特開 2018-134650 セラミックフィルター及びセラミックフィルターの使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-134650(P2018-134650A)

(43)【公開日】2018年8月30日

(54)【発明の名称】セラミックフィルター及びセラミックフィルターの使用方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 18/04 20060101AFI20180803BHJP

   B22D 43/00 20060101ALI20180803BHJP

【ＦＩ】

   B22D18/04 X

   B22D43/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-29660(P2017-29660)

(22)【出願日】2017年2月21日

(71)【出願人】

【識別番号】516158873

【氏名又は名称】株式会社ヴァインテック

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130281

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 道幸

(72)【発明者】

【氏名】近藤 真一

(72)【発明者】

【氏名】海野 薫

(72)【発明者】

【氏名】白川 博一

(72)【発明者】

【氏名】井手 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】飯田 友樹

【テーマコード（参考）】

4E014

【Ｆターム（参考）】

4E014NA08

(57)【要約】

【課題】
ストーク管を戻ってくる溶湯に含まれる不純物を捕獲し、溶湯への不純物の混入を抑えることが可能なセラミックフィルター及びセラミックフィルターの使用方法を提供することにある。
【解決手段】
略筒状で、内面が下方に向かって傾斜する擂鉢状の上室部と、上室部の下部開口よりも径が大きい略筒状で、上室部の下方に設けられた下室部とを備え、上室部の擂鉢状の下部部分が、下室部の上部開口部位置において、下室部の軸中心方向に突出し、逆止突起状であることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属溶湯中から不純物を除去するセラミックフィルターにおいて、
略筒状で、内面が下方に向かって傾斜する擂鉢状の上室部と、
該上室部の下部開口よりも径が大きい略筒状で、該上室部の下方に設けられた下室部とを備えることを特徴とするセラミックフィルター。

【請求項2】

前記上室部の擂鉢状の下部部分が、前記下室部の上部開口部位置において、該下室部の軸中心方向に突出し、逆止突起状であることを特徴とする請求項１記載のセラミックフィルター。

【請求項3】

前記上室部と前記下室部との略中間部分の外周に、略円板状の円板部を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のセラミックフィルター。

【請求項4】

前記下室部の内部に、内周面から突出するフィンを有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のセラミックフィルター。

【請求項5】

前記下室部の内部に、傘状の突起を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のセラミックフィルター。

【請求項6】

前記上室部の内面に、コーティングを施してなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のセラミックフィルター。

【請求項7】

請求項１〜請求項６記載のセラミックフィルターを、
鋳造装置の溶湯容器内の溶湯の中に配置すると共に、
該溶湯容器の上方に設けられた金型のキャビティ内に送り込むために該溶湯に浸漬されたストーク管の下方に配置し、
該ストーク管と該セラミックフィルターとを、所定間隔離間させることを特徴とするセラミックフィルターの使用方法。

【請求項8】

前記金型のキャビティ内での成型後、該金型の型開きに際し、前記溶湯容器の排気速度を制御し、前記ストーク管内を下降する前記溶湯の下降速度を制御することを特徴とする請求項７記載のセラミックフィルターの使用方法。

【請求項9】

前記金型のキャビティ内での成型後、該金型の型開きに際し、該キャビティ内への吸気速度を制御し、前記ストーク管内を下降する前記溶湯の下降速度を制御することを特徴とする請求項７記載のセラミックフィルターの使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属溶湯中から不純物を除去するセラミックフィルター及びセラミックフィルターの使用方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、例えば、金属の鋳造におけるアルミニウム等の鋳造方法である低圧鋳造では、低圧鋳造装置（例えば、特許文献１）が用いられている。従来の鋳造装置としては、例えば、図９及び図１０に示す形態がある。図９及び図１０は、従来の鋳造装置の動作の一例を示す説明図である。

【0003】

図９及び図１０を用いて、従来の鋳造装置１の動作を示すと、まず、鋳造装置１は、鋳造品Ｃを成型する金型であってキャビティ４２を有する上型４４と下型４０と、溶湯Ａを蓄える溶湯容器であって、加熱して溶解状態に保つ浸漬ヒータ３６を有する溶湯炉３０とからなる。そして、溶湯炉３０の上方に設けられた金型（下型４０と上型４４）のキャビティ４２内に送り込むために溶湯Ａに浸漬されたストーク管３４が配置されている。

【0004】

従来の鋳造装置１で鋳造を行う場合には、まず、溶湯炉３０の内側３２の溶湯Ａのない空間である密閉空間３２ａを加圧し、溶湯Ａをストーク管３４を介して、下型４０と上型４４のキャビティ４２内に送り込む（図９参照）。キャビティ４２内が溶湯Ａで満たされて鋳造が終わった段階で、上型４４を外すことで型開きを行い、鋳造品Ｃを脱型させる。このとき、ストーク管３４内の溶湯Ａが、凝固した鋳造品Ｃと分離し、溶湯炉３０の内側３２に戻る（図１０参照）。これにより、鋳造品Ｃの鋳造が終了し、再び、上型４４を閉じることで、新たに鋳造を行うことができるようになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１９５９８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の鋳造装置では、ストーク管３４内の溶湯Ａが、凝固した鋳造品Ｃと分離し、溶湯炉３０の内側３２に戻る工程で、ストーク管３４内の溶湯Ａが空気と接触することにより、酸化物（不純物）が発生する（図１０参照）。そして、その不純物が溶湯炉３０に入り、次の鋳造時に、不純物が鋳造品Ｃに混ざり込んで、鋳造品Ｃの不良の原因になる場合がある。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ストーク管を戻ってくる溶湯に含まれる不純物を捕獲し、溶湯への不純物の混入を抑えることが可能なセラミックフィルター及びセラミックフィルターの使用方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１記載のセラミックフィルターは、略筒状で、内面が下方に向かって傾斜する擂鉢状の上室部と、上室部の下部開口よりも径が大きい略筒状で、上室部の下方に設けられた下室部とを備えることを特徴とする。

【0009】

請求項２記載のセラミックフィルターは、上室部の擂鉢状の下部部分が、下室部の上部開口部位置において、下室部の軸中心方向に突出し、逆止突起状であることを特徴とする。

【0010】

請求項３記載のセラミックフィルターは、上室部と下室部との略中間部分の外周に、略円板状の円板部を備えることを特徴とする。

【0011】

請求項４記載のセラミックフィルターは、下室部の内部に、内周面から突出するフィンを有することを特徴とする。

【0012】

請求項５記載のセラミックフィルターは、下室部の内部に、傘状の突起を設けたことを特徴とする。

【0013】

請求項６記載のセラミックフィルターは、上室部の内面に、コーティングを施してなることを特徴とする。

【0014】

請求項７記載のセラミックフィルターの使用方法は、請求項１〜請求項６記載のセラミックフィルターを、鋳造装置の溶湯容器内の溶湯の中に配置すると共に、溶湯容器の上方に設けられた金型のキャビティ内に送り込むために溶湯に浸漬されたストーク管の下方に配置し、ストーク管とセラミックフィルターとを、所定間隔離間させることを特徴とする。

【0015】

請求項８記載のセラミックフィルターの使用方法は、金型のキャビティ内での成型後、金型の型開きに際し、溶湯容器の排気速度を制御し、ストーク管内を下降する溶湯の下降速度を制御することを特徴とする。

【0016】

請求項９記載のセラミックフィルターの使用方法は、金型のキャビティ内での成型後、金型の型開きに際し、キャビティ内への吸気速度を制御し、ストーク管内を下降する溶湯の下降速度を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本願の発明によれば、ストーク管を戻ってくる溶湯に含まれる不純物を捕獲し、溶湯への不純物の混入を抑えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係るセラミックフィルターを用いた鋳造装置の一例を示す説明図である。

【図2】本願発明に係るセラミックフィルターの一例を示す説明図である。

【図3】同セラミックフィルターの斜視状態を示す説明図である。

【図4】同セラミックフィルターの機能を示す説明図である。

【図5】同セラミックフィルターの機能を示す説明図である。

【図6】本願発明に係るセラミックフィルターの他の例を示す説明図である。

【図7】本願発明に係るセラミックフィルターの使用方法の一例を示す説明図である。

【図8】本願発明に係るセラミックフィルターの使用方法の他の例を示す説明図である。

【図9】従来の鋳造装置の動作の一例を示す説明図である。

【図10】同従来の鋳造装置の動作の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、本発明に係るセラミックフィルターを用いた鋳造装置の一例を示す説明図である。図２は、本願発明に係るセラミックフィルターの一例を示す説明図である。図３は、同セラミックフィルターの斜視状態を示す説明図である。図４及び図５は、同セラミックフィルターの機能を示す説明図である。図６は、本願発明に係るセラミックフィルターの他の例を示す説明図である。図７は、本願発明に係るセラミックフィルターの使用方法の一例を示す説明図である。図８は、本願発明に係るセラミックフィルターの使用方法の他の例を示す説明図である。

【0020】

セラミックフィルター１０は、金属溶湯中から不純物を除去するためのものである。セラミックフィルター１０は、図１に示すような鋳造装置１に用いるものである。尚、鋳造装置１としては、例えば、アルミニウムの低圧鋳造のためのものに限定されず、同様な構造の鋳造において用いることができる。セラミックフィルター１０を使用可能な例えば鋳造装置１は、鋳造品Ｃを成型する金型であってキャビティ４２を有する上型４４と下型４０と、溶湯Ａを蓄える溶湯容器であって、加熱して溶解状態に保つ浸漬ヒータ３６を有する溶湯炉３０とからなる。そして、溶湯炉３０の上方に設けられた金型（下型４０と上型４４）のキャビティ４２内に送り込むために溶湯Ａに浸漬されたストーク管３４が配置されている。そして、セラミックフィルター１０は、溶湯容器である溶湯炉３０内の溶湯Ａの中に配置して用いるものである。

【0021】

セラミックフィルター１０は、略筒状で、内面（傾斜部２６）が下方に向かって傾斜する擂鉢状の上室部２０と、上室部２０の下部開口２２よりも径が大きい略筒状で、上室部２０の下方に設けられた下室部１２とを備えている。また、セラミックフィルター１０は、上室部２０の擂鉢状の下部部分が、下室部１２の上部開口１６位置において、下室部１２の軸中心方向に突出し、逆止突起状（逆止突起部２４）である。

【0022】

セラミックフィルター１０は、粒状の炭化ケイ素からなる骨材に、結合剤として所定量の有機増粘剤と所定量の粉末ガラス等と適量の水を混練したものを、成型して焼成したものである。

【0023】

このような形状のセラミックフィルター１０の使用方法を説明する。まず、図１に示すように、セラミックフィルター１０を、鋳造装置１の鋳造装置の溶湯容器である溶湯炉３０の内側３２の溶湯Ａの中に配置する。溶湯炉３０の内側３２のセラミックフィルター１０は、ストーク管３４の下方に配置し、ストーク管３４とセラミックフィルター１０とを、所定間隔離間させる。ストーク管３４とセラミックフィルター１０とを離間させる距離は、後述するように、ストーク管３４とセラミックフィルター１０との間を、溶融Ａが流れることが可能な距離である。

【0024】

次に、セラミックフィルター１０が配置された鋳造装置１の動作を説明する。まず、溶湯路３０の内側３２の溶湯Ａのない空間である密閉空間３２ａを加圧し、溶湯Ａをストーク管３４を介して、下型４０と上型４４のキャビティ４２内に送り込む（図４参照）。このとき、溶湯Ａは、ストーク管３４とセラミックフィルター１０との隙間から、ストーク管３４の下部開口３４ａに流れ込んで、ストーク管３４を上昇していく。

【0025】

キャビティ４２内が溶湯Ａで満たされて鋳造が終わった段階で、上型４４を外すことで型開きを行い、鋳造品Ｃを脱型させる。このとき、ストーク管３４内の溶湯Ａが、凝固した鋳造品Ｃと分離し、溶湯炉３０の内側３２に戻る（図５参照）。これにより、鋳造品Ｃの鋳造が終了し、再び、上型４４を閉じることで、新たに鋳造を行うことができるようになる。

【0026】

尚、ストーク管３４内の溶湯Ａが、凝固した鋳造品Ｃと分離し、溶湯炉３０の内側３２に戻る工程で、ストーク管３４内の溶湯Ａが空気と接触することにより、酸化物（不純物）が発生する（図５参照）。そして、その不純物が溶湯炉３０に入ることになるが、ストーク管３４の下部開口３４ａから出た溶湯Ａは、図５に示すように、セラミックフィルター１０の上室部２０の上部開口２８からセラミックフィルター１０に流れ込む。そして、擂鉢状の上室部２０の傾斜部２６により集約落下させられた溶湯Ａは、上室部２０の下部開口２２から下室部１２の上部開口１６から下室部１２の内側１４に注ぎ込まれる。そして、溶湯Ａが、下室部１２の内側１４から溶湯炉３０の内側３２に染み出される過程で、不純物がセラミックフィルター１０に捕獲されて、浄化されることになる。

【0027】

以上のような構造のセラミックフィルター１０を使用することで、ストーク管３４を戻ってくる溶湯Ａに含まれる不純物を捕獲し、溶湯への不純物の混入を抑えることが可能である。特に、擂鉢状の上室部２０の傾斜部２６により溶湯Ａを集約落下させることで、不純物をセラミックフィルター１０で捕獲しやすくしている。また、セラミックフィルター１０は、上室部２０の擂鉢状の下部部分が、下室部１２の上部開口１６位置において、下室部１２の軸中心方向に突出し、逆止突起状（逆止突起部２４）になっていることで、下室部１２の内側１４に入った溶湯Ａを逆流しにくくし、下室部１２の周囲方向に溶湯Ａが染み出やすいようにしている。

【0028】

尚、不純物を捕獲しやすくために、下室部１２の内部に、内周面から突出するフィンを設けたり、下室部１２の内部に、傘状の突起を設けたり、上室部２０の内面（傾斜部２６）に、コーティングを施すことも可能である。

【0029】

尚、上述の鋳造装置１の溶湯容器である溶湯炉３０とは異なり、図６の鋳造装置２に示すように、溶湯容器である坩堝炉７０のように、溶湯容器の底が坩堝上に湾曲している場合には、上述のセラミックフィルター１０では、溶湯炉３０内で安定しないことから、図６に示すようなセラミックフィルター５０が有用である。

【0030】

図６のセラミックフィルター５０は、上述のセラミックフィルター１０と同一の素材で、且つ、上室部２０と同じ形状の上室部６０を備えている。また、下室部１２にあたる部分は、円筒状の下室部５２を備えている。さらに、セラミックフィルター５０は、上室部６０と下室部５２との略中間部分の外周に、略円板状の円板部５８を備えている。

【0031】

そして、この円板部５８が、坩堝状の溶湯炉７０の内側７２に当接可能な大きさと形状で、セラミックフィルター５０を、底が湾曲する溶湯炉７０内に安定して載置可能であると共に、ストーク管７４を介して落ちてくる不純物は円板部５８より下部に留まることになり、溶湯Ａのみが溶湯炉７０上部に移送され、ストーク管７４を介してキャビティ４２に送湯されることになる。

【0032】

尚、型開き時に、ストーク管３４内の溶湯Ａの落下速度を遅くすることで、ストーク管３４内で発生した酸化物をセラミックフィルター１０に確実に落下させる方法として、以下の方法がある。１つは、図７の矢印に示すように、金型である下型４０及び上型４４とからなるキャビティ４２内での成型後、型開きに際し、溶湯容器である溶湯路３０の内側３２の溶湯Ａのない空間である密閉空間３２ａからの排気速度を制御し、ストーク管３４内を下降する溶湯Ａの下降速度を制御する方法がある。

【0033】

さらに、もう１つは、図８の矢印に示すように、金型である下型４０及び上型４４とからなるキャビティ４２内での成型後、型開きに際し、キャビティ４２内への吸気速度を制御し、ストーク管３４内を下降する溶湯Ａの下降速度を制御する方法がある。

【産業上の利用可能性】

【0034】

以上のように、本発明によれば、ストーク管を戻ってくる溶湯に含まれる不純物を捕獲し、溶湯への不純物の混入を抑えることが可能なセラミックフィルター及びセラミックフィルターの使用方法を提供することができる。

【符号の説明】

【0035】

１・・・・・鋳造装置
２・・・・・鋳造装置
１０・・・・セラミックフィルター
１２・・・・下室部
１４・・・・内側
１６・・・・上部開口
２０・・・・上室部
２２・・・・下部開口
２４・・・・逆止突起部
２６・・・・傾斜部
２８・・・・上部開口
３０・・・・溶湯炉
３２・・・・内側
３２ａ・・・密閉空間
３４・・・・ストーク管
３４ａ・・・下部開口
３６・・・・浸漬ヒータ
４０・・・・下型
４２・・・・キャビティ
４４・・・・上型
５０・・・・セラミックフィルター
５２・・・・下室部
５８・・・・円板部
６０・・・・上室部
７０・・・・坩堝炉
７２・・・・内側
７２ａ・・・密閉空間
７４・・・・ストーク管
７４ａ・・・下部開口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】