JPH01270918A

JPH01270918A - フィルタエレメント並びにその製造法

Info

Publication number: JPH01270918A
Application number: JP10046388A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawabe; 川辺　晁; Motonobu Yoshimura; 元伸吉村; Masahiko Takamura; 高村　正彦; Naohisa Kamitaki; 上瀧　尚久; Masaki Goto; 雅樹後藤
Original assignee: Fukui Shintaa Kk; TOHO TEC KK
Current assignee: Fukui Shintaa Kk; TOHO TEC KK
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1989-10-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は化学工業、冶金工業等の特に腐食性の強い環境
下で用いて好適なフィルタエレメント並びにその製造法
に関する。

（従来の技術）化学工業、冶金工業に用いられるフィルタには各種のタ
イプのものがあるが、金の採取の目的で王水中の金粉鉱
を篩別する如き強い腐食性環境で用いるフィルタにはそ
れ相応の科学的抗性（こ１では耐酸性）が必要となるば
かりでなく、流体の通過時のろ過圧によっても容易に変
形したり破損したりすることのなきような相応の物理的
強度も必要となる。

フィルタ効率を上げるためにはフィルタ層に於ける通過
抵抗がなるべく少なくなる比較的薄い層のものを採用す
る必要があるが、これはろ過圧力によって変形、破損の
原因どなる。

（発明が解決しようとする課題）そこで従来、焼結金属フィルタを補強する意味で多孔板
、金網を支持板として用いたものがあるが、このものに
は支持板内に異物混入や転写現象を誘発してろ過効率髪
低下させる欠点があった。

これを改善する試みとして多孔板や金網を支持体とする
代りに多孔質焼結金属支持板を適用するものが提案（実
開昭６ｌ−１７５４１８）された。

この先行技術の支持板は粒状、短繊維、長繊維等の任意
のものが使用され得る多孔質焼結金属体であるが、焼結
金属フィルタとの積層が予め焼結されたもの同志を例え
ば端相互に於て溶接肉盛によって結合したものであるた
めに、フィルタと、その両側に配した一対の支持体とを
その順序に積層すること、積層物の端を積層後に溶接４
合すること等製造に手間がかＸること並びにフィルタと
支持体との溶接部以外の対向面に於ては一体接合がなさ
れていないのでこの間の層間強度が低い等の難点がなお
残されていたのである。

本発明は以」二に鑑みなされたもので焼結金属フィルタ
層とその両側に配した焼結金属支持層とを予め焼結一体
とすることによって製造が容易且つ対向全面域に渡って
強固に接合一体となったフィルタエレメント並びにその
製造法をこ１に提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段）上記課題達成のために本発明によれば、目開きの比較的
細かい多孔質焼結金属フィルタＭ（１）と、このフィル
タ層（１）を補強するためにその両面に焼結によって積
層一体とされた目開きの比較的粗い多孔質焼結金属支持
層（２）、（３）とより成り、被処理流体が上記層（１
）、（２）、（３）の厚みを貫いて通過せしめられるよ
うになしたフィルタエレメントが提供される。

また、」二記フィルタエレメントを得るために、本発明
によれば、比較的粗い金属粉粒を用いて第１の支持層と
なるべき圧粉成形層を得る第１工程と、この第１の支持
層の上に比較的細かい金属粉粒を用いてフィルタとなる
べき圧粉成形層を得る第２工程と２この圧粉成形層の上
に比較的粗い金属粉粒を用いて第２の支持層となるべき
圧粉成形層を得る第３工程と、得られた３つの積層圧粉
成形層を非酸化性雰囲気下で焼結一体とする第４工程と
より成るフィルタエレメントの製造法が提供される。

（作用）金属フィルタ層（１）は目開きが必要なろ過に適合する
よう比較的細かなもの（０，１〜１００μｍ）であるた
めに被処理流体がその厚みを通過する時のろ過圧によっ
て変形、破壊し易いが、このフィルタ層（１）の両面に
焼結によって積層一体とされている支持層（２）、（３
）はその目開きが比較的粗いもの（２０〜２００μｍ）
であるためにろ過圧に関して金属フィルタＮ（１）を両
側より強固に支持して通常のろ過はもとより逆洗の圧力
に対してもよく拮抗する。金属フィルタ層（１）のみな
らず支持層（２）、（３）の多孔隙は被処理流体のろ過
通路になるので、これら三層の厚み方向についＣのろ過
動率は高い。

多孔質焼結金属フィルタ層（１）とその両側の焼結金属
支持層（２）、（３）とは夫々圧粉成形処理を受けた后
に焼結によって積層一体とされているために全ての積層
面に於て材料的に結合一体とされているので層間強度は
非常に高くて溶接等の付加的接合工程を必要としない。

また、積層自体も圧粉成形時になされるので、予め製造
されている三物体を積層すると云う煩わしさがない、更
に三層（１）、（２）、（３）の目開き調整を圧粉成形
の圧力。

粉粒の粒度、焼結温度、焼結時間等によって所望なもの
になし得るので使途の変る毎のろ過率の応変性に富んで
いる。製造法的にみても圧粉成形に続く焼結が主体をな
しているので工程的に有利である。

（実施例）多孔質焼結金属フィルタ層（１）を構成する金属粉粒（
金合金粉粒）としては使途上の耐食性に応じて種々の金
属材料が採択され得るが、既述した金の湿式精錬用には
チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム及びそれらの合
金の粉粒より選出されたもの、耐食性がそれ以下でよい
時は、ステンレス鋼、炭素鋼、超硬合金等も使用可能で
ある。フィルタ層（１）の目開きとしては２〜５μｍ程
度で、この目的のため金属粉粒は５０〜５００μｍのも
のが用いられる。支持！（２Ｌ　（３）用の金属粉粒と
してはフィルタ層（１）のそれと同一の材料が層間の化
学的結合力のために好ましく用いられるが、親和性のあ
るものであらば他の金属粉粒を用いてもよい、この層（
２）、（３）の目開きはフィルタ層（１）のそれより粗
く構成されていて一例として２００〜１０００μ門であ
る。三層積層構成よりなる本発明フィルタエレメントを
以下に製造法を例に採って説明する。

（実施例１）ａ）金属粉粒ニア　、ｒ　ＪＬ／夕Ｊ’！！（１）用ニ＄　６０以下（
１５０〜２５０μｍ）の粒径の純チタン粉末を、支持層
（２）。

（３）としては同粉粒でともに＃２０以下（５００〜８
４０μ■）のものを準備した。

ｂ）第１工程〜第３工程：第１図に示す如く円筒状型枠（４）内に支持層（２）用
の上記合金粉末を充填して圧力３Ｔｏｎ／ｄで直径１０
２ｍｍ、厚み約２Ｉｌａの円板状圧粉支持層（２０）を
（第１工程）、続いてその上にフィルタ層（１）用の前
記合金粉粒を充填して同一圧力で同一厚み、直径となる
圧粉フィルタ層（１０）を（第２工程）、更にその上に
層（２）と同じ合金粉粒を５Ｔｏｎ／ｃｄの圧力によっ
て同じ直径及び厚みの圧粉支持層（３０）を夫々圧粉積
層によって形成した（第３工程）。

Ｃ）第４工程：上記の積層圧粉成形層（Ｑｏ・・・生型）を型枠（４）
より抜き出して焼成炉内に入れ真空度１×１０　”−’
Ｔｏｒｒ、温度１０００℃、処理時間１ｈｒの焼結条件
で焼結一体となした。

上記工程によって目開き２〜５μＩのチタン系焼結金属
フィルタ層（１）の両側を目開き１０〜５０μｍの同チ
タン系焼結金属支持層（２）、（３）にてサンドウィッ
チしたフィルタエレメント（Ｆ）が得られた（第５図）
。なお、得られたフィルタエレメントの周面側と上下面
を機械加工して寸法精度をだすことができる。また、こ
の機械加工によって目つぶれを生じた支持層（２０）、
　（３０）の表面を化学エツチングによって再び目開き
をすることも必要によって任意採択出来る。

また、上記に於て、層（１）、（２）、（３）の目開き
調整のための各因子と目開きとの相対関係を以下に示す
。

（目開き小）　　　　因　子　　　　（目開き大）大　
　←　　成形圧力　　→　　小車　　←　　粉粒粒径　　→　　大高　　←　　焼結温度　　→　　低長　　←　　焼結時間　　→　　短以上は３層（１）、（２）、（３）を一つの積層単位体
とした例であるが一回の焼結にてマルチの積層単位体を
得るについては各単位体の間にその時の焼結条件に於て
夫々の圧粉成形層に対し熱化学的に不活性な材料よりな
る仕切台（５）〔第６図〕を用いることによって達成さ
れる。この仕切台（５）の材料としては具体的には実施
例１の条件ではＡＱ２０、、ＺｒＯ２もしくはカーボン
が好ましく適用される。これらは同焼結条件に於て成形
層のどれに対しても熱化学的に不活性で酸化をさせない
ことと各単位間のセパレーターとして機能するからであ
る。

本発明のフィルタエレメント（Ｆ）は、それ自体として
用いられることはもちろんであるが、ソリッドな金Ｘ製
板体に対して溶接による突き合せ接合によって複合使用
が可能である。第７図にその一例を示す、フィルタエレ
メント（Ｆ）はソリッドな金属製抜体（６）に対して接
合端面に設けた開先（７）を介して溶接（８）によって
突き合せ接合一体となっている。この金属製抜体（６）
としてはフィルタエレメント（Ｆ）の使用金属もしくは
合金と同一もしくは化学的親和性のよいものを用いるも
のとする。このタイプの複合使用の望ましい発展例を第
８図に示す。即ち、ソリッドな円板状金属製抜体（９）
の厚みを貫く円形欠所（１１）内にフィルタエレメント
（Ｆ）が厚み方向に嵌納され溶接によって突き合せ接合
一体とされてマルチエレメントフィルタを構成している
。このフィルタエレメント（Ｆ）の配置としては図の場
合中央に１箇所、円周方向に６箇所、合計７箇所に渡っ
ているが、このように一つの円板上に多数のフィルタエ
レメントが厚み方向によって埋設されることにより機械
的強度の大きい且つフィルタ能力の比較的大きいエレメ
ントが構成される。

本発明フィルタエレメントの製造法として請求項５のも
のは支持層（２）、（３’）及びフィルタ層（１）を夫
々別個に経時的に圧粉成形することにより得る場合を示
しているが、３つの圧粉Ｊｌ（１０）、（２０）、（３
０）を型枠内にて同じに行なう場合、即ち夫々の層用の
金属粉粒を型枠内に充填して三層を層設后、全体をプレ
スすることも可能である。

たマしこの場合、フィルタ層（１）と支持層（２）。

（３）との界面に於ける金属粉粒が相互に入り込んでそ
の部分の目開きに多少の狂いが生ずることもある。

（発明の効果）本発明はフィルタエレメント並びにその製造法は既に述
べた所から理解されたように、フィルタ層と支持層とが
焼結により一体とされているためこれら三層の多孔隙が
被処理流体のろ過通路となるためにろ過動率が高いこと
、各層に於ける目開きを容易に調製し得ること、ろ過圧
、逆洗圧に対しても十分に耐えること、層間強度が高い
こと、製造工程が簡単でコストも安い・・・・・・等、
本発明は此種フィルタ分野に於て極めて有意義なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明製造法を実施する要領を示す
工程説明図、第５図は得られたフィルタエレメントの縦
断面図、第６図はマルチ積層フィルタエレメントを得る
法の要部縦断面図、第７図は本発明に於ける複合フィル
タエレメントの要部縦断面図、第８図は第７図のエレメ
ントの発展実施例を示す平面図を夫々示す。（符号の説明）１・・・焼結金属フィルタ層、　２，３・・・焼結金属
支持層、　４・・・型枠、　５・・・仕切台、　６・・
・金属製抜体、　７・・・開先、　８・・・溶接、　９
・・・円板状金属製抜体、１１・・・円形欠所、　　１
０・・・圧粉フィルタ層、　２０，３０・・・圧粉支持
層、　　Ｆ・・・フィルタエレメント。一以上一

Claims

【特許請求の範囲】１、目開きの比較的細かい多孔質焼結金属フィルタ層（
１）と、このフィルタ層（１）を補強するためにその両
面に焼結によって積層一体とされた目開きの比較的粗い
多孔質焼結金属支持層（２）、（３）とより成り、被処
理流体が上記層（１）、（２）、（３）の厚みを貫いて
通過せしめられるようになしたフィルタエレメント。２、第１項記載のフィルタエレメントがソリッドな金属
製抜体（ｍ）に溶接によって突き合せ接合一体とされて
成るフィルタエレメント。３、第１項記載のフィルタエレメントがソリッドな円板
状金属製板体（９）の厚みを貫く円形欠所（１０）内に
嵌納されて溶接によって突き合せ接合一体とされて成る
フィルタエレメント。４、金属粉粒がチタニウム、ジルコニウム、ハフニウム
及びそれらの合金より選出された請求項１、２及び３い
づれか記載のフィルタエレメント。５、比較的粗い金属粉粒を用いて第１の支持層となるべ
き圧粉成形層を得る第１工程と、この第１の支持層の上
に比較的細かい金属粉粒を用いてフィルタとなるべき圧
粉成形層を得る第２工程と、この圧粉成形層の上に比較
的粗い金属粉粒を用いて第２の支持層となるべき圧粉成
形層を得る第３工程と、得られた３つの積層圧粉成形層
を非酸化性雰囲気下で焼結一体とする第４工程とより成
るフィルタエレメントの製造法。６、請求項５の３つの積層圧粉成形層を一単位として多
数の積層圧粉成形層を層積するについて各単位毎の積層
圧粉成形層の層間にその焼結条件に於て夫々の成形層に
対し熱化学的に不活性な材料よりなる仕切台を介挿する
ことを含む請求項５記載の製造法。７、金属粉粒がチタニウム、ジルニウム、ハフニウム及
びそれらの合金より選出された請求項５もしくは６記載
の製造法。８、仕切台がＡｌ＿２Ｏ＿３、ＺｒＯ＿２及びカーボン
のいづれかより選出されたセラミック焼結体である請求
項６もしくは７記載の製造法。