(57)【要約】【課題】    汚染物質を含む排気ガス等を効率よく浄化する多孔質構造体フィルタとその製造方法の提供。【解決手段】  汚染物質除去のための浄化に使用されるもので、ＳｉとＳｉＣからなるスポンジ状多孔質構造体の３次元微細セル構造体で構成されるフィルタである。３次元微細セル構造フィルタは、密度の異なる複数のスポンジ状多孔質構造体を重ね合わせ複数の層をなすフィルタとし、取り扱いの容易な炭化ケイ素系スポンジ状軽量多孔質構造体のフィルタである。このフィルタは外側を密度の高いフィルタ１とし、内側を密度の低いフィルタ２としている。汚染物質を含む排気ガスは密度の低い側のフィルタを通過した後、密度の高い側のフィルタを通過し浄化される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染物質除去の浄化に使用されるもので、
樹脂類及びシリコン粉末を含むスラリーを連続気孔が塞がれない範囲内で含浸されたスポンジ状炭素化多孔質構造焼結体であって、
このスポンジ状炭素化多孔質構造焼結体を複数の密度の異なる構造体にした後、９００℃〜１３５０℃で炭素化し、１３５０℃以上で反応焼結させ、１３００℃〜１８００℃でシリコンを溶融含浸させて製造された多孔質構造体フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載された多孔質構造体フィルタにおいて、
前記スラリーは、ＳｉＣ粉末を含むものである
ことを特徴とする多孔質構造体フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された多孔質構造体フィルタにおいて、
前記炭素化多孔質構造焼結体は、３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックスである
ことを特徴とする多孔質構造体フィルタ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された多孔質構造体フィルタにおいて、
前記炭素化多孔質構造焼結体は、プラスチック又は不織布類のスポンジ状多孔質構造体である
ことを特徴とする多孔質構造体フィルタ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載された多孔質構造体フィルタにおいて、
前記炭素化多孔質構造焼結体は、密度の異なる２つの３次元微細セル構造フィルタを重ね合わせ結合し二層にした焼結体である
ことを特徴とする多孔質構造体フィルタ。
【請求項６】
請求項１又は２に記載された多孔質構造体フィルタにおいて、
前記炭素化多孔質構造焼結体は、柱状体であり外側のスポンジ状多孔質構造体の密度を内側のスポンジ状多孔質構造体の密度より高めるようにした
ことを特徴とする多孔質構造体フィルタ。
【請求項７】
請求項６に記載された多孔質構造体フィルタにおいて、
前記外側のスポンジ状多孔質構造体は、不織布類を巻きつけた構造体である
ことを特徴とする多孔質構造体フィルタ。
【請求項８】
スポンジ状多孔質構造体の有形骨格に炭素源として樹脂類及びシリコン粉末を含むスラリーを連続気孔が塞がれない範囲内で含浸させる工程と、
前記含浸されたスポンジ状多孔質構造体を複数の密度の異なる構造体にする工程と、
前記スポンジ状多孔質構造体を不活性雰囲気下において９００℃〜１３５０℃で炭素化する工程と、
前記スポンジ状多孔質構造体を真空又は不活性雰囲気下において１３５０℃以上で反応焼結させる工程と、
前記スポンジ状多孔質構造体を真空又は不活性雰囲気下において１３００℃〜１８００℃でシリコンを溶融含浸させる工程と
からなる多孔質構造体フィルタの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の多孔質構造体フィルタの製造方法において、
前記スラリーは、ＳｉＣ粉末を含むものである
ことを特徴とする多孔質構造体フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン車の排気ガス等に含まれる汚染物質を除去する浄化装置のフィルタとその製造方法に関する。更に詳しくは、スポンジ状の多孔質構造体のフィルタを使用した汚染物質除去の浄化装置のフィルタとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染物質は自動車の排気ガス特にディーゼルエンジン車の排気ガスに多く含まれ、その排気ガスに含まれる汚染物質は、重油の燃料の使用により発生する硫黄酸化物（ＳＯｘ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）あるいは環境ホルモン等の有害物質であり、発ガン性物質として知られる汚染物質である。これらの汚染物質が紫外線を受けて化学反応を起こし、オキシダント等の有害物質を生成し、環境悪化に種々の問題を起こしている。
【０００３】
このようなことから環境悪化を未然に防止するため、汚染物質を分解除去する研究がなされ、その除去技術も種々改良開発され報告されている。自動車関連においても、排気ガスを浄化する技術やその装置も種々開発され実施されている。最近はセラミックス素材を使用する浄化装置においても、フィルタ使用の形で種々提案されている。
【０００４】
例えば、ジグザグ状に折られたセラミックス含有の不織布製の濾過材と無数の孔を有する濾過材をケースに収納したフィルタとして、空気の浄化はもとより燃焼効率を高める技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。又、ハニカム構造のセラミックス担体を使用するものも知られており（例えば、特許文献２参照）、更に、若干の凹凸を設けたセラミックス板と集塵機能の有する硬質フェライト系磁石片との組み合わせによる浄化装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
以上のように、セラミックス素材は、粉末スラリー状のものを不織布やスポンジ状のものに塗布し高温で焼結して生成したフィルタとして使用されている。又、ディーゼルエンジンにおいては、燃焼室にプロパンガスを導入してフリーカーボンやＮＯｘの量を減少させることも知られている。
【０００６】
一方、酸化チタンは太陽や蛍光灯等の光、特に紫外線によるいわゆる光触媒作用をもたらすので、その強力な酸化作用で有害物質を除去することで知られている。酸化チタンの薄膜はアナターゼ相とよばれる光触媒性の高い結晶相で構成されている。これら酸化チタンを利用して流体を浄化することは知られている。更に、酸化チタンの適用例として、自動車の排気ガス（ＮＯｘ）、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、あるいは環境ホルモン等の有害物質を環境保全のために分解除去するものは知られている。
【０００７】
しかし、酸化チタンは粉末状であるため、その処置が問題で浄化作用において気体等の流体中に拡散してしまうことも生じていた。そのためこの酸化チタンを固定化する必要があり、その固定化の対象として種々のものが提案されている。例えば、可視光でも高効率の光触媒作用の得られるスポンジ状の多孔質構造体の形状を保った炭化ケイ素系耐熱性超軽量多孔質材及びそれを容易に製造できる技術が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
この後者の技術に関しては、ポリウレタンスポンジとほぼ同じ構造の３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックに光触媒（酸化チタン）をコーティングした３次元微細セル構造光触媒フィルタの研究成果が報告されている。このように、多孔質構造体をフィルタ等の浄化装置に適用されていることは公知である。さらなる効率の高い扱い易いフィルタの開発が要望されている。
【特許文献１】特開平０６−１９３５２５号公報
【特許文献２】特開２０００−２８８４０８号公報
【特許文献３】特開平１１−３３３２４５号公報
【特許文献４】特開２００３−１１９０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した従来の浄化技術は、特定の汚染物質には極めて有効であるが、他の汚染物質には効果があまりないなど、使用目的に限定されることが多い。また、特許文献４に示す技術は浄化効率がよいことが実証されているが、例えば、従来のセラミックスを使用したスポンジ状のものはセルの架橋部が太くなり、セル径を大きくしないとセル自体が潰れてしまう等の問題点があった。前述に示す３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックの技術は、まだ研究段階の途上にあり、単体で扱う点において実用化させるにはまだ十分なものとはいえない。
【００１０】
汚染物質との接触確率が高い特徴を有する前述の多孔質構造体である３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックはスポンジ状をなしているが、単体として扱うには脆く問題である。例えば、この３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックを排気ガス管にフィルタとして挿入させると、外側の部分が網目構造になっている関係もあって、排気ガス管に接する部分から壊れやすいという問題点がある。
【００１１】
従って、この破壊を防止するためには、３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックの外周部分を強化させる必要がある。従来は何らかの収納ケースを必然的に必要としていた。しかし、これらスポンジ状をなす３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックのフィルタは、各種機器に取り付けるためには単体での扱いが容易でなければならない。ケースなしでも取り付け易く、ある程度の硬さが必要である。
【００１２】
結果的に、浄化効率を低下させず、作業効率を高める実用的な浄化技術とその装置が求められている。前述のスポンジ状をなす３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックス技術は、汚染物質を分解する上においては単体構成でそれなりの効果があることは実証されている。本発明はこのような従来の利点を生かしながら、従来の問題点を解決しようとするものである。本発明は、特に前述の３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックスをさらに扱い易く効率的なフィルタとして開発したもので、次の目的を達成した。
【００１３】
本発明の目的は、扱いを容易にし、浄化効率を高めた汚染物質除去用の多孔質構造体フィルタとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
【００１５】
本発明１の多孔質構造体フィルタは、汚染物質除去の浄化に使用されるもので、樹脂類及びシリコン粉末を含むスラリーを連続気孔が塞がれない範囲内で含浸されたスポンジ状炭素化多孔質構造焼結体であって、このスポンジ状炭素化多孔質構造焼結体を複数の密度の異なる構造体にした後、９００℃〜１３５０℃で炭素化し、１３５０℃以上で反応焼結させ、１３００℃〜１８００℃でシリコンを溶融含浸させて製造されたものである。
【００１６】
本発明２の多孔質構造体フィルタは、本発明１において、前記スラリーは、ＳｉＣ粉末を含むものであることを特徴とする。
【００１７】
本発明３の多孔質構造体フィルタは、本発明１又は２において、前記炭素化多孔質構造焼結体は、３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックスであることを特徴とする。
【００１８】
本発明４の多孔質構造体フィルタは、本発明１又は２において、前記炭素化多孔質構造焼結体は、プラスチック又は不織布類のスポンジ状多孔質構造体であることを特徴とする。
【００１９】
本発明５の多孔質構造体フィルタは、本発明１又は２において、前記炭素化多孔質構造焼結体は、密度の異なる２つの３次元微細セル構造フィルタを重ね合わせ結合し二層にした焼結体であることを特徴とする。
【００２０】
本発明６の多孔質構造体フィルタは、本発明１又は２において、前記炭素化多孔質構造焼結体は、柱状体であり外側のスポンジ状多孔質構造体の密度を内側のスポンジ状多孔質構造体の密度より高めるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
本発明７の多孔質構造体フィルタは、本発明６において、前記外側のスポンジ状多孔質構造体は、不織布類を巻きつけた構造体であることを特徴とする。
【００２２】
本発明８の多孔質構造体フィルタの製造方法は、スポンジ状多孔質構造体の有形骨格に炭素源として樹脂類及びシリコン粉末を含むスラリーを連続気孔が塞がれない範囲内で含浸させる工程と、前記含浸されたスポンジ状多孔質構造体を複数の密度の異なる構造体にする工程と、前記スポンジ状多孔質構造体を不活性雰囲気下において９００℃〜１３５０℃で炭素化する工程と、前記スポンジ状多孔質構造体を真空又は不活性雰囲気下において１３５０℃以上で反応焼結させる工程と、前記スポンジ状多孔質構造体を真空又は不活性雰囲気下において１３００℃〜１８００℃でシリコンを溶融含浸させる工程とからなっている。
【００２３】
本発明９の多孔質構造体フィルタの製造方法は、本発明８において、前記スラリーは、ＳｉＣ粉末を含むものであることを特徴とする。
【００２４】
フィルタを例えば二層構造にするに当たって、シリコン（Ｓｉ）の溶融含浸を行う２段反応焼結法により接合を容易に行うことができる。２段反応焼結法とは、反応焼結法とシリコンの溶融含浸法のことであり、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）が反応して炭化ケイ素（ＳｉＣ）を生成する反応をいう。反応焼結法では、炭素源としてフェノール樹脂、シリコン源としてシリコン粉末を使用する。フェノール樹脂粉末をアルコールで溶かしてシリコン粉末を添加して、混合スラリーとする。この混合スラリーにスポンジやダンボールを浸ける。
【００２５】
スポンジの場合セルが塞がれない程度によく絞る。スポンジのポリウレタン骨格の内部にフェノール樹脂は溶液になって入る。シリコン粉末はポリウレタン骨格の内部に突き刺さった状態になる。これをアルゴンガス等の不活性雰囲気中で９００℃〜１３５０℃、例えば１０００℃位で焼成すると、フェノール樹脂が熱分解して炭素（アモルファス状）になる。この状態はアモルファス炭素の中にシリコン粉末が点在している状態である。この状態で温度を１３５０℃以上に上昇させると、例えば１３２０℃位からアモルファス炭素がシリコン粉末中に拡散してシリコン粉末の外側から炭化ケイ素（ＳｉＣ）を生じる。
【００２６】
この反応は１４１０℃まで続き、シリコン粉末と炭素との反応は完了する。これが反応焼結である。特徴は、シリコンと炭素との反応がシリコン融点（１４１０℃）以下で生じることである。体積減少反応（１モルでの反応に要する体積は、Ｓｉ：２８ｇ／２．３３ｇ／ｃｍ3＝１２ｃｍ3、Ｃ：１２ｇ／１．５ｇ／ｃｍ3＝８ｃｍ3、ＳｉＣ：４０ｇ／３．２ｇ／ｃｍ3＝１２．５ｃｍ3となり、１２＋８＝２０ｃｍ3が１２．５ｃｍ3に体積減少する）であり、生成した炭化ケイ素は多孔質となる。またこの反応は炭素の拡散により遅い。
【００２７】
シリコンの溶融含浸法は、真空中で炭素材料の上にシリコンを置き、シリコン融点（１４１０℃）以上の温度にするとシリコンが溶けて炭素中に入り反応し炭化ケイ素を生じさせる反応のことである。特徴は、シリコンの融点以上の温度が必要で、反応は急激に生じることである。又、シリコンを炭素材料の上に置くので、シリコンは系外になり、体積的には、炭素が炭化ケイ素に変わる状態となり、８ｃｍ3が１２．５ｃｍ3になる体積増加反応となる。従って、炭素材料が緻密で体積を増加できない場合は、反応が進まない。
【００２８】
２段反応焼結法は、反応焼結法でＳｉ／Ｃの比を１にするとＳｉＣのみが生成する。炭素過剰の組成にすると、アモルファス炭素とポーラスなＳｉＣが生成する。溶融シリコンはポーラスなＳｉＣとの濡れ性がよい。アモルファス炭素はポーラスなＳｉＣの中に点在しており緻密でなく、溶融シリコンと反応する。このとき、体積が増加するが、反応焼結法でできた気孔があるので、増加できる体積があり反応が進行する。本実施の形態例においてはこの現象を利用し接合させる。このため、スポンジがそのままの形状で軽量の多孔質Ｓｉ／ＳｉＣセラミックスを形成する。この多孔質Ｓｉ／ＳｉＣセラミックスは加工性がよく、フィルタ形状加工も容易に行えるものである。
【００２９】
フィルタの外側を外皮状に緻密にして強化する方法として、Ｓｉ／ＳｉＣセラミック多孔体の外側に樹脂類及びシリコン粉末、又はこれらに加えてＳｉＣ粉末を含むスラリーを塗布し２段反応焼結する。他の方法は、Ｓｉ／ＳｉＣセラミック多孔体の外周部に樹脂類及びシリコン粉末或いはこれらに加えてＳｉＣ粉末を含む吸水性のある不織布等を巻き付け、２段反応焼結させる方法である。このような方法により、セラミック多孔体の外周部分を硬くし強固にする。
【００３０】
この結果、内部はスポンジ状で外部は緻密な構造のフィルタとなる。更に、このような構成の実現から、排気ガスの通路に供給側のフィルタを密度の低い即ち目の粗いスポンジ状のフィルタとし、排出側のフィルタを密度の高い即ち目の細かいスポンジ状のフィルタとし、その外周部分を前述の方法により緻密に強度を高めた外皮構成のフィルタとすることが可能である。これにより、フィルタは二重構造になり、サイズの異なる微細汚染物質を除去することができる上、単体として強化され破壊しにくいフィルタとなる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明は、スポンジ状多孔質構造体の例えば、一方の３次元微細セル構造フィルタを柔軟構造にして、他方の３次元微細セル構造フィルタを前者の３次元微細セル構造フィルタに比して密度を高め、硬くしたので、扱いが容易になり、結果的に２つの密度の異なるフィルタ構造でサイズの異なる汚染物質を効率よく捕捉できることとなった。これにより浄化効率が高まり、作業能率を高められることとなった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に関する汚染物質除去の浄化技術に関し、図面をもとに詳細にその実施の形態を説明する。本実施の形態で処理される汚染物質を含む対象物は、汚染物質を含む排気ガス等の気体、及び汚染水等の液体である。本発明の説明前に、本発明の理解を容易にするため、フィルタ単体としての基本構成について説明する。
【００３３】
本発明の浄化技術に関するフィルタは、スポンジ状の多孔質構造であればどのようなものであってもよいが、例えば、次のものが適用される。１つは、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との反応焼結法（Ｓｉ＋Ｃ＝ＳｉＣ）とシリコンの溶融含浸法を組み合わせることにより、ポリウレタン製のスポンジがそのままの形状で作成された多孔質Ｓｉ／ＳｉＣセラミックスである。この多孔質Ｓｉ／ＳｉＣセラミックスは、加工性がよく、どのような形状にすることもできる。
【００３４】
光の透過性がよく、光触媒の担体としても優れている。この多孔質Ｓｉ／ＳｉＣセラミックスの嵩密度は、０．０５〜０．１３ｇ／ｃｍ３、気孔率は、９５〜９８％の軽量のものである。また、スポンジ構造の強度を上げるためにＳｉＣ粉末を添加し、スラリーの絞り方を緩やかにすることで、気孔率を５０％程度まで下げることも可能である。なお、本実施の形態でいうスポンジとは、発泡したポリウレタンの素材であり、クッション、荷造り材、衝撃吸収材等に用いられるものである。
【００３５】
この高気孔率のフィルタをドーナツ状に加工して積層し、中心に設置した１５Ｗのランプを覆うようにしてＮＯｘの分解実験を行った結果は、例えば、１５ｐｐｍのＮＯｘを１Ｌ／ｍｉｎで処理すると、殺菌灯、ブラックライトの紫外線ランプでは１回の処理でほぼ０ｐｐｍになり、高効率に分解することができた。さらに可視光の蛍光灯の場合も１５ｐｐｍのＮＯｘが５ｐｐｍ以下になる結果を得ている。フィルタについて更に詳述すると、前述のフィルタは、可視光応答型３次元微細セル構造光触媒フィルタとして有効で、３次元Ｓｉ／ＳｉＣ多孔質セラミックスに光触媒（酸化チタン）をコーティングしたスポンジ状の構造体であるが、排ガス等の浄化にも適用できるものである。
【００３６】
また、このフィルタのスポンジ状多孔質構造体は、酸化チタンを含有又は生成する溶液に浸漬し、乾燥させた後に酸化雰囲気下で、１００℃〜８００℃で焼成して製造される。更に、スポンジ状骨格を有するとともに炭素化時に熱分解する原型構造体に炭素源となる樹脂と、シリコン粉末、シリコン合金を含むスラリーを含浸させた後、この原型構造体を不活性雰囲気下で、８００℃〜１３００℃で炭素化させて、さらには、１３００℃以上で反応焼結させるなどして炭素化させている。
【００３７】
あるいは、窒素雰囲気下においては、８００℃〜１５００℃で熱処理し炭素化とシリコンの窒化反応を行い、多孔質構造体を形成する。
【００３８】
この反応焼結後の多孔質構造体を真空あるいは不活性雰囲気下において、１３００℃〜１８００℃の温度でシリコンを溶融含浸させる。このことにより、多孔質構造体が複雑な形状のものであっても、容易に多孔質構造体の有形骨格の形状を保ったままで製造できるのである。
【００３９】
その他、スポンジ状フィルタとして適用できるものは、一部前述しているが、アモルファス炭素、炭素＋Ｓｉ、炭素＋Ｔｉ、炭素＋ＳｉＣ、炭素＋窒化ケイ素等種々のもの、又はそれらを組み合わせたものがある。又、含浸させる樹脂として、フェノール樹脂、フラン樹脂、有機金属ポリマー、又は蔗糖等であってもよく、さらに、含浸させるスラリーとして、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ジルコン、アルミナ、シリカ、ムライト、二ケイ化モリブデン、炭化ホウ素、ホウ素粉等の添加物であってもよい。
【００４０】
更に、スラリーに含ませるシリコン粉末として、マグネシウム、アルミニウム、チタニウム、クロミウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ニオビウム、モリブデン、タングステン等のシリコン合金又はシリコンとの混合物を用いてもよい。
【００４１】
更に、溶融含浸用のシリコンとして、マグネシウム、アルミニウム、チタニウム、クロミウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ニオビウム、モリブデン、タングステン等のシリコン合金又はシリコンとの混合物を用いてもよい。前述のように、フィルタはスポンジ状多孔質構造体のものであればどのようなものであってもよい。
【００４２】
次に、本発明のフィルタの構成例について説明する。図１は、本発明の多孔質構造体フィルタの全体構成の正面図で、外側多孔質構造体と内側多孔質構造体との二重構成にした多孔質構造体フィルタの正面図である。図２は、図１の多孔質構造体フィルタの断面図である。図３は、内側多孔質構造体に外側多孔質構造体を巻き付けている状態を示す説明図である。本実施の形態例は、スポンジ状多孔質構造体３次元微細セル構造のフィルタを円筒形状で二重に構成したものであり、ディーゼルエンジン車の排気ガスの浄化用として構成される。このフィルタは排気ガス浄化用フィルタとしてディーゼルエンジン車のマフラーとエンジンの間に挿入され、排気ガスに含まれる汚染物質の浄化を行う。
【００４３】
このフィルタの構成は外側多孔質構造体１と内側多孔質構造体２の二層のフィルタ構成になっていて、内側多孔質構造体２に比し外側多孔質構造体１は密度の高いスポンジ状多孔質構造体３次元微細セル構造となっている。又、この外側多孔質構造体１は、シリコンを溶融含浸する前に、フィルタの外周部分に樹脂とシリコン粉末或いはこれらに加えてＳｉＣ粉末を含むスラリーを塗布するか、このスラリーを塗布した不織布等で巻き付けてシリコンの溶融含浸をしており強固な外皮を形成している（図３参照）。なお、この形態例の説明は二重構成のもので行っているが、図４に示すように三重構成以上であってもよい。
【００４４】
図４は、外側多孔質構造体と内側多孔質構造体との三重構成にした多孔質構造体フィルタの断面図である。この形態例は供給側から排出側にかけてスポンジ状多孔質構造体の密度の異なるものを内側に内側多孔質構造体２ａ、２ｂとして２種配置し、その外側に、不織布等の硬く、密度の高い外側多孔質構造体１を巻きつけた構成にしたものである。このように連続的に密度を変化させる構成のフィルタは他の実施の形態においても同様に適用される。
【００４５】
図５は、本発明の他の実施の形態例を示す図で、密度の異なる円板状の多孔質構造体を重ね合わせた多孔質構造体フィルタの断面図である。この他の実施の形態例は、密度の低い円柱状のスポンジ状多孔質構造体３次元微細セル構造フィルタである供給側多孔質構造体３と密度の高い円柱状のスポンジ状多孔質構造体３次元微細セル構造フィルタである排出側多孔質構造体４を円板状にして接合させた構成のものである。外側を例えば不織布等の硬く、密度の高い外側多孔質構造体５として巻きつけた構成にすれば扱い易い形態となる。例えば、排気ガスは矢印のように密度の低い側から密度の高い側に排出される。
【００４６】
汚染物質のサイズの大きいものは先に供給側多孔質構造体３で捕捉され、供給側多孔質構造体３を通過したサイズの小さいものは排出側多孔質構造体４で捕捉されるようになる。接合の生成方法は前述同様であるので説明は省略する。この場合、供給側多孔質構造体３と排出側多孔質構造体４の割合をどの程度にするかは、排気ガス等の条件によって決定する。又、密度の程度の差もどの程度にするかは前述のとおりである。
【００４７】
図６は、本発明の更に他の実施の形態例を示す図で、密度の異なる多孔質構造体を渦巻き状に構成したフィルタである。板状の密度の高い方の外側多孔質構造体６と、密度の低い方の内側多孔質構造体７を重ね合わせ渦巻き状に巻いた形状のフィルタにしたものである。この構成によればフィルタは内部を含めて強固な構成で保持されるので、部分的な加工もでき、扱いの容易なフィルタとなる。
【００４８】
図７は、本発明の更に他の実施の形態例を示す図で、密度の高い方の外側多孔質構造体に、複数の密度の低い方の内側多孔質構造体を挿入して構成するフィルタを示す斜視図である。なお、図７は、外側多孔質構造体に内側多孔質構造体を挿入する前の状態を示している。図７に示すように、このフィルタの外観形状は、平面視円形の円筒形状となっている。硬く、密度の高い方の外側多孔質構造体１０には、外皮部１０ａと格子状の内壁部１０ｂが形成されている。外皮部１０ａと内壁部１０ｂ、内壁部１０ｂ間に四角状、扇状などの穴１０ｃが形成されている。この外側多孔質構造体１０の複数の穴１０ｃの各々には、この穴１０ｃの形状と外周の形状が一致している内側多孔質構造体１１、１１・・が挿入されている。すなわち、この形態例のフィルタは、密度の高い方の外側多孔質構造体１０と、外側多孔質構造体１０の複数の穴１０ｃに挿入されている複数の密度の低い方の内側多孔質構造体１１とで構成されている。この形態例では、略ハニカム構成のものとして剛性の高いフィルタとすることができ、大きな寸法のフィルタ等の製作が容易である。
【００４９】
図８は、本発明の更に他の実施の形態例を示す図で、図７と同様に、密度の高い方の外側多孔質構造体に、複数の密度の低い方の内側多孔質構造体を挿入して構成するフィルタを示す斜視図である。なお、図８は、外側多孔質構造体に内側多孔質構造体を挿入する前の状態を示している。図８に示すように、このフィルタの外観形状は、平面視四角形状の直方体となっている。硬く、密度の高い方の外側多孔質構造体１２には、外皮部１２ａと格子状の内壁部１２ｂが形成されている。外皮部１２ａと内壁部１２ｂ、内壁部１２ｂ間に四角状の穴１２ｃが形成されている。この外側多孔質構造体１２の複数の穴１２ｃの各々には、この穴１２ｃの形状と外周の形状が一致している内側多孔質構造体１３、１３、１３・・が挿入されている。すなわち、この形態例のフィルタは、密度の高い方の外側多孔質構造体１２と、この外側多孔質構造体１２の複数の穴１２ｃに挿入されている複数の密度の低い方の内側多孔質構造体１３とで構成されている。この形態例では、略ハニカム構成のものとして剛性の高いフィルタとすることができ、大きな寸法のフィルタ等の製作が容易である。
【００５０】
なお、この図７、８の実施の形態例の説明では、外側多孔質構造体に形成される穴の形状を四角形状として説明を行っているが、他の形状であってもよい。例えば六角形状の穴であってもよく、その場合、内側多孔質構造体の外周の形状も六角形状とすることになり、ハニカム構成のものとなる。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について種々説明したが、本発明はこれらの形態に限定されないことはいうまでもない。例えば、フィルタの形状を円柱体（円筒体）として説明しているが、角柱状のフィルタであってもよく、又、板状のフィルタであってもよく、更に取り付ける対象の形状に合わせた変形例にすることが可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の多孔質構造体フィルタの全体構成の正面図である。
【図２】図２は、本発明の多孔質構造体フィルタの断面図で、外側多孔質構造体と内側多孔質構造体との二重構成にした多孔質構造体フィルタの断面図である。
【図３】図３は、図２の内側多孔質構造体に外側多孔質構造体を巻き付けている状態を示す説明図である。
【図４】図４は、外側多孔質構造体と内側多孔質構造体との三重構成にした多孔質構造体フィルタの断面図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施の形態例を示す多孔質構造体フィルタの断面図で、密度の異なる円板状の多孔質構造体を重ね合わせた多孔質構造体フィルタの断面図である。
【図６】図６は、本発明の更に他の実施の形態例を示す多孔質構造体フィルタの断面図で、密度の異なる板状の多孔質構造体を重ね合わせ渦巻き状に巻いた構成の多孔質構造体フィルタを示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明の更に他の実施の形態例を示す図で、密度の高い方の外側多孔質構造体に、複数の密度の低い方の内側多孔質構造体を挿入して構成するフィルタを示す斜視図である。
【図８】図８は、本発明の更に他の実施の形態例を示す図で、密度の高い方の外側多孔質構造体に、複数の密度の低い方の内側多孔質構造体を挿入して構成するフィルタを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１，５，６，１０，１２…  外側多孔質構造体
２，７，１１，１３    …  内側多孔質構造体
３    …  供給側多孔質構造体
４    …  排出側多孔質構造体
【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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【図７】
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【図８】
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