(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーディライトから成る本体及びコーディライトから成るフランジ部を備えたフランジ付きセラミックフィルタの製造方法であって、
成形・焼成済の本体及びフランジ部を、１〜５重量％のリン酸アルミニウムを含有し、かつ熱膨張係数が１．０〜１．５×１０-6／℃であるモルタル材にて接合し、次いで焼成することを特徴とするフランジ付きセラミックフィルタの製造方法。
【請求項２】
該モルタル材の組成が、ムライト、１０〜３０重量％、シリカ、７０〜８５重量％、リン酸アルミニウム、１〜５重量％である請求項１に記載のフランジ付きセラミックフィルタの製造方法。
【請求項３】
該モルタル材の組成が、コーディライト、９５〜９９重量％、リン酸アルミニウム、１〜５重量％である請求項１に記載のフランジ付きセラミック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、被処理ガス中のダストを捕捉する集塵用セラミックフィルタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集塵用セラミックフィルタは、高温ガスからの製品の回収、環境対策を狙いとした排ガスからのダストの除去等を目的として、化学、電力、鉄鋼、自動車関連産業等多岐に渡る分野において用いられている。
【０００３】
かかるセラミックフィルタは、図１に示すように、例えばハニカムの多数の貫通穴２の端部を上流側Ｂと下流側Ｃとを逆に１マスごとに封じた構造を有し、上流側Ｂから入った高温ガスは、多孔質の隔壁１を通って下流側Ｃの穴より抜けていくが、その際に、高温ガス中のダストは隔壁中の気孔内に捕捉される。
【０００４】
従って、このような集塵用セラミックフィルタにおいては、未処理ガスと処理済ガスとが混合しないようにする必要があり、そのための手段として、図２（ａ）に示すように、セラミックフィルタ３を本体５とフランジ部４より構成し、かかるフランジ部４を、図２（ｂ）に示すように、取付枠６に気密に接合することにより、未処理ガスと処理済ガスとの行き来を遮断している。
【０００５】
ここで、セラミックフィルタ３の本体５にフランジ部４を気密に取り付ける方法としては、従来、本体５とフランジ部４を一体的に成形する方法、焼成済みの本体５に、焼成済みのフランジ部４あるいは未焼成のフランジ部４を、本体５及びフランジ部４と同材質のセラミック粉末又はセラミックペーストを接合材として用いて、接着する方法等が採られてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本体とフランジ部を一体的に成形する方法では、連続成形が困難なため、成形工程が複雑となり、製造効率という点から好ましくない。
【０００７】
又、焼成済みの本体に、同材質の接合材を用いて焼成済みのフランジ部を接着する方法では、接着強度の不足により、接合部分に隙間が発生することがあるという問題があった。
【０００８】
さらに、焼成済みの本体に、接合材を用いて未焼成のフランジ部を接着する方法では、続く焼成過程において、未焼成のフランジが収縮することにより、本体又はフランジ部にクラックが生じるという問題があった。
【０００９】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、本体やフランジ部におけるクラックの発生及び接合部分における隙間の発生がなく、かつ、製造効率を損なうことのないフランジ付きセラミックフィルタの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明によれば、コーディライトから成る本体及びコーディライトから成るフランジ部を備えたフランジ付きセラミックフィルタの製造方法であって、成形・焼成済の本体及びフランジ部を、１〜５重量％のリン酸アルミニウムを含有し、かつ熱膨張係数が１．０〜１．５×１０-6／℃であるモルタル材にて接合し、次いで焼成するフランジ付きセラミックフィルタの製造方法が提供される。
【００１１】
上記の製造方法において、上記モルタル材の組成は、ムライト、１０〜３０重量％、シリカ、７０〜８５重量％、リン酸アルミニウム、１〜５重量％であってもよい。
【００１２】
又、上記の製造方法において、前記モルタル材の組成は、コーディライト、９５〜９９重量％、リン酸アルミニウム、１〜５重量％であってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、成形・焼成済の本体及びフランジ部を、１〜５重量％のリン酸アルミニウムを含有し、かつ熱膨張係数が１．０〜１．５×１０-6／℃であるモルタル材にて接合し、次いで焼成することにより、フランジ付きセラミックフィルタが製造される。
【００１４】
集塵用セラミックフィルタの材質としては、耐熱衝撃性に優れるため、コーディライトが通常用いられる。コーディライトの熱膨張係数は０．８×１０-6／℃であるが、本発明においては、モルタル材の熱膨張係数を、１．０〜１．５×１０-6／℃とコーディライトの熱膨張係数に近い値とすることにより、本体及びフランジ部共にコーディライト製の焼成済のものを用いる点とも相まって、焼成中、熱応力により本体又はフランジ部にクラックが生じるのを防止している。
【００１５】
又、本発明の方法においては、本体又及びフランジ部を別々に成形するため、一体成形の場合に比べ成形工程が煩雑にならず、製造効率を損なうことがない。
【００１６】
さらに、リン酸アルミニウムがモルタル材の接着強度を大きくするため、接合部分に隙間が発生するのを防止することができる。又、リン酸アルミニウムは、４００℃という低温条件でも固化するため、本体とフランジ部を接合した後の焼成を低温で行うことができ、モルタル材とコーディライトとの反応を防ぐことができるという点からも好適に用いられる。リン酸アルミニウムの含有量を１〜５重量％としたのは、１重量％未満ではモルタル材の接着強度が小さくなりすぎて、本体とフランジ部との間に隙間が生じるおそれがあるからであり、５重量％を超える場合は、モルタル材の接着強度が強くなりすぎて、モルタル材の熱膨張係数がコーディライトの熱膨張係数から離れるからである。尚、リン酸アルミニウムは、第１リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ4）を好適に用いることができる。
【００１７】
本発明において、モルタル材の熱膨張係数は１．０〜１．２×１０-6／℃であることがより好ましい。又、リン酸アルミニウムの含有量は１〜３重量％であることがより好ましい。
【００１８】
本発明において、モルタル材は、例えば、ムライト、１０〜３０重量％、シリカ、７０〜８５重量％、リン酸アルミニウム、１〜５重量％という組成を有するものが好適に用いられる。
【００１９】
ムライトを用いるのは施工性が改善されるからであり、本発明においては充填材として、及びシリカとともに熱膨張係数調整材として機能する。
【００２０】
シリカは、モルタル材の熱膨張係数をコーディライトの熱膨張係数に近い値に調整するために用いられ、熱膨張係数調整の便宜及びモルタル材の性状を改善する目的で、溶融シリカとマイクロシリカを７５：２５〜８５：１５の比にて混合して用いることが好ましい。尚、溶融シリカはシリカガラス粉末であり、熱膨張係数がコーディライトよりも小さいため、熱膨張係数の調整に好適であり、マイクロシリカは超微粉であるため、モルタル性状を改善して作業性を向上させるのに好適である。シリカの含有量を７０〜８５重量％としたのは、上記の範囲外では、モルタル材の熱膨張係数がコーディライトの熱膨張係数から離れすぎてしまい、焼成中に本体又はフランジ部にクラックが生じるからである。
【００２１】
尚、モルタル材の組成は、ムライト、１５〜２０重量％、シリカ、７５〜８０重量％、リン酸アルミニウム、１〜３重量％であることがより好ましい。
【００２２】
又、本発明において、モルタル材は、例えば、コーディライト、９５〜９９重量％、リン酸アルミニウム、１〜５重量％という組成を有するものも好適に用いられる。
【００２３】
コーディライトを用いるのは、本体及びフランジ部と同材質であるため、熱膨張係数を上記所定の値に調整する上で、最適だからである。コージェライの含有量を９５〜９９重量％としたのは、９５重量％未満では、モルタル材の熱膨張係数がコーディライトの熱膨張係数から離れすぎるからであり、９９重量％を超える場合は、必然的にリン酸アルミニウムの含有量が減ることになり、モルタル材の接着強度が小さくなるからである。
【００２４】
尚、モルタル材の組成は、コーディライト、９７〜９９重量％、リン酸アルミニウム、１〜３重量％であることがより好ましい。
【００２５】
尚、本発明において、本体及びフランジ部は、別々に成形・焼成工程を経て製造されるが、フランジ部の成形は粉末プレス成形にて行うことが好ましい。寸法精度が良いため仕上げ加工が不要で、製造効率の向上に寄与するからである。
【００２６】
従って、本発明の方法によれば、クラックや接合部に隙間のないフランジ付きセラミックフィルタを、簡易に効率良く製造することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
【００２８】
（実施例１）
焼成済の本体及びフランジ部をモルタル材にて接合し、次いで焼成することにより接着し、フランジ付きセラミックフィルタを製造した。
本体及びフランジ部はコーディライト製とした。本体は、端面が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形状を有する、長さ１５０及び５００ｍｍの角柱形状とした。フランジ部は縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ３０ｍｍの矩形の中央に、縦１６０ｍｍ、横１６０ｍｍの孔部を設けた形状とした。尚、フランジ部の成形は、粉末プレス成形にて行った。
【００２９】
モルタル材の組成は、ムライト、１８重量％、シリカ、８０重量％、リン酸アルミニウム、２重量％とし、デキストリンを外配で０．５重量％添加した。
【００３０】
ムライトは合成ムライト＃１００Ｆを用いた。シリカは溶融シリカ粉末を６０重量％、マイクロシリカを２０重量％用いた。リン酸アルミニウムは、第１リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ4）を用いた。尚、デキストリンは、乾燥強度を出すために添加したものである。
【００３１】
上記の原料に水を外配で３２％加えて関東ミキサーにて混練し、モルタル材とした。モルタル材の熱膨張係数は１．１×１０-6／℃であった。
【００３２】
図３に示すように、本体５の一端をフランジ部４に設けた孔部に挿入し、上記のモルタル材７にて接合した後、１００℃で５時間保持することにより乾燥を行い、次いで、４００℃で３時間焼成を行うことにより、本体５及とフランジ部４を接着し、フランジ付きセラミックフィルタ３を得た。尚、昇温速度は１００℃／時間、降温速度は１００℃／時間とした。
【００３３】
上記のフランジ付きセラミックフィルタについて、急冷試験、高温曝露試験、高温逆洗試験を行い、試験前及び試験後の本体及びフランジ部におけるクラックの発生、接合部における隙間の発生を調べた。試験は以下の方法にて行った。
【００３４】
（急冷試験の方法）
長さ１５０ｍｍのフランジ付きセラミックフィルタを電気炉にて４００℃で１時間保持した後、外気に曝露して急冷し、クラック等の有無を確認した。
【００３５】
（高温曝露試験の方法）
長さ５００ｍｍのフランジ付きセラミックフィルタを集塵実験機に装着し、３５０℃で１週間保持した後、冷却し、クラック等の有無を確認した。
【００３６】
（高温逆洗試験の方法）
長さ５００ｍｍのフランジ付きセラミックフィルタを集塵実験機に装着し、３５０℃に保持しつつ、逆洗圧０．５ｋｇ／ｃｍ2にて１０分間隔で逆洗を行い、１週間運転した。
試験結果を表１に示す。
【００３７】
（実施例２）
モルタル材におけるムライトの含有率を１７重量％、リン酸アルミニウムの含有率を３重量％とし、モルタル材の熱膨張係数を１．１×１０-6／℃とした点を除いては、実施例１と同様に、フランジ付きセラミックフィルタを製造した。
【００３８】
上記のフランジ付きセラミックフィルタについて、急冷試験、高温曝露試験、高温逆洗試験を行い、試験前及び試験後の本体及びフランジ部におけるクラックの発生、接合部における隙間の発生を調べた。結果を表１に示す。
【００３９】
（実施例３）
モルタル材の組成を、コーディライト粉末、９８重量％、リン酸アルミニウム、２重量％とし、モルタル材の熱膨張係数を１．０×１０-6／℃とした点を除いては、実施例１と同様に、フランジ付きセラミックフィルタを製造した。
【００４０】
上記のフランジ付きセラミックフィルタについて、急冷試験、高温曝露試験、高温逆洗試験を行い、試験前及び試験後の本体及びフランジ部におけるクラックの発生、接合部における隙間の発生を調べた。結果を表１に示す。
【００４１】
（比較例１）
モルタル材の組成を、ムライト、１９．５重量％、シリカ、８０重量％、リン酸アルミニウム、０．５重量％とし、モルタル材の熱膨張係数を１．０×１０-6／℃とした点を除いては、実施例１と同様に、フランジ付きセラミックフィルタを製造した。
【００４２】
上記のフランジ付きセラミックフィルタについて、急冷試験、高温曝露試験、高温逆洗試験を行い、試験前及び試験後の本体及びフランジ部におけるクラックの発生、接合部における隙間の発生を調べた。結果を表１に示す。
【００４３】
（比較例２）
モルタル材の組成を、ムライト、１４重量％、シリカ、８０重量％、リン酸アルミニウム、６重量％とし、モルタル材の熱膨張係数を１．３×１０-6／℃とした点を除いては、実施例１と同様に、フランジ付きセラミックフィルタを製造した。
【００４４】
上記のフランジ付きセラミックフィルタについて、急冷試験、高温曝露試験、高温逆洗試験を行い、試験前及び試験後の本体及びフランジ部におけるクラックの発生、接合部における隙間の発生を調べた。結果を表１に示す。
【００４５】
（比較例３）
モルタル材の組成を、ムライト、５重量％、シリカ、８０重量％、リン酸アルミニウム、１５重量％とし、モルタル材の熱膨張係数を１．７×１０-6／℃とした点を除いては、実施例１と同様に、フランジ付きセラミックフィルタを製造した。
【００４６】
上記のフランジ付きセラミックフィルタについて、急冷試験、高温曝露試験、高温逆洗試験を行い、試験前及び試験後の本体及びフランジ部におけるクラックの発生、接合部における隙間の発生を調べた。結果を表１に示す。
【００４７】
（比較例４）
モルタル材の組成を、ムライト、３５重量％、シリカ、６０重量％、リン酸アルミニウム、５重量％とし、モルタル材の熱膨張係数を１．６×１０-5／℃とした点を除いては、実施例１と同様に、フランジ付きセラミックフィルタを製造した。
【００４８】
上記のフランジ付きセラミックフィルタについて、急冷試験、高温曝露試験、高温逆洗試験を行い、試験前及び試験後の本体及びフランジ部におけるクラックの発生、接合部における隙間の発生を調べた。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
0003763984.tif 000002
【００５０】
表１より、実施例のセラミックフィルタには、クラック及び接合部における隙間が観察されなかったが、モルタル材のリン酸アルミニウム含有率が１重量％未満である比較例１のセラミックフィルタには、急冷試験の後、接合部において隙間が発生しており、リン酸アルミニウムの含有率が５重量％を超え、モルタル材の熱膨張係数が１．２×１０-6／℃を超える比較例２のセラミックフィルタには急冷試験の後、本体にクラックが観察された。又、ムライトの含有率が１０重量％未満であり、モルタル材の熱膨張係数が１．５×１０-6／℃を超える比較例３及びムライトの含有率が３５重量％を超え、モルタル材の熱膨張係数が１．５×１０-6／℃を超える比較例４のセラミックフィルタには、それぞれ急冷試験及び高温逆洗試験の後、フランジ部及び本体にクラックが観察された。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、焼成中の熱応力により、セラミックフィルタの本体又はフランジ部にクラックが生じるのを防止することができる。又、本体とフランジ部との接合部分に隙間が発生するのを防止することができるとともに、４００℃程度の低温焼成にて接合が可能である。さらに、本体又及びフランジ部を別々に成形するため、一体成形の場合に比べ成形工程が煩雑にならず、製造効率を損なうことがない。従って、フランジ付きセラミックフィルタを、簡易に効率良く製造することができるとともに、処理済ガスが未処理ガスに汚染されるという事態を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  セラミックフィルタの一例を示す斜視図である。
【図２】  （ａ）フランジ付きセラミックフィルタの一例を示す模式図、及び（ｂ）フランジ部の取付枠への取り付け態様の一例を示す模式図である。
【図３】  本体とフランジ部との接合態様の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…隔壁、２…貫通穴、３…セラミックフィルタ、４…フランジ部、５…本体、６…取付枠、７…モルタル材。
【図１】
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【図２】
0003763984.tif 000004
【図３】
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