JPS62168523A - 異なつた気孔率を有する複数の層からなるセラミツクフイルタ− - Google Patents

異なつた気孔率を有する複数の層からなるセラミツクフイルタ−

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JPS62168523A JP61308982A JP30898286A JPS62168523A JP S62168523 A JPS62168523 A JP S62168523A JP 61308982 A JP61308982 A JP 61308982A JP 30898286 A JP30898286 A JP 30898286A JP S62168523 A JPS62168523 A JP S62168523A
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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】 本発明は、セラミックフィルターに関し、特に、筒状で
あり、断面図上各層間の明瞭な分離線を画定する複数の
層からなる単一塊であって、これらの層は基層とそれよ
り多孔性が大きいかあるいは小さい表面層であるセラミ
ックフィルターに関する。
本発明は特に高温での適用、例えば、工業プロセスガス
や高温燃焼力スから粒状の物質を除去するために、これ
らのガスを濾過するために用いるのに好適である。例え
ば、本発明によって提供されるフィルターは石炭ガスか
ら灰の粒子を除去するために適用され、これにより石炭
の微細粒子がフィルター中に除去されることにより直接
用いることのできる生成ガスが得られる。また本発明に
よって提供されるフィルターは、ガスや流体環境下の常
温濾過への適用、気泡拡散への適用、およびセラミック
ユニットが必要とされるいかなる場所にも用いることが
できる。
本発明によって提供されるフィルターは、内層より透過
性と多孔性の少ない外層を有し、それがガスから分離さ
れる物質を捕集し炉別する。外層は、その小さな孔径と
透過性のゆえに濾過する粒子の浸透深さを減少し、該フ
ィルターの内層、即ち基層へのいかなる有意な浸透をも
防止することが出来る。該フィルターは充分な背圧やパ
ルスクリーニングにより洗浄されることができる。
板状や筒状の異なった気孔率を有するセラミックフィル
ターは、例えば、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ州、Ｎｅｖａｒｋの
Ｒｅｆｒａｃｔｒｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｉｔｏｎから入
手できる。所望の気孔率は、セラミック材料の粒子、例
えば、得られる媒体に所望の孔径の構造を生じるのに適
当な粉砕された溶融結晶質酸化アルミニウムの粒あるい
は微粒子を利用することにより得られる。セラミック粒
子とセラミック結合材との混合物から得られる塑性の塊
が等圧的に、即ち油圧プレスやジョルター（ｊｏｌｔｅ
ｒ）中で所望の形状に圧縮される。等圧的圧縮とは、例
えば伸縮性のバッグを用いたモールデングによるような
、均一な圧力をかけることを意味する。塑性の塊は、筒
状の構造が求められる場合、マンドレル上に配置される
。該塊は筒状のケーシング中で、伸縮バッグとマンドレ
ルとの間に押込められる。次に塑性の塊をマンドレル上
で筒状に成形するようにバッグに圧縮流体が導入される
。
１つのセラミックフィルター系で異なった透過性を与え
、捕集された粒子の洗浄を可能にするために、別々のチ
ューブが用いられ、これ（各チューブ）は内部通路を形
成するように、これらの間に間隙を保って同心円状に配
置されている。
使用中および逆流や洗浄の間、筒体のための別々の支持
体が必要である　（米国特許第４，２５１，２３９．１
９８１年２月１７日発行および米国特許第４，１３３．
６５７１８７８年１月８日発行、参照）。個々の層にお
いてよりもフィルター要素を通じて変化する異なった気
孔率を得る他の試みが、異なった気孔率のポリウレタン
発泡体と特定のセラミック媒体を用いることによってな
された（スポンジフォーミング）。（米国特許第４，４
３８，５３８　、１９８４年３月１３日発行および上記
米国特許第４，２５１，２３９参照）。予め焼成したセ
ラミック材料体に粒子を加えることにより種々の気孔率
を有するセラミック体を製造することが既に示唆されて
いる（米国特許第４．４４０７．９８？、１８８３年１
０月４日発行、参照）。各層が特定の異なった気孔率と
透過性を有する単一体の積層構造体は未だ得られていな
い。予め焼成した塊にセラミック材料を加えることは、
粒子の浸透深さを最少にするために機能的な外側の気孔
の孔径を減少させ、濾過されるべき粒子のより有効な捕
集を達成するために該塊にプレコートするものと見るこ
とができる。均一なプレコートを行なうことは実施され
てはいない。該フィルターを通過する流れを逆転するこ
とによる洗浄（パルスクリーニング）では粒状物質の均
一な除去がなされず、該フィルターが充分に再び有効に
（詰まりのないように）はならない。
それ故、本発明の基本的な目的は、液体やガスによる定
期的な逆流パージによる洗油に適する異なった気孔率を
有する複数の層を具えた単一体のセラミックフィルター
を提供することである。
本発明の他の目的は、他の工業上の適用、例えば、必要
な操業圧力が少なく、超微細な気泡を得るための異なっ
た気孔率の複数の層により微細な気泡の拡散のような用
途に用いることができる改良されたセラミックフィルタ
ーを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、外層より大きな気孔率の内
層を具え、機械的強度および熱的衝撃耐性が基層によっ
て調整される一方、外層によって濾過ないし拡散特性が
定まる複数の層を有する筒状の改良されたセラミックフ
ィルターを提供することである。
概略的に述べれば、本発明に係るセラミックフィルター
は、第１の気孔率のセラミック材料からなる基層と、該
第１の気孔率と異なる第２の気孔率のセラミック材料か
らなる第２層とを有する。これらの層は外層より大きな
気孔率を有する（粗粒のセラミック材料からなる）基層
を具えた筒である。これらの層は断面図上、各層を分離
する明瞭な線を有する単一体を画定する。即ち、該単一
体は第１の粒径のセラミック粒子と結合材とからなる第
１の塑性の塊を圧縮して基層を形成し、該基層は旋盤や
他の手段で所望の形状と厚さに機械的に切削され、次で
形成された基層と共に、第２の粒径のセラミック粒子か
らなる第２の塑性の塊を適用して圧縮することにより形
成される。該圧縮は好ましくは等圧的にマンドレルを用
いて行なわれ、該マンドレル上で基層が圧縮され、該マ
ンドレルは第２層とそれに続く（積層される）層が複合
体を形成するために圧縮される時、そのままの位置に留
まる。複合体は（所望の周面に成形され、かつマンドレ
ルから取外された後）焼成される。換言すれば、各層は
“未焼成″の状態のまま個々に形成され、次に焼成され
る。
換言すれば、これらの層は未焼成の状態にある間に明瞭
に形成され、次いで焼成される。このことは、明瞭な線
によって分離された個々に調整された層を与える。各層
が未焼成の状態で形成された後においてのみ複合体が焼
成される。該フィルターユニットは典型的に、外層を形
成する塊においてより細い（より粗さの少ない）セラミ
ック粒子を用いる。いくつかの用途（内側から外側への
流れ）に対して、基層は構造体の外側に形成することが
できる。該別層をなす外層は濾過する粒子を捕え、該粒
子は均一にそこに集められる。該粒子は空気や流体の逆
流吹付けにより直ちに除去される。
本発明の、前述のあるいは他の目的、特徴および利点は
、その好適・な実施例および実施のための現在知られて
いる最良の形態と同様に添付図面に関する以下の記載を
読むことにより一層明らかになるであろう。
図面を参照すると、本セラミックフィルターは筒状の粗
い高透過性のセラミック基層１０と、細かい低透過性の
外層２０とを有することが観察される。断面図上に見ら
れるこれらの層を分離している明瞭な線３０が存在する
。外層は均一であり、その透過性と孔の大きさは用いら
れているセラミック材料の粒径によって決定される。２
つの層を有するフィルターが図示されているが、２Ｒ以
上を用いることが出来る。付加的な外層２１は図示され
ている細かい透過性の低い外層と同様の方法で形成され
る。各外層は、好ましくは、低透過性を有する。これら
の層は明瞭な分離線によって分離されている。
本フィルターは、その製造方法によって特徴づけられる
。まず、各層の夫々に対しては耐火性材料であるセラミ
ック粒子とセラミック結合材とからなるセラミック粒子
の適当な混合物が造られる。粒径は要求される気孔率と
透過性が得られるように選択される。該耐火性セラミッ
ク媒体は酸化アルミニウム、シリコンカーバイド、ムラ
イト、アルミナ、ジルコニアないし適当な他の耐火材粒
子やこれらの組合わせたものでよい。該セラミック結合
材は当該分野で常用されているいかなる結合材ないし結
合系でもよい。これらのものは未焼成結合材系と称され
、例えば、珪酸塩、デキストリン、リン酸塩、あるいは
他の慣用的な結合材である。
等圧圧縮装置、例えば、セラミックの筒や成形体を形成
するのに現在まで用いられているものが用いられる。筒
状セラミックフィルターの製造において、等圧圧縮装置
（ｉｓｏｓｔａｔ　）が用いられ、これは取外し可能な
中央マンドレルと圧縮流体が充填される柔軟性（伸縮性
）材質のバッグを具えたケーシングである。基層は結合
系と混合され塑性の塊にされ、装置内のマンドレル周囲
に装入される。次に数棟を均一に圧縮するために圧力が
加えられる。略筒状の粗い透過性の高いセラミック材料
が（焼成されない状態で）形成される。
より均一な外形と、それに伴なう均一な層厚を得るため
に、マンドレルとそこに付着している圧縮された基層材
料が切削具を有する旋盤等で機械的に削られ、一定の直
径の円筒状の周面が形成される。
マンドレルと予め形成された基層とは次に元のあるいは
他の等圧プレスに戻される。細粒の耐火性セラミック材
と結合系とが混合された塑性の塊は等圧装置に装入され
均一に圧縮される。マンドレル、基層および外層は圧縮
装置から取外され、旋盤上に設置され、一定直径の円筒
状外表面と精確な一定厚の外層を与えるように切削され
る。該工程は夫々異なった細い粒径の耐火性セラミック
材料からなる塑性の塊を用いて所望の層まで数回繰返さ
れる。
マンドレルは複合（積層）構造体から抜き出され、筒体
は当分野で既知の加熱手段ないしセラミックチューブを
製造する際にこれまで用いられている類似の方法を用い
て（キルン内で水平ないし垂直に支持され）慣用的な加
熱方法により焼成される。この結果書られるセラミック
積層チューブは第１図および第２図に示すように単一体
であり、特にガスや液体の濾過や拡散の用途に対して有
用である。該積層チューブはダイヤモンド鋸や他の適当
な切断器具を用いて所望の長さに切断される。
本発明の範囲内において、ここに記述したセラミックフ
ィルターの変更、改良が当業者に示唆される。従って、
上述の記載は例示的なものであり、限定的なものと解さ
れるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るセラミックフィルターの断面図（
第２図上、１−１線に沿った断面）であり、第２図は第
１図に示すフィルターの平面図である。 図面中　　１０−基層、　　２０−外層、２１−付加的
外層、　　３〇−分離線。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１の気孔率のセラミック材料からなる基層と、
    該第１の気孔率と異なる第２の気孔率のセラミック材料
    からなる第２層からなり単一塊をなし、断面図上該各層
    を分離する明瞭な線を有し、結合剤と混合された第１の
    粒径のセラミック粒子からなる第１の可塑物を圧縮し、
    形成される上記基層と一緒に結合剤と混合された第２の
    粒径のセラミック粒子からなる第２の可塑物を圧縮して
    上記基層と第２層とからなる複合体を形成し、該複合体
    を硬化するまで焼成してなるセラミックフィルター。
  2. （２）特許請求の範囲第１項のフィルターであって、各
    層の気孔率が互いに異なる複数の層を有し、断面図上こ
    れら層を分離する明瞭な線を有する単一塊をなし、上記
    第１および第２の粒径と異なる粒径のセラミック粒子か
    らなる１つないしそれ以上に付加的な可塑物の塊が上記
    基層および第２層と共に焼成に先立ち圧縮されて上記複
    合体が形成されるもの。
  3. （３）特許請求の範囲第１項のフィルターであって、上
    記各層のセラミック材が夫々耐火性であるもの。
  4. （４）特許請求の範囲第１項のフィルターであって、上
    記圧縮が等圧的に行なわれるもの。
  5. （５）特許請求の範囲第１項のフィルターであって、上
    記各層が夫々筒状であり、上記第１および第２層の塊が
    一緒にマンドレル上で圧縮され、焼成に先立ち該マンド
    レルから取外されるもの。
  6. （６）特許請求の範囲第５項のフィルターであって、マ
    ンドレルでの圧縮が均一に行なわれるもの。
  7. （７）特許請求の範囲第５項のフィルターであって、上
    記基層がマンドレルに取付けられている間回転されるこ
    とにより切削具で所定直径の筒体に形成され、次いで上
    記可塑物の塊を重ね、上記基層およびマンドレル上の該
    第２の可塑性の塊を圧縮して上記基層上の筒状の層であ
    る上記第２層が形成されるもの。
  8. （８）特許請求の範囲第７項のフィルターであって、焼
    成に先立ち上記第２層の外周が切削具を用い該構造体を
    回転することにより一定の直径を有する筒状表面に成形
    されたもの。
  9. （９）特許請求の範囲第１項のフィルターであって、第
    １の気孔率が第２の気孔率より小さく、第１（層）の粒
    径が第２（層）の粒径より大きいもの。
  10. （１０）特許請求の範囲第２項のフィルターであって、
    上記各層の気孔率が、最も大きな気孔率の基層、次に大
    きな気孔率の第２層と、外側に向って減少しているもの
    。
  11. （１１）特許請求の範囲第１０項のフィルターであって
    、上記基層が筒体であり、次に大きな気孔率の第２層と
    、その上の外層もまた筒体であり、かつ上記基層と同心
    であるもの。
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