(57)【要約】【課題】焼成回数の低減が可能で製造コストを低減できる、ＮＦ膜若しくはＵＦ膜を備えたセラミックフィルタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】平均粒子径２〜６０μｍの基材粒子Ｑｉｊを焼結した基材１１１と、基材１１１の表面から一定深さに埋め込まれ、基材粒子Ｑｉｊがなす間隙に、基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径の１／１０〜１／７の平均粒子径を有する間隙充填粒子Ｑｒｓを充填した間隙充填層１４１とを備え、対数正規分布における、基材粒子Ｑｉｊの標準偏差が、基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径の５〜４０％であり、対数正規分布における、間隙充填粒子Ｑｒｓの標準偏差が、間隙充填粒子Ｑｒｓの平均粒子径の５〜４０％である。【選択図】図１
2013212982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径２〜６０μｍの基材粒子を焼結した基材と、
前記基材の表面から一定深さに埋め込まれ、前記基材粒子がなす間隙に、前記基材粒子の平均粒子径の１／１０〜１／７の平均粒子径を有する間隙充填粒子を充填した間隙充填層
とを備え、対数正規分布における、前記基材粒子の標準偏差が、前記基材粒子の平均粒子径の５〜４０％であり、対数正規分布における、前記間隙充填粒子の標準偏差が、前記間隙充填粒子の平均粒子径の５〜４０％であることを特徴とするセラミックフィルタ。
【請求項２】
前記基材が、柱状形状をなし、前記柱状形状の両端面間を軸方向に貫通する複数の流路を備え、前記間隙充填層は前記複数の流路のそれぞれの内壁に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載のセラミックフィルタ。
【請求項３】
クロスフロー濾過法により、平均粒子径２〜６０μｍの基材粒子を焼結した基材の表面に、前記基材粒子の平均粒子径の１／１０〜１／７の平均粒子径を有する間隙充填粒子を含む成膜コート液を付着させ、前記基材の表面から前記基材の内部に浸透させ、前記間隙充填粒子を前記基材粒子がなす間隙に充填する付着・充填工程と、
該付着・充填工程の後、前記基材の内部に浸透した前記成膜コート液を乾燥させる乾燥工程と、
該乾燥工程の後、前記間隙充填粒子と前記基材粒子を焼成して、前記基材の表面から一定深さに、前記基材粒子がなす間隙に前記間隙充填粒子が充填した間隙充填層を形成する焼成工程
とを含み、対数正規分布における、前記基材粒子の標準偏差が、前記基材粒子の平均粒子径の５〜４０％であり、前記成膜コート液は、対数正規分布における、前記間隙充填粒子の標準偏差が、前記間隙充填粒子の平均粒子径の５〜４０％となるように、前記間隙充填粒子の粒度調製をして調合されてなることを特徴とするセラミックフィルタの製造方法。
【請求項４】
前記基材が、柱状形状をなし、前記柱状形状の両端面間を軸方向に貫通する複数の流路を備え、前記成膜コート液が前記複数の流路のそれぞれの内壁から前記基材の内部に浸透し、前記間隙充填層が前記複数の流路のそれぞれの内壁に沿って形成されることを特徴とする請求項３に記載のセラミック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、ナノ濾過膜（ＮＦ膜）又は限外濾過膜（ＵＦ膜）を有するセラミックフィルタ及びこのセラミックフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多孔質基材からなるセラミックエレメントに限外濾過膜（ＵＦ膜）を成膜する方法は種々のものが知られている。例えば、柱状形状をなし、この柱状形状の両端面間を軸方向に貫通する複数の流路を有するレンコン状、又は蜂の巣状の一体構造（モノリス）のセラミックエレメントでは、複数の流路のそれぞれの内表面にクロスフロー濾過により、ＵＦ膜を形成する方法が知られている（特許文献１〜２を参照）。
【０００３】
国際純正・応用化学連合（ＩＵＰＡＣ）の定義によると、０．１μｍより大きい粒子や高分子を阻止する濾過膜が「精密濾過膜（ＭＦ膜）」、０．１μｍ〜２ｎｍの範囲の粒子や高分子を阻止する濾過膜が「限外濾過膜（ＵＦ膜）」、２ｎｍより小さい程度の粒子や高分子を阻止する濾過膜が「ナノ濾過膜（ＮＦ膜）」であり、微細な細孔径を有するフィルタの開発が進められている。しかしながら、細孔径が０．０５μｍ以下のセラミックフィルタになると、セラミック粒子による成形が困難となり、現状では、０．０５μｍ以下の微細な細孔径を実現するためには、複雑な構造と工程が必要である。
【０００４】
図９では、粒径１０μｍのＭＦ膜となる多孔質基材の表面上に粒径１μｍの第１ＵＦ膜が中間層として形成され、この中間層の上に粒径０．１μｍの第２ＵＦ膜を膜層として形成した状態を模式的に示している。図９に示す複層構造の場合、粒径１０μｍのＭＦ膜となる基材の成形をした後、基材の乾燥をし、その後基材の焼成をし、更に、基材に対し中間層として、粒径１μｍの第１ＵＦ膜の成膜をし、第１ＵＦ膜の乾燥をした後第１ＵＦ膜の焼成をし、更に、第１ＵＦ膜に対し膜層として、粒径０．１μｍの第２ＵＦ膜の成膜をし、第２ＵＦ膜の乾燥をした後第２ＵＦ膜の焼成をするというように焼成回数が増えるため、製造コストが高くなる問題がある。粒子径が均一であれば、粒子間の間隙は、理論上粒子径の１／６〜１／７になるので、粒径０．１μｍでは、ＮＦ膜は実現できない。
【０００５】
図１０に示すように、粒子径を順次小さくする傾斜法も知られているが、傾斜法では粒子の調合が難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２６７１２９号公報
【特許文献２】特開昭６１−２３８３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、焼成回数の低減が可能で製造コストを低減できる、ＮＦ膜若しくはＵＦ膜を備えたセラミックフィルタ、及びこのセラミックフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、（イ）平均粒子径２〜６０μｍの基材粒子を焼結した基材と、（ロ）基材の表面から一定深さに埋め込まれ、基材粒子がなす間隙に、基材粒子の平均粒子径の１／１０〜１／７の平均粒子径を有する間隙充填粒子を充填した間隙充填層とを備え、対数正規分布における、前記基材粒子の標準偏差が、前記基材粒子の平均粒子径の５〜４０％であり、対数正規分布における、前記間隙充填粒子の標準偏差が、前記間隙充填粒子の平均粒子径の５〜４０％であるセラミックフィルタであることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第２の態様は、（イ）クロスフロー濾過法により、平均粒子径２〜６０μｍの基材粒子を焼結した基材の表面に、基材粒子の平均粒子径の１／１０〜１／７の平均粒子径を有する間隙充填粒子を含む成膜コート液を付着させ、基材の表面から基材の内部に浸透させ、間隙充填粒子を基材粒子がなす間隙に充填する付着・充填工程と、（ロ）この付着・充填工程の後、基材の内部に浸透した成膜コート液を乾燥させる乾燥工程と、（ハ）この乾燥工程の後、間隙充填粒子と基材粒子を焼成して、基材の表面から一定深さに、基材粒子がなす間隙に間隙充填粒子が充填した間隙充填層を形成する焼成工程とを含み、対数正規分布における、前記基材粒子の標準偏差が、前記基材粒子の平均粒子径の５〜４０％であり、前記成膜コート液は、対数正規分布における、前記間隙充填粒子の標準偏差が、前記間隙充填粒子の平均粒子径の５〜４０％となるように、前記間隙充填粒子の粒度調製をして調合されてなるセラミックフィルタの製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、焼成回数の低減が可能で製造コストを低減できる、ＮＦ膜若しくはＵＦ膜を備えたセラミックフィルタ、及びこのセラミックフィルタの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタにおいて、基材の間隙に、基材を構成する基材粒子よりも平均粒子径の小さな間隙充填粒子が充填されたミクロな構造を説明する模式的な拡大断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタの概略構造を説明する鳥瞰図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタの長手方向に沿った断面の一部拡大図であり、モノリス構造の基材にレンコン状に設けられた流路（セル）の内壁の表面から一定深さに間隙充填層が埋め込まれた構造を模式的に示している。
【図４】微粒子の粒径分布は多くの場合、対数正規分布でほぼ近似できることを示す図であり、平均粒子径が同じであっても、図４（ａ）に示す粒度分布の標準偏差が、図４（ｂ）に示す粒度分布の標準偏差よりも大きいことを示している。
【図５】実線で示した実施例１に用いた間隙充填粒子の粒径分布の標準偏差が、平均粒子径がほぼ等しい、破線で示した従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差よりも小さく、粒度分布範囲が狭くなっていることを説明する図である。
【図６】実線で示した実施例２に用いた間隙充填粒子の粒径分布の標準偏差が、平均粒子径がほぼ等しい、破線で示した従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差よりも小さく、粒度分布範囲が狭くなっていることを説明する図である。
【図７】実線で示した実施例１に用いた基材を構成する基材粒子の粒径分布の標準偏差が、平均粒子径が等しい、破線で示した従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差よりも小さく、粒度分布範囲が狭くなっていることを説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタの製造方法に用いるクロスフロー濾過装置の概略を説明する模式図である。
【図９】従来技術の説明として、粒径１０μｍのＭＦ膜となる多孔質基材の表面上に粒径１μｍの第１ＵＦ膜が中間層として形成され、この中間層の上に粒径０．１μｍの第２ＵＦ膜を膜層として形成した状態を模式的に示す図である。
【図１０】従来技術の説明として、粒子径を順次小さくする傾斜法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１３】
又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
（セラミックフィルタ）
図２に本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタの製造方法によって得られた間隙充填層を用いたセラミックフィルタ１１ｆの一例を説明する。
【００１５】
本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタ１１ｆは、隔壁１１４により画成され軸方向の流体通路を形成する複数の流路（セル）１１３を有するレンコン状の一体構造（モノリス）を成している。本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタ１１ｆでは、流路（セル）１１３は円形断面を有する。
【００１６】
図３は、セラミックフィルタ１１ｆの長手方向に沿った断面図の一部拡大図であり、モノリス構造の基材１１１にレンコン状に設けられた流路（セル）１１３の内壁に沿って、基材１１１の表面から一定深さまでに間隙充填層１４１が埋め込まれている。
【００１７】
流路（セル）１１３は、六角断面や四角形断面を有するように形成しても良い。図２に示すような構造によれば、例えば、混合体を入口側端面から流路（セル）１１３に導入すると、その混合体を構成する一方が、流路（セル）１１３内壁に形成された間隙充填層１４１において分離され、多孔質の隔壁１１４を透過してセラミックフィルタ１１ｆの最外壁から排出されるため、混合体を分離することができる。つまり、セラミックフィルタ１１ｆを構成する基材１１１の表面から基材１１１の一定深さまでに形成された（埋め込まれた）間隙充填層１４１は、分離膜として利用することができる。
【００１８】
図１は、平均粒子径Ｄ１の基材粒子Ｑｉｊからなる基材１１１の間隙に、平均粒子径Ｄ２の間隙充填粒子Ｑｒｓが充填された状態を示す模式的な断面図である。基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径は２〜６０μｍの範囲で任意に選択可能である。基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径を６０μｍ以上としてもよいが、フィルタとしての分離性能が低下するので、本発明の効果が顕著ではなくなる点で好ましくない。基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径を２μｍ以下とすることも理論上可能ではあるが、後述するように、間隙充填粒子Ｑｒｓの平均粒子径を基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径の１／１０〜１／７に選ぶことを考慮すると、工業的な意味で、現状では困難性を増す。しかし、そのような困難性が克服できれば、基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径が２μｍであっても構わない。
【００１９】
冒頭で述べたように、もし基材１１１を構成する基材粒子Ｑｉｊの粒子径が均一であれば、基材粒子Ｑｉｊの間の間隙ｄは、理論上：
ｄ＝１／６Ｄ１〜１／７Ｄ１              ……（１）
になるので、Ｄ２＜ｄとすれば間隙充填粒子Ｑｒｓを基材１１１に充填できる。
【００２０】
しかしながら、現実には、基材１１１を構成する基材粒子Ｑｉｊ及び間隙充填粒子Ｑｒｓには、それぞれ図４に示すように粒径分布がある。図４に示すように、微粒子の粒径分布は多くの場合、対数正規分布でほぼ近似できる。図４では頻度分布の極大値であるモード径ｄｍｏｄが、累積頻度５０％となる平均粒径（メディアン径）Ｄ５０と等しいと仮定しているが、現実にはｄｍｏｄ＝Ｄ５０ではないことが多い。又、平均粒子径Ｄ５０が同じであっても、図４（ａ）に示す粒度分布の標準偏差σ２は図４（ｂ）に示す粒度分布の標準偏差σ１よりも大きい。このため、又図４（ａ）に示す粒度分布では０．１μｍ〜０．７−１μｍの広い範囲にわたり粒径が分布しているが、図４（ｂ）に示す粒度分布では、０．２μｍ〜０．６μｍの図４（ａ）に示す粒度分布より狭い範囲の粒度分布となっている。基材粒子Ｑｉｊ及び間隙充填粒子Ｑｒｓの粒度分布、即ち、標準偏差を考慮すると、基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径の１／１０〜１／７の平均粒子径を有する間隙充填粒子Ｑｒｓを用いることが好ましい。
【００２１】
表１は、本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタの基材１１１を構成する基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径Ｄ１及び基材粒子Ｑｉｊが提供する平均細孔径ｄ１、間隙充填粒子Ｑｒｓの平均粒子径Ｄ２及び、平均粒子径Ｄ１の基材粒子Ｑｉｊからなる基材１１１の間隙に平均粒子径Ｄ２の間隙充填粒子Ｑｒｓを充填して構成したフィルタ（濾過膜）の平均細孔径ｄ２を、実施例１及び実施例２についてそれぞれ示す。
【００２２】
【表１】
2013212982.tif 000003
【００２３】
実施例１においては、基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径Ｄ１＝２．５μｍ、平均細孔径ｄ１＝０．８μｍ、間隙充填粒子Ｑｒｓの平均粒子径Ｄ２＝０．２９μｍ、フィルタ（濾過膜）の平均細孔径ｄ２＝０．０２μｍとなっていることが分かる。一方、実施例２においては、基材粒子Ｑｉｊの平均粒子径Ｄ１＝４７μｍ、平均細孔径ｄ１＝１０μｍ、間隙充填粒子Ｑｒｓの平均粒子径Ｄ２＝５．７μｍ、フィルタ（濾過膜）の平均細孔径ｄ２＝０．１５μｍとなっていることが分かる。ここで、平均粒子径Ｄ１，Ｄ２はレーザー回折を利用した光散乱式の粒度分布測定装置で測定し、累積頻度５０％となる平均粒径（メディアン径）Ｄ５０を、平均粒子径として、表１に表記している（したがって、本明細書の「平均粒子径」は、光散乱式の粒度分布測定装置で測定したメディアン径Ｄ５０を意味するものとする。）。平均粒子径Ｄ１，Ｄ２の具体的な測定装置は、ＨＯＲＩＢＡ社製、ＬＡ−９１０型のレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置である。一方、平均細孔径ｄ１，ｄ２の測定は、島津製作所社製、オートポア９２００型の水銀ポロシメーターにより、水銀圧入法で測定した。
【００２４】
図５の実線は、実施例１に用いた間隙充填粒子Ｑｒｓの粒径分布を示す。平均粒子径Ｄ２＝０．２９μｍの対数正規分布になっていることが分かるが、本発明の実施の形態に係る粒度調製により、標準偏差σ１＝０．１μｍ程度になっており、破線で示した従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差σ２＝０．２５μｍ程度よりも小さく、粒度分布範囲が狭くなっていることが分かる。従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差σ２は、平均粒子径と同程度乃至６０〜７０％であるが、本発明の実施の形態に係る粒度調製により、標準偏差σ１が平均粒子径の４０％以下、好ましくは３５％以下程度にできることが分かる。標準偏差σ１の下限は、現実的には５％程度になるが、理想的には５％以下であってもよい。
【００２５】
図６の実線は、実施例２に用いた間隙充填粒子Ｑｒｓの粒径分布を示す。平均粒子径Ｄ２＝５．７μｍの対数正規分布になっていることが分かるが、本発明の実施の形態に係る粒度調製により、標準偏差σ１＝１μｍ程度になっており、破線で示した従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差σ２＝４μｍ程度よりも小さく、粒度分布範囲が狭くなっていることが分かる。従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差σ２は、平均粒子径と同程度乃至６０〜７０％であるが、本発明の実施の形態に係る粒度調製により、標準偏差σ１が平均粒子径の２０％以下程度にできることが分かる。
【００２６】
図７の実線は、実施例１に用いた基材１１１を構成する基材粒子Ｑｉｊの粒径分布を示す。平均粒子径Ｄ１＝２．５μｍの対数正規分布になっていることが分かるが、本発明の実施の形態に係る粒度調製により、標準偏差σ１＝０．５μｍ程度になっており、破線で示した従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差σ２＝１．５μｍ程度よりも小さく、粒度分布範囲が狭くなっており、これにより平均細孔径ｄ１＝０．８μｍの均一な間隙が提供できることが分かる。従来の粒度調製法による標準タイプの標準偏差σ２は、平均粒子径と同程度乃至６０〜７０％であるが、本発明の実施の形態に係る粒度調製により、標準偏差σ１が平均粒子径の３０％以下程度にできることが分かる。実施例２に用いた基材１１１を構成する基材粒子Ｑｉｊの粒径分布は、図示を省略したが、同様に、本発明の実施の形態に係る粒度調製により、従来の粒度調製法による標準タイプの粒度分布範囲が狭くなっており、これにより平均細孔径ｄ１＝１０μｍの均一な間隙が提供できる。
【００２７】
本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタによれば、表１に示すように、複層構造（図９参照。）や傾斜法（図１０参照。）を用いずに、簡単な構造で、ＮＦ膜やＵＦ膜が実現できることが分かる。構造が簡単なため、焼成回数の低減が可能で製造コストを低減できる。又、同一材料が使用可能なので、自己焼結が可能であり、耐蝕性が向上するという技術的効果も得られる。
【００２８】
セラミックフィルタ１１ｆの本体となる基材１１１は、押出し成形等により多孔質材料からなるレンコン形状型フィルタエレメントとして形成されており、多孔質材料としては、耐食性と温度変化による濾過部の細孔径の変化が少ない点や充分な強度が得られる点から、例えば、アルミナを用いることができるが、アルミナ以外にコーディエライト、ムライト、炭化珪素等のセラミックス材料を使用することもできる。
【００２９】
（クロスフロー濾過装置）
本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタの製造方法に用いるクロスフロー濾過装置は、図８に示すように、基材１１１を収納する成膜チャンバー１２と、成膜チャンバー１２の上流側となる底部フランジ１２３ｂに接続された上流側配管２１ａと、成膜チャンバー１２の下流側となる上部フランジ１２３ａに接続された循環液配管２１ｅと、循環液配管２１ｅにＴ分岐して接続されるエヤー抜きバルブ１８及びリターン配管２１ｆと、成膜チャンバー１２の底部フランジ１２３ｂから分岐した第１減圧配管２１ｇと、第１減圧配管２１ｇに接続された真空トラップ１６と、真空トラップ１６に接続された第２減圧配管２１ｈ、第２減圧配管２１ｈに接続された真空ポンプ１７と、上流側配管２１ａにＴ分岐して接続されるドレイン配管２１ｄ及び供給配管２１ｂと、ドレイン配管２１ｄに接続されたドレインバルブ１３と、供給配管２１ｂに接続された循環ポンプ１４と、循環ポンプ１４に接続されたタンク配管２１ｃと、タンク配管２１ｃに接続された循環タンク１５とを備える。循環ポンプ１４により、成膜コート液は底部フランジ１２３ｂからからフランジ１２３ａに送液され、循環液配管２１ｅ及びリターン配管２１ｆを介して、成膜コート液が循環タンク１５に戻る。この循環を行いながら、第１減圧配管２１ｇ、真空トラップ１６及び第２減圧配管２１ｈを介して、真空ポンプ１７で真空吸引する。真空トラップ１６に一定量の基材１１１を濾過した成膜コート液が貯まったら、循環ポンプ１４を停止し、ドレインバルブ１３を開けて、上流側配管２１ａ及びドレイン配管２１ｄを介して、成膜コート液を排出する。真空ポンプ１７による吸引を停止しても、残圧で余分に濾過されてしまうので、真空トラップ１６に一定量の成膜コート液が貯まった時点で、基材１１１の１次側（循環側）の成膜コート液を排出する。基材１１１の１次側の成膜コート液を排出させた後、ドレインバルブ１３を閉じ、基材１１１の２次側（濾過側）を真空で保持する。
【００３０】
成膜チャンバー１２は基材１１１を収納する円筒型の収納ケースであり、成膜チャンバー１２の上部には円筒型の上部エレメント保持リング１２２ａが、成膜チャンバー１２の下部には円筒型の下部エレメント保持リング１２２ｂが設けられている。基材１１１の釉薬シール１１２ａは、Ｏ−リング１２１ａにより上部エレメント保持リング１２２ａにより真空密閉状態で固定され、基材１１１の釉薬シール１１２ｂは、Ｏ−リング１２１ｂにより下部エレメント保持リング１２２ｂにより真空密閉状態で固定される。循環液配管２１ｅには流量計Ｆ１が設けられ、成膜コート液を送液する際の線速（送液速度）を監視し、制御する。又、成膜チャンバー１２の上部には、圧力計Ｐ１が接続され、成膜コート液を送液する際の圧力を監視し、制御する。
【００３１】
クロスフロー濾過時の真空圧、線速及び時間を調整することにより、図３に示した間隙充填層１４１の基材１１１の表面からの浸透深さが調製可能である。
【００３２】
（セラミックフィルタの製造方法の概略）
以下に、本発明の実施の形態に係るセラミックフィルタの製造方法の概略を説明する。なお、以下に述べるセラミックフィルタの製造方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により、実現可能であることは勿論である。
（イ）先ず、モノリス基材を押出し成形で形成する。例えば、粗粒アルミナとアルミニウム金属とを混合した乾式混合物を、アルミナ玉石を用いたトロンメル混合粉砕器で粒度調製をする。更に、押出しを容易にするために、例えばステアリン酸等の潤滑物質を加えても良く、押出し加工品に強度を与え、未焼結体の取り扱いを容易にするために有機結合剤を添加しても良い。そして、例えば、ステアリン酸／エタノール溶液を、水／エチレングリコール／ポリビニルアルコール溶液に加えて攪拌して調製した液体成分を乾式成分に加えた混合物のバッチを、押出し加工機内へ供給し、例えば長さ１０００ｍｍ、直径３０ｍｍの円柱形状をなし、その内部を軸方向に貫通するレンコン状の孔が３７個開いたモノリス型の基材１１１を押出し成形する。
【００３３】
（ロ）次に、押出し成形された基材１１１を少なくとも２４時間にわたり徐々に乾燥させ、更に、周期的に秤量することにより、質量が一定に維持されるまで乾燥を維持する。
【００３４】
（ハ）更に、乾燥させた基材１１１を焼成炉に投入し、１２０℃／ｈ〜２００℃／ｈで１４２５〜１６２５℃の焼成温度まで昇温し、焼成温度で１２〜２４時間保持し、１２０℃／ｈ〜２００℃／ｈで降温する。
【００３５】
（ニ）一方、粗粒アルミナと純水及び有機バインダーを所定の割合で混合後、アルミナ玉石を用いたトロンメル混合粉砕機で粒度調整する。粒度調整後の成膜原料を所定の水分濃度まで希釈しセラミックゾルからなる成膜コート液を作製する。成膜コート液には、基材粒子の平均粒子径の１／１０〜１／７の平均粒子径を有する間隙充填粒子が粒度調整されて含まれる。
【００３６】
（ホ）そして、成膜コート液をクロスフロー濾過法により基材１１１の流路（セル）１１３の内壁の表面に露出した基材１１１の上に付着させるために、基材１１１を図８に示すクロスフロー濾過装置の成膜チャンバー１２内に垂直方向に立てて設置する。クロスフロー濾過は、クロスフロー濾過装置の成膜チャンバー１２内に設置した基材１１１に下から上に送液する。送液速度は、例えば、φ３×３７穴の基材１１１の場合であれば、１Ｌ／分で循環させる（線速０．０６ｍ／ｓ）ように流量計Ｆ１で制御する。循環液（成膜コート液）の循環を行いながら、基材１１１の２次側（濾過側）から第１減圧配管２１ｇ、真空トラップ１６及び第２減圧配管２１ｈを介して、真空ポンプ１７で真空吸引する。真空吸引により、基材１１１の表面に、基材粒子の平均粒子径の１／１０〜１／７の平均粒子径を有する間隙充填粒子を含む成膜コート液が付着し、更に、基材１１１の表面から基材１１１の内部に浸透し、間隙充填粒子が基材粒子がなす間隙に充填される。真空圧は圧力計Ｐ１を用いて０．０８ＭＰａ以上とし、例えば、長さ１ｍ（膜面積０．３５ｍ２）の基材１１１の場合、真空トラップ１６に７０〜１００ｍＬ程度濾過液（成膜コート液）が貯まったら、真空ポンプ１７を停止し（実際には、真空ポンプ１７を動作させながら、第２減圧配管２１ｈ中に設けたストップバルブ（図示省略）を閉じれば良い。）、基材１１１の循環液（成膜コート液）をドレインバルブ１３を開けて、上流側配管２１ａ及びドレイン配管２１ｄを介して排出する。真空ポンプ１７による吸引を停止しても、残圧で余分に濾過されてしまうので、３０〜５０ｍＬ程度濾過液（成膜コート液）が貯まった時点で、基材１１１の１次側（循環側）の循環液（成膜コート液）をドレインバルブ１３を開けて、排出する。基材１１１の１次側（循環側）の循環液（成膜コート液）を排出させた後、ドレインバルブ１３を閉じ、真空ポンプ１７を再度動作させ（実際には、真空ポンプ１７を動作したまま維持しておき、第２減圧配管２１ｈ中に設けたストップバルブ（図示省略）を開ければ良い。）、基材１１１の２次側（濾過側）の真空保持を約１０分間行う。基材１１１の真空保持が終了した後に、基材１１１をクロスフロー濾過装置から取出す。
【００３７】
（ヘ）クロスフロー濾過装置から基材１１１を取出し、基材１１１の残液を拭い取った後、基材１１１を乾燥機（恒温槽）に収納し、乾燥機（恒温槽）を用いた乾燥処理を実施して、基材の内部に浸透した成膜コート液を乾燥させる。乾燥処理は、２５〜６０℃、湿度４５〜５５％、好ましくは湿度４８〜５２％に乾燥機の内部を制御して、２０〜３０時間行う。
【００３８】
（ト）乾燥処理の終了後、１００〜３００℃／ｈの速度で１８５０〜１９５０℃の焼成温度まで基材１１１を昇温し、焼成温度において基材１１１を保持時間を４５分〜３時間、好ましくは１〜２．５時間程度保持して、間隙充填粒子と基材粒子を焼成した後、１００〜３００℃／ｈで基材１１１を室温まで冷却して基材１１１を得る。即ち、図３に示すように、基材１１１の表面から一定深さ（所定の浸透深さ）の表面近傍に、間隙充填層１４１が形成される（埋め込まれる）。
【００３９】
なお、上記のクロスフロー濾過時の真空圧、線速は一例であり、クロスフロー濾過時の真空圧、線速及び時間を調整することにより、間隙充填層１４１の基材１１１の表面からの浸透深さが調製可能である。
【００４０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、セラミックフィルタ及びその製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１１ｆ…セラミックフィルタ
１２…成膜チャンバー
１３…ドレインバルブ
１４…循環ポンプ
１５…循環タンク
１６…真空トラップ
１７…真空ポンプ
１８…エヤー抜きバルブ
２１ａ…上流側配管
２１ｂ…供給配管
２１ｃ…タンク配管
２１ｄ…ドレイン配管
２１ｅ…循環液配管
２１ｆ…リターン配管
２１ｇ…第１減圧配管
２１ｈ…第２減圧配管
１１１…基材
１１２ａ，１１２ｂ…釉薬シール
１１４…隔壁
１２１ａ，１２１ｂ…Ｏ−リング
１２２…成膜チャンバー
１２２ａ…上部エレメント保持リング
１２２ｂ…下部エレメント保持リング
１２３ａ…フランジ
１２３ａ…上部フランジ
１２３ｂ…底部フランジ
１４１…間隙充填層
Ｆ１…流量計
Ｐ１…圧力計
【図１】
2013212982.tif 000004
【図２】
2013212982.tif 000005
【図３】
2013212982.tif 000006
【図４】
2013212982.tif 000007
【図５】
2013212982.tif 000008
【図６】
2013212982.tif 000009
【図７】
2013212982.tif 000010
【図８】
2013212982.tif 000011
【図９】
2013212982.tif 000012
【図１０】
2013212982.tif 000013