JP2016521195A - セラミックフィルタ - Google Patents

Abstract

積層造形セラミックフィルタが開示される。それぞれが均一な形状である複数の孔がセラミック単一ユニットの流入面及び排出面の間に配置され、複数の孔は流入面から排出面に向かって均一にサイズを変化させる。孔はそれぞれが相互連結し、既定の流体及び汚染物に効果的な濾過をもたらす流体力学的特徴を提供するために、孔のサイズ、形状、向き、及び／又は相互連結が選択される。孔は最適化された精度で積層的に造形される。【選択図】図１

Description

本願は２０１３年３月１５日に出願された「セラミックフィルタ（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｉｌｔｅｒｓ）」と題される米国仮出願第６１／８００，０６５号の優先権を主張するものであり、参照により組み込まれる。

網状ポリウレタン発泡体によって形成されるセラミックフォームフィルタ（ＣＦＦ）が存在する。このＣＦＦは、セラミックスリップ（泥漿）に網状ポリウレタン発泡体を含浸し、発泡体に圧力をかけて過剰なスリップを除去し、本体を乾燥及び焼成し、ＣＦＦに成形することによって形成される。

しかし、これらＣＦＦは、ＣＦＦ製造時及び応用時に多くの問題を抱える。ＣＦＦの製造時、ＣＦＦは網状ポリウレタン発泡体を用いて形成されるため、網状ポリウレタン発泡体の正確な孔のサイズや形状を管理するのは困難である。１つの困難性は、網状ポリウレタン発泡体の一のバッチと別のバッチの孔のサイズ及び形状を管理することである。さらに、網状ポリウレタン発泡体は、ＣＦＦの断面上で１つの孔のサイズ及び形状しか提供しない。例えば、網状ポリウレタン発泡体はＣＦＦの深度に関して１つの孔のサイズ及び形状しか提供しない。換言すると、網状ポリウレタン発泡体はＣＦＦを通って流れる流体の流れる方向に沿って、１つの孔のサイズ及び形状しか提供しない。

ＣＦＦ製造時の困難性に関する別の例では、下層の網状ポリウレタン発泡体は除去されるか、あるいは焼成されるため、ＣＦＦはもろく、脆弱となり、ポリウレタン発泡体は有害な状態で周囲に失われる。例えば、取り除かれた網状ポリウレタン発泡体は、下層のセラミックの望ましくないウィスカを生成する網状ポリウレタン発泡体を包み込むセラミックから排気される。望ましくないウィスカはＣＦＦから離脱し、デブリを発生する。別の例では、除去された網状ポリウレタン発泡体はセラミックに中空を残す。例えば、除去された網状ポリウレタン発泡体はセラミックに空洞を残す。セラミックの中空は結果として生成されるＣＦＦを脆弱にする。

ＣＦＦ製造における困難の別の例では、ポリウレタン発泡体はセラミックスリップで含侵されるため、ポリウレタン発泡体は最大高さ又は厚みに限定される（例えば、約５０ｍｍの最大高さ）。例えば、セラミックスリップは、ポリウレタン発泡体の全体に分散され、続いて、ポリウレタン発泡体に圧力をかけることにより、ポリウレタン発泡体全体から除去されることが可能でなければならないため、ポリウレタン発泡体は最大高さに限定される。

ポリウレタン発泡体の複数の層で形成されるＣＦＦが可能であるが、各層の間に異なる界面を有する。例えば、第１の孔のサイズ及び形状を有する第１の層は第２の孔のサイズ及び形状を有する第２の層に固定及び接触されうる。しかし、２つの異なる層の間の界面は、複数層のＣＦＦの性能を低下させる不規則性を発生する。界面の不規則性に加え、複数層のＣＦＦは製造が難しく、高価である。

ＣＦＦの応用において、ＣＦＦはもろく、又は脆弱であるため、ＣＦＦは交換が難しい。例えば、ＣＦＦを使用した溶融アルミニウム鋳物において、新しい、又は未使用のＣＦＦがフィルタボックスに据え付けられ、１滴（ｏｎｅ−ｄｒｏｐ）又は１用量（ｏｎｅ−ｄｏｓｅ）がＣＦＦを介して濾過され、溶融アルミニウムの１滴の後で、使用済みのＣＦＦは取り除かれる。ＣＦＦはもろく、又は脆弱であるため、ユーザが溶融アルミニウムの１滴の後でＣＦＦを取り除くのは困難である。例えば、ユーザは使用済みＣＦＦを取り除くために、用具（例えば、トング、プライヤ、串など）でＣＦＦを掴もうと試みるだろう。しかし、ＣＦＦはもろいため、用具によってＣＦＦにかかる力によって、複数の破片に粉々に壊れ、ＣＦＦの除去を困難にすることがある。

ＣＦＦ応用の困難性の別の例では、ＣＦＦは単一の孔のサイズを有しているため、ＣＦＦを使用した溶融アルミニウムの鋳造工程は、濾過の効率性を最適化するために、厳格に管理される。例えば、溶融アルミニウム鋳造業界で要求される、微細孔濾過（例えば、８０以下の等級（ｇｒａｄｅ））及び、高い金属流量（１９ｍｍ／秒以下）のため、濾過システムのパラメータ（濾過システムの予熱、濾過システムの凹み設計、濾過システムの凹みサイズなど）の操作は、最適な濾過効率を確実に実現するために厳格に管理される。さらに、正しいＣＦＦのサイズと等級は、最適な濾過効率を確実に実現するために厳格に管理される。

ＣＦＦに加えて、別のセラミック濾過器が存在する。しかし、別のセラミックフィルタには不利な点がある。例えば、中程度から高度な効率性を備える、深層フィルタ、又は充填層型フィルタが存在するが、ＣＦＦと比較して、維持するには極めて大型で高価である。別の例では、極めて高い濾過効率を提示する結合粒子チューブフィルタ（ｂｏｎｄｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｔｕｂｅ ｆｉｌｔｅｒｓ）が存在する。しかし、このフィルタは極めて大型で、極めて高価な濾過媒体を有し、長い予熱時間を要する。それに比べて、ＣＦＦシステムは高い濾過効率の媒体を提供し、コンパクトであり、低価格の濾過媒体（例えば低価格ＣＦＦ）を使用し、短時間の予熱時間でよい。その後、半仕上げの鍛造アルミニウム製品の向上する品質に対する需要に応えるために、鋳床でのＣＦＦによるアルミニウムの濾過が、溶融アルミニウム鋳造の分野全体における標準となっている。

このように、網状ポリウレタン発泡体で形成されない、新しいセラミックフィルタの開発がいまだ必要とされている。

この概要は、溶融金属フィルタのような最適化された孔を備えるセラミックフィルタを製造する技術に関する簡略化された概念を導入するために提供され、詳細は、以下の発明の詳細な説明に記載される。この概要は、特許請求の範囲の本質的な特徴を特定することを目的としていない。また、この概要は、特許請求の範囲の決定に使用することを目的としていない。

本開示は、積層造形フィルタ（積層的に造形されたフィルタ、ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｆｉｌｌｔｅｒ）、及びこのようなフィルタ製造の技術に関する。ある実施形態では、このような積層造形フィルタはセラミックで形成され、溶融金属（例えば、溶融アルミニウム）を濾過するように構成されうる。

ある実施形態では、積層造形セラミックフィルタは、セラミックの単一ユニットの流入面と排出面との間に配置される複数の孔又は開口部を含む。例えば、孔のサイズが均一であるように、流入面から排出面に向かって、複数の孔が流入面と排出面との間に配置されうる。さらに、既定の流体及び汚染物の効果的な深層濾過を提供するために、孔のサイズ、形状、及び／又は方向が選択される。例えば、孔のサイズ、形状及び／又は方向は、既定の流体及び汚染物の効果的な深層濾過をもたらす流体力学的特徴（例えば、層流、乱流、渦、渦巻き）を提供するために選択されうる。より大きなサイズの含有物（内包物）の概して高い含有物負荷（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｌｏａｄｓ）がフィルタの表面で除去される脱水濾過と比較した場合、深層濾過では、フィルタ内のより低い含有物負荷でより小さな含有物を除去するのに、補足された動力学（ｃａｐｔｕｒｅｄ ｋｉｎｅｔｉｃｓ）が、より適している。

ある実施形態では、複数の孔が相互接続している。例えば、流入面と排出面の間に配置された複数の孔はそれぞれ相互接続している。さらに、孔の相互接続は、既定の流体及び汚染物の効果的な深層濾過を提供するために選択されうる。

ある実施形態では、流入面と排出面の間に配置された複数の孔は、孔のサイズの順に配置されうる。例えば、流入面と排出面との間に配置された複数の孔は、流入口（例えば、前面又は入口）から排出口（例えば、背面又は出口）への孔の直径のサイズ順に配置されうる。さらに、孔のサイズの順番は、既定の流体及び汚染物の効果的な深層濾過を提供するために選択されうる。

詳細な説明は、関連する図面を参照して示される。図面では、参照番号の一番左の数字は、参照番号が最初に現れる図面を特定する。異なる図面で同じ参照番号が使用されている場合、同様又は同一の対象を示す。

図１は、例えば、濾過システムのフィルタボックスで、既定の流体（例えば溶融アルミニウム）を濾過するために使用される、積層造形セラミックフィルタの側面図である。

図２は、図１の積層造形セラミックフィルタの正面斜視図を図示している。

図３は、図１の例示的な積層造形セラミックフィルタの、切断線Ａ−Ａに沿って取られた詳細な断面図を図示している。

図４は、複数の孔の配置の実施形態を図示している。

図５は、既定の流体及び汚染物に所望の渦巻き及び／又は渦を生成するために選択され、及びデジタル処理でモデル化された孔の実施形態を図示している。

図６は、図１に示された例示的な積層造形セラミックフィルタを製造する工程の一例を図示したフロー図である。

図７は、図１に示された例示的な積層造形セラミックフィルタを製造する工程の一例を図示したフロー図である。

図８は、図１に示された例示的な積層造形セラミックフィルタを製造する工程の一例を図示したフロー図である。

図９は、既定の流体及び汚染物に所望の渦巻き及び／又は渦を生成するために選択され、及びデジタル処理でモデル化された孔の実施形態を図示している。

（概説）
上記のとおり、網状ポリウレタン発泡体から形成される既存のセラミック発泡体フィルタ（ＣＦＦ）は存在するものの、ＣＦＦは孔のサイズ及び／又は形状において十分な精度を有しておらず、ＣＦＦ製造時及び応用時に問題を発生させる。さらに、既存のＣＦＦは下層の網状ポリウレタン発泡体を除去又は焼成することにより形成されるため、ＣＦＦはもろく、及び／又は脆弱である。さらに、既存のＣＦＦは下層の網状ポリウレタン発泡体を焼成することによって形成されるため、ＣＦＦの製造はコストがかかり、環境に対して有害である。本応用は、最適化された孔のサイズ、形状、方向、及び、様々な孔のサイズの精度の高さを呈する相互接続を有し、セラミックで形成された積層造形フィルタについて記述している。さらに、本応用で記述される積層造形フィルタは、ＣＦＦよりも効果的な濾過効率及びより高い強度を呈する。また、本応用は、このようなセラミックフィルタを製造施設で積層造形するための様々な技術についても記載している。本応用は、限定としてではなく例示として、鋳造分野で使用される積層造形セラミックフィルタについて記述する。例えば、本応用は、半仕上げの鍛造されたアルミニウム製品の鋳造分野で使用される、積層造形セラミックフィルタについて記述する。ただし、積層造形セラミックフィルタは別の分野で使用されてもよい。例えば、積層造形セラミックフィルタは水濾過、オイル濾過、燃料濾過などの分野で使用されてもよい。

一般に、本応用で記述されるように、積層造形セラミックフィルタは、流入面及び排出面を有するセラミックの単一ユニットと、複数の孔が流入面から排出面へと均一にサイズが変化するように流入面と排出面の間に配置された複数の孔とを含む。層及び干渉面（ｉｎｔｅｒｆｅｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅｓ）上に複数の孔が存在しないように、複数の孔は流入面から排出面へと連続している。例えば、深層濾過の性能を低下させる不規則性を発生させる層及び干渉面に複数の孔が存在しないように、複数の孔は流入面と排出面の間に配置されうる。孔は、既定の流体及び汚染物に効果的な深層濾過を提供するために選択されうる。ある例では、孔は多面体形状から成る均一な形状を含みうる。特定の応用によっては（例えば、積層造形セラミックフィルタの所望の浸透性）、均一な形状は、１２面体、立方体、球体、シェブロン型（山形紋）、錐体、曲線管状などであってもよい。例えば、積層造形セラミックフィルタの深層濾過断面により良い深層濾過を提供する、流体力学的特徴（例えば、層流、乱流、渦、渦巻き）を生成するために、均一な形状が選択されうる。深層濾過については、Ｐｙｒｏｔｅｋ（登録商標）が
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で公開する「濾過処理における性能の改善（Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｎ Ｔｈｅ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）」と題された文書に記載されており、参照によりその全体が組み込まれる。

均一な形状の所望の場所（例えば捕捉（キャプチャ）部位）で、流れの中に渦、渦巻き及び／又は静止点を生成する層流及び／又は乱流に境界層を生成するために、均一な形状が選択されうる。既定の流体及び汚染物に効果的な濾過を行うために選択された渦及び／又は所望の場所は、積層造形セラミックフィルタを通過する、選択された速度を有する。例えば、孔の流体入口（例えば、窓、穴、開口部など）に近接した場所で渦、渦巻き及び／又は静止点を生成するように選択された、均一な形状を有しうる。つまり、流体入口に近接する孔内部で所望の渦又は渦巻きを生成する流体入口に対する角度及び／又は半径を有する構造（例えば、障害物、壁、障壁）を有するように、均一な形状が選択されうる。既定の流体及び汚染物において、孔が、所望の場所で、所望の渦、渦巻き及び／又は静止点を生成するため、孔はより多くの汚染物を捕捉し、それによって、網状ポリウレタン発泡体で形成されたＣＦＦの孔と比較して、積層造形セラミックフィルタの深層濾過の効率性が向上する。さらに、孔はデジタル処理でモデル化され、３次元で積層的に造形された、選択された均一な形状を有しているため、孔は、網状ポリウレタン発泡体で形成されたＣＦＦの孔のサイズ変化の精度と比較して、より高度な孔のサイズ変化の精度を提供する。これは、網状ポリウレタン発泡体を除去して形成する、計測と仕様書による厳格な管理の実行と比較して、３次元（３Ｄ）でモデル化された孔は、選択された特徴を正確にモデル化した３Ｄであるためである。例えば、選択された均一な形状は、ＣＦＦを生産するための厳格な品質管理により網状ポリウレタン発泡体を形成することと比較して、正確な仕様書どおりに、デジタル処理により３次元でモデル化され、次いで積層的に造形されうる。

均一な形状が１２面体である例では、孔は、隣接領域に配置するために選択される、中空で、実質的に１２面体の形状のセラミックユニットを備える。均一な形状及び／又は孔の配置は、「蛇行性経路（ｔｏｒｔｕｏｕｓ ｐａｔｈ）」を生成するのに選択されうる。例えば、孔の均一な形状及びその孔は、複数回、流体の流れる方向を変更させるように選択及び配置されうる。孔はセラミックで形成された支柱（ｓｔｒｕｔ）及び面を含みうる。例えば、孔は、孔の均一な形状を形成する、選択されたサイズ、形状及び方向の支柱及び面を含みうる。均一な形状を形成する、選択された支柱及び面は、均一な形状における選択された速度を有する、既定の流体及び汚染物での所望の渦、渦巻き及び／又は静止点を生成するものである。

ここで使用されるように、実質的に１２面体形状のユニットは、３次元空間に、実質的に１２面体形状のユニットを含む。例えば、連続する中空のセラミック１２面体は、互いに接触して配置され、孔の領域を形成しうる。ある例では、１２面体形状のセラミックユニットは、約５００μｍの直径を有するように積層的に造形されうる。別の例では、１２面体形状のセラミックユニットは、少なくとも約２００μｍから最大約５，０００μｍの直径を有するように積層的に造形されうる。直径は、特定の応用に応じて変化してもよい。

ある例では、１２面体形状のセラミックユニットは、少なくとも約２０μｍから最大約５０μｍの直径の支柱を有するように積層的に造形されうる。支柱の直径は、特定の応用に応じて変化してもよい。ある例では、１２面体形状のセラミックユニットは、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚みの面を持つように、積層的に造形されうる。面の厚みは特定の応用に応じて変化してもよい。

ある例では、１２面体形状のセラミックユニットは、少なくとも約１００μｍから最大約２，０００μｍの流体入口を有するように積層的に造形されてもよい。流体入口は特定の応用に応じて変化してもよい。ある例では、１２面体形状のセラミックユニットは、少なくとも約１００μｍから最大約２，０００μｍの流体出口を有するように積層的に造形されてもよい。流体出口は特定の応用に応じて変化してもよい。流体入口及び流体出口は特定の応用に応じて互いに変化してもよい。さらに、１２面体形状のセラミックユニットは、複数の流体入口及び流体出口を有するように積層的に造形されうる。例えば、１２面体形状ユニットの各面は流体入口又は流体出口を有しうる。さらに、１つ以上の１２面体形状ユニットは中央１２面体形状ユニットに積層的に造形されうる。例えば、各積層的な１２面体形状ユニットは、流体入口及び／又は流体出口の各々で中央１２面体形状ユニットに結合しうる。

実質的に１２面体形状のユニットは、実質的に１２面体形状のユニットの一部に、ディンプル（窪み）、パンプ（膨らみ）及び／又は最上部を含むように積層的に造形されうる。例えば、実質的に１２面体形状のユニットは、実質的に１２面体形状のユニットの２０％以下の表面上に、ディンプル、パンプ及び／又は最上部を含むように積層的に造形されうる。ある実施形態では、１つ以上の孔の領域が、重複した形で積層的に造形されうる。例えば、連続する孔の間の隙間空間を最小化するように、孔の最上部領域は孔の底部領域上に配置されうる。例えば、最上部領域に配置された孔は、最上部領域の孔の下に配置された底部領域の２つの孔の間の隙間空間を覆いうる。さらに、孔の領域は直径サイズの順に配置されうる。例えば、最上部領域に配置された孔は、底部領域に配置された孔の直径よりも大きい。さらに、最上部領域に配置された孔は底部領域に配置された孔と相互接続されうる。例えば、最上部領域に配置された孔は、最上部領域の孔の下に配置された底部領域の２つの孔のうちの１つ及び／又は両方と相互接続されうる。

積層造形セラミックフィルタは、ＣＦＦにおける孔のサイズ変化と比較して、高度な精度を有するため、積層造形セラミックフィルタはＣＦＦよりも高い品質及び整合性を有する。さらに、積層造形セラミックフィルタは、ＣＦＦにおける孔のサイズ変化と比較して、高度な精度を有するため、積層造形セラミックフィルタはＣＦＦよりも高度に効果的な濾過効率性を有する。

さらに、積層造形セラミックフィルタは、孔を形成する、中空でない（ｓｏｌｉｄ）構成部品（例えば支柱及び／又は面）を有するように積層的に造形されたため、ＣＦＦにおいて下部の網状ポリウレタン発泡体を除去又は焼成して、外殻で覆われた構成要素（例えば、中空コア）を残すことと比較して、積層造形セラミックフィルタの強度が増す。さらに、積層造形セラミックフィルタは積層的に造形されるため、下部の高価な網状ポリウレタンを除去又は焼成することと比較して、積層造形セラミックフィルタは、ＣＦＦの製造よりも低価格であり、環境への悪影響も少ない。

積層造形セラミックフィルタの、上記及びその他の特徴は、いくつかの例示的実施形態を参照することにより、以下でさらに詳述されよう。

（例示的な積層造形セラミックフィルタ）
この項はセラミック材料から積層造形された典型的なフィルタについて記述する。

ある実施において、積層造形セラミックフィルタは、複数の孔のサイズが、流入面から排出面へと変化するように、セラミック単一ユニットにおいて、流入面と排出面の間に配置された複数の孔を含む。ある実施において、既定の流体及び汚染物のための効果的な深層濾過を提供するために、孔が選択されうる。ある実施において、セラミック発泡体フィルタ（ＣＦＦ）と比較して、孔のサイズ変化において高度な精度を提供するよう、孔が積層的に造形されうる。これらの、及びその他多数の積層造形セラミックフィルタが本項で記述される。

図１は、例えば、濾過システム１０６のフィルタボックス１０４内の規定の流体（例えば、溶融アルミニウム）を濾過するのに使用される、積層造形セラミックフィルタ１０２の側面図である。濾過システム１０６は、連続鋳造、又はバッチ鋳造を提供しうる。濾過システム１０６は、積層造形セラミックフィルタ１０２が、確実に、その表面全体を効果的かつ効率的に予熱されるように、予熱システムを提供しうる。濾過システム１０６は、あらゆる形状の積層造形セラミックフィルタ１０２を収納するように構成されうる。例えば、濾過システム１０６は特定の応用に応じたサイズの範囲で構成されうる。ある例では、濾過システム１０６は約２２８ｍｍのフィルタボックスを有し、単一のセラミックフィルタを収納するように構成されうる。別の例では、濾過システム１０６は約２２８ｍｍのフィルタボックスを有し、２つのセラミックフィルタを収納するように構成されうる。さらに、濾過システム１０６は約５８４ｍｍのフィルタボックスを有してもよく、単一のセラミックフィルタを収納するように構成されうる。さらに、濾過システム１０６は約５８４ｍｍのフィルタボックスを有してもよく、２つのセラミックフィルタを収納するように構成されうる。加えて、濾過システム１０６は、実質的に長方形、球体、凹状及び／又は凸状、筒状、円錐状、及び／又は錐体の形状の、積層造形セラミックフィルタ１０２を収納するように構成されうる。例えば、濾過システム１０６は長さ約１７８ｍｍ、幅約１７８ｍｍ、高さ約５０ｍｍの積層造形セラミックフィルタ１０２を収納するように構成されうる。別の例では、濾過システム１０６は長さ約６６０ｍｍ、及び幅約６６０ｍｍ、高さ約５０ｍｍの積層造形セラミックフィルタ１０２を収納するように構成されうる。

図１に示されるように、積層造形セラミックフィルタ１０２は複数の孔１０８（例えば、開口部、空隙、くぼみ、空洞、ポート、経路など）を含む。図１は、セラミック単一ユニット１１２に配置された第１の孔１１０（Ａ）、第１の孔１１０（Ａ）の下部の第２の孔１１０（Ｂ）、第２の孔１１０（Ｂ）の下部の第３の孔１１０（Ｃ）を表す。セラミック単一ユニット１１２に配置された孔１０８は、既定の流体及び汚染物に効果的な深層濾過を提供するように選択される。側面図に見られるように、セラミック単一ユニット１１２は、流入面１１４と排出面１１６を有しうる。本実施形態では、流入面１１４は排出面１１６に対して実質的に平行である。しかし、別の実施形態では、流入面１１４と排出面１１６は平行である必要はなく、互いに傾斜したり、湾曲していてもよい。

ある例では、上面図１１８は、各孔１０８が５角形の外周を有する流体入口１２０を有しうることを図示している。ただし、別の例では、流体入口１２０はどのような種類の形状を有する外周でもよい。例えば、流体入口１２０の外周は３つ以上の数の辺を有してもよく、流体入口１２０の外周は曲線状の辺であってもよく、また、流体入口１２０の外周は円形であってもよい。流体入口１２０は実質的に平面であってもよく、孔１０８の上面１２２を画定しうる。孔１０８の上面１２２はセラミック単一ユニット１１２の流入面１１４を画定しうる。

図１は各孔１０８が、各孔１０８の別の表面に配置された流体入口１２０を有しうることを図示している。例えば、孔１０８は、１２面体の孔の各面に配置された、流体流入口及び／又は流体排出口を有する、１２面体形状ユニットであってもよい。さらに、図１には示されていないが、積層的な孔は各孔１０８の他の面に配置された流体入口１２０のそれぞれに結合されてもよい。例えば、各孔１０８は中央孔（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｏｒｅ）であってもよく、各積層的な孔は、他の面にある流体入口１０２のそれぞれにおいて、中央孔と結合されてもよい。

同様に、底面図１２４は、各孔１０８が５角形の外周を有する流体出口１２６を有しうることを図示している。ただし、別の例では、流体出口１２６はどのような種類の形状を有する外周でもよい。例えば、流体出口１２６の外周は３つ以上のいかなる数の辺を有してもよく、流体出口１２６の外周は曲線状の辺であってもよく、また、流体出口１２６の外周は円形であってもよい。流体出口１２６は実質的に平面であってもよく、孔１０８の排出面１２８を画定しうる。孔１０８の排出面１２８はセラミック単一ユニット１１２の排出面１１６を画定しうる。

規定の流体（例えば溶融アルミニウム）は方向１３０に向かって、流入面１１４から入り、排出面１１６から外に流れうる。例えば、既定の流体は方向１３０に向かって孔１０８の流体入口１２０に流れ、下部に配置された孔１０８を通り、孔１０８の流体出口１２６から外に流れる。既定の流体は方向１３０に向かって、積層造形セラミックフィルタ１０２を通り、少なくとも約９ｍｍ／秒、最大約１９ｍｍ／秒の速度で流れうる。複数の孔又は開口部は、積層造形セラミックユニットの全体積の少なくとも約６０％から少なくとも約９０％から成る。図２は、図１の積層造形セラミックフィルタ１０２の正面斜視図を図示している。図２は実質的に長方形の形状をした積層造形セラミックフィルタ１０２を図示しているが、積層造形セラミックフィルタ１０２はどのような形状であってもよい。例えば、積層造形セラミックフィルタ１０２は実質的に球体、凹状及び／又は凸状、筒状、円錐状、及び／又は錐体の形状などであってもよい。さらに、積層造形セラミックフィルタ１０２は特定の応用に応じてどのようなサイズ範囲であってもよい。ある例では、長さ２０２が約１７８ｍｍ、幅２０４が約１７８ｍｍ、高さ２０６が約５０ｍｍであってもよい。別の例では、長さ２０２が約６６０ｍｍ、幅２０４が約６６０ｍｍ、高さ２０６が約５０ｍｍであってもよい。さらに、積層造形セラミックフィルタ１０２は積層造形されたため、積層造形セラミックフィルタ１０２の高さ２０６は、除去される網状ポリウレタン発泡体で形成されたＣＦＦと比較すると、最大高さに拘束又は限定されない。例えば、積層造形セラミックフィルタ１０２の高さ２０６は、約５０ｍｍのＣＦＦの最大高さよりも大きくてもよい。ある例では、積層造形セラミックフィルタ１０２の高さ２０６は、約７６ｍｍである。別の例では、積層造形セラミックフィルタ１０２の高さ２０６は、約１００ｍｍである。

図２は積層造形セラミックフィルタ１０２が、セラミック単一ユニット１１２の１つ以上の側面２０８（Ａ）、２０８（Ｂ）、２０８（Ｃ）及び／又は２０８（Ｄ）を含みうることを図示している。ある例では、側面２０８（Ａ）、２０８（Ｂ）、２０８（Ｃ）及び／又は２０８（Ｄ）は、フィルタボックス１０４の積層造形セラミックフィルタ１０２に設置するために配置された機械的密封機能（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｅａｌｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ）２１０を有しうる。例えば、側面２０８（Ａ）、２０８（Ｂ）、２０８（Ｃ）及び／又は２０８（Ｄ）は、フィルタボックス１０４の積層造形セラミックフィルタ１０２に設置するために、側面２０８（Ａ）、２０８（Ｂ）、２０８（Ｃ）及び／又は２０８（Ｄ）に固定されたガスケット（例えば、ファイバーガスケット、発泡性ガスケット（ｅｘｐａｎｄａｂｌｅ ｇａｓｋｅｔ）を有しうる。側面図２１２は、フィルタボックス１０４の積層造形セラミックフィルタ１０２を設置するために、側面２０８（Ａ）、２０８（Ｂ）、２０８（Ｃ）及び／又は２０８（Ｄ）が面取りされ、角度２１４を有しうることを図示している。例えば、角度２１４は、側面２０８（Ａ）、２０８（Ｂ）、２０８（Ｃ）及び／又は２０８（Ｄ）と、フィルタボックス１０４の間にガスケットをねじ込む又は変形させるためのものである。

図２はガスケットタイプの密封機能を含む機械的密封機能２１０を図示しているが、機械的密封機能２１０は、Ｏリングタイプの密封機能を含んでもよい。例えば、セラミック単一ユニット１１２はフィルタボックス１０４の表面に対して圧搾、又は変形されるＯリングを有するＯリング溝を含みうる。

さらに、積層造形セラミックフィルタ１０２はＣＦＦよりも高い強度を有するため、積層造形セラミックフィルタ１０２は、積層造形セラミックフィルタ１０２をフィルタボックス１０４に取り外し可能に締結するために備わる締結機構（ｆａｓｔｅｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を含みうる。例えば、セラミック単一ユニット１１２は、フィルタボックス１０４の表面に沿って配置された、協調する差し込み締結機構（図示されず）と結合するように構成された、側面２０８（Ａ）、２０８（Ｂ）、２０８（Ｃ）及び／又は２０８（Ｄ）に沿って配置された、差し込み締結機構２１６を含みうる。しかし、図２には示されていないが、積層造形セラミックフィルタ１０２をフィルタボックス１０４に取り外し可能に締結するために、他の締結機構が使用されてもよい。差し込み締結機構２１６はセラミック単一ユニット１１２に一体的に形成されてもよい。例えば、差し込み締結機構２１６はセラミック単一ユニット１１２に一体的に形成されたセラミック機能（ｃｅｒａｍｉｃ ｆｅａｔｕｒｅ）であってもよい。

積層造形セラミックフィルタ１０２は、使用された積層造形セラミックフィルタ１０２をフィルタボックス１０４から取り除くための取り外し機構２１８を含みうる。例えば、取り外し機構２１８は、積層造形セラミックフィルタ１０２をフィルタボックス１０４から取り除くための用具（例えば、トング、プライヤ、串など）のための、セラミック単一ユニット１１２に一体化して形成された機構（例えば、トラス、アイプレート、フック、ループ、へこみ、突起、リング）であってもよい。それとは別に、取り外し機構２１８は、積層造形セラミックフィルタ１０２をフィルタボックス１０４から取り除くための用具のための、セラミック単一ユニット１１２に積層的に造形されたセラミック機能（例えば、フック、へこみ、突起、リング）であってもよい。さらに、積層造形セラミックフィルタ１０２は、積層造形セラミックフィルタ１０２が、取り外し中及び／又は据え付け中に、破損又は粉砕するのを防ぐためにセラミック単一ユニット１１２を強化する目的で、取り外し機構２１８に配置された補強構造を含んでもよい。

ある例では、取り外し機構２１８は、積層造形セラミックフィルタ１０２をフィルタボックス１０４から引っかけて取り出すための、セラミック単一ユニット１１２と一体化したトラス構造を含みうる。別の例では、取り外し機構２１８は積層造形セラミックフィルタ１０２をフィルタボックス１０４から、及び／又はフィルタボックス１０４に、緩め、及び／又は締めるためのレンチを備える、１つ以上のピン付きレンチ（例えば、２つのピン付きレンチ）を含みうる。例えば、積層造形セラミックフィルタ１０２は実質的に円盤形状であり、積層造形セラミックフィルタ１０２の側部に沿って配置された差し込み締結機構２１６を有し、積層造形セラミックフィルタ１０２をフィルタボックス１０４から、及び／又はフィルタボックス１０４に、緩め、及び／又は締めるために、１つ以上のへこみはピン付きレンチが、積層造形セラミックフィルタ１０２にトルクを与えうる。

詳細図２２０は、孔１０８の各流体入口１２０は応用に応じて、少なくとも約１００μｍから最大約２，０００μｍの直径２２２を有しうることを図示している。同様に、孔１０８の各流体出口１２６は応用に応じて、少なくとも約１００μｍから最大約２，０００μｍの直径２２２を有しうる。また、詳細図２２０は、各孔１０８は応用に応じて、少なくとも約５００μｍから最大５１００μｍまでの外径２２４を有しうることを図示している。例えば、積層造形セラミックフィルタ１０２は流体アルミニウムの含有を捕捉するために８０等級のフィルタを要する応用に対応するよう構成されうる。孔サイズ（例えば、孔の直径）は濾過の等級に関連し、Ｐｙｒｏｔｅｋ（登録商標）が
1447206907759_1.info
で公開する、「Ｒｅｃｅｎｔ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ Ｉｎ Ｔｈｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｏａｍ Ｆｉｌｔｅｒ Ｑｕａｌｉｔｙ」と題された文書に記載されており、参照によりその全体が組み込まれる。

８０等級のフィルタを有する積層造形セラミックフィルタ１０２は、孔１０８を有し、それぞれが少なくとも約６００μｍの外径２２４を有しうる。さらに、孔１０８は積層的に造形されたため、均一な各孔１０８の外径２２４は、ＣＦＦの孔の直径の精度を管理することに比べて、より高度な精度で管理できる。これは、ある範囲の外径（例えば、許容範囲の最小及び最大外径）の網状ポリウレタン発泡体を形成することと比較して、外径２２４が、選択された外径２２４に正確にデジタル処理でモデル化され、次いで厳しい品質管理のもと、高度な精度により積層的に造形されたことによる。例えば、８０等級のフィルタタイプを要する応用において、ＣＦＦの最小外径約６００μｍ、及び最大外径約７００μｍと比較して、積層造形セラミックフィルタ１０２の各孔１０８の平均外径２２４は約６４０μｍであり、最大外径２２４は約６６０μｍである。

また、図２は切断線Ａ−Ａを図示している。切断線Ａ−Ａは、積層造形セラミックフィルタ１０２のほぼ中央の位置である。

図３は、切断線Ａ−Ａに沿った、図１に図示される積層造形セラミックフィルタ１０２の詳細断面図３０２を図示している。図３は複数の孔が、流入面から排出面へと均一にサイズを変えるように、流入面１１４から排出面１１６に向かって連続するセラミック単一ユニット１１２の孔１０８を図示している。さらに、図３は孔１０８が干渉する面のない領域に配置されうることを図示している。孔１０８は積層的に造形されたため、孔は流入面１１４から排出面１１６に向かって連続している。孔１０８は、互いに一体的に形成されるよう、積層的に造形されたため、連続している。別の言い方をすれば、孔は、その領域に互いに分離した面が存在しないように積層的に造形されたため、該領域は連続している。セラミック単一ユニット１１２の孔１０８は、該領域に干渉する面がないように、流入面１１４から排出面１１６まで連続しているため、積層造形セラミックフィルタ１０２は、ＣＦＦと比較して、さらに高い深層フィルタ性能を有する。これは、各層の間に干渉する面を有する複数層のＣＦＦと比較して、該領域には干渉する面が存在しないことによる。

図３は、孔１０８は、複数の孔１０８の外径２２４のサイズの順に配置されうることを図示している。さらに、孔１０８は、流入面１１４から排出面１１６に向かう複数の孔１０８の外径２２４のサイズの順に配置されうる。例えば、孔１０８は、流入面１１４に近接する複数の孔１０８の最大外径２２４から、排出面１１６に近接する複数の孔１０８の最小外径２２４の順で配置されうる。このように、孔１０８は、流入面１１４に近接する複数の孔１０８の最大外径２２４から、排出面１１６に近接する複数の孔１０８の最小外径２２４の順で配置されるため、及び、孔１０８は連続しているため、孔１０８は流入面１１４から排出面１１６に連続的に可変である。孔１０８は流入面１１４から排出面１１６に連続的に可変であるため、積層造形セラミックフィルタ１０２はＣＦＦと比較してより効果的な深層濾過を提供する。

図３は、孔１０８が、流入面１１４に近接する複数の孔１０８の最大外径２２４から、排出面１１６に近接する複数の孔１０８の最小外径２２４の順で配置されうることを図示しているが、孔１０８は、既定の流体及び汚染物の効果的な深層濾過を備える流体力学的特徴（例えば、層流、乱流、渦、渦巻きなど）を提供するために、どのようなサイズの順序で配置されてもよい。例えば、孔１０８は、流入面１１４に近接する複数の孔１０８の最大外径２２４から、セラミック単一ユニット１１２の中間に近接する領域の複数の孔１０８の最小外径２２４、及び、排出面１１６に近接する複数の孔１０８の最大外径２２４の順で配置されうる。さらに、孔１０８は、流入面１１４から排出面１１６までの複数の孔１０８の外径２２４のサイズに従って、ランダムな順番で配置されてもよい。

図３は、複数の孔１０８の上面１２２は実質的に同一平面上にあることを図示しているが、上面１２２は互いにいかなる角度であってもよい。例えば、複数の孔１０８の各上面１２２は、流入面１１４に対していかなる鈍角であってもよい。さらに、複数の孔１０８の各上面１２２は、各孔１０８の中央軸に対していかなる角度で回転してもよい。例えば、各孔１０８は、各孔１０８の中央軸に対して角度をつけて回転されてもよい。

同様に、図３は複数の孔１０８の上面１２２は実質的に同一平面上にあることを図示しているが、複数の孔１０８の排出面１２８は互いにいかなる角度であってもよい。例えば、複数の孔１０８の各排出面１２８はセラミック単一ユニット１１２の排出面１１６に対していかなる鈍角であってもよい。さらに、複数の孔１０８の各排出面１２８は、各孔１０８の中央軸に対していかなる角度で回転されてもよい。

詳細図３０４で示されるように、各ＸＸＸの孔１０８は実質的に同一の均一な形状３０６を有する。詳細図３０４は、孔１０８は実質的に１２面体の形状であることを図示しているが、複数の孔１０８はいかなる形状であってもよい。例えば、複数の孔１０８は、多面体形状、球体形状、管状、ワーム形状（ｗｏｒｍ ｓｈａｐｅ）、シェブロン型（Ｖ字形状）などであってもよい。さらに、１２面体形状は縦長であってもよい。例えば、１２面体形状の孔は、長さがその幅よりも大きくてもよい。

また、詳細図３０４は、各孔１０８が支柱３０８と面３１０を含むことを表している。孔１０８の内面は実質的に球体である。支柱３０８は孔１０８の、実質的に棒状の構造部材である。棒状の支柱３０８は断面形状を有しうる。例えば、支柱３０８は実質的に長方形、３角形、円形及び／又は楕円形などの棒状断面を有しうる。支柱３０８は少なくとも約２０μｍから最大約５０μｍの断面直径を有しうる。支柱３０８のサイズ及び形状は選択でき、デジタル処理により、正確な仕様に３次元でモデル化されうる。例えば、支柱３０８の幾何学的図形（例えば、形状及び／又はサイズ）は既定の流体及び汚染物に、所望の渦及び／又は渦巻きを生成するために選択され、及びデジタル処理でモデル化されうる。支柱３０８のデジタル処理でモデル化された幾何学的図形は、ＣＦＦと比較して、サイズ及び形状の精度を保ちながら積層的に造形されうる。

面３１０は孔１０８の構造部材であってもよく、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚みを有する、いかなる形状の表面であってもよい。例えば、各面３１０は、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚みを有する、実質的に平面の多角形（例えば、５角形）であってもよい。面３１０は正確な仕様のために選択され、及びデジタル処理により３次元でモデル化されうる。例えば、面３１０の幾何学的図形（例えば、形状及び／又はサイズ）は既定の流体及び汚染物に、所望の渦及び／又は渦巻きを生成するために選択され、及びデジタル処理でモデル化されうる。面３１０のデジタル処理でモデル化された幾何学的図形は、ＣＦＦと比較して、サイズ及び形状の精度を保ちながら積層的に造形されうる。

詳細図３０４に示されるように、流体入口１２０及び／又は流体出口１２６は、孔１０８の１つ以上の面３１０に配置されうる。例えば、流体入口１２０及び／又は流体出口１２６は、既定の流体及び汚染物に、所望の渦、渦巻き及び／又は流体速度を生成するために、面３１０にいくつでも配置されてもよい。選択された数の流体入口１２０及び／又は流体出口１２６は、デジタル処理により、正確な仕様に３次元でモデル化されうる。さらに、流体入口１２０及び／又は流体出口１２６のサイズ及び形状は正確な仕様のために選択され、デジタル処理により、３次元でモデル化されうる。例えば、流体入口１２０及び／又は流体出口１２６は、既定の流体及び汚染物に、所望の渦、渦巻き及び／又は流体速度を生成するために、実質的に５角形の外周を有して、デジタル処理により３次元でモデル化されうる。別の例では、既定の流体及び汚染物に、所望の渦、渦巻き及び／又は流体速度を生成するために、実質的に円状の外周を有して、デジタル処理により３次元でモデル化されうる。流体入口１２０及び／又は流体出口１２６のデジタル処理でモデル化された幾何学的図形は、ＣＦＦと比較して、サイズ及び形状の精度を保ちながら積層的に造形されうる。

面３１０の表面が均一又は滑らかな表面であるように図示されているが、面３１０の表面は不均一であってもよい。例えば、面３１０は、リブ、ねじ山、溝、側溝、フィン（ｆｉｎ）、クイル（ｑｕｉｌｌ）、角錐、網（ｍｅｓｈ）、小塊（ｎｕｂ）、くぼみなどの１つ以上の凹凸形状であってもよい。この形状は各面３１０に対して垂直、又は、各面３１０に対して傾いて凹凸がついていてもよい。面３１０の不均一な表面は、既定の流体及び汚染物に、所望の渦、渦巻き及び／又は流体速度を生成するために、各孔１０８を強化しうる。さらに、面３１０の不均一な表面は、各孔１０８の捕捉部位を強化しうる。

図３は、複数の孔１０８はそれぞれ相互連結されうることを図示している。詳細図３１２に示されるように、第１の孔１１０（Ａ）を有する領域に配置された孔１０８は、第２の孔１１０（Ｂ）を有する領域に配置された孔１０８に相互連結される。孔１０８は、孔１０８の結合部分３１６に配置された開口部３１４を介して相互連結されうる。孔１０８の結合部分３１６に配置された開口部３１４は、既定の流体及び汚染物が、第１の孔１１０（Ａ）を有する領域に配置された孔１０８から、第２の孔１１０（Ｂ）を有する領域に配置された孔１０８へと通るように備わっていてもよい。

第１の孔１１０（Ａ）を有する領域に配置された孔１０８は、結合部分３１６が干渉する面に存在しないように、第２の孔１１０（Ｂ）を有する領域に配置された孔１０８を含むセラミック単一ユニットとして、積層的に造形されうる。さらに、開口部３１４及び／又は結合部分３１６のサイズ、形状及び／又は位置は、既定の流体及び汚染物に効果的な深層濾過を提供するよう、選択されうる。例えば、開口部３１４及び／又は結合部分３１６のサイズ、形状及び／又は位置は、既定の流体及び汚染物に効果的な深層濾過を提供する流体力学的特徴（例えば、層流、乱流、渦、渦巻き）を備えるよう、選択されうる。詳細図３１２は、実質的に平面の開口部３１４を示しているが、開口部３１４の形状は、開口部３１４を通過して１つ以上の渦巻きを生成するノズルの特徴を備えるように選択されうる。ある例では、開口部３１４及び／又は結合部分３１６の形状は、先細ノズルの特徴を備えるように選択されうる。別の例では、開口部３１４及び／又は結合部分３１６の形状は、末広ノズルの特徴を備えるように選択されうる。

開口部３１４及び／又は結合部分３１６のサイズ、形状及び／又は位置は、開口部３１４を通過して、距離３１８の位置で渦を生成するノズルの特徴を備えるように選択されうる。例えば、既定の流体は開口部３１４を通過して汚染物を運び、孔１０８の捕捉部位３２２に近接した規定の流体に空間３２０を形成する。既定の流体及び汚染粒の空間３２０は、開口部３１４を通過して流れる規定の流体及び汚染物の速度よりも遅い速度となる。既定の流体及び汚染物は、開口部３１４を通過した距離３１８の位置で、空間３２０において遅い速度であることから、汚染物は孔１０８の捕捉部位３２２に付着し、孔１０８に残る。このように、選択された開口部３１４及び／又は結合部分３１６のサイズ、形状及び／又は位置は、既定の流体の汚染物の効果的な深層濾過を提供する。

孔１０８の開口部３１４及び／又は結合部分３１６のサイズ、形状及び／又は位置の選択に加え、既定の流体及び汚染物の速度もまた、既定の流体及び汚染物の効果的な深層濾過を提供するように選択される。ある例では、既定の流体の選択された速度は、積層造形セラミックフィルタ１０２を約１０ｍｍ／秒で流れ、開口部３１４を通過した距離３１８の位置で渦を生成する。別の例では、既定の流体の選択された速度は、積層造形セラミックフィルタ１０２を少なくとも約９ｍｍ／秒から最大約１９ｍｍ／秒で流れ、開口部３１４を通過した距離３２０の位置で渦を生成する。別の例では、孔１０８の開口部３１４及び／又は結合部分３１６のサイズ、形状及び／又は位置の選択に加え、積層造形セラミックフィルタ１０２の多孔率が選択されうる。例えば、少なくとも約６０％から少なくとも９０％の多孔性が選択されうる。例えば、複数の孔又は開口部は、積層造形セラミックユニットの全体積の、少なくとも約６０％から少なくとも約９０％から成る。

図４は、複数の孔１０８の配置の別の実施形態を図示している。図４は、孔１０８は実質的に同一の形状であるように、流入面１１４から排出面１１６へと連続するセラミック単一ユニット１１２の孔１０８を図示している。図４は、複数の孔１０８が一列に配置されうることを図示している。例えば、第１の孔１１０（Ａ）の領域の複数の孔１０８のうち、１つの孔１０８は、第２の孔１１０（Ｂ）の領域の複数の孔１０８のうち、１つの孔１０８の真上に配置され、かつ中心に置かれる。さらに、第１の孔１１０（Ａ）の領域の複数の孔１０８のうち、１つの孔１０８の幾何学的中心は、第２の孔１１０（Ｂ）の領域の複数の孔１０８のうち、１つの孔１０８の幾何学的中心の真上に配置され、かつ中心に置かれる。

図４は、複数の孔１０８は実質的に同一のサイズの外径２２４を有しうることを図示している。図４は、実質的に同一のサイズの外径２２４を有する複数の孔１０８を図示しているが、複数の孔１０８はいかなるサイズの外径２２４を有してもよい。

詳細図４０２に示されるように、孔１０８は相互連結されている。孔１０８は、孔１０８の結合部分３１６に配置された開口部３１４を介して相互連結されうる。図３に関して先に記述したように、開口部３１４及び／又は結合部分３１６のサイズ、形状及び／又は位置は、開口部３１４を通過して、距離３１８の位置で渦を生成するように選択されうる。

詳細図４０２は孔１０８の結合部分３１６で配置された開口部３１４を介して相互連結された孔１０８を示しているが、別の相互連結も考えられる。例えば、詳細図４０４は、孔１０８がチューブ４０６で相互連結されうることを示している。

チューブ４０６は孔１０８と一体的に形成されてもよく、どのようなサイズ及び／又は形状であってもよい。例えば、チューブ４０６は、実質的に５角形、長方形、３角形、円形及び／又は楕円形などの断面を有してもよい。チューブ４０６は流体入口１２０及び／又は流体出口１２６の直径と実質的に同一の内部断面直径を有しうる。例えば、チューブ４０６は応用に応じて、少なくとも約１００μｍから最大２，０００μｍの内部断面直径を有しうる。さらに、チューブ４０６は、１つの孔１０８から別の孔１０８へと、実質的に直線形状であってもよく、及び／又は、チューブ４０６は実質的に曲線形状（例えば、ループ型、シェブロン型（Ｖ字形状）、らせん型など）であってもよい。

チューブ４０６のサイズ及び形状は正確な仕様のために選択され、デジタル処理により、３次元でモデル化されうる。例えば、チューブ４０６の幾何学的図形（例えば、形状及び／又はサイズ）は、既定の流体及び汚染物に所望の渦及び／又は渦巻きを生成するよう、選択され、及びデジタル処理でモデル化されうる。チューブ４０６のデジタル処理でモデル化された幾何学的図形は、正確なサイズ及び形状で積層的に造形されうる。

図５は、既定の流体及び汚染物に所望の渦及び／又は渦巻きを生成するよう、選択され、及びデジタル処理でモデル化されうる、実施形態５０２、５０４及び５０６の孔１０８を図示している。実施形態５０２〜５０６はそれぞれ、孔１０８の異なる均等な形状を図示している。実施形態５０２は、流体入口１２０と流体出口１２６を有する球体５０８として、均一な形状３０６を図示している。実施形態５０４は、流体入口１２０と流体出口１２６を有する円錐体５１０として、均一な形状３０６を図示している。実施形態５０６は流体入口１２０と流体出口１２６を有する、逆さまのシェブロン型５１２として、均一な形状３０６を図示している。

具体的な応用に応じて、１つ以上の孔の実施形態５０２〜５０６は、既定の流体及び汚染物に所望の渦及び／又は渦巻きを生成するよう、選択され、及びデジタル処理でモデル化されうる。例えば、逆さまのシェブロン型５１２は、複数のシェブロン型が、既定の流体及び汚染物の効果的な深層濾過を提供するために、流入面から排出面へとサイズを均一に変化させるように、流入面と排出面の間に配置されうる。

（積層造形セラミックフィルタの方法事例）
図６、７及び８は積層的に造形する工程を利用して、製造施設においてセラミックフィルタ（例えば、積層造形セラミックフィルタ１０２）を形成するための工程事例６００、７００及び８００を図示している。これらの工程はセラミックフィルタの形成を述べているが、他の物品も考えられる。例えば、該工程は医薬品、電子部品、生体材料などの応用による物品の形成に使用されうる。例えば、これらの工程は医療機器又は構成部品（例えば、心臓弁、関節、四肢など）、又は電子機器又は構成部品（例えば、プリント基板、プリント基板ユニット、トランジスタなど）に使用されうる。

工程事例６００、７００及び８００で、積層造形工程は、押し出し、粒状化、ラミネート加工、又は光重合などの積層造形工程を含む。

さらに、積層造形工程は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、直接金属レーザ焼結法（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶解法（ＥＢＭ）、選択的加熱焼結法（ＳＨＳ）、選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）、紛体を主成分とする３次元プリント法（ＰＰ）、薄膜積層法（ＬＯＭ）、光造形法（ＳＬＡ）、又はデジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）などを含みうる。

工程６００は、その後焼成されるセラミック紛体（例えば、アルミナ質セラミック紛体）のレーザ焼結を含みうる。工程７００は、その後焼成されるセラミックスリップ（例えば、リン酸塩結合アルミナ質材料）でコーティングされた、ポリマー基板のレーザプリントを含みうる。工程８００は、その後レプリカのセラミックフィルタの鋳造に使用される型（例えばマスターシェイプ）を積層的に造形することを含みうる。

工程事例６００、７００及び８００において、３Ｄセラミックフィルタは複数の孔（例えば孔１０８）を含み、複数の孔のそれぞれは流体から微粒子を濾過するよう構成された形状（例えば均一な形状３０６）を有する。さらに、工程事例６００では、複数の孔が３Ｄセラミックフィルタの流入面（例えば流入面１１４）と、３Ｄセラミックフィルタの排出面（例えば排出面１１６）の間に配置される。孔は、複数の孔が流入面から排出面に向かって均一にサイズを変化するように、流入面と排出面の間に配置される。

さらに、工程事例６００、７００及び８００で、複数の孔のそれぞれは相互連結している。限定ではなく例として、これらの工程は製造施設、工場、鋳造工場、製造所などで実施されうる。

図６は、工程事例６００がセラミックフィルタの３次元（３Ｄ）デジタルモデルを作成する作業６０２を含むことを図示している。例えば、均一な形状（例えば均一な形状３０６）は既定の流体及び汚染物に基づき選択され、続いてデジタル処理でモデル化される。ある例では、支柱（例えば支柱３０８）、面（例えば面３１０）、流体入口（例えば流体入口１２０）、流体出口（例えば流体出口１２６）及び／又は開口部（例えば開口部３１４）のサイズ及び形状が、既定の流体及び汚染物に基づき選択され、続いてデジタル処理でモデル化される。

工程６００はセラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルを複数のセクション（横断面）にスライスする（薄く切る）作業６０４を含む。例えば、積層造形工程は、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルのデジタルスライス（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｌｉｃｅ）を、連続するデジタルセクション又はデジタル層に生成しうる。各デジタル層は少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚さを有し、セラミック（例えば、アルミナ質セラミック紛体）からセラミックフィルタを積層的に形成するために、積層的に造形する工程を提供する。例えば、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚さの第１のデジタル層は、底部均一配列（例えば均一配列１１０（Ｃ））に配置された孔の排出面（例えば排出面１２８）を形成する面を含みうる。積層された連続するデジタル層のそれぞれは、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚さを有し、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの積層的な連続性の特徴を含む。

作業６０４に次いで、その前のセクションの最上部に、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの複数のセクションのうち、それぞれのセクションを形成する作業６０６が連続して行われうる。形成のステップは、セラミックフィルタを積層造形するために、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの複数のセクションのうち、それぞれのセクションをセラミック材料で形成することを含みうる。例えば、底部領域に配置された孔の排出面を形成する面を含む第１のデジタル層が形成されうる。例えば、第１のデジタル層はセラミック紛体をレーザ焼結されうる。積層的に連続するデジタル層のそれぞれは、「グリーン（未焼結、ｇｒｅｅｎ）」セラミックフィルタを形成するために、その前にレーザ焼結された層の最上部に、セラミック紛体を連続的にレーザ焼結されうる。

工程６００は「未焼結の」セラミックを焼成する作業６０８で完了しうる。

図７は、工程事例７００がセラミックフィルタの３次元（３Ｄ）デジタルモデルを製造する作業６０２を含むことを図示している。工程７００は、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルを複数のセクション（断片、断面）にスライスする作業７０２を含む。例えば、積層造形工程はセラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルのデジタルスライスを、連続するデジタルセクション又はデジタル層へと生成しうる。各デジタル層は少なくとも１０μｍから最大約５０μｍの厚さを有し、消耗材料（例えばポリマー）でできた犠牲基板（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を積層的に形成するために、積層造形工程を提供する。例えば、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚さの第１のデジタル層は、底部均一配列（例えば均一配列１１０（Ｃ））に配置された孔の排出面（例えば排出面１２８）を形成する面を含みうる。積層された連続するデジタル層のそれぞれは、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚さを有し、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの積層的な連続性の特徴を含む。

作業７０２の次に、その前のセクションの最上部に、連続して、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの複数のセクションのうち、それぞれのセクションを形成する作業７０４が行われうる。形成のステップは、犠牲基板を積層造形し、続いてセラミックフィルタを製造するために、ポリマーで、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの複数のセクションのうち、それぞれのセクションを形成することを含みうる。例えば、底部領域に配置された孔の排出面を形成する面を含む第１のデジタル層が形成されうる。例えば、第１のデジタル層はポリマーがレーザプリントされうる。積層的に連続するデジタル層のそれぞれは、セラミックフィルタの犠牲基板を形成するために、その前にレーザプリントされた層の最上部にポリマーが連続的にレーザプリントされうる。

工程７００は犠牲基板をセラミックスリップに含浸する作業７０６を含みうる。例えば、犠牲基板はリン酸塩結合アルミナ質材料から成るセラミックスリップに含浸されうる。余剰なセラミックスリップは除去され、含浸された基盤は乾燥されうる。

工程７００は、セラミックフィルタを製造するために、犠牲基板を除去する、又は焼却する作業７０８で完了されうる。

図８は、工程事例８００はセラミックフィルタの３次元（３Ｄ）デジタルモデルを製造する作業６０２を含むことを図示している。工程８００はセラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルを複数のセクションにスライスする作業８０２を含む。例えば、積層造形工程はセラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルのデジタルスライスを、連続するデジタルセクション又はデジタル層に生成しうる。各デジタル層は少なくとも１０μｍから最大約５０μｍの厚さを有し、ベース材料（例えば石膏）から型を積層的に形成するために、積層造形工程を提供する。例えば、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚さの第１のデジタル層は、底部均一配列（例えば均一配列１１０（Ｃ））に配置された孔の排出面（例えば排出面１２８）を形成する面の画像を含みうる。積層的な連続するデジタル層のそれぞれは、少なくとも約１０μｍから最大約５０μｍの厚さを有し、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの積層的な連続性の画像の特徴を含む。

作業８０２の次に、その前のセクションの最上部に連続して、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの複数のセクションのうち、それぞれのセクションを形成する作業８０４が行われうる。形成のステップは、セラミックフィルタの型を積層造形し、続いてセラミックフィルタを鋳造するために、石膏で、セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルの複数のセクションのうち、それぞれのセクションを形成することを含みうる。例えば、底部均一配列に配置された孔の排出面を形成する面の画像を含む第１のデジタル層が形成されうる。例えば、第１のデジタル層は石膏でレーザ焼結されうる。積層的に連続するデジタル層のそれぞれはセラミックフィルタの型を形成するために、その前にレーザ焼結された層の最上部に、連続的に石膏をレーザ焼結されうる。

工程８００はセラミックフィルタを鋳造する作業８０６で完了されうる。
（孔の配置例）

図９は既定の流体及び汚染物で所望の渦及び／又は渦巻きを生成するために選択され、デジタル処理でモデル化されうる孔１０８の実施形態９０２を図示している。例えば、孔１０８の実施形態９０２は、各孔１０８の流体入口（例えば、窓、穴、開口部、など）を通る、蛇行経路を生成するために選択され、デジタル処理でモデル化されうる。実施形態９０２は中央穴の開口部３１４に配置された複数の孔１０８を有する孔１０８（例えば中央穴）を図示している。例えば、中央穴周囲に配置される各孔１０８は開口部３１４で連結しうる。孔１０８の開口部３１４は実質的に同一の直径を有しうる。

特定の応用に応じて、実施形態９０２は、既定の流体及び汚染物で所望の渦及び／又は渦巻きを生成するために選択され、デジタル処理でモデル化されうる。例えば、複数の実施形態９０２は、既定の流体及び汚染物に、効果的な深層濾過を提供するために、流入面から排出面に流れる流体の蛇行経路を、複数の孔１０８が生成するように、流入面と排出面の間に配置されうる。
（結び）

本開示は、構造的特徴及び／又は方法論的行為に特有の用語を使用しているが、請求項は記載された特定の特徴又は行為に限定されるものではない。むしろ、特定の特徴及び行為は、本発明を実行する例示的な形式として開示される。例えば、ここに記される様々な実施形態は、再編成、修正、及び／又は合体されてもよい。別の例として、１つ以上の方法行為は、積層造形セラミックフィルタのタイプに応じて、全体が異なる順序で実施され、組み合わされ、及び／又は省略されてもよい。

Claims (35)

1. 流入面及び排出面を有する単一材料ユニットと、
   前記流入面と前記排出面との間に配置された複数の孔とを備え、前記複数の孔は、前記流入面から前記排出面にサイズにおいて均一に変化するように前記流入面から前記排出面に連続していることを特徴とする積層造形フィルタ。
2. 前記流入面と前記排出面の間に配置された前記複数の孔は、それぞれ相互連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の積層造形フィルタ。
3. 前記複数の孔の各々は、流体から粒子を濾過するように構成された形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の積層造形フィルタ。
4. 前記複数の孔のそれぞれは、気体から粒子を濾過するように構成された形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の積層造形フィルタ。
5. 前記材料はセラミックを含むことを特徴とする、請求項１に記載の積層造形フィルタ。
6. 液体金属から含有物を濾過するためのフィルタであって、
   積層造形セラミックユニットを含み、
   前記積層造形セラミックユニットは、
   流入面及び排出面と、
   前記流入面と前記排出面との間に積層的に造形された複数の穴と、を含み、前記複数の穴の各穴は、前記液体金属から含有物を濾過するように構成された形状であることを特徴とするフィルタ。
7. 前記複数の穴は、前記流入面と前記排出面との間に連続して積層的に造形され、前記複数の穴は、前記流入面から前記排出面に向けてサイズにおいて変化することを特徴とする、請求項６に記載のフィルタ。
8. 前記複数の穴の累積体積は、前記積層造形セラミックユニットの全体積の少なくとも約６０％から少なくとも約９０％であることを特徴とする、請求項７に記載のフィルタ。
9. 前記複数の穴の少なくとも１つは、前記複数の穴の少なくとも別の１つの穴と相互連結されていることを特徴とする、請求項７に記載のフィルタ。
10. 前記相互連結は、前記複数の穴の少なくとも１つと、前記複数の穴の少なくとも別の１つとの交点に配置される直径を有する開口部を含み、前記開口部の直径のサイズは、少なくとも部分的に、前記積層造形セラミックユニットの深さに対する交点の位置に基づくことを特徴とする、請求項９に記載のフィルタ。
11. 前記相互連結は、前記複数の穴の少なくとも１つと、前記複数の穴の少なくとも別の１つとの間に配置された導管を含むことを特徴とする、請求項９に記載のフィルタ。
12. 前記複数の穴は、前記複数の穴の直径のサイズの順に配置され、前記複数の穴は、前記流入面から前記排出面に向かう前記複数の開口部の直径サイズの順に配置されることを特徴とする、請求項７に記載のフィルタ。
13. 前記複数の穴の各々は、実質的に同一の形状であることを特徴とする、請求項７に記載のフィルタ。
14. 前記形状は実質的に球体であることを特徴とする、請求項１３に記載のフィルタ。
15. 前記形状は実質的に多面体であることを特徴とする、請求項１３に記載のフィルタ。
16. 前記形状は実質的にＶ字型であることを特徴とする、請求項１３に記載のフィルタ。
17. 前記形状は実質的に管状であることを特徴とする、請求項１３に記載のフィルタ。
18. 前記積層造形セラミックユニットは、濾過システムに取り外し可能に収納されるときにおける該積層造形セラミックユニットの交換のための、前記積層造形セラミックユニットに一体的に形成された機構をさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載のフィルタ。
19. 液体金属の深層濾過のための濾過システムに取り外し可能に収納される、積層造形セラミックフィルタであって、
    積層造形で形成されたセラミック単一ユニットを含み、前記積層造形セラミックユニットは、
    流入面及び排出面と、
    前記流入面と前記排出面の間に積層的に造形された複数の孔であって、前記複数の穴の各孔は、前記液体金属から含有物を濾過するように構成された形状を有する、複数の孔と、
    前記濾過システムに取り外し可能に収容された前記積層造形セラミックフィルタを交換するための、前記積層造形セラミックユニットに一体的に積層造形された機構とを含むことを特徴とするフィルタ。
20. 前記濾過システムは、液体アルミニウムを濾過するためのフィルタボックスシステムを含むことを特徴とする、請求項１９に記載のフィルタ。
21. 前記複数の孔は、前記流入面から前記排出面に向かってサイズにおいて変化するように、前記流入面と前記排出面との間で連続的して積層的に造形されることを特徴とする、請求項１９に記載のフィルタ。
22. 前記複数の穴はそれぞれ相互連結されることを特徴とする、請求項１９に記載のフィルタ。
23. 積層造形工程を使用して、溶融金属濾過のためのセラミックフィルタを形成する方法であって、
    前記積層造形工程において、
    前記セラミックフィルタの３次元（３Ｄ）デジタルモデルを複数のセクションにスライスし、
    前記セラミックフィルタの前記３Ｄデジタルモデルの前記複数のセクションの各セクションを、その前のセクションの上部に連続して形成し、
    前記セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルは、
    複数の孔を含み、前記複数の孔の各孔は、流体から微粒子を濾過するように構成された形状を有し、
    前記複数の孔は、前記流入面から前記排出面に向けてサイズにおいて変化するように３Ｄセラミックフィルタの前記流入面と３Ｄセラミックフィルタの前記排出面との間に配置されることを特徴とする方法。
24. 前記積層造形工程は、押し出し、粒状化、ラミネート加工又は光重合の積層造形工程を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
25. 前記積層造形工程は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）、直接金属レーザ焼結法（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶解法（ＥＢＭ）、選択的加熱焼結法（ＳＨＳ）、選択的レーザ焼結法（ＳＬＳ）、紛体を主成分とする３次元プリント法（ＰＰ）、薄膜積層法（ＬＯＭ）、光造形法（ＳＬＡ）、又はデジタルライトプロセッシング（ＤＬＰ）を含むことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
26. 前記形成する工程は、前記セラミックフィルタの前記３Ｄデジタルモデルの前記複数のセクションの各セクションを形成して、前記セラミックフィルタをセラミック材料で積層的に造形することを含む、請求項２３に記載の請求項。
27. 前記形成する工程は、前記セラミックフィルタの前記３Ｄデジタルモデルの前記複数のセクションの各セクションを形成し、基材で型を積層的に造形し、次いで前記セラミックフィルタを鋳造することを含む、請求項２３に記載の請求項。
28. 前記形成する工程は、前記セラミックフィルタの前記３Ｄデジタルモデルの前記複数のセクションの各セクションを形成し、消耗材料で犠牲基板を積層的に造形し、次いで前記セラミックフィルタを作成することを含む、請求項２３に記載の請求項。
29. セラミックフィルタの３次元（３Ｄ）デジタルモデルを複数のセクションにスライスする工程と、
    グリーンセラミックフィルタを形成するように、前のセクションの上部に連続する前記セラミックフィルタの前記３Ｄデジタルモデルの前記複数のセクションの各セクションをセラミック材料でレーザ焼結する工程と、を含み、
    前記セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルは、複数の孔を備え、
    前記複数の孔の各孔は、流体から微粒子を濾過するように構成された形状を有し、
    前記複数の孔は、前記流入面から前記排出面に向けてサイズにおいて変化するように３Ｄセラミックフィルタの前記流入面と３Ｄセラミックフィルタの前記排出面の間に配置される、セラミックフィルタを形成する方法。
30. 前記セラミックフィルタを作成するために、前記未焼結のセラミックフィルタを焼成することをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
31. セラミックフィルタの３次元（３Ｄ）デジタルモデルを複数のセクションにスライスする工程と、
    前記セラミックフィルタの犠牲基板を形成するように、前のセクションの上部に連続する前記セラミックフィルタの前記３Ｄデジタルモデルの前記複数のセクションの各セクションをポリマー材料でレーザプリントする工程と、を含み、
    前記セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルは、複数の孔を備え、
    前記複数の孔の各孔は、流体から微粒子を濾過するように構成された形状を有し、
    前記複数の孔は、前記複数の孔が前記流入面から前記排出面に向けてサイズにおいて変化するように３Ｄセラミックフィルタの前記流入面と３Ｄセラミックフィルタの前記排出面の間に配置される、セラミックフィルタを形成する方法。
32. セラミックスリップに前記犠牲基板を含浸することをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. 前記犠牲基板を除去して、前記セラミックフィルタを作成することをさらに含む、請求項３２に記載の方法。
34. 前記セラミックフィルタの３次元（３Ｄ）デジタルモデルを複数のセクションにスライスする工程と、
    前記セラミックフィルタの型を形成するように、前のセクションの上部に連続する前記セラミックフィルタの前記３Ｄデジタルモデルの前記複数のセクションの各セクションを石膏材料でレーザプリントする工程と、を含み、
    前記セラミックフィルタの３Ｄデジタルモデルは、複数の孔を備え、
    前記複数の孔の各孔は、流体から微粒子を濾過するように構成された形状を有し、
    前記複数の孔は、前記複数の孔が前記流入面から前記排出面に向けてサイズにおいて変化するように３Ｄセラミックフィルタの前記流入面と３Ｄセラミックフィルタの前記排出面の間に配置される、セラミックフィルタを形成する方法。
35. 前記セラミックフィルタの前記型を使用して前記セラミックフィルタを鋳造することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。

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