(57)【要約】【課題】圧損が低くしかも破損しにくい流体フィルタを提供する。【解決手段】流体フィルタ１は、それぞれ多孔質セラミックよりなる筒状体２と波板状のフィルタ本体３とが一体的に焼結されたものである。この流体フィルタは、セラミックスラリーに３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体を浸漬し、余剰泥漿を除去し、乾燥し、焼成炉で１０００〜１５００℃程度の温度で焼成して製造したものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック多孔体よりなる筒状体と、該筒状体の内部に配置されたセラミック多孔体よりなるフィルタ本体とを有し、該フィルタ本体は、波板状であり、該筒状体の筒軸心方向の一端側と他端側とを遮るように配置されている流体フィルタ。
【請求項２】
請求項１において、該筒状体とフィルタ本体とは一体に焼結されていることを特徴とする流体フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２において、該フィルタ本体の波方向の展開長さをＬ１とし、該波方向と直交方向の長さをＬ２とした場合、Ｌ１／Ｌ２が２〜１０であることを特徴とする流体フィルタ。
【請求項４】
請求項３において、Ｌ１／Ｌ２が３〜５であることを特徴とする流体フィルタ。
【請求項５】
セラミック多孔体よりなる外部筒状体と、該外部筒状体の内部に配置されたセラミック多孔体よりなる内部筒状体とを有し、
該内部筒状体は、周回方向において蛇行するプリーツ形筒状体である流体フィルタ。
【請求項６】
請求項５において、該外部筒状体と内部筒状体とは一体に焼結されていることを特徴とする流体フィルタ。
【請求項７】
請求項５又は６において、該内部筒状体の外面の周方向の道のり長さをＭ１とし、該外部筒状体の内周面の周長をＭ２とした場合、Ｍ１／Ｍ２が２〜１０であることを特徴とする流体フィルタ。
【請求項８】
請求項７において、Ｍ１／Ｍ２が３〜５であることを特徴とする流体フィルタ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、該セラミック多孔体が、内部連通空間を有する３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬して上記合成樹脂発泡体にセラミックを付着せしめた後、乾燥、焼成して得られる３次元網状骨格構造のセラミック多孔体であることを特徴とする流体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体フィルタに係り、特にセラミック多孔体よりなる流体フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内部連通空間を有する３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体、例えばセル膜のない軟質ポリウレタンフォームをセラミックスラリーに浸漬し、セラミックをポリウレタンフォームの骨格に付着させ、これを乾燥、焼成することによって得られた３次元網状骨格を有するセラミック多孔体が知られている（例えば、特開平１１−２８５７８２号、特開２０００−１０９３７６号）。
【０００３】
このセラミック多孔体は、かさ比重が小さく、耐熱性が高く、不活性で、通気抵抗、即ち圧力損失が低い等の特徴を有するため、厨房用グリスフィルター、触媒担体、通気性断熱材、溶融金属ろ過材等に用いられているが、これらの用途に使用するにあたっては圧力損失ができるかぎり低いことが求められている。
【０００４】
従来、圧力損失を小さくするには、ポリウレタンフォームへのセラミックスラリーの付着度合いを少なくすることが行われていたが、セラミック多孔体の見かけ比重が小さくなり、強度面で問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２８５７８２号
【特許文献２】
特開２０００−１０９３７６号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、除塵性能に優れると共に圧力損失が低いセラミック多孔体よりなる流体フィルタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１）の流体フィルタは、セラミック多孔体よりなる筒状体と、該筒状体の内部に配置されたセラミック多孔体よりなるフィルタ本体とを有し、該フィルタ本体は、波板状であり、該筒状体の筒軸心方向の一端側と他端側とを遮るように配置されているものである。
【０００８】
また、本発明（請求項５）の流体フィルタは、セラミック多孔体よりなる外部筒状体と、該外部筒状体の内部に配置されたセラミック多孔体よりなる内部筒状体とを有し、該内部筒状体は、周回方向において蛇行するプリーツ形筒状体であるものである。
【０００９】
かかる本発明の流体フィルタは、波板状のフィルタ本体又はプリーツ形筒状体を有しているので、濾過面積が大きく、除塵性能に優れると共に圧損も小さい。
【００１０】
また、この波板状のフィルタ本体及びプリーツ形筒状体はそれぞれ筒状体の内部に配置されているので、破損が防止される。
【００１１】
なお、筒状体は、円筒状であってもよく、非円筒形の筒状体であってもよい。
【００１２】
本発明のセラミック多孔体は、内部連通空間を有する３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬して上記合成樹脂発泡体にセラミックを付着せしめた後、乾燥、焼成して得られる３次元網状骨格構造のセラミック多孔体であることが好ましい。
【００１３】
本発明の流体フィルタは、空気などのガスを除塵処理するのに好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１（ａ）は実施の形態に係る流体フィルタの斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図２，図３は図１の流体フィルタの製造方法の説明図、図４は別の実施の形態に係る流体フィルタの斜視図、図５は図４の流体フィルタの製造方法の説明図、図６は流体フィルタの圧損特性を示すグラフである。
【００１５】
図１に示す流体フィルタ１は、短い円筒状の筒状体２と、この筒状体２内に配置された波板状のフィルタ本体３とを有する。この筒状体２とフィルタ本体３とは、いずれもセラミック多孔体よりなり、且つ一体の焼結体となっている。フィルタ本体３は、筒状体２の一端側（図１の上端側）と他端側（図１の下端側）とを遮るように配置されている。フィルタ本体３の外周は筒状体２の内周に連続している。
【００１６】
この流体フィルタ１は、フィルタ本体３が波板状であり、濾過面積が大きいので、圧損が小さい。また、このように波板状のセラミック多孔体は破損し易いが、このフィルタ本体３が円筒状の筒状体２内に配設されており、筒状体２がフィルタ本体３を保護するので、フィルタ本体３の破損が防止される。
【００１７】
この流体フィルタ１を製造するには、図２のように、それぞれ３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体よりなる波板状フォーム３’と円筒状フォーム２’とを製作しておき、該波板状フォーム３’を円筒状フォーム２’内に挿入して出発体とする。この出発体をセラミックスラリーに浸漬した後、乾燥させ、焼成する。これにより、フィルタ本体３と筒状体２とが一体に焼結されてなるセラミック多孔体製の流体フィルタ１が得られる。
【００１８】
波板状フォーム３’は、図３に示すように、楕円形の合成樹脂発泡体シート３”をつづら折り状に曲げることにより製作される。
【００１９】
本発明では、フィルタ本体３の波方向の展開長さをＬ１とし、これと直交方向長さをＬ２とした場合、Ｌ１／Ｌ２が２〜１０、特に３〜５とりわけ約４程度であることが好ましい。図６の通り、流体フィルタ１の通気圧損はＬ１／Ｌ２が約４のときに極小となる。
【００２０】
この長さＬ１，Ｌ２は、焼成時の焼成収縮を無視した場合、図３の合成樹脂発泡体シート２”の長径と短径とに相当する。流体フィルタ１の製品にあっては、フィルタ本体３の波方向の表面の道のり長さがＬ１であり、筒状体２の内径がＬ２である。
【００２１】
なお、流体フィルタ１の筒状体２の内径をＤとし、筒状体２の筒軸心方向長さをＷとした場合、Ｄ／Ｗは１．０〜７．０特に１．３〜３．０程度が好ましい。
【００２２】
ガス用フィルタとして用いる場合、フィルタ本体３の厚さは１．０〜１０．０ｍｍ程度が好ましい。筒状体２の厚さは１０〜７０ｍｍ特に３０〜５０ｍｍ程度が好ましい。この筒状体２は、フィルタ本体３よりも高強度であることが好ましい。
【００２３】
上記の合成樹脂発泡体としては、内部連通空間を有する３次元網状骨格構造を有すればいずれのものも使用できるが、軟質ポリウレタンフォーム、特にセル膜のない軟質ポリウレタンフォームが好適に使用できる。このセル膜のないポリウレタンフォームとしては、発泡時のコントロールによりセル膜をなくしたもの、あるいはアルカリ処理、熱処理、水圧処理等によりセル膜を除去したものが使用でき、セル数、空孔率その他の物性は用途に応じて選択することができる。
【００２４】
セラミック多孔体よりなる流体フィルタ１は、上述した通り、合成樹脂発泡体をセラミックスラリーに浸漬し、合成樹脂発泡体にセラミックスラリーを付着せしめた後、乾燥、焼成し、該合成樹脂発泡体を熱分解又は焼却して得られる。
【００２５】
セラミックとしては、アルミナ、シリカ、コーディエライト等の酸化物セラミックのほか、炭化珪素、窒化珪素などの非酸化物セラミック等が挙げられる。
【００２６】
なお、セラミックスラリーの安定性を増加させるため粘土を配合することができる。この粘土としては、例えば木節粘土、蛙目粘土などが使用できる。また、配合量は全セラミック成分に対し０〜１５％とすることが好ましい。１５％より多く配合するとチクソトロピー指数が変化して目づまりの原因となる。
【００２７】
そのほかセラミックスラリーには必要に応じポリビニルアルコール、カルボキシルメチルセルロース等の結合剤を配合することによりチクソトロピー性を調整することもできる。
【００２８】
なお、セラミックスラリーの粘度は目的とするセラミック多孔体のセルの大きさなどに応じ、水の添加量を加減して調節することができる。
【００２９】
次に、上述したセラミックスラリーに３次元網状骨格構造の合成樹脂発泡体よりなる出発体を浸漬し、余剰泥漿を除去し、乾燥し、焼成炉で１０００〜１５００℃程度の温度で焼成する。これにより、合成樹脂発泡体に対応したセル構造の内部連通空間を有する３次元網状骨格構造のセラミック多孔体よりなる流体フィルタを得ることができる。
【００３０】
筒状体２をフィルタ本体３よりも高強度とするには、筒状体２の骨格が太いものとなるように合成樹脂発泡体の平均孔径を選定すればよい。
【００３１】
なお、流体フィルタ１のフィルタ本体３は空孔数が１０〜５０個／２５ｍｍであり、空隙率が７５〜９０％であることが好ましい。
【００３２】
筒状体２は空孔数が５〜５０個／２５ｍｍであり、空隙率が７５〜９０％であることが好ましい。
【００３３】
次に、図４，５を参照して別の実施の形態に係る流体フィルタ５について説明する。
【００３４】
この流体フィルタ５は、円筒状の外部筒状体６と、該外部筒状体６内に配設された内部筒状体７とを有する。内部筒状体７は、周回方向において蛇行するプリーツ状のものである。なお外部筒状体６と内部筒状体７の筒軸心方向長さは同等である。
【００３５】
この流体フィルタ５を製造するには、図５のように外部筒状体用フォーム６’に内部筒状体用フォーム７’を挿入して出発体とし、この出発体をセラミックスラリーに浸漬し、乾燥し、焼成する。これにより、全体として一体化された焼結体よりなる流体フィルタ５が得られる。
【００３６】
この流体フィルタ５にあっては、内部筒状体７の外周面の周方向の道のり長さをＭ１とし、外部筒状体６の内周面の周長をＭ２とした場合、Ｍ１／Ｍ２が２〜１０特に３〜５とりわけ約４であると、圧損が小さいものとなる。
【００３７】
この流体フィルタ６にあっては、流体は、内部筒状体７の内部から内部筒状体７及び外部筒状体６を通過して濾過されるか、又は外部筒状体６の外側から外部筒状体６及び内部筒状体７を通過してろ過され、内部筒状体７の内側から取り出される。
【００３８】
この流体フィルタ５は、内部筒状体７がプリーツ状であり、濾過面積が大きい。そのため、外部筒状体６を気孔の大きな低圧損のものとすることにより、流体フィルタ５が低圧損となる。また、この内部筒状体７が外部筒状体６により保護される構造となるので、内部筒状体７の破損が防止される。
【００３９】
なお、内部筒状体７は、空孔数が１０〜５０個／２５ｍｍであり、空隙率が７５〜９０％であることが好ましい。外部筒状体６は、空孔数が５〜５０個／２５ｍｍであり、空隙率が７５〜９０％であることが好ましい。
【００４０】
この流体フィルタ５の筒軸方向の長さは、直径（外部筒状体６の外径）の０．１〜２．５倍程度が好ましい。
【００４１】
上記実施の形態では、筒状体２、２’、６’、６’は円筒形となっているが、楕円筒状、三角形又は四角形あるいはそれ以上の多角形筒状体などであってもよい。
【００４２】
【実施例】
図１に示す流体フィルタ１を製造して行った圧損測定結果を次に説明する。
【００４３】
実施例１の流体フィルタ１は次のようにして製造されたものである。
【００４４】
即ち、バイヤー法アルミナ９５重量部と、木節粘土５重量部と、ポリビニルアルコール４重量部と、水２０重量部とを混合してセラミックスラリーを調製した。
【００４５】
また、１インチ（２５ｍｍ）当たりセル数が３０個の長径４８０ｍｍ、短径１２０ｍｍ、厚さ７ｍｍのセル膜のない３次元網状骨格構造のシート状軟質ポリウレタンフォームによりフィルタ本体用フォーム３’を製作した。また、１インチ（２５ｍｍ）当たりセル数が２５個の外径１３０ｍｍ、内径１２０ｍｍ、長さ５２ｍｍの円筒形状を有するセル膜のない３次元網状骨格構造の軟質ポリウレタンフォームよりなる筒状体用フォーム２’を製作した。これらを嵌め合わせてポリウレタンフォーム出発体を製作した。この出発体を上記スラリーに浸漬した。余分なスラリーを除去し、十分に乾燥し、次いで１３００℃で１０時間焼成を行ってセラミック多孔体を得た。このセラミック多孔体の平均空隙率は、フィルタ本体３では８０％、筒状体２では８０％である。なお、焼成された後の流体フィルタの外径は１２８ｍｍ、内径は１１６ｍｍ、長さは５０ｍｍ、筒状体２及びフィルタ本体３の厚さ（肉厚）はそれぞれ６ｍｍである。
【００４６】
この他の実施例においては、フィルタ本体用フォーム３’の長径を異ならせることによりフィルタ本体３の波の数を異ならせた他は実施例１と同様にして流体フィルタを製造した。
【００４７】
各流体フィルタに風速３ｍ／ｓｅｃにて含塵空気を流通させて圧損を測定した。含塵空気としては、ＪＩＳ−１２種の粉塵を０．０８ｇ／ｍ３含むものを用いた。結果を図６に示す。図６の通り、圧損はＬ１／Ｌ２が約４のときに極小となった。
【００４８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、圧損が低くしかも破損しにくい流体フィルタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は実施の形態に係る流体フィルタの斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】図１の流体フィルタの製造方法の説明図である。
【図３】図１の流体フィルタの製造方法の説明図である。
【図４】別の実施の形態に係る流体フィルタの斜視図である。
【図５】図４の流体フィルタの製造方法の説明図である。
【図６】流体フィルタの圧損特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１，５  流体フィルタ
２  筒状体
３  フィルタ本体
６  外部筒状体
７  内部筒状体
【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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