7634736 金属溶湯濾過部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-13

(45)【発行日】2025-02-21

(54)【発明の名称】金属溶湯濾過部材

(51)【国際特許分類】

   C22B 9/02 20060101AFI20250214BHJP

   B01D 29/31 20060101ALI20250214BHJP

   B01D 27/08 20060101ALI20250214BHJP

   B01D 39/20 20060101ALI20250214BHJP

   C04B 37/00 20060101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

C22B9/02

B01D23/06

B01D27/08

B01D39/20 D

C04B37/00 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024008687

(22)【出願日】2024-01-24

【審査請求日】2024-08-05

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000237868

【氏名又は名称】エヌジーケイ・アドレック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古宮山 常夫

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 雅章

(72)【発明者】

【氏名】星野 智也

【審査官】中西 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－１３６４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１８４２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３５０１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６９７０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２２Ｂ ９／０２

Ｂ０１Ｄ ３９／００－４１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状の濾過体と、
前記濾過体の一端が挿入される一端側挿入穴を有する一端側側板と、
前記濾過体の一端の外周面と前記一端側挿入穴の内周面とを接合する一端側接合層と、
前記濾過体の他端が挿入される他端側挿入穴を有する他端側側板と、
前記濾過体の他端の外周面と前記他端側挿入穴の内周面とを接合する他端側接合層と、
を有し、
前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方は、
深さ５０μｍ以上の凹みを複数有し、前記凹みの平均深さが９０μｍ以上１０００μｍ以下であり、
前記接合層は、アルミナ及びシリカを含むモルタルであり、前記側板は、炭化珪素の骨材を含み、前記骨材の粒度分布は、粒径２０００μｍ超過が８％以上１５．０％以下、粒径５００μｍ超過２０００μｍ以下が３０．０％以上６０．０％以下、粒径９０μｍ超過５００μｍ以下が１０．０％以上３０．０％以下、粒径９０μｍ以下が２０．０％以上３５．０％以下であり、前記濾過体は、アルミナ骨材をアルミニウムボレートの針状結晶で結合した多孔質材料製である、
金属溶湯濾過部材。

【請求項2】

前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、前記凹みの平均深さが２００μｍ以上１０００μｍ以下である、
請求項１に記載の金属溶湯濾過部材。

【請求項3】

前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、平均表面粗さＲａが５０μｍ以上６００μｍ以下である、
請求項１に記載の金属溶湯濾過部材。

【請求項4】

前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、前記凹みの平均幅が２００μｍ以上５００μｍ以下である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の金属溶湯濾過部材。

【請求項5】

前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、長さ１５ｍｍの直線上に存在する前記凹みの数が４個以上３０個以下である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の金属溶湯濾過部材。

【請求項6】

前記一端側挿入穴及び前記他端側挿入穴のうち少なくとも一方である挿入穴において、前記濾過体を押し抜くのにかかる最大荷重が前記挿入穴の直径が１０４ｍｍで深さが２８ｍｍであり前記濾過体の外径が１００ｍｍの場合に３．５ｋＮ以上である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の金属溶湯濾過部材。

【請求項7】

前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方は、長さ１５ｍｍで濾過体の差し込み方向の任意の直線上を測定したときに、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有し、前記凹みの平均深さが９０μｍ以上１０００μｍ以下である、
請求項１～３のいずれか１項に記載の金属溶湯濾過部材。

【請求項8】

前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、長さ１５ｍｍで濾過体の差し込み方向の任意の直線上を測定したときに、平均表面粗さＲａが５０μｍ以上６００μｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の金属溶湯濾過部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属溶湯濾過部材に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、有底円筒状の複数の濾過体と、一対の側板とを備えた金属溶湯濾過部材が知られている。一対の側板の互いに向い合う面には、それぞれ、濾過体の端部が挿入されて保持される挿入穴が設けられている。濾過体の端部はそれぞれ挿入穴に挿入されて接合されている。この金属溶湯濾過部材では、濾過体の外周面から供給された金属溶湯は、濾過体で濾過されながら筒内部に流入し、介在物が除去されて開口側の端部から流出する。こうした金属溶湯濾過部材において、挿入穴の深さに対する隣り合う挿入穴同士の間隔の比を０．３３以上０．６７以下とすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、側板の強度を維持しつつ濾過効率を高めることができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２１０２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１では、側板の強度を維持しつつ濾過効率を高めることができるとしているものの、濾過体と側板との接合強度が十分でないことがあり、濾過体と側板との接合強度をより高めることが望まれていた。

【0005】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、濾過体と側板との接合強度をより高めることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］本発明の金属溶湯濾過部材は、
筒状の濾過体と、
前記濾過体の一端が挿入される一端側挿入穴を有する一端側側板と、
前記濾過体の一端の外周面と前記一端側挿入穴の内周面とを接合する一端側接合層と、
前記濾過体の他端が挿入される他端側挿入穴を有する他端側側板と、
前記濾過体の他端の外周面と前記他端側挿入穴の内周面とを接合する他端側接合層と、
を有し、
前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方は、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有し、前記凹みの平均深さが９０μｍ以上１０００μｍ以下である。

【0007】

この金属溶湯濾過部材では、一端側挿入穴の内周面及び他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有しその平均深さが９０μｍ以上１０００μｍ以下である。そのため、凹みに接合層が適度に入り込むことなどにより側板と接合層との接合力が高まり、濾過体と側板との接合強度をより高めることができる。

【0008】

［２］本発明の金属溶湯濾過部材（前記［１］に記載の金属溶湯濾過部材）は、前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、前記凹みの平均深さが２００μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。こうすれば、濾過体と側板との接合強度をより高めることができる。

【0009】

［３］本発明の金属溶湯濾過部材（前記［１］又は［２］に記載の金属溶湯濾過部材）は、前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、平均表面粗さＲａが５０μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましい。こうすれば、濾過体と側板との接合強度をより高めることができる。

【0010】

［４］本発明の金属溶湯濾過部材（前記［１］～［３］のいずれかに記載の金属溶湯濾過部材）は、前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、前記凹みの平均幅が２００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。こうすれば、濾過体と側板との接合強度をより高めることができる。

【0011】

［５］本発明の金属溶湯濾過部材（前記［１］～［４］のいずれかに記載の金属溶湯濾過部材）は、前記一端側挿入穴の内周面及び前記他端側挿入穴の内周面のうちの少なくとも一方において、長さ１５ｍｍの直線上に存在する前記凹みの数が４個以上３０個以下であることが好ましい。こうすれば、濾過体と側板との接合強度をより高めることができる。

【0012】

［６］本発明の金属溶湯濾過部材（前記［１］～［５］のいずれかに記載の金属溶湯濾過部材）は、前記一端側挿入穴及び前記他端側挿入穴のうち少なくとも一方において、前記濾過体を押し抜くのにかかる最大荷重が１．５ｋＮ以上であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】金属溶湯濾過部材１０の斜視図。

【図2】金属溶湯濾過部材１０の断面図。

【図3】金属溶湯濾過部材１０の使用例の説明図。

【図4】挿入穴の内周面の測定例の説明図。

【図5】押し抜き強度の測定例の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、金属溶湯濾過部材１０の斜視図である。図２は、金属溶湯濾過部材１０の断面図（濾過体２０の中心軸を含む断面で切断した断面図）である。

【0015】

金属溶湯濾過部材１０は、濾過体２０と、濾過体２０の一端２２が挿入される一端側挿入穴３２を有する一端側側板３０と、濾過体２０の他端２４が挿入される他端挿入穴４２を有する他端側側板４０と、を有している。ここでは、金属溶湯濾過部材１０は、濾過体２０を１４本有しており、各濾過体２０が互いに間隔を開けて配置され、千鳥配列を構成している。濾過体２０の一端２２の外周面２２ａと一端側挿入穴３２の内周面３２ａとは、一端側接合層３８で接合されている。濾過体２０の他端２４の外周面２４ａと他端側挿入穴４２の内周面４２ａとは、他端側接合層４８で接合されている。濾過体２０の一端２２の端面２２ｂと一端側挿入穴３２の底面３２ｂとの間には一端側パッキン３９が配置されている。濾過体２０の他端２４の端面２４ｂと他端側挿入穴４２の底面４２ｂとの間には他端側パッキン４９が配置されている。

【0016】

濾過体２０は、アルミナや炭化珪素などに代表されるセラミック材料で形成された多孔質の筒状部材である。濾過体２０は、例えば、アルミナなどの骨材を、アルミニウムボレート（９Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｂ₂Ｏ₃）などの無機結合材で結合したものとしてもよい。無機結合材は、例えば、アスペクト比２～５０の針状結晶を構成しているものとしてもよい。濾過体２０は、濾過体２０と同軸の穴２０ｈを有する円筒形状であり、一端２２が開放し他端２４が閉鎖している。他端２４の外周面２４ａの一部は、端面２４ｂに向けて縮径するテーパ面２４ｃとなっている。濾過体２０は、例えば、長さが約８７０ｍｍ、外径が約１００ｍｍ、内径が約６０ｍｍである。なお、濾過体２０の寸法は、濾過体２０の本数などに応じて適宜調整すればよい。

【0017】

一端側側板３０は、炭化珪素などに代表されるセラミック材料で形成された緻密質の板状部材である。なお、緻密質とは、金属溶湯が通過しない程度に緻密であることをいう（以下同じ）。セラミック材料は、例えば、ＳｉＯ₂結合ＳｉＣ（ＳｉＯ₂－ＳｉＣとも称する）やＳｉ₃Ｎ₄結合ＳｉＣ（Ｓｉ₃Ｎ₄－ＳｉＣとも称する）などとしてもよい。一端側側板３０の一方の主面３１には、一端側挿入穴３２が設けられている。一端側挿入穴３２は、主面３１に開口した円形の凹部であり、その内径は濾過体２０の外径よりも大径に形成されている。一端側挿入穴３２の底面３２ｂには、一端側挿入穴３２と同軸で一端側側板３０の他方の主面まで貫通する貫通穴３２ｈが設けられている。貫通穴３２ｈは、濾過体２０の穴２０ｈと略同径に形成されている。一端側側板３０は、例えば、厚みが約５０ｍｍであり、一端側挿入穴３２の深さが約２８ｍｍである。一端側挿入穴３２の内周面３２ａは、底面３２ｂから開口側に向けて拡径していてもよい。その場合、一端側挿入穴３２の軸に対する内周面３２ａの傾きは約２．０°としてもよい。一端側側板３０は、例えば、原料粉末（骨材）と有機バインダと水とを混合して坏土を調製し、この坏土を一端側側板３０の形状に成形し、焼成して作製することができる。骨材の粒度分布は、粒径２０００μｍ超過が１．０％以上１５．０％以下、粒径５００μｍ超過２０００μｍ以下が３０．０％以上６０．０％以下、粒径９０μｍ超過５００μｍ以下が１０．０％以上３０．０％以下、粒径９０μｍ以下が２０．０％以上３５．０％以下としてもよい。骨材の粒度分布は、粒径５００μｍ超過が５０．０％以上が好ましく、６０．０％以上がより好ましく、６５．０％以上がさらに好ましい。粒度分布は、振動篩機を用いＪＩＳ Ｚ ８８１５－１９９４に準じて質量基準で測定したものとする。骨材は、ＳｉＣが好ましい。坏土は、ＳｉＣを８０．０質量％以上含むものが好ましい。坏土に含まれるＳｉＣは９８．０質量％以下としてもよい。坏土は、水分量が２．０質量％以上５．０質量％以下が好ましい。坏土には、粘土や焼結助剤を添加してもよい。一端側挿入穴３２の内周面３２ａや底面３２ｂは、機械加工等を施した加工面としてもよく、焼成したままの焼成面としてもよい。

【0018】

一端側挿入穴３２の内周面３２ａは、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有している。この凹み（深さ５０μｍ以上の凹み、以下同じ）の深さの平均値（平均深さとも称する）は、９０μｍ以上１０００μｍ以下である。平均深さは、１００μｍ以上が好ましく、２００μｍ以上がより好ましく、３００μｍ以上としてもよい。この凹みの幅の平均値（平均幅とも称する）は、２００μｍ以上としてもよく、３００μｍ以上としてもよく、４００μｍ以上としてもよい。平均幅は、７００μｍ以下としてもよく、６００μｍ以下としてもよく、５００μｍ以下としてもよい。この凹みに関し、長さ１５ｍｍの直線上に存在する数は４個以上としてもよく、５個以上としてもよく、８個以上としてもよい。また、この凹みに関し、長さ１５ｍｍの直線上に存在する数は３０個以下としてもよく、２０個以下としてもよく、１５個以下としてもよい。一端側挿入穴３２の内周面３２ａの算術表面粗さＲａの平均値（平均表面粗さＲａとも称する）は、５０μｍ以上としてもよく、１００μｍ以上としてもよく、１５０μｍ以上としてもよい。平均表面粗さＲａは、１０００μｍ以下としてもよく、８００μｍ以下としてもよく、６００μｍ以下としてもよい。算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１－２００１に準じて測定した値とする。凹みの平均深さ、平均幅、個数や、内周面３２ａの平均表面粗さＲａは、内周面３２ａの代表的な部分のうち長さ１５ｍｍで濾過体２０の差し込み方向（図２の左右方向）の任意の直線上を測定して求めてもよく、複数（例えば３本）の直線上を測定して求めた平均値としてもよい。凹みの平均深さ、平均幅、個数や、内周面３２ａの平均粗さは、例えば、一端側側板３０の作製時に使用する原料粉末の粒度分布や、坏土の水分を調整することで、適宜調整できる。

【0019】

一端側接合層３８は、濾過体２０の一端２２の外周面２２ａと一端側挿入穴３２の内周面３２ａとの間に配置されて、両者を接合する。一端側接合層３８は、濾過体２０の一端２２の外周面２２ａと一端側挿入穴３２の内周面３２ａとの間に金属溶湯が入り込まない程度に両者を密着させる。一端側接合層３８は、例えば、モルタルで形成されているものとしてもよい。モルタルは、アルミナ質のモルタルが好ましく、アルミナを７５質量％以上含むものがより好ましい。モルタルに含まれるアルミナの割合は９５質量％以下としてもよい。アルミナ質のモルタルでは、アルミ溶湯などの金属溶湯中へのコンタミネーションを抑制できる。このモルタルは、ＳｉＯ₂などのガラス成分を含むものとしてもよく、それにより、金属溶湯の濾過を行う熱間時は柔らかいが使用前や使用後の冷間時は強固になるものとしてもよい。モルタルは、１００℃以下の温度で自然乾燥及び／又は加熱乾燥させることで硬化するものとしてもよい。一端側接合層３８の厚みは、例えば、１．５ｍｍ程度である。

【0020】

一端側パッキン３９は、濾過体の一端２２の端面２２ｂと一端側挿入穴３２の底面３２ｂとの間に配置され、濾過体２０の熱膨張や熱収縮による長手方向の寸法変化を主に吸収し、濾過体２０と一端側側板３０との密着性を保持する。一端側パッキン３９は、一端側挿入穴３２の底面３２ｂと略同径で、濾過体２０の穴２０ｈ及び一端側挿入穴３２の貫通穴３２ｈとをつなぐ穴３９ｈを有する環状に形成されている。一端側パッキン３９は、例えば、アルミナファイバーなどのセラミックファイバーで形成されているものとしてもよい。一端側パッキン３９の厚みは、例えば、１２ｍｍ程度である。

【0021】

他端側側板４０は、炭化珪素などに代表されるセラミック材料で形成された緻密質の板状部材である。セラミック材料は、例えば、ＳｉＯ₂結合ＳｉＣ（ＳｉＯ₂－ＳｉＣとも称する）やＳｉ₃Ｎ₄結合ＳｉＣ（Ｓｉ₃Ｎ₄－ＳｉＣとも称する）などとしてもよい。他端側側板４０の一方の主面４１には、他端側挿入穴４２が設けられている。他端側挿入穴４２は、主面４１に開口した円形の凹部であり、その内径は濾過体２０の外径よりも大径に形成されている。他端側挿入穴４２の底面４２ｂには貫通穴は設けられていない。他端側側板４０は、例えば、厚みが約４５ｍｍであり、他端側挿入穴４２の深さが約２８ｍｍである。他端側挿入穴４２の内周面４２ａは、底面４２ｂから開口側に向けて拡径していてもよい。その場合、他端側挿入穴４２の軸に対する内周面４２ａの傾きは約４．０°としてもよい。他端側側板４０は、例えば、原料粉末（骨材）と有機バインダと水とを混合して坏土を調製し、この坏土を他端側側板４０の形状に成形し、焼成して作製することができる。骨材の粒度分布や材質、坏土中のＳｉＣの割合や水分量については、一端側側板３０で説明したのと同様とすることができる。坏土には、粘土や焼結助剤を添加してもよい。他端側挿入穴４２の内周面４２ａや底面４２ｂは、機械加工等を施した加工面としてもよく、焼成したままの焼成面としてもよい。

【0022】

他端側挿入穴４２の内周面４２ａは、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有している。この凹み（深さ５０μｍ以上の凹み、以下同じ）の深さの平均値（平均深さとも称する）は、９０μｍ以上１０００μｍ以下である。平均深さは、１００μｍ以上が好ましく、２００μｍ以上がより好ましく、３００μｍ以上としてもよい。この凹みの幅の平均値（平均幅とも称する）は、２００μｍ以上としてもよく、３００μｍ以上としてもよく、４００μｍ以上としてもよい。平均幅は、７００μｍ以下としてもよく、６００μｍ以下としてもよく、５００μｍ以下としてもよい。この凹みに関し、長さ１５ｍｍの直線上に存在する数は４個以上としてもよく、５個以上としてもよく、８個以上としてもよい。また、この凹みに関し、長さ１５ｍｍの直線上に存在する数は３０個以下としてもよく、２０個以下としてもよく、１５個以下としてもよい。他端側挿入穴４２の内周面４２ａの算術表面粗さＲａの平均値（平均表面粗さＲａとも称する）は、５０μｍ以上としてもよく、１００μｍ以上としてもよく、１５０μｍ以上としてもよい。平均表面粗さＲａは、１０００μｍ以下としてもよく、８００μｍ以下としてもよく、６００μｍ以下としてもよい。算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１－２００１に準じて測定した値とする。凹みの平均深さ、平均幅、個数や、内周面４２ａの平均表面粗さＲａは、内周面４２ａの代表的な部分のうち長さ１５ｍｍで濾過体２０の差し込み方向（図２の左右方向）の任意の直線上を測定して求めてもよく、複数（例えば３本）の直線上を測定して求めた平均値としてもよい。凹みの平均深さ、平均幅、個数や、内周面４２ａの平均粗さは、例えば、他端側側板４０の作製時に使用する原料粉末の粒度分布や、坏土の水分を調整することで、適宜調整できる。

【0023】

他端側接合層４８は、濾過体２０の他端２４の外周面２４ａと他端側挿入穴４２の内周面４２ａとの間に配置されて、両者を接合する。他端側接合層４８は、濾過体２０の他端２４の外周面２４ａと他端側挿入穴４２の内周面４２ａとの間に金属溶湯が入り込まない程度に両者を密着させる。他端側接合層４８は、例えば、モルタルで形成されているものとしてもよい。モルタルは、一端側接合層３８で説明したモルタルと同様とすることができる。他端側接合層４８の厚みは、例えば、１．５ｍｍ程度である。

【0024】

他端側パッキン４９は、濾過体２０の他端２４の端面２４ｂと他端側挿入穴４２の底面４２ｂとの間に配置され、濾過体２０の熱膨張や熱収縮による長手方向の寸法変化を主に吸収し、濾過体２０と他端側側板４０との密着性を保持する。他端側パッキン４９は、他端側挿入穴４２の底面４２ｂと略同径の円形に形成されている。他端側パッキン４９は、例えば、アルミナファイバーなどのセラミックファイバーで形成されているものとしてもよい。他端側パッキン４９の厚みは、例えば、１２ｍｍ程度である。

【0025】

金属溶湯濾過部材１０の製造例について説明する。まず、他端側側板４０を準備し、他端側挿入穴４２の底面４２ｂに他端側パッキン４９の材料を配置する。そして、他端側接合層４８の材料（モルタル）を他端側挿入穴４２の内周面４２ａ及び濾過体２０の他端２４の外周面２４ａに塗布して、他端側挿入穴４２に濾過体２０の他端２４を所定深さまで挿入する。また、一端側側板３０を準備し、一端側挿入穴３２の底面３２ｂに一端側パッキン３９の材料を配置する。そして、一端側接合層３８の材料（モルタル）を一端側挿入穴３２の内周面３２ａ及び濾過体２０の一端２２の外周面２２ａに塗布して、一端側挿入穴３２に濾過体２０の一端２２を所定深さまで挿入する。その後、例えば１００℃以下などの温度で自然乾燥及び／又は加熱乾燥を行う。それにより、濾過体２０と、一端側側板３０や他端側側板４０とが接合され、金属溶湯濾過部材１０が得られる。

【0026】

金属溶湯濾過部材１０の使用例について図３を用いて説明する。図３は、金属溶湯濾過部材１０の使用例の説明図である。金属溶湯濾過部材１０は、収容槽５０の濾過室５２内に固定して用いられる。収容槽５０は、耐火煉瓦などの耐火物で内張りされた容器であり、隔壁５４によって濾過室５２と出湯室５６とに隔てられている。濾過室５２の側壁の上部には入口５１が設けられ、隔壁５４には開口部５３が設けられ、出湯室５６の側壁には入口５１よりも低い位置に出口５７が設けられている。金属溶湯濾過部材１０は、この収容槽５０の濾過室５２に、他端側側板４０が入口５１側、一端側側板３０が隔壁５４側になるように配置される。そして、他端側側板４０と濾過室５２の側壁との間にくさび５９が打ち込まれると、隔壁５４に一端側側板３０が当接し、金属溶湯濾過部材１０が濾過室５２内に固定される。この状態で、アルミニウム金属やアルミニウム合金などの金属溶湯を収容槽５０の入口５１から供給すると、金属溶湯は、濾過体２０の外周面から濾過体２０の細孔を通って穴２０ｈに至り、その間に酸化物などの固形不純物が濾過される。その後、固形不純物が除去された金属溶湯は、隔壁５４に設けられた開口部５３を通って出湯室５６に溜まり、出口５７から出湯され、金属箔や金属板、金属部品などの製造に用いられる。なお、金属溶湯濾過部材１０は、使用に伴い濾過性能が落ちていくが、くさび５９の抜き差しで交換可能なカートリッジとして構成されており、金属溶湯濾過部材１０を交換するだけで、収容槽５０は継続使用可能である。ここで、濾過体２０と一端側側板３０や他端側側板４０との間の接合強度が弱いと、金属溶湯濾過部材１０を運搬する際や収容槽５０へセットしたり取り外したりする際に両者の接合がはずれてしまうことがある。また、金属溶湯濾過部材１０を収容槽５０にセットする前に両者の接合がはずれてしまうと、安定して金属溶湯を濾過することができないおそれがある。しかし、本発明の金属溶湯濾過部材１０では、濾過体２０と一端側側板３０や他端側側板４０との間の接合強度が強く、安定して濾過を行うことができる。このように、本発明では、信頼性の高い金属溶湯濾過部材１０を提供できる。

【0027】

以上説明した金属溶湯濾過部材１０では、一端側挿入穴３２の内周面３２ａ及び他端側挿入穴４２の内周面４２ａにおいて、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有しその平均深さが９０μｍ以上１０００μｍ以下である。そのため、凹みに一端側接合層３８や他端側接合層４８が適度に入り込むことなどにより濾過体２０と一端側接合層３８や他端側接合層４８との接合力が高まり、濾過体２０と一端側側板３０や他端側側板４０との接合強度をより高めることができる。それにより、信頼性の高い金属溶湯濾過部材１０を提供できる。なお、凹みの平均深さが１０００μｍ以下などでは、凹みを起点とする側板の破損なども生じにくく望ましい。

【0028】

この金属溶湯濾過部材１０において、一端側挿入穴３２から濾過体２０を押し抜くのにかかる最大荷重である一端側押し抜き強度は１．５ｋＮ以上であるものとしてもよい。この一端側押し抜き強度は２ｋＮ以上が好ましく、３ｋＮ以上がより好ましく、４ｋＮ以上がさらに好ましい。また、この金属溶湯濾過部材１０において、他端側挿入穴４２から濾過体２０を押し抜くのにかかる最大荷重である他端側押し抜き強度は１．５ｋＮ以上であるものとしてもよい。この他端側押し抜き強度は２ｋＮ以上が好ましく、３ｋＮ以上がより好ましく、４ｋＮ以上がさらに好ましい。

【0029】

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0030】

例えば、上述した実施形態では、一端側挿入穴３２の内周面３２ａ及び他端側挿入穴４２の内周面４２ａの両方において、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有しその平均深さが９０μｍ以上１０００μｍ以下を満たすものとしたが、これに限定されない。例えば、各部材の形状や配置の違いなどにより、一端側挿入穴３２の内周面３２ａと一端側接合層３８との間に応力が特に集中する場合には内周面３２ａのみがこれを満たしてもよい。また、他端側挿入穴４２の内周面４２ａと一端側接合層４８との間に応力が特に集中する場合には内周面４２ａのみがこれを満たしてもよい。

【0031】

上述した実施形態では、濾過体２０の他端２４は閉鎖しているものとしたが、開放していてもよい。また、他端側挿入穴４２の底面４２ｂには貫通穴は設けられていないものとしたが、貫通穴が設けられていてもよい。また、他端２４の外周面２４ａの一部はテーパ面２４ｃとなっているものとしたが、テーパ面２４ｃになっていなくてもよい。

【実施例】

【0032】

以下には、本発明の金属溶湯濾過部材について、濾過体と側板との接合強度を検討した例を実施例として説明する。なお、実験例２～１１が本発明の実施例に相当し、実験例１が本発明の比較例に相当する。

【0033】

［実験例１］
（側板の作製）
側板は、以下のように作製した。まず、原料粉末（骨材）として、粒径２０００μｍ超過のＳｉＣが０％で、粒径５００μｍ超過２０００μｍ以下のＳｉＣを３５％と、粒径９０μｍ超過５００μｍ以下のＳｉＣを３０％と、粒径９０μｍ以下のＳｉＣを３５％と、を含む粉体を用いた。この粉体と、有機バインダとしてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と、水とを混練して、水分量５．５質量％の坏土を得た。杯土は、粘土と焼結助剤を添加したものとした。この坏土を成型し、大気雰囲気下１４３０℃で３時間焼成して、側板を得た。側板の厚みは５０ｍｍとし、挿入穴の直径は１０４ｍｍ、深さは２８ｍｍとした。また、挿入穴の底に直径５６ｍｍの貫通穴を設けた。そして、挿入穴の底にアルミナファイバーで形成された厚さ約１２ｍｍのパッキンを配置した。

【0034】

（側板と濾過体との接合）
アルミナ骨材をアルミニウムボレートの針状結晶で結合した多孔質材料製の濾過体を準備した。この濾過体は、長さ約８７０ｍｍ、外径１００ｍｍ、内径６０ｍｍで、一端が開放し他端が閉鎖し、底の厚みが２０ｍｍのものとした。この濾過体を、底を残して長さ約２００ｍｍとなるように加工した。その後、濾過体の開口側の外周面及び側板の挿入穴の内周面に、Ａｌ₂Ｏ₃を８５質量％とＳｉＯ₂を２質量％の割合で含むモルタルを塗布し、濾過体の開口側を側板の挿入穴に挿入した。そして、自然乾燥を１２時間、さらに８０℃での加熱乾燥を１２時間行い、側板と濾過体とを接合した。なお、濾過体は１本のみ用いた。

【0035】

（挿入穴の内周面の計測）
側板を割り、挿入穴の内周面を観察可能な部分を試験片として取り出した。この試験片のうち、代表的な３箇所について、１５ｍｍの長さの直線上を表面計測した。計測には、キーエンス社製のＶＲ－３０００ワンショット３Ｄ測定マイクロスコープを用い、算術表面粗さＲａ、凹みの数（個／１５ｍｍ）、凹みの幅（μｍ）、凹みの深さ（μｍ）を計測し、その平均値を算出した。なお、凹みの数、幅、深さについては、深さ５０μｍ以上のもののみを計測対象とした。図４に、挿入穴の内周面の測定例の説明図を示した。図４Ａは、観察方向を示す説明図である。図４Ｂは、試験片の写真である。図４Ｃは、試験片の高さを示すコンター図である。図４Ｄは、測定した粗さ曲線の例である。

【0036】

（押し抜き強度の測定）
図５に、押し抜き強度の測定例の説明図を示した。図５に示すように、側板の貫通穴から試験治具を挿入して押圧し、濾過体の底面に荷重を印加した。そして、側板から濾過体が押し抜かれたときの荷重を押し抜き強度（ｋＮ）として測定した。

【0037】

［実験例２～１１］
側板を作製する際、原料粉末の骨材（ＳｉＣ）の粒度分布及び坏土の水分量を表１に示すものとした以外は、実験例１と同様とした。

【0038】

［実験結果］
表１に、挿入穴の内周面の計測結果及び押し抜き強度の測定結果をまとめた。表１に示すように、挿入穴の内周面が、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有しその平均深さが９０μｍ以上１０００μｍ以下である実験例２～１１では、押し抜き強度が１．５ｋＮであり、濾過体と側板との接合強度をより高めることができることがわかった。なお、ここでは、濾過体の開口端側の接合強度を評価したが、濾過体の閉鎖端側の接合強度も同様の結果が得られると推察された。

【0039】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、金属製品の製造分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0041】

１０ 金属溶湯濾過部材、２０ 濾過体、２０ｈ 穴、２２ 一端、２２ａ 外周面、２２ｂ 端面、２４ 他端、２４ａ 外周面、２４ｂ 端面、３０ 一端側側板、３２ 一端側挿入穴、３２ａ 内周面、３２ｂ 底面、３２ｈ 貫通穴、３８ 一端側接合層、３９ 一端側パッキン、４０ 他端側側板、４２ 他端側挿入穴、４２ａ 内周面、４２ｂ 底面、４８ 他端側接合層、４９ 他端側パッキン、５０ 収容槽、５１ 入口、５２ 濾過室、５３ 開口部、５４ 隔壁、５６ 出湯室、５７ 出口、５９ くさび。

【要約】

【課題】濾過体と側板との接合強度をより高める。
【解決手段】金属溶湯濾過部材１０は、筒状の濾過体２０と、濾過体２０の一端２２が挿入される一端側挿入穴３２を有する一端側側板３０と、濾過体２０の一端２２の外周面２２ａと一端側挿入穴３２の内周面３２ａとを接合する一端側接合層３８と、濾過体２０の他端２４が挿入される他端側挿入穴４２を有する他端側側板４０と、濾過体２０の他端２４の外周面２４ａと他端側挿入穴４２の内周面４２ａとを接合する他端側接合層４８と、を有し、一端側挿入穴３２の内周面３２ａ及び他端側挿入穴４２の内周面４２ａのうちの少なくとも一方は、深さ５０μｍ以上の凹みを複数有し、凹みの平均深さが９０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】