３】本実施の形態においては、隔壁８を構成する多孔質体のみで濾過を行ってもよいが、処理速度を確保しつつ分離性能を向上させる観点からは、比較的細孔径の大きな隔壁８を多孔質基体とし、この多孔質基体の表面に、これよりも細孔径の小さい濾過膜１０を形成することが好ましい。このような構成とすることによって、濾過膜１０の平均細孔径を小さくしても、原液がフィルタエレメント１内部を透過する際の圧力損失を抑えることができる。この場合には、図２に示すように、セル９を区画する隔壁８の表面上に濾過膜１０を形成することが上記目的を効率よく達成できる点で好ましい。濾過膜１０の平均細孔径はフィルタエレメント１の用途・目的、即ち、浄化すべき原液中に含まれる異物の粒径によって適宜選択することができるが、例えば、本実施の形態のフィルタエレメント１を浄水器に用いる場合には、濾過膜１０の平均細孔径は、０．１〜２．０μｍ程度が好ましく、０．２〜０．７μｍ程度がさらに好ましい。
【００３４】濾過膜１０の材質に特に制限はないが、セラミックス粒子と濾過膜用焼結助剤を含むことが好ましい。セラミックス粒子には、骨材に好ましいものとして挙げた上述の材料の中から選択して使用することが好ましく、その平均粒子径は０．１〜１０μｍ程度であることが好ましい。より小さい粒子径を選択することにより、焼成後の細孔径が小さくなるため、粒子径は濾過の目的に応じて適切な細孔径となるよう適宜選択することができ、例えば、浄水器に使用するような範囲の細孔径を得ようとする場合は、セラミックス粒子の平均粒子径を０．２〜５．０μｍ程度とすることが好ましく、０．４〜２．５μｍ程度とすることが好ましい。濾過膜用焼結助剤も、基体用焼結助剤に好ましいものとして挙げた材料の中から選択して使用することが好ましい。セラミックス粒子と濾過膜用焼結助剤の比率は、セラミックス粒子と濾過膜用焼結助剤の合計を基準としてセラミックス粒子が好ましくは８５〜９９．５質量％含まれ、濾過膜用焼結助剤が、好ましくは０．５〜１５質量％含まれる。濾過膜１０は、これらのセラミックス粒子と濾過膜用焼結助剤をスラリー状として基体表面に施与した後焼成することによって形成することができる。また、濾過膜１０は、１層であってもよいが、２層以上としてもよく、その場合は最外層の濾過膜１０の平均細孔径を最も小さくし、隔壁８に向かって順に細孔径を大きくすることが好ましい。
【００３５】また、本実施の形態においては、フィルタエレメント１の他方の端部３ｂの、一の端部３ａにおける封止材５が埋め込まれた溝４の部分に対応する部位に、封止材５と同一材質の目詰材１１が配設されてなることが好ましい。このように構成することにより、原液が濾過されずに貫通孔７から排出されることを防止することができる。
【００３６】また、図１（ａ）及び図２に示すように、フィルタエレメント１の少なくともいずれか一方の端部３の、その端面６を含む表面にシール層１２が形成されてなることが好ましい。このように構成することによって、前述しようにフィルタエレメント１が濾過膜１０を有する場合、濾過膜１０の形成されていない、フィルタエレメントの端部３からの原液が透過することを防止できる。また、図３に示すように、フィルタエレメント１を浄水器等に固定する場合、原液の流入又は滞留する端面６と浄水が流出する外周面２とを、シリコンやフッ素系樹脂等のパッキン１３を用いて液密に固定する際に、その確実性を高めることができる。
【００３７】このシール層１２の材質は、特に制限はないが、フィルタエレメント１がセラミックスである場合には、強度及び基体との接着性の観点からセラミックスであることが好ましく、隔壁８（図２参照）に含まれる成分の一部と同様の成分を含むセラミックスであることがさらに好ましい。但し、実質的に原液を透過させないことが必要とされるため、セラミックスをフリット化させた釉薬等、特にシリカ及びアルミナを主成分として、これに１０質量％以下のジルコニアを含むフリット化された釉薬等が好ましく、バインダーとしてメチルセルロースを含んでいてもよい。
【００３８】また、本実施の形態のフィルタエレメント１の大きさは、特に制限はなく、用途・目的、設置場所等に応じてあらゆる形状とすることができが、例えば、家庭用の浄水器用のフィルタエレメント１として用いる場合には、端面の直径が５０〜１００ｍｍであるとともに、軸方向の長さが５０〜１５０ｍｍの円柱形状であることが好ましい。また、大きさも、処理量や設置場所等に応じて適宜選択することができる。
【００３９】また、フィルタエレメント１の通水量は、特に限定されることはないが、浄水器用のフィルタエレメント１として用いる際は、水圧０．１ＭＰａにおける通水量が３〜３０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。また、その端面の直径が６２ｍｍのフィルタエレメント１においては、軸方向の長さが１００ｍｍ当たり、７〜１３Ｌ／ｍｉｎの通水量であることが好ましく、端面の直径が９０ｍｍのフィルタエレメント１においては、軸方向の長さが１００ｍｍ当たり、１５〜２５Ｌ／ｍｉｎの通水量であることが好ましい。このように構成することによって、本実施の形態のフィルタエレメント１が、家庭用の浄水器の一般的な通水量の仕様を十分に満足しうるものとすることができる。
【００４０】また、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態においは、フィルタエレメント１が有するセル９の断面形状が円形のものを示しているが、これに限定されることはなく、三角形、四角形、五角形、六角形等の任意の多角形の他、円形、楕円形等やコルゲート形状等とすることができるが、隔壁８及び濾過膜１０の強度の観点及び濾過膜１０を均一に形成できる観点で円形状又は略円形状であることが好ましい。ここで略円形状には、楕円形、長円形、オーバル形状等の他、多角形の頂点が丸められた形状等も含む。セル９の断面の大きさにも特に制限はないが、断面が小さすぎると原液の流入時の抵抗が大きくなりすぎることがあり、逆に断面が大きすぎると十分な濾過面積をとることができなくなることがある。セル９の断面積の好ましい範囲は、原液の粘度によっても異なるが、例えば、本実施の形態のフィルタエレメント１を浄水器に用いる場合、０．２〜２０ｍｍ２であることが好ましく、０．５〜１０ｍｍ２であることがさらに好ましい。このような範囲にすることにより、濾過膜１０を形成させる際の成膜を均一に行いやすく、また、単位体積当たりの濾過膜１０の面積を比較的大きくとれる、即ち、フィルタエレメント１を小型化することができる。また、セル９の数に特に制限はなく、強度、大きさ及び処理量の関係から当業者であれば適宜選択することができる。
【００４１】また、フィルタエレメント１が有するセル９の配列状態は特に限定されることはないが、セル９の数が多いほど濾過膜面積がとれるので通水量の向上が図れ、よりフィルタエレメント１のコンパクト化が実現される。好ましい配列としては、セル９の端面における形状を円として各セル９の中心を結び正三角形の配置で最密充填させるこる。この際のセル９間の隔壁８の厚さは多孔質体を構成する平均粒子径の５〜３０倍、又はセル９の直径の０．１〜１倍とすることが好ましい。隔壁８の厚さが、多孔質体を構成する平均粒子径の５倍未満であると多孔質体の強度が低過ぎて多孔質体を成形できないことがあり、３０倍を超えるとセル９が最密充填できないことがある。また、セル９の直径の０．１倍未満であると多孔質体の強度が低過ぎて成形できないことがあり、１倍を超えるとセル９が最密充填できなくなることがある。
【００４２】次に、本発明のフィルタエレメントの製造方法の一の実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。
【００４３】本実施の形態のフィルタエレメントの製造方法の製造方法は、まず、図４に示すように、原料を押出成形して原液の流路となるセル９を有する多孔質体からなる所定形状の未焼成フィルタ成形体２０を得る。この原料は、例えば、上述の好ましい骨材及び好ましい基体用焼結助剤の中から選択した骨材及び基体用焼結助剤を上述の好ましい比率（骨材：基体用焼結助剤＝６５〜９５質量％：３５〜５質量％）で用意し、これに分散媒、有機バインダー、必要により界面活性剤、可塑剤等を添加し、ニーダー混練機等を用いて混練して坏土とする。これを、例えば、真空押出し成形機を用いて、所望の形状、本実施の形態においては、円柱状に押出成形する。
【００４４】次に、得られた未焼成フィルタ成形体２０を乾燥及び焼成して焼成フィルタ成形体を得る。乾燥の方法としては、例えば、電子レンジ等を用いて１５分間予備乾燥を行い、その後、乾燥器を用いて、未焼成フィルタ成形体２０の水分が３質量％以下となるよう乾燥する。
【００４５】乾燥を終えた後に焼成を行うのであるが、製造するフィルタエレメント１（図２参照）が、上述した濾過膜１０（図２参照）を有するものである場合には、未焼成フィルタ成形体２０を焼成する前に、図５に示すように、濾過膜１０（図２参照）を成膜する工程において、未焼成フィルタ成形体２０の中心部と外周部とに濾過膜１０（図２参照）が均一に成膜されるように、その端面側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、所定のセル９の並びに沿って一方の端面の端縁の一の部位から他の部位に渡って、円形における直径又は弦の形状を保持するようにほぼ直線状に延びる少なくとも１本の仮溝２１を形成する。本実施の形態においては、深さ１５ｍｍの仮溝２１を２本形成した。仮溝２１は、円盤状のカッター２２や金のこ（図示せず）等を用いて容易に形成することができる。また、濾過膜１０（図２参照）を有していないフィルタエレメントを製造する場合は、この工程は省略してもよい。
【００４６】次に、図６に示すように、未焼成フィルタ成形体２０の仮溝２１に、前述した原材料と略同一の仮封止材２３を埋め込む。この際、一方の端面側から仮溝２１の所定の深さに達しない深さまでの部分に仮封止材２３が埋め込まれるように、仮溝２１の幅と同程度の厚さの板状部材２４を仮溝２１に配設し、未焼成フィルタ成形体２０の一方の端面にへら２５等を用いて仮封止材２３を押し込むことが好ましい。また、上述したように仮溝２１を形成する工程を省略した場合は、この工程も省略してもよい。
【００４７】次に、乾燥した未焼成フィルタ成形体２０を、例えば、平均粒子径８０μｍのアルミナを目砂に用いて、１０００〜１６００℃の最高温度で０．１〜３時間焼成して焼成フィルタ成形体を得る。
【００４８】次に、得られた焼成フィルタ成形体に濾過膜１０を形成する。上述したように、濾過膜１０（図２参照）を有していないフィルタエレメントを製造する場合は、この工程を省略してもよい。濾過膜１０（図２参照）を形成する成膜工程は、例えば、図７に示すような、動加圧真空法を用いた成膜装置を用いて行うことができる。上述の好ましいセラミックス粒子の中から選択したセラミックス粒子単独、又はこのセラミックス粒子と上述の好ましい濾過膜用焼結助剤の中から選択した焼結助剤を、セラミックス粒子／濾過膜用焼結助剤の質量比で、好ましくは７５〜９９．５／２５〜０．５、さらに好ましくは８０〜９５／２０〜５の比率で混合した成膜スラリー２７を用意し、焼成フィルタ成形体２８をフィルタとして成膜スラリー２７を濾過することにより、成膜スラリー２７の固形分が隔壁８（図２参照）の表面に濾過膜１０（図２参照）として成膜される。モノリス形状のセル９（図２参照）に成膜スラリー２７を流し、循環させ、濾過膜１０（図２参照）が隔壁８（図２参照）の表面に所定の厚さで成膜される分に相当する量（焼成フィルタ成形体２８の隔壁８（図２参照）の表面積×濾過膜１０（図２参照）の厚さ×成膜スラリー２７の密度）の濾過水２９を排出する。また、成膜された濾過膜１０（図２参照）の形状が保持されるように、濾過水２９回収後、濾過水側から焼成フィルタ成形体２８を真空脱水する。この後、３０〜６０℃で、濾過膜１０（図２参照）を成膜した焼成フィルタ成形体２８を乾燥させた後、選択したセラミックス粒子及び焼結助剤に応じた所定の温度及び時間、例えば、９００〜１４５０℃の最高温度で０．１〜３時間程度保持し、焼成する。
【００４９】次に、濾過膜１０（図２参照）を成膜した焼成フィルタ成形体２８を、所定の長さ、本実施の形態においては、その長さが１００ｍｍとなるように、ダイヤモンドカッター等を用いて切断し、切断した焼成フィルタ成形体２８の一方の端部に、図８に示すように、その端面側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、所定のセル９の並びに沿って一方の端面の端縁の一の部位から他の部位に渡って円形における直径又は弦の形状を保持するようにほぼ直線状に延びる二本の溝４を形成して、溝付きフィルタ成形体３０を得る。この溝４は、例えば、厚さ０．６ｍｍの回転刃３６を有する溝加工機３２等を用いて容易に形成することができる。また、溝加工の際に、例えば、Ｖ字型の位置出し治具３３を用いると位置決めが容易になる。
【００５０】また、この溝４の幅は、製造するフィルタエレメント１（図１（ａ）参照）の大きさにもよるが、例えば、体積が０．２８３Ｌのフィルタエレメント１（図１（ａ）参照）を製造する場合、０．３〜３．０ｍｍであることが好ましい。溝４の幅が０．３ｍｍ未満であると、通水量を増加する効果が得られないことがあり、また、３ｍｍを超えると、フィルタエレメント１（図１（ａ）参照）の機械的強度が低下し、この溝４からフィルタエレメント１（図１（ａ）参照）が破損することがある。
【００５１】また、同様に溝４の深さも、フィルタエレメント１（図１（ａ）参照）の大きさによって異なるが、例えば、体積が体積が０．２８３Ｌのフィルタエレメント１（図１（ａ）参照）を製造する場合、２〜４０ｍｍであることが好ましい。溝４の深さが２ｍｍ未満であると、通水量を増加する効果が得られないことがあるとともに、一方の端面側から溝４の所定の深さに達しない深さまでの部分に封止材５（図１（ａ）参照）を埋め込むことが困難となることがあり、また、４０ｍｍを超えると、フィルタエレメント１（図１（ａ）参照）の機械的強度が低下し、この溝４からフィルタエレメント１（図１（ａ）参照）が破損することがある。
【００５２】次に、図９に示すように、得られた溝付きフィルタ成形体３０（図８参照）の溝４のうち、一方の端面側から溝４の所定の深さに達しない深さまでの部分だけに封止材５を埋め込んで、溝付きフィルタ成形体３０（図８参照）の外周面の、一方の端面側から所定距離離れた一の部位から他の部位までほぼ直線状に貫通する貫通孔７を有する貫通孔付きフィルタ成形体３１を得る。封止材５を埋め込む方法としては、図６に示した仮封止材２３を埋め込む方法と同様に行うことができる。
【００５３】封止材５は、溝４の底面から１．０〜２０ｍｍの隙間を有するように埋め込むことが好ましい。また、封止材５の材料としては、特に制限はないが、前述した未焼成フィルタ成形体２０（図４参照）の原料と略同一のものを好適に用いることができる。
【００５４】また、この際、他方の端部の、一の端部における封止材が埋め込まれた溝４の部分に対応する部位に、封止材５と同一材質の目詰材１１（図２参照）を配設してもよい。
【００５５】さらに、図１０に示すように、このような貫通孔付きフィルタ成形体３１の少なくともいずれか一方の端部の、端面を含む表面にシール層１２を形成してもよい。シール層１２の材料としては、上述したような釉薬等を好適に用いることができ、シール層１２を形成する方法としては、貫通孔付きフィルタ成形体３１を回転させるための回転治具３４を用いて回転させながら、液体状の釉薬等をスプレーガン２５を用いて、霧状にして端面に塗布し、塗布した釉薬等を自然乾燥させてシール層１２を形成する。
【００５６】次に、得られた貫通孔付きフィルタ成形体３１を、例えば、平均粒子径８０μｍのアルミナを目砂に用いて、９００〜１６００℃の最高温度で０．１〜３時間焼成して再度焼成してフィルタエレメント１（図１（ａ）参照）を得る。
【００５７】このように構成することによって、小型で通水性に優れ、特に、化学工業、食品工業等の分野におけるプロセス機器や家庭用の浄水器等に好適に用いられるフィルタエレメントを簡便かつ低コストに製造することができる。
【００５８】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５９】（実施例１）
原料として、平均粒子径８０μｍ、純度９８％以上のアルミナ９０質量％に焼結助剤としてタルク／ガイロメ粘土を１０質量％を加え、この合計１００質量部に対して成形バインダーとしてメチルセルロースを４．５質量部、潤滑材としてポリエチレングリコールオレイン酸エステルを１質量部、及び水を１０質量部を加えて、これらをニーダーで混練して押出し用の坏土を調製した。
【００６０】次に、真空押出し成形機を用いて、φ２ｍｍのセルを４９９個有し、端面の形状がφ６２ｍｍ、長さが１０００ｍｍのモノリス形状の未焼成フィルタ成形体を押出し成形した。成形後、メチルセルロースを硬化させ形状を保持させることを目的に電子レンジを用いて１５分間予備乾燥をさせ、その後、乾燥器を用いて、未焼成フィルタ成形体の水分が３質量％以下となるように８０℃で１６時間乾燥させた。
【００６１】次に、未焼成フィルタ成形体の中心部と外周部が均一に濾過膜が形成されるように、図５に示したような、所定のセルの並びに沿って一方の端面の端縁の一の部位から他の部位に渡って円形における直径又は弦の形状を保持するようにほぼ直線状に延びる、幅１ｍｍ、深さ１５ｍｍの仮溝を形成した。
【００６２】次に、焼成フィルタ成形体の仮溝に、平均粒子径８０μｍ、純度９８％以上のアルミナ８０質量％に焼結助剤としてアルミナ／ジルコニア系ガラスを２０質量％加え、この合計１００質量部に対してポリビニルアルコールを外配で１０質量部加えて混錬した仮封止材を埋め込んだ。この際、一方の端面側から仮溝の所定の深さに達しない深さまでの部分に仮封止材が埋め込まれるように、仮溝の幅と同程度の厚さの板状部材を仮溝に配設した。
【００６３】次に、乾燥した未焼成フィルタ成形体を、平均粒子径８０μｍのアルミナを目砂に用いて、１２５０℃の最高温度で１時間焼成して焼成フィルタ成形体を得た。
【００６４】次に、平均粒子径２．５μｍ、純度９８％以上のアルミナ９０質量％に焼結助剤としてアルミナ／ジルコニア系ガラスを１０質量％加え、この合計１００質量部に対して解こう剤としてポリカルボン酸アンモニウムを１．０質量部、保形剤として多糖類を５質量部、及び水を９０質量部加えて、攪拌機を用いて攪拌して成膜用スラリーを調整し、図７に示した加圧真空法を用いた成膜装置２６を用いて、焼成フィルタ成形体の隔壁の表面に、厚さ約２００μｍとなるように成膜した。濾過膜を成膜した後、３０〜６０℃で、焼成フィルタ成形体を乾燥させ、その後、平均粒子径８０μｍのアルミナを目砂に用いて、さらに１０００℃で１時間焼成した。
【００６５】次に、焼成フィルタ成形体の長さが１００ｍｍとなるように端部を切断し、切断した焼成フィルタ成形体の一方の端部に、その端面側から内部に向かって所定の深さを有するとともに、一方の端面の端縁の一の部位から他の部位に渡って円形における直径又は弦の形状を保持するようにほぼ直線状に延びる、幅１ｍｍ、深さ１５ｍｍの溝を２本形成して、溝付きフィルタ成形体を得た。
【００６６】次に、得られた溝付きフィルタ成形体の溝のうち、一方の端面側から１０ｍｍの深さまでの部分だけに封止材を埋め込んで、溝付きフィルタ成形体の外周面の、一方の端面側から所定距離離れた一の部位から他の部位までほぼ直線状に貫通する幅１×１０ｍｍの貫通孔を有する貫通孔付きフィルタ成形体を得た。封止材は、平均粒子径８０μｍ、純度９８％以上のアルミナ８０質量％に焼結助剤としてアルミナ／ジルコニア系ガラスを２０質量％加え、この合計１００質量部に対してポリビニルアルコールを１０〜２０質量部加えて混錬したものを、仮封止材と同様の方法を用いて埋め込んだ。また、溝付きフィルタ成形体の他方の端部の、一の端部における封止材が埋め込まれた溝の部分に対応する部位に、封止材と同一材質の目詰材を配設した。
【００６７】また、溝付きフィルタ成形体の両端部の、端面を含む表面に、アルミナ／ジルコニア系ガラスと、バインダーとしてメチルセルロース２質量％水溶液と、質量比が同じになるように混ぜ合わせ釉薬スラリーを、図９に示すように、溝付きフィルタ成形体を回転させながら、釉薬スラリーをスプレーガンを用いて、霧状にして端面に塗布し、塗布した釉薬等を自然乾燥させてシール層を形成した。
【００６８】次に、得られた貫通孔付きフィルタ成形体を、平均粒子径８０μｍのアルミナを目砂に用いて、例えば、１０００℃の最高温度で１時間焼成して再度焼成してフィルタエレメントを得た。
【００６９】得られたフィルタエレメント（実施例１）の流入口となる一方の端面側から、水圧０．１ＭＰａ、温度２０℃の条件で、１分間純水を流し、通水量（Ｌ／ｍｉｎ）を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７０】
【表１】
2004141728.tif 000003
【００７１】（実施例２，３）
貫通孔を３本形成した以外は実施例１と同様に構成されたフィルタエレメント（実施例２）と、貫通孔を４本形成した以外は実施例１と同様に構成されたフィルタエレメント（実施例３）とを、上述して方法と同様にして製造した。得られたフィルタエレメント（実施例２，３）の流入口となる一方の端面側から、水圧０．１ＭＰａ、温度２０℃の条件で、１分間純水を流し、通水量（Ｌ／ｍｉｎ）を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７２】（比較例１）
実施例１と同様の材料を用いて、貫通孔を形成せずにフィルタエレメント（比較例１）を製造した。得られたフィルタエレメント（比較例１）の流入口となる一方の端面側から、水圧０．１ＭＰａ、温度２０℃の条件で、１分間純水を流し、通水量（Ｌ／ｍｉｎ）を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７３】表１に示すように、貫通孔を有するフィルタエレメント（実施例１〜３）は、貫通孔のないフィルタエレメント（比較例１）に比較して、通水量が多くなっていた。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、小型で通水性に優れ、特に、化学工業、食品工業等の分野におけるプロセス機器や家庭用の浄水器等に好適に用いられるフィルタエレメント及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルタエレメントの一の実施の形態を模式的に示す平面図であって、（ａ）は側面側からの平面図、（ｂ）は一方の端面側からの平面図を示す。
【図２】本発明のフィルタエレメントの一の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明のフィルタエレメントの一の実施の形態を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明のフィルタエレメントの製造方法の一の実施の形態において得られた未焼成フィルタ成形体を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明のフィルタエレメントの製造方法の一の実施の形態における、未焼成フィルタ成形体に仮溝を形成する工程を示す斜視図である。
【図６】本発明のフィルタエレメントの製造方法の一の実施の形態における、未焼成フィルタ成形体に仮封止材を埋め込む工程を示す斜視図である。
【図７】本発明のフィルタエレメントの製造方法の一の実施の形態に用いられる成膜装置の構成を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明のフィルタエレメントの製造方法の一の実施の形態における、焼成フィルタ成形体に溝を形成する工程を示す斜視図である。
【図９】本発明のフィルタエレメントの製造方法の一の実施の形態において得られた貫通孔付きフィルタ成形体を模式的に示す斜視図である。
【図１０】本発明のフィルタエレメントの製造方法の一の実施の形態における、貫通孔付きフィルタ成形体にシール層を形成する工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…フィルタエレメント、２…外周面、３…端部、３ａ…一方の端部、３ｂ…他方の端部、４…溝、５…封止材、６…端面、６ａ…一方の端面、７…貫通孔、８…隔壁、９…セル、１０…濾過膜、１１…目詰材、１２…シール層、１３…パッキン、２０…未焼成フィルタ成形体、２１…仮溝、２２…円盤状のカッター、２３…仮封止材、２４…板状部材、２５…へら、２６…成膜装置、２７…成膜スラリー、２８…焼成フィルタ成形体、２９…濾過水、３０…溝付きフィルタ成形体、３１…通孔付きフィルタ成形体、３２…溝加工機、３３…位置出し治具、３４…回転治具、３５…スプレーガン、３６…回転刃。
【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】
2004141728.tif 000009
【図７】
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【図８】
2004141728.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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