以往，为了由河水、海水或排放水获得饮用水，曾经提出了多种过 滤装置的技术方案，用来滤除不适合于饮用的各种污染物质、恶臭(异 臭)物质和杂质。
最近，由于井水和自来水中含有少量的有机物或无机物等，用来去 除恶臭(异臭)或异味等的水净化器开始大量上市，这些水净化器中有 许多也使用了过滤装置。
另外，酿造啤酒、葡萄酒、日本酒、酱油等时，需要从发酵生成物 中除去固形物和杂质，由酿物中制取调味汁、蔬菜汁、果汁、食用油等 时，也需要除去固形分和杂质，在这些食品加工过程中过滤工程也是不 可缺少的。
特别是饮用水、酒类、果汁、蔬菜汁、调味汁、食用油等，是供食 用的，因此对净化装置的性能的要求极为严格，进而对用于净化的过滤 装置也提出了很高的要求。
近年来，伴随对健身活动的热情逐渐高涨，游泳作为有利于增进健 康和消除疲劳的全身运动，不分男女老幼到游泳池游泳的人越来越多。
伴随这种趋势，为了更安全和卫生地享受游泳的益处，人们对游泳 池的卫生状况、特别是水质越来越关心，因此对于决定游泳池水质的净 化装置的要求也越来越严格，净化装置中使用的过滤装置向着高性能化 的方向发展。
另外，最近，动物园或水族馆等的水的净化，半导体制造用的纯水 制造、海水淡化过程中的前处理，24小时浴池、自来水用水处理，因 环境标准进行的脱色水处理等，在广泛的领域中用于从高标准到低标准 的水处理。
这类过滤装置的过滤介质(元件)，大多使用多孔陶瓷过滤器。多 孔陶瓷过滤器(以下简称陶瓷过滤器)具有适合于游泳池、特别是温水 游泳池的过滤的极细微的立体过滤空间(孔隙)，可以用来过滤人体中 排出的油分等有机物质、组织、蛋白质、或细菌、病毒等用以往的过滤 器不能充分过滤的物质。
当然，陶瓷过滤器的净化能力取决于用于过滤的微孔的大小，其孔 径越小，净化能力越好。另外，考虑到通过回洗进行洗净的容易性，捕 集被净化液中的杂质最好是在陶瓷过滤器的表面部分进行。
因此，陶瓷过滤器的被净化液流入面最好是特别致密的。但是，陶 瓷过滤器通常是将微粒和粘结剂混炼制成复合物，将该复合物挤出成形 制成规定形状的成形品，然后将该成形品烧成而制成的，因此不可能制 成具有上述结构的陶瓷过滤器。
为了制造具有上述结构(即越靠近表面平均粒度越小)的陶瓷过滤 器，可以考虑在成形品的表面上涂布由粒度更小的超细微粒子构成的复 合物(料浆)，干燥后进行烧结，在表面上形成由超细微粒子构成的层， 从而制成被净化液流入面特别致密的、具有适宜的粒度分布的陶瓷过滤 器。
但是，这种制造方法即费时又费事，而且陶瓷过滤器的制造成本增 大。另外，为了在表面上充分形成由超微细粒子构成的层，涂布料浆和 干燥的操作需要反复进行多次。这样制成的陶瓷过滤器，如图9所示， 其表面附近是2层或多层结构，基体与基体上面的涂层没有完全形成一 体化。因此，在回洗或过滤中，涂布的薄层容易剥离，这种剥离广展开 来，使得这些部分的净化能力降低，不能实现所希望的净化能力，陶瓷 过滤器的寿命比较短，实用时存在很多问题。
另外，以往的陶瓷过滤器由于未形成越靠近表面越致密的结构，因 此，在不使用助滤剂的情况下用于过滤时，杂质等从表面进入到内部深 处将孔隙堵塞，使得洗净(回洗)非常困难。
为此，在使用陶瓷过滤器的过滤装置中，在过滤器的被过滤水流入 面上形成纸浆纤维或石棉等纤维状助滤剂或者硅藻土、石灰等微粒状助 滤剂的层，即所谓的助滤剂层，使过滤器的表面成为致密状态，防止陶 瓷过滤器的孔隙堵塞，同时使得利用回洗进行洗净容易进行，但这种方 法也很费功夫。
另外，除了过滤作用之外，人们还希望过滤器能起一些其它的作 用，例如加温、杀菌、特定成分的控制、纯水或海水淡化等特殊处理的 前处理等。
发明的说明
本发明的目的是，解决上述现有技术的问题，提供至少一个表面、 最好是被净化液流入面具有最致密的表面部分、具有构成陶瓷过滤器的 微粒的平均粒径从该表面向壁厚部的内部连续地增大的理想的粒度分 布并且原料等成本费用低的陶瓷过滤器，简便地制造该过滤器的制造方 法，用于制造该陶瓷过滤器的多孔陶瓷过滤器制造用挤出成形模具以及 配备该模具的挤出成形装置。
本发明的另一目的是，通过有目的地向陶瓷过滤器中添加功能性材 料，提供赋予陶瓷过滤器与功能性材料相应的功能的陶瓷过滤器及其制 造方法，以及用于该过滤器的挤出成形模具和配备该模具的挤出成形装 置，
即，本发明提供了多孔陶瓷过滤器，它是微粒经烧结而形成的多孔 陶瓷过滤器，其特征是，该陶瓷过滤器含有功能性材料。在本发明中， 陶瓷过滤器最好是中空的圆筒体，或者是具有中心贯通孔且该中心贯通 孔与外周面之间的壁厚部中有多个与中心贯通孔同一方向延伸的贯通 孔的筒状体。
即，本发明提供了多孔陶瓷过滤器，它是微粒经烧结而形成的多孔 陶瓷过滤器，其特征是，形成多孔陶瓷过滤器的微粒的平均粒径从至少 一个表面向壁厚部的内部连续地增大。
另外，本发明提供了多孔陶瓷过滤器，该多孔陶瓷过滤器是中空的 圆筒体，其特征是，所述微粒的平均粒径从圆筒体的外周面和/或内周 面向壁后部的内部连续地增大。
此外，本发明提供了多孔陶瓷过滤器，该多孔陶瓷过滤器是具有中 心贯通孔且该中心贯通孔与外周面之间的壁厚部中具有多个与中心贯 通孔同一方向延伸的贯通孔的筒状体，其特征是，形成多孔陶瓷过滤器 的微粒的平均粒径从上述筒状体的外周面、上述中心贯通孔的周面和上 述多个贯通孔的至少一个周面中选择的任一个、二个或所有的面向壁厚 部的内部连续地增大。
这些陶瓷过滤器含有功能性材料。所述的功能性材料，只要是能赋 予一定的功能任何种类均可适用，例如磁性材料、催化剂、离子供给剂 或离子捕集剂、电介质、导电体、半导体等，根据需要可以设置电极， 施加电气。
本发明提供了多孔陶瓷过滤器的制造方法，包括制备含有原料微粒 和粘结剂的原料混合物，将该原料混合物成形，形成规定的形状，然后 烧结该成形品，制成多孔陶瓷过滤器，其特征是，一面对该成形品的至 少一个表面施加超声波振动，一面进行上述成形。
另外，本发明提供了多孔陶瓷过滤器的制造方法，其特征是，上述 成形品是至少具有一个贯通孔的筒状体，一面利用超声波对该成形品的 外周面和/或至少一个贯通孔的周面施加振动，一面进行上述成形。
此外，本发明提供了多孔陶瓷过滤器的制造方法，其特征是，上述 成形品是具有中心贯通孔且该中心贯通孔与外周面之间的壁厚部中具 有多个与中心贯通孔同一方向延伸的贯通孔的筒状体，一面对从成形品 的外周面、中心贯通孔的周面和上述壁厚部中形成的贯通孔的至少一个 周面中选择的任一个、二个或所有表面施加超声波振动，一面进行上述 成形。
原料混合物可以含有功能性材料。这些材料可以根据上面所述被赋 予的功能任意加以选择。
在上述陶瓷过滤器的制造方法中，最好是一面对由挤出机挤出的陶 瓷过滤器成形品施加超声波振动，一面对该成形品压密。通过压密，使 成形品的整体形成致密的结构，对致密的结构体的表面施加超声波振动 可以促进超声波振动的传递，使成形品表面部分的平均粒径比内部小， 得到平均粒径从表面向内部连续地增大的理想的陶瓷过滤器。
本发明提供了用于制造多孔陶瓷过滤器的挤出成形模具，它是制造 多孔陶瓷过滤器时连接到挤出机上使用的挤出成形用模具，其特征是， 在用于形成由挤出机挤出的陶瓷过滤器成形品的模具壁内的至少一个 位置上配置超声波振子。
另外，本发明提供了用于制造多孔陶瓷过滤器的挤出成形模具，它 是制造至少具有一个贯通孔的筒状体多孔陶瓷过滤器时连接到挤出机 上使用的挤出成形用模具，其特征是，具有模型和至少一个型芯，所述 的模型具有用于形成由挤出机挤出的陶瓷过滤器成形品外形的型腔，所 述的型芯在挤出方向上延伸配置在上述模型的型腔内，可以安装或拆卸 地安装在上述模型中，用于形成陶瓷过滤器的贯通孔，在上述模型和/ 或至少一个型芯中配置超声波振子。
另外，本发明提供了用于制造多孔陶瓷过滤器的挤出成形模具，它 是制造具有中心贯通孔且该中心贯通孔与外周面之间的壁厚部中具有 多个与中心贯通孔同一方向延伸的贯通孔的多孔陶瓷过滤器时连接在 挤出机上使用的挤出成形用模具，其特征是，它具有下列部分：具有用 于形成由挤出机挤出的陶瓷过滤器成形品外形的型腔的模型，用于形成 中心贯通孔的、在上述模型的型腔中的挤出方向上延伸配置的第1型 芯，用于形成上述多个贯通孔的、在上述模型内壁面与第1型芯之间配 置的多个第2型芯，在选自上述模型、第1型芯和至少一个第2型芯的 至少一个部件上配置至少一个超声波振子。
在制造上述陶瓷过滤器用挤出成形模具中，最好是形成由挤出机挤 出的陶瓷过滤器成形品通过的空间从模具的基端向末端断面逐渐缩小 的结构，利用这种结构对成形品进行压密。实现压密的措施，可以是使 由模型和型芯限定的成形品通过空腔的断面逐渐缩小，一个具体的例子 是，使模型部分的直径逐渐缩小，型芯的直径逐渐扩大。只要是形成上 述断面逐渐收缩的结构，其它结构也可采用。
另外，本发明还提供了将上述模具连接在挤出机上而形成的挤出成 形装置。
附图的简要说明
图1是表示本发明的陶瓷过滤器的一个例子的示意图，其中，(a) 是平面图，(b)是该图中沿b-b线的剖面图。
图2(a)是图1所示的陶瓷过滤器的局部放大图，(b)是表示 陶瓷过滤器外周面附近的微粒平均粒径变化的示意图，(c)是表示该 陶瓷过滤器的平均粒径的变化的曲线图。
图3是表示本发明的陶瓷过滤器的另一个例子的示意图，其中， (a)是平面图，(b)是该图中沿b-b线的剖面图。
图4是本发明的挤出成形机的剖面示意图。
图5是图4中沿a-a线的分解图。
图6是图4中沿b-b线的剖面图。
图7是图4中沿c-c线的剖面图。
图8是图4中箭头d方向的视图。
图9是表示以往的陶瓷过滤器的表面附近情况的示意图。
本发明的优选实施方式
下面，进一步详细地说明本发明的多孔陶瓷过滤器、其制造方法以 及多孔陶瓷过滤器制造用挤出成形模具和具有该模具的挤出成形装 置。
本发明提供了下列发明：
(1)陶瓷过滤器
(1-a)含有功能性材料的过滤器
(1-b)表面致密的过滤器
(1-c)表面致密且含有功能性材料的过滤器
(2)陶瓷过滤器的制造方法
上述(1-a)、(1-b)、(1-c)的过滤器的制造方法
(3)用于制造陶瓷过滤器的模具
(4)具有上述模具的陶瓷过滤器连续制造装置。
本发明的多孔陶瓷过滤器(以下简称陶瓷过滤器)，是微细的微粒 经烧结而形成的，具有非常微细的三维的孔隙，可以过滤人体排出的油 份和组织，也可以过滤病毒、细菌等微生物，因此，可以用于本说明书 开头所述的各种领域。
图1是表示陶瓷过滤器的一种实施方案的示意图，其中(a)是平 面图，(b)是(a)的b-b线剖面图。
图示例的陶瓷过滤器10是微细的微粒经烧结形成的中空圆筒体， 在使用图1所示的陶瓷过滤器10的净化装置中，游泳池水等被过滤(净 化)的液体(＝被净化液，以下简称未净化水)，被供给到陶瓷过滤器 10的外周，从圆筒体的外周面10a流入，经过壁厚部12，从内周面10b 流出、回收，或者相反，被供入中心贯通孔14中，从内周面10b流入， 通过壁厚部12，从外周面10a流出、回收，经过这一过程，细菌、油 份等需要除去的杂质被陶瓷过滤器10捕集，从未净化水中除去，未净 化水最终得到净化。
本发明的陶瓷过滤器的结构是，形成过滤器的微粒的平均粒径从至 少一个表面、最好是未净化水的流入面向过滤器的壁厚部的内部连续地 增大而形成一体化(不是分层结构)，图示例的陶瓷过滤器10是微粒 的平均粒径从外周面10a(表层面)向壁厚部12的内部连续地增大， 即越靠近外周面越致密。
图2示出该平均粒径的变化。
图(a)是陶瓷过滤器10的右上部的局部放大图，构成陶瓷过滤 器10的微粒的平均粒径，如图2(b)所示那样，从外周面10a向内 部连续地增大。图2(c)中将其用曲线图示意地表示出来。图2(c) 的曲线，随着组合物的粒度组成、超声波的频率和施加的时间等因素， 其斜度有所不同，但从面10a向内部连续增大的趋势是相同的。
即，该实施方案的结构是，陶瓷过滤器10的过滤空间在外周面10a 最致密，平均粒径从外周面10a向内部连续地增大而形成一体化，这种 结构特别适合于从陶瓷过滤器10的外周面10a供给未净化水的净化装 置。
这样的本发明的陶瓷过滤器10的结构是，未净化水的流入面(即 图示例中的外周面10a)极为致密，另外，过滤空间向水的流动方向逐 渐扩大，因此杂质被集中捕集在外周面10a附近，净化能力非常高。另 外，杂质的捕集基本上是在未净化水的流入面进行，因此通过回洗可以 容易且有效地从陶瓷过滤器中排除捕集的杂质，长期工作时不会堵塞孔 隙，不需要更换过滤器，可以实现长寿命的陶瓷过滤器，另外，还可以 进行伴随有良好的洗净效率和洗净效果的高效率的操作。
由于未净化水的流入面十分致密，因此不需要以往的陶瓷过滤器所 必需的助滤剂，进一步提高净化装置的工作效率。
另外，在上述成形体表面上涂布含有更超细微粒子的料浆、然后烧 结而制成的陶瓷过滤器，如图9所示，形成内部的成形体层90和在其 上面涂布料浆而形成的层的多层体结构，这些层之间没有充分地一体 化，上层92较薄，而且粒径分布为不连续的阶梯状，因此在形成助滤 剂层或回洗时由于冲击的作用，表面的微粒层92与其下层90剥离，这 种剥离很容易传播开来，导致前面所述的实用上的问题，而本发明的陶 瓷过滤器10的粒径分布不是层状结构，而是如图2所示的平均粒径连 续分布而形成一体化的结构，因此不会发生层剥离，可以长时间地保持 额定的工作能力，从而可以实现长寿命的陶瓷过滤器。
本发明的陶瓷过滤器的基本结构是，形成过滤器的微粒的平均粒径 从未净化水的流入面向内部连续地增大，因此，在图示例的陶瓷过滤器 10的中空圆筒状的陶瓷过滤器中，构成过滤器的微粒的平均粒径是从外 周面10a和/或内周面10b向内部连续地增大。
例如，在另一种实施方案中，形成陶瓷过滤器10的微粒的平均粒 径从内周面10b向壁厚部12的内部连续地增大。即，该实施方案的结 构是，陶瓷过滤器的过滤空间在内周面10b最为致密，从内周面10b向 内部连续地增大，这种结构特别适合用于从中心贯通孔14a供给未净化 水的净化装置。
还有一种实施方案是，形成陶瓷过滤器10的微粒的平均粒径从内 周面10b和外周面10a两方面向壁厚部12的内部连续地增大。即，该 实施方案的结构是，陶瓷过滤器的过滤空间在内周面10b和外周面10a 最为致密，从这两个表面向内部连续地增大。这种结构特别适合于有选 择地从陶瓷过滤器10的外周面10a和中心贯通孔14a中的任一方供给 未净化水的场合。
图3是表示本发明的陶瓷过滤器的另一个实施方案示意图，其中， (a)是平面图，(b)是该图中沿b-b线的剖面图。
上述图1所示的陶瓷过滤器10，是具有中心贯通孔14的中空圆筒 体，而图3所示的陶瓷过滤器20，如图3(a)和(b)所示，除了 中心贯通孔44之外，在由外周面42a和内周面42b所限定的圆筒体的 壁厚部42中还有多个贯通孔43。
另外，在图示例中，贯通孔43共有10个，贯穿设置在壁厚部42 中，其断面形状为椭园形，但不言而喻，这些孔的数量和形状没有特别 的限制。
该陶瓷过滤器20，除了中心贯通孔44之外，在壁厚部42中设有 多个贯通孔43。因此，图示例的陶瓷过滤器20可以采用下面所述的2 种方法进行未净化水的过滤。
(1)不仅陶瓷过滤器20的外周、而且在中心贯通孔44中流入同 种或异种的未净化水，从外周面42a和内周面42b两方流入同种或异种 未净化水，从贯通孔43回收净化水，或者由贯通孔43供给未净化水， 从贯通孔43的壁面流入，从外周面42a和内周面42b两方面流出净化 水，这样可以大幅度提高处理能力，另外还可以分别向不同场所供给净 化水。
(2)在该陶瓷过滤器20中，从壁厚部42的外周面42a流入未净 化水，使一次净化水汇集于贯通孔43中，再使该一次净化水透过陶瓷 过滤器，从内周面42b流出，从中央贯通孔44回收，或者相反，将未 净化水供给中央贯通孔44，从内周面42b经过贯通孔43使未净化水通 过外周面42a，这样可以分二个阶段过滤未净化水，显著提高游泳池水 等的净化度。
与上述陶瓷过滤器10同样，本发明的陶瓷过滤器20也是微细的微 粒经烧结而形成的，未净化水的流入面最为致密，构成过滤器的微粒的 平均粒径从该流入面向内部连续地变化。
例如，在本发明的陶瓷过滤器20的一个实施方案中，形成陶瓷过 滤器20的微粒的平均粒径从外周面42a和内周面42b两个表面向壁厚 部42的内部连续地增大。
即，该实施方案的结构是，陶瓷过滤器20的过滤空间在外周面42a 和内周面42b最为致密，从这两个表面向壁厚部42的内部(即贯通孔 43)连续地增大。因此，这种结构特别适合于从陶瓷过滤器20的外周 和中心贯通孔44供给同种或异种的未净化水、从外周面42a和内周面 42b两方面流出未净化水、从贯通孔43回收净化水的净化装置。
此外，在陶瓷过滤器20的另一实施方案中，形成陶瓷过滤器20的 微粒的平均粒径从贯通孔43的壁面向壁厚部42的内部连续地增大。
即，该实施方案的结构是，陶瓷过滤器20的过滤空间在贯通孔43 的壁面最为致密，平均粒径向壁厚部42的内部即外周面42a和内周面 42b的方向连续地增大。因此，这种结构特别适合于在贯通孔43中供给 未净化水、由该壁面流入、从外周面42a和内周面42b流出、回收净化 水的净化装置。
另外，在陶瓷过滤器20的另一实施方案中，形成陶瓷过滤器20的 微粒的平均粒径从外周面42a、内周面42b和贯通孔43的壁面向壁厚 部42的内部连续地增大。
即，该实施方案的结构是，陶瓷过滤器20的过滤空间在外周面 42a、内周面42b和贯通孔43的壁面最为致密，平均粒径从上述各面向 壁厚部42的内部连续增大。因此，这种结构特别适合用于从外周面42a 和中心贯通孔44或贯通孔43的任一方供给同种或异种未净化水的场 合。
在具有中心贯通孔44和贯通孔43的本发明的陶瓷过滤器20中， 除了上述这些实施方案外，例如还可以是下述结构，即平均粒径从外周 面42a和内周面42b中任一表面向内部增大，在贯通孔43的内周面， 只有陶瓷过滤器20的半径方向的一面是致密的，形成陶瓷过滤器的微 粒的平均粒径从陶瓷过滤器20的未净化水流入面向壁厚部42的内部连 续地增大。
本发明的陶瓷过滤器，除了上述陶瓷过滤器10和20以外，例如还 可以是具有2个或2个上贯通孔的筒状结构，另外还可以用于板状陶瓷 过滤器等所有公知形状的陶瓷过滤器。
本发明的陶瓷过滤器，既可以是微粒的平均粒径从陶瓷过滤器的某 一面的整个表面向内部连续地增大，也可以是平均粒径从表层面的一部 分向内部连续地增大。另外，平均粒径的连续变化，既可以延伸到陶瓷 过滤器深度方向(水流动方向)的整个距离，也可以向内部延伸到深度 方向的中途为止。
另外，陶瓷过滤器中可以含有功能性材料。例如，需要赋予导电性、 介电性、磁性、供给或捕捉离子、或催化作用时，可根据需要赋予的功 能使其含有功能性材料。而且，可以根据需要在陶瓷过滤器上或与之相 关联设置电极。在赋予功能性的陶瓷过滤器中，形成过滤器的微粒的平 均粒径从至少一个表面向内部连续地增大不是必需的，不考虑粒径分布 的过滤器也包括在本发明中，即，在以往的结构的过滤器(例如图1所 示的过滤器)中使之具有功能性的过滤器也包函在本发明中。图3所示 的过滤器也是适宜的。
下面，示例说明功能性材料。
(1)绝缘性(高绝缘性)
   氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AIN)、金刚石等。
(2)介电性
   氧化锌、铌酸锂、钛酸锶(SrTiO3)等。
(3)导电性
   碳化硅(SiC)、硅化钼(MoSi2)、半导性钛酸钡 (BaTiO3)、铁系氧化物、氧化钒、氧化锡、二氧化钛、氧化铜、氧 化锌、氧化锌钡、稳定二氧化锆、β”-氧化铝、镀砂等。
(4)磁性
Zn-Mn-铁氧体、SrO·6Fe2O3、针状γ-氧化铁等。
(5)离子供给或捕捉材料
处理成可以离子交换的或者本来就具有离子交换性的陶瓷材 料。
(6)催化剂
进行氧化、还原或其它催化反应的材料。
例如，优选的是将过滤器加热到一定的高温，可以同时进行流体的 加热和灭菌，回洗也十分容易。因此，使用上述(3)的导电性或介电 性材料，设置电极，使过滤器中可以通电。
另外，使用上述(4)的材料，可以除去水中大量存在的Mg和Ca， 除去、减少、增加Na和K，或者除去重金属和着色材料，从而可以用 来作为纯水制造、海水的淡化、硬化、软化、有选择地追加、添加、减 少特定的离子等各种特殊的水处理或者特殊水处理的前处理。
另外，为了使捕集了离子、金属等的陶瓷过滤器恢复到初始的状 态，只要使洗提液或交换液逆向流动即可，本发明中的回洗，不仅限于 用水或加压空气的水回洗的情况，还广泛地包括用洗提液或交换液等恢 复功能的回洗，包括恢复使用开始时的功能的所有操作。另外，也可以 通过施加电流将过滤器焙烧达到清净化的目的。
以上所述的、以陶瓷过滤器10和20为首的、平均粒径从未净化水 的流入面(至少一面)向内部连续地变化的本发明陶瓷过滤器，可以采 用以下所述的本发明陶瓷过滤器制造方法以低的成本、大量连续地制 造。
本发明的陶瓷过滤器的制造方法(以下简称制造方法)，基本上采 用挤出成形或注塑成形等以微粒为原料的成形技术，将所得到的成形品 进行烧结，制成陶瓷过滤器，但是一面对成形品的至少一个表面施加超 声波振动，一面进行成形。通过施加这样的振动，利用原料微粒的粒径 差及由此而产生的重量差，使较小的微粒向振动源一侧移动。因此，越 靠近被施加振动的表面，构成陶瓷过滤器(成形品)的微粒的平均粒径 越小，形成如上述图2所示的平均粒径分布，从而可以制成未净化水的 流入面非常致密的本发明的陶瓷过滤器。在过滤器中添加上述功能性材 料时，施加振动不是必不可少的。
在这样的本发明制造方法中，首先制备含有原料微粒和粘接剂的原 料混合物。需要赋予过滤器上述功能性时，适当地选择上述功能性材料 添加到原料混合物中。
对于本发明的制造方法中使用的原料微粒的种类、即形成上述本发 明的陶瓷过滤器10或20的微粒没有特别的限制，所有公知的陶瓷过滤 器中使用的微粒均可适用。具体地说，例如氧化铝、氧化锆、氧化钛、 氧化钇、氧化硅、碳化硅、氮化硅、硅酸钙、硅酸铝、刚玉、堇青石等、 或将上述的2种以上适当混合形成的复合体。
另外，微粒的粒径也没有特别限制，可以根据陶瓷过滤器所要求的 性能适当加以选择，通常是0.1μm-100μm。
在本发明中，成形时利用超声波振动在壁厚部的水透过方向上形成 平均粒度的梯度分布，因此微粒的粒度不必完全一致，使用具有较大粒 径幅度(粒度分布)的廉价原料也可以制成高性能的陶瓷过滤器。
此外，粘接剂也没有特别的限制，利用挤出成形或注塑成形制造微 粒的成形品时使用的任何粘接剂均可适用。具体地说，例如各种醇类、 甲基纤维素或乙基纤维素等纤维素类、淀粉、乙烯系树脂、各种蜡、聚 乙烯或聚丙烯等热塑性聚烯烃、聚醋酸乙烯酯系化合物等。
当然，在原料混合物中，除了微粒和粘接剂外，还可以添加各种助 剂，例如丙二醇、甘三醇、硬脂酸及其盐等润滑剂、氧化硅、碳、氟、 氧化镁等烧结助剂。
原料混合物的制备可以采用公知的方法。
制备这样的原料混合物后，采用挤出成形或注塑成形等制成与所要 求的陶瓷过滤器对应的成形品。在本发明的制造方法中，一面对成形品 的要进行过滤的至少一个表面施加超声波振动，一面进行成形。
陶瓷过滤器的原料微粒是将原料块粉碎而制成的，因此，除了高度 筛分的场合，并不是全都具有均一的粒径，通常粒径有一定的幅度即粒 径分布。本发明的制造方法是，一面对成形品的至少一个面施加超声波 振动，一面将原料混合物成形，通过在成形过程中或成形后施加超声波 振动，由于原料微粒的粒径差和重量差，原料混合物中较小的微粒向振 动源一侧移动。因此，随着靠近被施加振动的表面，构成陶瓷过滤器(成 形品)的微粒的平均粒径连续地减小，通过选择施加振动的表面，可以 制造具有如上述图2所示的平均粒径分布的陶瓷过滤器。
具体地说，在制造上述图2所示的本发明实施方案的陶瓷过滤器10 时，只要在成形中或成形后对外周面10a施加超声波振动即可。
以下同样，在成形过程中或成形之后，第2实施方案是对内周面 10b，第3实施方案是对外周面10a和内周面10b，另外对于图3所示 的陶瓷过滤器20，第1实施方案是对外周面42a和内周面42b，第2 实施方案是对贯通孔43的壁面，第3实施方案是对外周面42a、内周 面42b和贯通孔43的壁面，分别地施加超声波振动。施加超声波振动 最好是与陶瓷过滤器的成形同时进行。
这里所说的超声波，不论频率如何，不是以听到为目的，而是指用 于物体或物质的变化的所有的声波(参见日刊工业新闻发行的“超音波 技术便览”、综合技术センタ-发行的“最新强力超音波技术”等)。 因此，本发明中所述的超声波振动，是现在用来作为超声波的所有频率 的振动，具体地说是几kHz-20MHz的振动。
在本发明中，超声波振动的频率根据所使用的微粒的形状和粒径、 粘接剂种类、原料混合物的粘度等适当加以确定。
另外，施加超声波振动的时间，可以根据所用原料微粒的粒度分布 适当加以确定。在下面所述的挤出成形机中，这一时间近似等于从原料 混合物供入成形模具中到成形品被排出的滞留时间。
对成形体的对应的壁面施加超声波振动的方法，例如可以举出在进 行注塑成形或挤出成形模型或型芯的与需要施加振动的壁面相对应的 部分中配置(嵌入)超声波振子的方法。
这样制成具有平均粒径分布梯度的成形品后，与通常的陶瓷过滤器 同样进行烧结，即可得到本发明的陶瓷过滤器。
烧结方法没有特别的限制，可以采用隋性气氛、氧化性气氛、还原 性气氛等无加压烧结或减压(真空)烧结、单向加压或各向等压加压烧 结等各种公知的烧结方法。
温度、气氛、压力、时间等烧结条件也没有特别的限制，可以根据 原料微粒子的种类和粘接剂等适当加以确定。
图4是用于实施上述本发明的制造方法的、本发明的挤出成形装置 的剖面示意图，图5是其a-a线平面图，图6是其b-b线剖面图， 图7是其c-c线剖面图，图8是其箭头d方向的视图。
本发明的挤出成形机，包括本发明的陶瓷过滤器挤出成形模具50 (以下简称成形模具50)和将原料混合物挤出到该挤出成形模具50中 的挤出机62。
挤出机62可以使用螺杆喂料机、单螺杆或多螺杆的挤出混炼机等 挤出成形机中使用的所有公知的挤出机。
图示的本发明的成形模具50，是用于制造上述图3所示的、具有 中心贯通孔44和多个贯通孔43的陶瓷过滤器20，如图4-图8所示， 基本上是由第1模具部分52、第2模具部分54、第3模具部分56、 第4模具部分58和共计10个的第5模具部分60、60……构成，大致 呈圆筒形状。
第1模具部分52大致为圆筒形状，通过总共8根螺栓64、64…… 连接、固定在挤出机62上。
即，图示例的成形模具50，通过第1模具部分52连接到挤出机62 上而使其整体连接到62上，如箭头A所示，原料混合物从挤出机62中 供入第1模具部分52的贯通空腔(型腔)52a中。另外，图5中所示 的符号64a是螺栓64螺合的螺栓孔。
这样的本发明的成形模具50，也可以制成可安装/拆卸的附件使 用，预先准备好与各种形状的陶瓷过滤器相对应的成形模具，就可以很 容易地制造相应的各种陶瓷过滤器。
第2模具部分54基本上是圆筒形，通过总共8根螺栓66连接、固 定在第1模具部分52的下流侧端面上。
如图4、图6和图7所示，在第2模具部分54的贯通空腔54a中 的半径方向上设置有10根梁68、68……，在贯通空腔54a的中心即 所有梁68、68……的顶端部形成与陶瓷过滤器20的中心贯通孔44相 对应的中心柱体部70，另外，在各梁68、68……的中心柱体70与第 2模具部分54的内壁面之间形成与陶瓷过滤器20的贯通孔43相对应的 柱体部72、72……。在图示例中，为了确保强度，中心柱体部70和 柱体部72与梁68彼此连接在一起，但只要各柱体部的强度能保证在原 料混合物挤出时不发生摆动，也可以不要梁。
如图4所示，中心柱体部70和柱体部72的上流侧比第2模具部分 54突出一些，伸入到第1模具部分52的贯通空腔52a中。另外，中心 柱体部70和柱体部72的下流侧比第2模具部分54突出一些，伸入下 面所述的第3模具部分56的贯通空腔56a中，延伸到第3模具部分56 的下流侧端面(排出部)附近。该中心柱体部70的下流侧顶端被固定 在第4模具部分58上，柱体部72、72……的下流侧顶端被固定在第5 模具部分60、60……上。
第3模具部分56的空腔56a的直径向着下流方向逐渐缩小，形成 具有贯通空腔56a的大致呈圆筒形状，其下流侧的排出部附近的直径是 一定的，该模具部分由螺栓80固定在第2模具部分54上。
第4模具部分58是具有与陶瓷过滤器20的中心贯通孔44相对应 形状的柱状体，用2根螺栓58固定、支承在第2模具部分54的中心柱 体部70的下流侧顶端上。
第5模具部分60、60……是具有与陶瓷过滤器20的贯通孔43相 对应的形状的柱状体，用螺栓60a固定、支承在第2模具部分54的柱 体部72、72……的下流侧顶端上。在图8中，为了简化起见略去了螺 栓60a。
在这样的成形模具50中，原料混合物从挤出机62中沿箭头A方向 被挤出到成形模具50内，供入第1模具部分52，然后通过第2模具部 分，从第3模具部分56的端面排出。此时，利用第1模具部分52至第 3模具部分56的内壁面、配置在第2模具部分54的贯通空腔54a和第3 模具部分56的贯通空腔56a中的与陶瓷过滤器20的中心贯通孔44相 对应的中心柱体部70、以及第4模具部分58、与陶瓷过滤器20的贯 通孔43相对应的柱体部72和第5模具部分60，成形为与陶瓷过滤器 20相应的形状。
因此，在图示例的成形模具50中，第1模具部分52、第2模具部 分和第3模具部分56的周壁部分是用于形成陶瓷过滤器20外形的模 具，中心柱体部70和第5模具部分58是用于形成陶瓷过滤器20的中 心贯通孔44的第1型芯，柱体部72、72……和第6模具部分60、 60……是用于形成陶瓷过滤器20的贯通孔43、43……的第2型芯。
在成形模具50的第2模具部分54的中心柱体部70内形成容纳孔 71，在该孔中配置保持在固定管82上的超声波振子(超声波振动马达) 74，在第2模具部分54的周壁54b上形成总共8个在圆周方向上等间 隔(间隔45°)的容纳孔73，在这些容纳孔中配置总共8个保持在固 定管84上的超声波振子。固定管82和84，还兼作超声波振子的驱动 电源和冷却水的供给管。这些管最好是尽可能不穿过陶瓷组合物通过的 空腔54a、56a等。
通过在驱动上述各超声波振子的状态下进行挤出成形，超声波振动 从陶瓷过滤器的表面向内部传播，使第2模具部分54的内周面(即模 型的内周面)和第2模具部分54的中心柱体部70(即第1型芯)产生 超声波振动，对陶瓷过滤器20的各个相应表面、即外周面42a和内周 面42b施加超声波振动，在这种状态下进行挤出成形。这样一来，如上 所述，较小的微粒向振动源一侧(即外周面42a和内周面42b一侧)移 动，可以制成微粒的平均粒径从外周面42a和内周面42b向内部连续地 增大的本发明的陶瓷过滤器(未烧结成形品)。
同样，通过在柱体部72、72……和第6模具部分60、60……(即 第2型芯)中设置超声波振子，可以制成上述第2实施方案的陶瓷过滤 器20，通过在模型、第1型芯和第2型芯中全都设置超声波振子，可 以制成第3实施方案的陶瓷过滤器20。
可以使用的超声波振子(电声变换器)的种类没有特别的限制，使 用镍、镍铬合金、磁致伸缩铁氧体等的磁致伸缩振子、使用钛酸钡、钛 酸锆酸铅等的电致伸缩振子、使用水晶或硫酸锂等的压电振子等公知的 超声波振子均可适用。
超声波振子的配置位置和数量不受图示例的限制，在中心柱体部70 中也可以设置多个振子，另外，在第2模具部分54的周壁部分54b中 配置的振子也可以是7个以下或9个以上。
振子的数量越多，平均粒径变化的形成可以进行得越好，振子的数 量可以根据模型和型芯的强度以及原料混合物的粘度(流动性)适当加 以选择。
在图示例中，超声波振子是在第1型芯的中心和陶瓷过滤器的圆周 方向均等地配置，但本发明不限于此，可以偏心地配置超声波振子或者 将多个超声波振子配置在不均等的位置上，这样可以减小陶瓷过滤器壁 面的特定位置上的平均粒径。
本发明的用于制造多孔陶瓷过滤器的挤出成形模具50，最好是具 有在陶瓷材料从挤出机62延箭头A所示方向挤出到模具50中、在模具 50中形成规定结构的过程中对陶瓷材料进行压密的机构。虽然超声波或 多或少也能起到压密的作用，但最好是除此以外在模具结构上还具有压 密的机构。在本发明的模具50中，压密机构的结构优选的是，与由挤 出机62挤出的陶瓷材料通过的挤出通路(例如空腔52a、54a、56a) 的挤出方向垂直的面的横断面积沿着挤出方向逐渐缩小。即，挤出通路 向着挤出方向缓慢地或急剧地或组合地缩小或收缩，以便得到规定的陶 瓷过滤器。
这样的压密机构，可以根据想要得到的陶瓷过滤器决定，不是必需 的。例如，在使用粗粒子、制造需要具有粗的多孔结构的陶瓷过滤器， 由挤出机挤出后只要进行成形即可时就属于这种情况。或者还有另一种 情况，在陶瓷过滤器压密结束时，不需要压密机构，可以一面对通过压 密的陶瓷过滤器成形品施加超声波振动，一面进行最终的成形。
以上所述仅仅是压密机构的结构的一个例子，压密机构不限于此。 在图4所示的成形模具50中，作为一个优选的结构方案，第2模具部 分54的中心柱体部70(即第1型芯)的直径向着挤出方向逐渐增大， 第3模具部分56的贯通空腔56a(即型腔)的直径向着挤出方向急剧 地缩小。
采用这种结构，可以提高挤出成形时的成形压力，使成形品的微粒 的密度增大，得到具有良好机械强度的陶瓷过滤器。
另外，根据需要，第2型芯也可以形成向挤出方向逐渐扩大直径的 结构。
成形模具50由彼此可以分离的第1-第5模具部分构成。通过更 换各个模具部分，可以制成具有各种形状、尺寸的陶瓷过滤器(未烧结 成形体)。
例如，更换第2模具部分54、第4模具部分58和第5模具部分60， 可以改变陶瓷过滤器20的中心贯通孔44和贯通孔43的尺寸、位置和 形状，另外，更换第3模具部分56，可以改变陶瓷过滤器20的外径和 形状。
以上所述的成形模具50是用于制造图3所示的陶瓷过滤器20，当 然，采用没有第2型芯(即柱体部72、72……)和第6模具部分60、 60……的挤出成形模具，可以制造图1所示的本发明的第1-第3实施 方案、即中空圆筒形的陶瓷过滤器。
以上详细地说明了本发明的陶瓷过滤器、其制造方法以及挤出成形 模具和配备该模具的挤出成形装置，但不言而喻，本发明不限于上述的 实例，在不脱离本发明要点的范围内可以进行各种变更和改变。
在工业上的应用
如同以上详细说明的那样，本发明的陶瓷过滤器是附加了功能性的 过滤器，除了附加功能性外该过滤器的水流入面是最致密的，另外，平 均粒度连续地变化，因此具有非常高的净化能力，同时，杂质的捕集基 本上是在陶瓷过滤器的表面上进行，因而回洗很容易，并且不用担心发 生层剥离。
采用本发明的制造方法和挤出成形装置，可以十分容易且高效率地 制造上述高性能的陶瓷过滤器。