(57)【要約】【課題】フィルターの長寿命化と不純物除去能力を両立させることができる溶湯濾過フィルターを提供する。【解決手段】溶湯中の不純物を除去するための溶湯濾過フィルター１０であって、開口面積が上段から下段にかけて粗目から細目となるように複数のフィルターを多段状に設けたフィルター部１１と、前段のフィルターにて濾過された溶湯を所定方向に案内して開口部８より後段のフィルターへと導く仕切り部材６と、フィルター部１１の最上段のフィルターに溶湯を流入させるために天井部一端に開口した入口部７とフィルター部１１の最下段のフィルターから溶湯を排出させるために底部一端に開口した出口部９とを設け、フィルター部１１を内部に収納するフィルター収納体１と、から構成され、フィルター収納体１の入口部７及び出口部９と仕切り部材６に設けた開口部８の各々を、各段毎に交互になるように配置して溶湯を上段から下段にかけて蛇行状に通過させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯中の不純物を除去するための溶湯濾過フィルターであって、
開口面積が上段から下段にかけて粗目から細目となるように、異なる開口面積を有した複数のフィルターを多段状に設けたフィルター部と、
隣接する前記複数のフィルター間を仕切るとともに、前段のフィルターにて濾過された溶湯を所定方向に案内して幅方向一端近傍に設けた開口部より後段のフィルターへと導く仕切り部材と、
前記フィルター部の最上段の前記フィルターに前記溶湯を流入させるために天井部一端に開口した入口部と前記フィルター部の最下段の前記フィルターから前記溶湯を排出させるために底部一端に開口した出口部とを設け、前記フィルター部を内部に収納するフィルター収納体と、から構成され、
前記フィルター収納体に開口した前記入口部及び前記出口部と前記仕切り部材に設けた前記開口部の各々を、各段毎に交互になるように配置して前記溶湯を上段から下段にかけて蛇行状に通過させることを特徴とする溶湯濾過フィルター。
【請求項２】
前記複数のフィルターの下部に、前記フィルター収納体内の側壁面の所定位置から前記開口部及び前記出口部に向かって徐々に下降するスロープ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の溶湯濾過フィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯中の不純物を除去するための溶湯濾過フィルターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋳造品の質を向上させるために、材料である金属溶湯に対しても、高い品質が要求されるようになっている。そのため、従来から高い品質の溶湯を得るために、金属溶湯内に懸濁している不純物を濾過することで、溶湯品質を向上させる溶湯濾過フィルターの技術は公知となっている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載されている溶湯フィルター保持具及び溶湯フィルター装置は、フィルター保持具の形状を工夫することで、溶湯と型砂との接触を防ぎ、設置場所（砂型の内部）への組み込みを容易にしたものである。
【０００４】
特許文献２に記載されている金属溶湯フィルターカートリッジは、同一複数の筒状フィルターを所定の条件に則り多数個配置し単位時間当たりの濾過処理能力を向上したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平５−９７３６号公報
【特許文献２】特開平８−５３７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載されているように単位時間当たりの濾過能力を向上させる、あるいはフィルター閉塞による濾過能力が低下する時間の長期化を図る方法として、複数同一フィルターを多数個配置する方法は一般的であるが、濾過後に要求される溶湯の品質により濾過フィルターのコストやその寿命が大きく左右される。
【０００７】
具体的には、濾過後の溶湯品質として、溶湯内に混在が許容される不純物の大きさが小さく、かつ個数も少ないものが要求される場合には、必然的に濾過フィルターの開口面積（目の粗さ）の小さいものを選択することになる。開口面積が小さいフィルターを用いて大小様々な不純物が混在した溶湯を濾過した場合、濾過された溶湯は要求品質を満たすことが可能であるが、大型の不純物によりフィルターに広範囲にわたって開口されている開口部が閉塞されることによりフィルター目詰まりが早期に発生し濾過処理能力は低下する。
このような濾過処理能力の低下を防ぐ方法として特許文献２においては、フィルターを多数個配置する構成としているが、開口面積が小さく、かつ高価であるフィルターを多数個配置すれば、必然的にコスト増、設置面積増となるほか、濾過処理能力についても単に複数個配置（Ｎ個配置）することで、１個配置に対してＮ倍処理能力を向上させるという方法でしかなく、フィルター長寿命化の効果に限度がある。
【０００８】
そこで、本発明は、フィルターの長寿命化と不純物除去能力を両立させることができる溶湯濾過フィルターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１においては、
溶湯中の不純物を除去するための溶湯濾過フィルターであって、
開口面積が上段から下段にかけて粗目から細目となるように、異なる開口面積を有した複数のフィルターを多段状に設けたフィルター部と、
隣接する前記複数のフィルター間を仕切るとともに、前段のフィルターにて濾過された溶湯を所定方向に案内して幅方向一端近傍に設けた開口部より後段のフィルターへと導く仕切り部材と、
前記フィルター部の最上段の前記フィルターに前記溶湯を流入させるために天井部一端に開口した入口部と前記フィルター部の最下段の前記フィルターから前記溶湯を排出させるために底部一端に開口した出口部とを設け、前記フィルター部を内部に収納するフィルター収納体と、から構成され、
前記フィルター収納体に開口した前記入口部及び前記出口部と前記仕切り部材に設けた前記開口部の各々を、各段毎に交互になるように配置して前記溶湯を上段から下段にかけて蛇行状に通過させるものである。
【００１１】
請求項２においては、
前記複数のフィルターの下部に、前記フィルター収納体内の側壁面の所定位置から前記開口部及び前記出口部に向かって徐々に下降するスロープ部を設けたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、溶湯が蛇行状に下降しながら粗目から細目へと段階的に濾過されるため、フィルターの目詰まりを抑えてフィルター機能の長寿命化を図ることが可能となり、不純物処理能力が高い状態を維持することができる。また、溶湯を蛇行状（折り返し状）にフィルターを通過させるので、省スペースにて濾過性能を向上することが可能となり、フィルターの省スペース化と濾過性能向上を両立することができる。
【００１４】
請求項２においては、フィルター内を流れる溶湯を開口部及び出口部へスムーズに誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶湯濾過フィルターの全体構成を示す断面斜視図。
【図２】同じく正面断面図。
【図３】スロープ部を設けない状態の溶湯濾過フィルターを示す正面断面図。
【図４】溶湯濾過フィルターを溶湯保持炉に設置した例を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
なお、本発明に係る溶湯濾過フィルターは、業種を問わず溶湯中の不純物を濾過する工程に適用可能であり、例えば、鋳造工程へ溶湯を供給するための溶湯保持炉において、溶湯濾過フィルターを溶湯内に浸漬させた状態で使用するものである。
【００１７】
まず、溶湯濾過フィルターの全体構成について図１、図２を用いて説明する。
溶湯濾過フィルター１０は、溶湯中の不純物を除去するためのフィルターであり、図１に示すように、複数のフィルターからなるフィルター部１１と、仕切り部材６と、フィルター収納体１と、スロープ部５から主に構成されている。溶湯濾過フィルター１０は、その外形が直方体形のボックス形状であり、その内部に開口面積（目の粗さ）がそれぞれ異なる複数段のフィルターを収納したボックス型多段溶湯濾過フィルターである。以下、溶湯濾過フィルター１０の各構成部材について詳細に説明する。
【００１８】
フィルター部１１は、溶湯を通過させることで溶湯中の不純物（例えば、金属酸化物等）を濾し取るものであり、開口面積（目の粗さ）が上段から下段にかけて粗目から細目となるように、異なる開口面積を有した複数のフィルターが多段状に設けられている。すなわち、フィルター部１１は、図１に示すように、上段から下段にかけて粗目フィルター２、中目フィルター３、及び、細目フィルター４の三つの開口面積の異なるフィルターから構成されている。また、これらフィルターに適用されるフィルターの種類（材質）としては、例えばＳｉＣ焼結フィルターやアルミナ質焼結フィルターなどがある。
【００１９】
仕切り部材６は、隣接する複数のフィルター間を仕切るとともに、前段のフィルターにて濾過された溶湯を所定方向に案内して仕切り部材６の幅方向一端近傍に設けた開口部より後段のフィルターへと導く部材である。すなわち、仕切り部材６は、粗目フィルター２と中目フィルター３との間に配置される上部仕切り部材６ａと、中目フィルター３と細目フィルター４との間に配置される下部仕切り部材６ｂと、から構成される。また、仕切り部材６は、溶湯を通さない部材（溶湯非通過性材料、例えば耐熱クロス等）を用いて形成されている。
また、仕切り部材６ａ・６ｂには、その幅方向一端近傍（図１においては左右方向一端近傍）にスリット状の開口部８ａ・８ｂが開口されており、前段のフィルターにて濾過された溶湯を後段のフィルターに流入させるための入口となる。すなわち、仕切り部材６ａには、開口部８ａが開口形成されており、当該開口部８ａは粗目フィルター２にて濾過された溶湯を中目フィルター３に流入させる入口となる。また、仕切り部材６ｂには、開口部８ｂが開口形成されており、当該開口部８ｂは中目フィルター３にて濾過された溶湯を細目フィルター４に流入させる入口となる。
また、本実施形態にて仕切り部材６として適用する耐熱クロスの目のサイズは、細目フィルター４の開口面積よりも小さいものを使用しており、耐熱クロスを介して隣接するフィルターに溶湯が浸透しない構成となっている。
なお、仕切り部材６は、耐熱クロスに限定するものではなく、耐火材などの異材を用いることも可能である。
【００２０】
スロープ部５は、前記複数のフィルターである粗目フィルター２、中目フィルター３、及び、細目フィルター４のそれぞれの下部に設けられ、フィルター収納体１内の側壁面の所定位置から前記開口部８ａ、８ｂ及び後述する出口部９に向かって徐々に下降する傾斜状の部材である。すなわち、スロープ部５は、粗目フィルター２と仕切り部材６ａ、中目フィルター３と仕切り部材６ｂ、及び、細目フィルター４とフィルター収納体１の底部１ｂのそれぞれの間に介設されることで、各フィルター内の下層に浸透した溶湯をスロープ部５上面に沿って下降させることができ、溶湯の流れを開口部８ａ・８ｂや出口部９へとスムーズに誘導することができる。すなわち、各フィルター間にスロープ部５を設けることで、濾過された溶湯をフィルター内に滞留させることなく、かつ溶湯の流れを促進することが可能となる。
なお、本実施形態においては、スロープ部５を仕切り部材６やフィルター収納体１の底部１ｂとは別に設けたが、特に限定するものではなく、仕切り部材６やフィルター収納体１の底部１ｂとスロープ部５を一体的に形成することも可能である。
【００２１】
フィルター収納体１は、組み合わされたフィルター部１１を内部に収納してフィルターユニットとするためのボックス状の筐体であり、前記フィルター部１１の最上段のフィルターである粗目フィルター２に溶湯を流入させるためにフィルター収納体１の天井部１ａ一端にスリット状に開口した入口部７とフィルター部１１の最下段のフィルターである細目フィルター４から溶湯を排出させるために底部１ｂ一端にスリット状に開口した出口部９とが設けられている。すなわち、フィルター収納体１に、開口面積が異なるフィルター間に仕切り部材６及びスロープ部５を設けた状態でフィルター部１１を収納した場合、フィルター収納体１の内壁面とフィルター部１１（各フィルター２、３、４）の周端部、仕切り部材６及びスロープ部５の外周端部とは隙間が生じないように当接した状態でセットされるとともに、フィルター部１１の上段である粗目フィルター２に溶湯を流入させるための入口部７が粗目フィルター２の上端と連通し、フィルター部１１の下段である細目フィルター４にて濾過後の溶湯をフィルター収納体１から排出させるための出口部９が細目フィルター４の下端と連通することになる。こうして、溶湯濾過フィルター１０においては、外部に連通する開口部分が入口部７と出口部９の２箇所のみとなる。
【００２２】
すなわち、組み合わされたフィルター部１１をフィルター収納体１に収納することで、要求される溶湯品質に対応した細目フィルター４が、溶湯最終出口である出口部９の直上に配置される。そして、細目フィルター４の上部に幅方向一端近傍（出口部９とは幅方向反対側）にスリット状の開口部８ｂを開口した溶湯非通過性材料からなる仕切り部材６ｂを配置し、仕切り部材６ｂの上部に細目フィルター４よりも開口面積の広い中目フィルター３を配置する。こうして、上記仕切り部材６ｂに設けられた開口部８ｂが、中目フィルター３で濾過された溶湯の細目フィルター４への供給口、かつ中目フィルター３の溶湯出口となる。
さらに、中目フィルター３の上部にも幅方向一端近傍（開口部８ｂとは幅方向反対側）にスリット状の開口部８ａを開口した溶湯非通過性材料からなる仕切り部材６ａを配置し、仕切り部材６ａの上部に中目フィルター３よりも開口面積の広い粗目フィルター２を配置する。こうして、上記仕切り部材６ａに設けられた開口部８ａが、粗目フィルター２で濾過された溶湯の中目フィルター３への供給口、かつ粗目フィルター２の溶湯出口となる。つまり、溶湯濾過フィルター１０には、溶湯入口である入口部７とフィルター部１１（最下段の細目フィルター４）にて濾過された溶湯が流出する最終溶湯出口である出口部９がそれぞれ１箇所設置されている。
なお、本実施形態においては、開口面積が粗目から細目となるようにフィルターを三段に積層して構成した溶湯濾過フィルター１０を示したが、特に限定するものではなく、開口面積が粗目から細目となるようにフィルターを複数段（２段、もしくは４段以上）具備する溶湯濾過フィルターを構成することも可能である。
【００２３】
また、フィルター収納体１は、溶湯を通さない部材（例えば、セラミック、レンガ、溶湯を保持可能な金属材料等）で構成されており、フィルター収納体１の内部に上記のように、溶湯入口側（入口部７側）から溶湯出口側（出口部９側）に向かってフィルターの開口面積が段階的に小さくなるように配置して、各フィルターの保持及び保護する機能を有する。溶湯濾過フィルター１０は、フィルター部１１を内部に収納した状態で、図４に示すように、溶湯保持炉２０の溶湯内に浸漬するように所定位置に設置することが可能である。このように、溶湯濾過フィルター１０の周囲に、溶湯を満たした状態にすることで、溶湯を自然に入口部７を介して溶湯濾過フィルター１０内（粗目フィルター２）に供給可能となる。
なお、本実施形態の溶湯濾過フィルター１０においては、スロープ部５を適用する構成としたが、特に限定するものではなく、図３に示すように、スロープ部５を設けない構成とすることも可能である。
【００２４】
以上のように構成された溶湯濾過フィルター１０を、図４に示すように、溶湯保持炉２０の溶湯内に設置（浸漬）し、上部溶湯入口である入口部７より不純物を含む溶湯を流入させ、まず、粗目フィルター２を通過させることにより比較的大きな不純物を除去する。粗目フィルター２にて濾過された溶湯はスロープ部５上を流れ、開口部８ａを介して中目フィルター３に送られる。この際、粗目フィルター２と中目フィルター３の間には溶湯非通過性の耐熱クロス等の材料で形成される仕切り部材６ａが介設され、かつ、その幅方向一端近傍を開口部８ａとして開口しているため粗目フィルター２を通過した溶湯が即座に次のフィルターである中目フィルター３へ到達することを防止し、必ず一定距離（仕切り部材６ａの幅方向所定区間）を通過させたあとで溶湯を後段のフィルターである中目フィルター３に流出させる構造となっている。
そして、中目フィルター３にて濾過された溶湯はスロープ部５上を流れ、開口部８ｂを介して細目フィルター４へ送られ、中目フィルター３を通過した細かな不純物が細目フィルター４により濾過されることで、不純物の懸濁が少ない溶湯として溶湯最終出口である出口部９より排出される。
このときも前述と同じように中目フィルター３と細目フィルター４の間に溶湯非通過性の耐熱クロス等の材料で形成される仕切り部材６ｂが介設され、かつ、その幅方向一端近傍を開口部８ｂとして開口しているため中目フィルター３を通過した溶湯が即座に次のフィルターである細目フィルター４へ到達することを防止し、必ず一定距離（仕切り部材６ｂの幅方向所定区間）を通過させたあとで溶湯を流出させる構造となっている。
つまり、フィルター収納体１に開口した入口部７及び出口部９と仕切り部材６ａ・６ｂに設けた開口部８ａ・８ｂの各々を、各段毎に交互になるように配置して溶湯を上段から下段にかけて蛇行状に通過させるような構造にすることより粗目→中目→細目のフィルターを必ず一定距離を通過しながら段階的に不純物を濾過することが可能となり、従来のように細目フィルターのみ設置した場合によく起こる比較的大きな不純物による短期間でのフィルター閉塞を防止することが可能となる。
【００２５】
このように、溶湯中の不純物を除去するための溶湯濾過フィルター１０であって、
開口面積が上段から下段にかけて粗目から細目となるように、異なる開口面積を有した複数のフィルターを多段状に設けたフィルター部１１と、
隣接する前記複数のフィルター間を仕切るとともに、前段のフィルターにて濾過された溶湯を所定方向に案内して幅方向一端近傍に設けた開口部より後段のフィルターへと導く仕切り部材６と、
前記フィルター部１１の最上段の粗目フィルター２に前記溶湯を流入させるためにフィルター収納体１の天井部１ａ一端に開口した入口部７と前記フィルター部１１の最下段の細目フィルター４から前記溶湯を排出させるためにフィルター収納体１の底部１ｂ一端に開口した出口部９とを設け、前記フィルター部１１を内部に収納するフィルター収納体１と、から構成され、
前記フィルター収納体１に開口した前記入口部７及び前記出口部９と前記仕切り部材６に設けた前記開口部８の各々を、各段毎に交互になるように配置して前記溶湯を上段から下段にかけて蛇行状に通過させる溶湯濾過フィルター１０により、溶湯が蛇行状に下降しながら粗目から細目へと段階的に濾過されるため、フィルターの目詰まりを抑えてフィルター機能の長寿命化を図ることが可能となり、不純物処理能力が高い状態を維持することができる。また、溶湯を蛇行状（折り返し状）にフィルターを通過させるので、省スペースにて濾過性能を向上することが可能となり、フィルターの省スペース化と濾過性能向上を両立することができる。
【００２６】
また、前記複数のフィルターの下部に、前記フィルター収納体１内の側壁面の所定位置から前記開口部８及び前記出口部９に向かって徐々に下降するスロープ部５を設けた溶湯濾過フィルター１０を構成することにより、フィルター内を流れる溶湯を開口部８及び出口部９へスムーズに誘導することができる。
【００２７】
つまり、開口面積の小さい（濾過可能な不純物サイズが小さい）フィルターは、必然的にそれよりも大きな不純物を濾過することは可能であるが、逆に大きな不純物によって広範囲の開口部が覆われて閉塞するため濾過能力の低下が促進されてしまうが、本実施形態に係る溶湯濾過フィルター１０においては、多段配置されたフィルターにより徐々に濾過する不純物サイズを小さくしていくことで、上記のような自身の開口面積よりも大きな不純物による広範囲の閉塞を防止可能となる。すなわち、最終的に除去する必要がある不純物サイズに適合したフィルターを多段配置されたフィルター部１１の最終段階にのみ採用してフィルター機能の長寿命化を図ることが可能となる。
この効果により寿命延長のために小さな不純物が濾過可能であるフィルターの多数個配置や設置面積増を解消することが可能となる。
【００２８】
本発明は、溶湯濾過フィルターの長寿命化と不純物除去能力を両立させるため、異なる除去能力（開口度、メッシュ数）の粗目から細目のフィルターをフィルター収納体１内に多段状に設け、複数のフィルターを複数の部屋状となるべく結合し、各フィルター間に溶湯入口を備えた仕切り部材６とその上にスロープ部５を設け、溶湯入口を各段毎に交互に設けることで、粗目フィルターから細目フィルターへと溶湯を蛇行状に通過させるフィルターである。
すなわち、溶湯内に懸濁している不純物を濾過し溶湯品質を向上させるための溶湯濾過フィルターにおいて、フィルター通過後の溶湯品質を維持しつつ、不純物のフィルター目詰まりによる能力低下を防止し寿命を長期化させるため、異なる濾過能力（開口度）をもつ平板上フィルターを多段状に重ね合わせボックス型とし、溶湯を粗目フィルターから細めフィルターの順序で濾過することで、従来の短期間で起こるファイター閉塞の改善を図ったボックス型多段溶湯フィルターである。
また、本発明に係る溶湯濾過フィルターは、各フィルター間に耐熱クロス等の材料を配置し、濾過溶湯出口を所定の位置に限定することでフィルター通過距離を定長化するとともに、フィルター外への溶湯の飛び出しを防止することで溶湯を折り返し状に段階的に通過（濾過）させて、小スペースでも濾過性能（通過距離）を増加させることが可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１    フィルター収納体
２    粗目フィルター
３    中目フィルター
４    細目フィルター
５    スロープ部
６（６ａ、６ｂ）  仕切り部材
７    入口部
８（８ａ、８ｂ）  開口部
９    出口部
１０  溶湯濾過フィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010201477.tif 000006