JP2833405B2 - セラミックフィルタ - Google Patents

セラミックフィルタ

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JP2833405B2
JP2833405B2 JP5074585A JP7458593A JP2833405B2 JP 2833405 B2 JP2833405 B2 JP 2833405B2 JP 5074585 A JP5074585 A JP 5074585A JP 7458593 A JP7458593 A JP 7458593A JP 2833405 B2 JP2833405 B2 JP 2833405B2
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康司 田中
泰隆 鈴木
辰雄 林
博 望月
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Nippon Light Metal Co Ltd
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    • Y02P10/20Recycling

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  • Filtering Materials (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックフィルタに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に金属溶湯中には、金属酸化物、非
金属介在物あるいは耐火物等の微小粒子が含有されてい
るので、鋳造体の品質を向上させるためには、このよう
な微小粒子を除去する必要がある。
【0003】溶湯中の微小粒子を除去する方法として、
ガラスクロスフィルタ、セラミックチューブフィルター
等を用いて濾過することが行われている。かかるフィル
タにおいて,前者は濾過面が単層であるため濾過能力が
小さく、また、後者はセラミックチューブを10数本用
い、これらを二枚の鏡板で固定して用いるので製作が困
難でしかも熱衝撃に弱く破損しやすい欠点があった。
(たとえば特開平1−184237号参照) 発明者らは種々の産業分野で提案されているフィルタに
ついて調査したところ、ディーゼルエンジンの排気ガス
の浄化にハニカム状のセラミックフィルタが提案されて
いるのを見出した。(「環境調和型材料に関する講演
会」による講演概要集(平成4年11月27日)主催:
名古屋工業技術協会) この概要集によれば、該フィルタは多孔性隔壁を有する
ハニカム状筒体であって、ハニカム管路の開放端部が交
互に目封じされている。排気ガスはハニカム管路の開口
から流入し、隔壁を透過する際に粉塵を濾過して浄化さ
れ、隣接管路の開口から排出される。
【0004】発明者らはこのような構造のフィルタを作
成し、金属溶湯濾過に試みた。すなわち図4に示すよう
に、溶湯流路2の隔壁1は、多孔質セラミックで形成さ
れており、各溶湯流路2は、開放部両端のいずれかが閉
塞される。溶湯流路2の閉塞部位8は、たとえば上端で
閉塞される溶湯流路2と下端で閉塞される溶湯流路2が
交互に配列されるように決定されており、上下端面に各
々の開放端3と閉塞端4とでいわゆる市松模様が構成さ
れるのは上述したディーゼルエンジンの排気ガスの浄化
に提案されているハニカム状セラミックスフィルタと同
様である。
【0005】以上の構成の下、溶湯は図4において矢印
で示すように、下端面の入側開放部3aから溶湯流路2
に導入された後、隔壁1により瀘過されて隣接する溶湯
流路2に流れ込み、該溶湯流路2の上端の開放部3bか
ら溢れ出す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは金属溶湯に
よる実験の結果、上記提案のフィルタを金属溶湯に転用
するには、所期の濾過能力に未達であり、フィルタ内の
隔壁1の上端部近傍は、瀘過壁としては全く機能せず、
これが全体の瀘過能力を著しく低下させているものと思
われた。このデッドスペースは、実験では全長の2/3
にも達しており、フィルタ性能を低下させる重要な要因
となっていた。
【0007】このような現象は以下のように考えられ
る。すなわち、濾過作業前においては、溶湯流路2内に
は空気が入っており、下端に開口を有する側の溶湯流路
2から溶湯が導入されると、該溶湯流路2内の空気は溶
湯に押されて溶湯流路2の上端部に滞留し、その後、隔
壁1を経由して隣接する溶湯流路2に移動し、その上端
開口からフィルタ外部に抜けようとする。
【0008】一方、下端の開放部3aから導入された溶
湯は、上端部滞留空気圧が上昇するとそれ以上には滞留
空気内には入り込めず直ちに隔壁1を抜けて隣接する溶
湯流路2内に流れ込み、該隣接する溶湯流路2を溶湯で
満たすために、上記溶湯流路2の上端に滞留した空気5
は、出口を塞がれた状態となってそのまま溶湯流路2の
上端に滞留することとなる。
【0009】以上はフィルタを垂直方向に設置して濾過
した場合の濾過能力低下とその現象を考察したが,水平
方向に設定して濾過した場合も同様の濾過能力低下があ
り、その現象も垂直設置の場合と同様のものと考察され
る。しかし、水平設置の場合は、溶湯流入流路の径が小
さいほど垂直設置の結果に近づくようであった。
【0010】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たものであって、瀘過性能を向上させることのできるセ
ラミックフィルタを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】図1に示すように、セラ
ミックフィルタは、マトリクス状に配列され、隔壁1が
多孔質のセラミックにより形成される複数の溶湯流路2
を備える。各溶湯流路2の開放部は、たとえば上端また
は下端のいずれかで閉塞される。
【0012】ディーゼルエンジンの排気ガスフィルタの
ところで説明したと同様に、溶湯流路2の閉塞部位8
は、たとえば上端で閉塞される溶湯流路2と下端で閉塞
される溶湯流路2が交互に配列されるように決定されて
おり、上下端面に各々の開放端と閉塞端とで市松模様が
構成される。
【0013】本発明は、隣接する溶湯流路2の隔壁1
を、溶湯出側の方向に行くにしたがって瀘過抵抗が小さ
くなるように形成するもので、瀘過抵抗の変化は、溶湯
出側の方向に行くにしたがって隔壁1の肉厚を連続的
に、あるいは不連続に薄肉にすることにより実現され
る。
【0014】また、瀘過抵抗を変化させるには、隔壁1
を構成する多孔質セラミックの骨材粒度を溶湯出側の方
向に行くにしたがって連続的に、あるいは不連続に大き
くして行くことにより実現することも可能であり、これ
らの実現手段は、単独に、あるいは併用して利用され
る。
【0015】
【作用】本発明に係るセラミックフィルタの要部断面図
を図1に示す。溶湯は、図1において矢印で示すよう
に、開放部3aから溶湯流路2内に導入され、溶湯流路
2内の空気を閉塞端4側に追いやりながら溶湯流路2内
に導入する。
【0016】溶湯流路2内に導入された溶湯は、隔壁1
により微小粒子が瀘過されながら隣接する溶湯流路2に
流れ出す。一方、隣接する溶湯流路2の隔壁1の肉厚
は、溶湯出側の方向に向かうにしたがって徐々に薄肉と
されているために、溶湯の瀘過抵抗は溶湯入側ほど大き
くなり、開放部3a近傍における隔壁1からの溶湯の濾
過速度を規制する。
【0017】このように溶湯入側において溶湯の濾過速
度を規制することにより、隣接する溶湯流路2への溶湯
の充填時期がわずかに遅延し、溶湯流路2の閉塞端4側
に滞留している空気が隣接する溶湯流路2に抜ける時間
が確保される。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (実施例1)平均粒子径が2000μmの骨材材料を無
機質結合材で結合させ、断面が110×150mm、高
さ100mm、溶湯流路4×6=24、平均隔壁1厚が
10mmのセラミックフィルタを以下の手順で作製し
た。
【0019】すなわち、先ず、断面正方形の角パイプ材
を等間隔で基台上にマトリクス状に立設し、その外周を
側板で囲って成形用金型を作製する。角パイプは、1.
5/100程度のテーパで自由端に行くにしたがって断
面積が小さくなるように形成される。
【0020】この後、成形用金型内の角パイプ間に上述
したフィルタ材料を投入し、次いで、振動成形法によっ
て充填する。次いで、フィルタ材料を乾燥後、成形用金
型から取り出し、電気炉により焼成して角パイプ材に対
応した複数の貫通孔(溶湯流路2)を備える縦長の焼成
体を得る。
【0021】次に、この焼成体を所定長さに切断した
後、上記溶湯流路2の端面を一本おきに閉塞する。溶湯
流路2の端面の閉塞は、細かな褐色電融アルミナと微粒
アルミナ、および保形材の混合物を溶湯流路2の端面近
傍で突き固め、再度焼成することにより行う。
【0022】以上のようにして得られたセラミックフィ
ルタは、図3(a)に示すように、1.5/100の傾
斜で、上端に行くにしたがって薄肉となる隔壁1で溶湯
流路2間を仕切ったハニカム形状を有する。この傾斜は
溶湯流路2内の閉塞端側の空気が抜け出る値で適宜定め
るものであって、本発明の場合は1/200以上好まし
くは1/100以上に設けることが望ましい。
【0023】図3(b)に上記供試フィルタの性能試験
に使用した瀘過装置を示す。この瀘過装置は、溶湯導入
部6に連通する溶湯溜7と、該溶湯溜7にセラミックフ
ィルタAを介して対峙する溶湯導出部9とを備えてお
り、図示しない入口樋から溶湯溜7に溶湯を導入し、セ
ラミックフィルタAにより瀘過された溶湯を溶湯導出部
9の出口樋から排出するように構成される。なお、装置
内に配置される溶湯の加熱装置等は図示が省略されてい
る。
【0024】かかる瀘過装置に6063合金の溶湯を供
給してヘッド差が5〜55mmとなる程度の速度で鋳造
を行い、鋳造終了後のセラミックフィルタを接断して溶
湯流路2への金属の充填状態を観察したところ、いずれ
も溶湯流路2内には上端までメタルが充填していること
が認められた。
【0025】また、上記セラミックフィルタにより瀘過
して製造されたインゴット内には、該セラミックフィル
タがターゲットとする微小粒子の存在は確認されなかっ
た。 (実施例2)上述した実施例における隔壁1の肉厚を上
端から下端まで10mmに一定させ、骨材粒度のみを下
部1/3が1500μm、中間部1/3が2000μ
m、上部1/3が3000μmと3段階に変化するセラ
ミックフィルタを製造し、該供試フィルタで上述したと
同一条件で瀘過試験を行ったところ、溶湯流路2内全体
へのメタルの充填が確認され、さらに、インゴット内で
の有害な微小粒子の存在は確認されなかった。
【0026】(実施例3)実施例1における隔壁1の骨
材粒度を、下部1/3が1500μm、中間部1/3が
2000μm、上部1/3が3000μmと3段階に変
化させたセラミックフィルタを製造し、該供試フィルタ
で上述したと同一条件で瀘過試験を行ったところ、溶湯
流路2内全体へのメタルの充填が確認され、さらに、イ
ンゴット内での有害な微小粒子の存在は確認されなかっ
た。
【0027】(比較例)実施例2における骨材粒度を2
000μmで一定させて上記条件の下で瀘過試験を行っ
たところ、下端に開口する溶湯流路2の上部2/3にメ
タルの充填がなく、空気が滞留していたことが確認され
た。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、隣接する溶湯流路2の隔壁1を溶湯の出側方
向に行くにしたがって瀘過抵抗が小さくなるように形成
したので、溶湯流路2の閉塞端4側に溜まった空気を、
確実に隣接する溶湯流路2に押し出すことができる。
【0029】この結果、溶湯流路2間の隔壁1を全長に
渡って瀘過壁として使用することができるので、瀘過効
率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す要部断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す要部断面図である。
【図3】セラミックフィルタの外観図と、瀘過装置を示
す図である。
【図4】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 隔壁 2 溶湯流路 3 開放部 4 閉塞端 6 溶湯導入部 7 溶湯溜 8 閉塞部位 9 溶湯導出部
フロントページの続き (72)発明者 望月 博 静岡県庵原郡蒲原町蒲原161番地 日本 軽金属株式会社蒲原製造所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 39/20 C22B 9/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マトリクス状に配列され、隔壁が多孔質の
    セラミックにより形成される複数の溶湯流路の開放端部
    を互い違いに閉塞してなり、 溶湯の入側が開放された溶湯流路から導入された溶湯を
    隔壁により瀘過して隣接する溶湯流路の溶湯出側の開口
    から瀘過溶湯を得るセラミックフィルタであって、 前記隣接する溶湯流路の隔壁は、溶湯出側の方向に行く
    にしたがって瀘過抵抗が小さくなるように形成されるセ
    ラミックフィルタ。
  2. 【請求項2】前記隣接する溶湯流路の隔壁は、溶湯出側
    の方向に行くにしたがって薄肉とされる請求項1記載の
    セラミックフィルタ。
  3. 【請求項3】前記隣接する溶湯流路の隔壁は、溶湯出側
    の方向に行くにしたがって骨材粒度が大きくなる請求項
    1または2記載のセラミックフィルタ。
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