(57)【要約】フィルタボックスに実質的に水平に配置された多孔質セラミックフィルタ若しくは耐熱性フィルタを有する直列配列溶融金属濾過装置を濾過準備するための方法が開示されている。このフィルタボックスは、溶融金属のための吸入口と排出口とを有し、当該排出口は、フィルタの下流側に繋がる出口通路にあって、閉じることができる。本発明に係る方法は、ある深さの溶融金属でフィルタの上流側を完全に被覆するに十分な量の溶融金属をフィルタボックスに加え、出口通路の排出口を一時的に密閉する工程を含む。その後、溶融金属が上記フィルタを通って流れ始めるまで、ファン若しくはエアーベンチュリーにより上記出口通路から空気の流れを吸引することにより、０．１〜１０ｋＰａ／秒の速度で、閉じられた出口通路を徐々に真空引きする。あるポイントで、真空が急速に開放され、溶融金属排出口が開放される。一旦フィルタがこのように濾過準備されると、フィルタの吸入口サイドにおいて溶融金属ヘッドが比較的低くても、金属がフィルタを通って流れ続ける。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属のための吸入口と排出口とがフィルタボックスに設けられ、該フィルタボックス内に多孔質セラミックフィルタ若しくは耐熱性フィルタが実質的に水平に設けられ、上記排出口が、上記フィルタの下流側に繋がる出口通路にあって閉鎖可能である、直列配列溶融金属濾過装置を準備する方法であって、
ある深さの溶融金属でフィルタの上流側を完全に被覆するため十分な量の溶融金属をフィルタボックスに加える工程と、
密閉可能な被覆部材により、出口通路の溶融金属排出口を一時的に閉じる工程と、
上記溶融金属が上記フィルタを通過して流れ始めるまで、ファン若しくはエアーベンチュリーにより上記出口通路から空気の流れを引き込み、０．１〜１０ｋＰａ／秒の速度で、閉じられたチャンバに対して徐々に真空引きする工程と、
その後上記溶融金属排出口から密閉可能な被覆部材を取り外して、急激に真空を開放する工程と、を備える濾過準備方法。
【請求項２】
上記空気の流れが、ファンにより上記出口通路から引き込まれることを特徴とする請求項１記載の濾過準備方法。
【請求項３】
上記空気の流れが、エアーベンチュリーにより上記出口通路から引き込まれることを特徴とする請求項１記載の濾過準備方法。
【請求項４】
上記ファンが、大気に対して通気するバルブを備える導管を介して上記フィルタボックスの出口通路と接続され、上記大気に対して当該バルブを開くことにより真空が開放されることを特徴とする請求項２記載の濾過準備方法。
【請求項５】
上記導管が、上記密閉可能な被覆部材に接続され、真空が開放されるとき上記密閉可能な被覆部材が上記出口通路及び溶融金属排出口から取り外されることを特徴とする請求項４記載の濾過準備方法。
【請求項６】
上記導管が、上記ファンに引き込まれる空気の流れに大気を注ぎ込むための三方向弁を含むことを特徴とする請求項３記載の濾過準備方法。
【請求項７】
上記濾過準備が、約１〜１２０秒の時間内に行われることを特徴とする請求項６記載の濾過準備方法。
【請求項８】
上記時間が、約２〜３０秒であることを特徴とする請求項７記載の濾過準備方法。
【請求項９】
上記フィルタが約２５〜１０１３０平方センチメートル（４〜１５７０平方インチ）の濾過領域を有することを特徴とする請求項７記載の濾過準備方法。
【請求項１０】
上記濾過領域が、少なくとも６４５平方センチメートル（１００平方インチ）であることを特徴とする請求項７記載の濾過準備方法。
【請求項１１】
上記フィルタが、約１．２５〜１０．２センチメートル（０．５〜４．０インチ）の膜厚を有することを特徴とする請求項７記載の濾過準備方法。
【請求項１２】
上記フィルタの膜厚が、約２．５〜７．６センチメートル（１〜３インチ）であることを特徴とする請求項１１記載の濾過準備方法。
【請求項１３】
上記フィルタが、約１５０〜５００μｍの平均気孔径を有することを特徴とする請求項１１記載の濾過準備方法。
【請求項１４】
フィルタボックスと、上記フィルタボックスに溶融金属を供給するための供給容器と、上記供給容器から溶融金属を受け取るため上記フィルタボックス内に実質的に水平に配置された多孔質セラミックスフィルタ若しくは耐熱性フィルタと、上記フィルタの下に延在し濾過された溶融金属を受け取るための出口通路であって、上記フィルタボックスに亘って横方向にかつ上記出口通路に上記放出容器を連通する開口部を有する放出容器底部の下に延在する出口通路と、上記放出容器と出口通路との間の開口部に配置され当該開口部を密閉するために用いられる、垂直に移動可能なクロージャ部材と、第１端部において上記クロージャ部材に接続され、第２端部において上記出口通路から空気を吸引するためのファン若しくはエアーベンチュリーに接続された空気用導管と、上記出口通路に設けられた、大気を開放するためのバルブと、上記クロージャ部材を上昇若しくは下降させるための手段と、を備える、溶融金属を濾過するための装置。
【請求項１５】
上記空気用導管の第２端部がファンの吸込み口に接続されることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
上記空気用導管の第２端部が、上記出口通路から引き込まれる導管内の空気に大気を注ぎ込むための三方向弁を有することを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
上記ファンが、０．１〜１０ｋＰａ／秒の速度で、閉じられたチャンバに対して徐々に真空引きするために用いられることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
上記真空開放バルブが、垂直に移動可能なクロージャ部材に接続されていることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
上記垂直に移動可能なクロージャ部材が、溶融金属の存在を検出するため、その底面から延びる電気コンタクトを備えることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
上記フィルタボックスが、取り外し可能な被覆部材を含むことを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２１】
上記フィルタが約２５〜１０１３０平方センチメートル（４〜１５７０平方インチ）の濾過領域を有することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２２】
上記濾過領域が、少なくとも６４５平方センチメートル（１００平方インチ）であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２３】
上記フィルタが、約１．２５〜１０．２センチメートル（０．５〜４．０インチ）の膜厚を有することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２４】
上記フィルタの膜厚が、約２．５〜７．６センチメートル（１〜３インチ）であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項２５】
上記フィルタが、約１５０〜５００μｍの平均気孔径を有することを特徴とする請求項１４記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、溶融金属、例えば溶融アルミニウの濾過に関する。
【０００２】
背景技術
濾過により、例えば溶融アルミニウム等の溶融金属から、微小な含有物を取り除くことが工業的に共通のプラクティスとなっている。このような濾過に使用される典型的な材料は、溶融金属を通過させる多孔質セラミックス材料若しくは耐熱性材料である。これらのセラミックス材料若しくは耐熱性材料は、容易には溶融金属により溶解されない。また、このような材料が相対的に細かい気孔径を有する場合、フィルタを通過させて金属を流すことを始める際（フィルタを濾過準備する際）、かなりの困難に直面する。このような材料では一般的に濾過準備で発生する困難を解消するに十分な高さのメタルヘッドとすることができるような深いフィルタボックスを使用することが必要である。濾過効果を改善するため、これらのフィルタ材料の気孔径が微細である種類のものが様々な製造業者により開発されているが、濾過準備における困難がそれらの有益性を制限している。
【０００３】
この問題に対する１つの解決手段が、日本特許公開公報ＪＰ６０−５８２９において提案されている。この日本特許公開公報ＪＰ６０−５８２９には、超純粋な金属を製造する際に使用される、溶融金属を濾過するためのフィルタを濾過準備するため真空フードを使用することが教示されている。フィルタは微細な気孔径を有するため、フィルタを濾過準備するためには、十分大きな金属ゲージ圧が必要である（具体例において、およそ大気圧以下のゲージ圧が示されている。）。この日本特許公開公報によれば、真空フードへの導管を介して緩衝用タンク（buffer volume）に接続された真空ポンプにより真空が生み出される。この真空ポンプを使用して、フィルタの下流側において当該フィルタに繋がる緩衝用タンクを排気する。一旦濾過準備が行われると真空を解除することができるように、急速真空開放バルブを設けてもよい。
【０００４】
日本特許公開公報ＪＰ０６−４９５５１には、連続的直列配列されたフィルタ装置が開示されており、当該装置は、多孔質チューブフィルタに基づいており、チューブ排出口からフィルタエレメントを通って通過する金属に力を加えるためファンが使用されている。このファンは、送風するためだけに作動し、如何なる吸引も行われない。
【０００５】
また、ＷＯ８８／０７１６５に炉内攪拌装置が開示されている。このＷＯ８８／０７１６５には、閉じられた側方チャンバ内の溶融金属を、繰り返し上昇させたり下降させたりして、金属を、成形された開口部に通過させ、それによりメインの炉内において混合を行う。閉じられたサイドチャンバにおいて金属の上部にあるガスに対して作用するファンを用いて、圧力を加えたり吸引したり交互に行うことにより、この金属を上昇させたり下降させたりする。しかしながら、このようなファンをフィルタと共に使用することは提案されていない。
【０００６】
本発明者らは、厚さに比して比較的大きな断面を有する比較的大きな商業用フィルタを濾過準備しようとする際に問題に直面した。このようなフィルタの場合、比較的大きな出口通路を有する。そのため、ＪＰ６０−５８２９の明細書に記載されているようなシステムでは適当でないことが分かった。例えば、ＪＰ６０−５８２９のシステムで必要とされる真空レベルとするためには真空ポンプが必要であり、一般的な真空ポンプでは、商業用出口通路から空気を十分速くは取り除くことができない。より大きなフィルタを用いる商業オペレーションにおいては、高いレベルの真空とするのではなく、十分速い速度で出口通路から空気を取り除くことができることが必要である。
【０００７】
十分大きな断面を有し、特に微細な気孔径を有する商業用金属フィルタを濾過準備することは複雑な技術的問題である。ある限度範囲外の速度で真空引きすると濾過準備が失敗に終わる。真空引きする速度が大きすぎるとフィルタエレメントが破裂する。他方、真空引きの速度が遅すぎると、真空がある限界レベルに到達したときフィルタエレメントが、限られた場所だけしか濾過準備されず、それによりそれらの場所だけしか金属がフィルタを通過しない。このようなことが起こる場合、進行した真空が開放されてもフィルタがもはや濾過準備されず、濾過準備されていない領域を金属が通過しない。結果として得られる濾過領域が大幅に減少し、その結果濾過効果が低下し、フィルタを介した金属レベルの降下が増加し、ある場合ではプロセスを中断する必要がある。
【０００８】
また、ＪＰ６０−５８２９に示したような真空タンクを使用する試みが成されている。このＪＰ６０−５８２９では、当該真空タンクが、最終的な所望の圧力において十分なガス体積を収容することができるサイズに形成されており、その圧力は、フィルタに接続する前に分離した真空ポンプによりなされる。これは、真空ポンプがシステムに接続する前にタンクから分離される点で参照文献と異なる。大きな真空タンクが必要でないので、この方法は、制御が不可能であって、最初高い排気速度を発生させる傾向がある。システムに漏れがない場合、密閉されていることにより濾過準備を可能とするには最終圧力が不十分となる。大きな商業的濾過作業において満足できる構成であるかは分からない。
【０００９】
本発明は、気孔径が小さすぎて、浅いフィルタボックスにおいて濾過準備をすることができないような大きな商業用フィルタを使用する際に用いられる濾過準備システムを提供することを目的とする。
【００１０】
（発明の開示）
第１の発明は、フィルタボックスに実質的に水平に配置された多孔質セラミックスフィルタ若しくは耐熱性フィルタを有する、溶融金属のための直列配列濾過装置を濾過準備する方法に関する。このフィルタボックスは、溶融金属の吸入口と、溶融金属の排出口とを有する。この排出口は、フィルタの下流側に繋がる出口通路にあり、閉鎖することができる。本発明に係る方法は、ある深さの溶融金属により、フィルタの上流側を全体的に被覆するに十分な量の溶融金属をフィルタボックスに加え、密閉可能な被覆部材により出口通路の排出口を一時的に閉じる工程を具備する。その後、溶融金属がフィルタを通過し始めるまで、ファンを用いて、出口通路から空気の流れを引き込み、０．１〜１０ｋＰａ／分の速度で、閉じられた出口通路を徐々に真空引きする。密閉可能な被覆部材が溶融金属排出口から取り除かれ、あるポイントで、急速に真空が開放される。一旦フィルタがこのように濾過準備されると、フィルタの吸入口側において溶融メタルヘッドが比較的低い場合でも、フィルタを金属が流れ続ける。
【００１１】
当該方法でファンを使用することにより、いくつかの重要な利点が得られることが分かってきた。第１に、真空タンクは必要でなく、ファンは、フィルタの濾過準備に必要な真空レベルに非常に急速に到達することができるように、非常に急速に出口通路から空気を取り除くことができる。第２に、ファンに直接的に接続することにより、濾過準備がなされると、行きすぎることなく非常に急速に真空を開放することができる。
【００１２】
本発明の別の実施の形態では、ファンの代わりにエアーベンチュリーを使用してもよく、同様の結果を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、溶融金属を濾過するための新規な装置に関する。この装置は、フィルタボックスと、溶融金属を当該フィルタボックスに供給することができる供給容器と、溶融金属を上記供給容器から受け取るため上記フィルタボックス内に実質的に水平に設けられた多孔質セラミックスフィルタ若しくは耐熱性フィルタとを備える。出口通路が、濾過された溶融金属を受け取るため上記フィルタの下に配置されている。この出口通路は、上記フィルタボックスに亘って横方向に、かつ放出容器の底部の下に延在する。濾過された溶融金属が、出口通路から放出容器に流れることができるように、放出容器の底部にある開口部が出口通路に連通する。垂直に移動可能なクロージャ部材が用いられ、放出容器と出口通路との間の開口部を塞ぎ密閉する。空気用導管が、第１端部においてクロージャ装置に接続され、第２端部において、上記出口通路から空気を吸引するためのファン若しくはエアーベンチュリーに接続される。この装置は、クロージャ部材を上昇若しくは下降させるための手段と、上記出口通路内に形成された真空を開放するためのバルブとをさらに備える。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明に係る真空制御にとって、真空の量を徐々に増加させることは重要である。すなわち、濾過準備のスタートから真空が開放されるポイントまで真空が減少することはない。徐々に増加することには、一連のステップを介して増加する形態若しくは直線的に増加する形態を含んでいてもよい。
【００１５】
濾過準備に使用されるファンは、大気に放出するためのバルブを有する導管を介して出口通路に接続されていることが好ましい。真空が開放されるときこのバルブは大気に対して開放される。
【００１６】
ファンの必要条件は、使用されるフィルタのサイズに依存し、一般的に２〜２０ｋＰａの真空まで吸引することができ、フィルタの排出口での体積を約１〜１２０秒、好ましくは２〜３０秒内に所望の真空まで排気する。２〜２０ｋＰａの真空とは、標準大気圧（１０１ｋＰａ）より２〜２０ｋＰａ低いことを意味する。一般的に、この条件を満たすファンのタイプは、ダクトファン若しくは再生可能な送風機（regenerative blower）である。しかしながら、これらの条件を満たすものであればどのようなものを使用してもよい。この条件を満たす大きさのエアーベンチュリーを使用してもよい。一般的な商業用フィルタの取り付けに適し、そして上記条件を満たすファンは、６ｋＰａの真空において３２０標準リットル／分の排気速度を有する。
【００１７】
溶融金属排出口を具備する出口通路を閉じるクロージャ部材によりファン用の導管を出口通路に接続することが好ましい。クロージャ部材が適切な場所にあるとき、出口通路と排出口は大気から密閉される。このクロージャ部材は、真空が開放されたとき、出口通路の上面及び容器から持ち上げられ、出口通路が大気圧まで急速に戻り、濾過された溶融金属を受け取るように容器が開放される。
【００１８】
ファンは、変更可能な速度制御装置が備えられ、吸引速度をゆっくりと増加させることができる。しかし、好ましい実施の形態では、導管は三方向弁を含んでいても良い。この三方向弁は、２つのストリーム間のバルブポジションを変更することにより、ファンが外側から空気を引き込むことができ、若しくはフィルタに対して真空引きすることができ、若しくは中間のコンビネーションとすることもできる。一般的なオペレーションにおいて、バルブは、ファンが空気を外側だけから引き込むことができるポジションに配置され、そしてこのポジションにおいてファンが回転を始めフルスピードになる（フィルタは隔離されている）。その後、バルブは例えばモータ制御により徐々に他方のストリームポジションに向かって移動し、ファンはフィルタボックスからの空気の割合が次第により高くなった空気の流れを引き込む。これにより、クロージャ部材とフィルタとの間の密閉が変わるか若しくはリークしてしまうときでさえ、真空の上昇を徐々に緩やかに制御することができる。
【００１９】
本発明に係る濾過装置の特定の実施形態を図１及び２に示している。この濾過装置は、側壁と底壁１４とを有する濾過ボックス１０を備える。これらの壁は、断熱性材料から形成されている。溶融金属１８をボックスに供給するための供給容器１６が、当該装置の一方のサイドにある。側壁と内部分離壁２２との間に支持された水平の濾過エレメント２０が、当該ボックス内にある。出口通路２３が、フィルタ２０の下に設けられ、必要なときにフィルタボックスを空にする排出管３２であって、閉じることが可能な排出管３２が設けられている。
【００２０】
出口通路２３は、溶融金属を容器２８に放出するための排出開口部２５を備える。濾過準備のため、フィルタ２０、開口部２５、及び出口通路２３が、クロージャ部材２４により閉じられ、このクロージャ部材２４は、図１に示されたように排出開口部２５上に配置されこれを密閉する。クロージャ部材２４の開口部は、コネクタ３０により導管３４に接続され、導管３４はバルブ３８を含むファン取込ダクト３６に接続されている。このバルブ３８は、導管を介してポンプ吸引ダクト３６まで流すことができるポジションと、大気から中へ空気を引き込むため切り換えられるポジションとの間をモータ駆動により移動することができる。バルブ３８は、これら２つのストリームの間のポジションで、ファンが大気から空気の一部を取り込むことができ、導管３４から残りの部分を取り込むことができる。コネクタ３０は、大気に接続された、急速作用可能なソレノイドバルブ３１を備える。
【００２１】
図１に示したポジションにおいて、図示されているように最初フィルタ装置は溶融金属１８により充填され、ファン４０は、バルブ３８が大気に完全に開放された状態で開始され、導管３４はファンから隔離される。モータ駆動により他方のストリームに向かってバルブ３８を移動させることにより、出口通路２３から来る空気の流れの割合を徐々に増加させフィルタの下のスペースに真空を創り出す。金属の流れがフィルタ２０を通り、濾過準備がなされるポイントに到達するまで、ファン４０及びバルブ３８の作用により真空を急速に緩やかに増加させる。このポイントにおいて、真空を急速に開放することが重要であり、これは、バルブ３１を大気開放することにより行われる。真空の急速な開放を行うために、バルブ３１は、例えば電気回路の完成により金属を検出する伝導性プローブにより、壁面２３の底面において溶融金属が検出されると開放されるソレノイドバルブであることが好ましい。
【００２２】
一旦真空が開放されると、クロージャ部材２４は、図２に示すようにフィルタボックスから持ち上げられ、出口通路２３の全開放端が大気に曝され、勿論これにより金属の流れに対して放出容器２８が開放される。
【００２３】
本発明に係るより詳細なバージョンが、図３及び４の斜視図に示されている。商業的なセラミック多孔性濾過装置のために使用されるサイズ及びタイプに特有の耐熱性直列配列濾過ボックス１０が設けられている。多孔性濾過エレメント２０は、当該ボックス内に実質的に水平に配置されている。我々は、これは、濾過エレメントが水平に対して約１０°以内で配置されていることを意味する。この多孔性濾過エレメントは例えば捕捉されたガスを開放するために設けられる。直列配列された耐熱性容器を含む吸入口１６及び排出口２８が設けられ、これらは、従来の金属配送システムに接続されている。図３及び４では見ることはできないけれども、図１及び２に示されたように、濾過エレメントの下で、出口通路２３が排出開口部２５に接続されている。
【００２４】
取り外し可能なカバー４１が、フィルタボックスのため設けられている。このカバーは、使用前にフィルタエレメントを予め加熱するバーナー４２を備える。このカバーは、垂直ポスト４３上に配置され持ち上げられ、必要でないときは取り外すことができる。
【００２５】
開口底部を有するホロ状ボックスの形態のクロージャ部材２４が設けられている。このクロージャ部材２４はポスト４４上に配置され、ホール２５を覆いそして密閉することができそれによりフィルタエレメントの下にある出口通路２３を密封するために、クロージャ部材２４を適切なポジションに移動させ、そして排出口容器２８まで下降させる。クロージャボックス２４は、パイプ３４によりファン４０に接続されている。金属が出口通路において検出されるとき真空を開放することができる急速開放ソレノイドバルブ４５が、接続パイプ３４上であってクロージャの近くに配置されている。当該ポストの制御装置４６により制御された気体式手段により金属が検出されたとき自動的にクロージャが上昇することができる。金属は、クロージャを通過して供給される電気コンタクト４７により検出される。これらは、スチールロッド若しくはグラファイトチップスチールロッド（graphite tipped steal rods）の形態を取る。
【００２６】
濾過準備は、約１〜１２０秒、好ましくは約２〜３０秒の時間内に行われる。これは、約２５．８〜１０１３０平方センチメートル（４〜１５７０平方インチ）の断面積を有する濾過装置を備えるフィルタを用いてなされる。濾過領域は、好ましくは少なくとも６４５平方センチメートル（１００平方インチ）である。このフィルタは、一般的に約１．２５〜１０．２センチメートル（０．５〜４．０インチ）の厚さを有し、好ましくは約２．５〜７．６センチメートル（１〜３インチ）の厚さを有する。
【００２７】
使用されるフィルタは、商業的に入手可能な様々なフィルタから選択することができ、一般的に平均値約１５０〜５００μｍのフィルタ気孔径を有する。この平均気孔径は、平均的な「窓」若しくは相互作用するネック部のサイズ若しくは多孔質耐熱性媒体のセル間の通過として定義することができる。
【００２８】
平均気孔径は以下のようにして測定することができる。具体例が、媒体の中央において、流れ方向に対して垂直な方向にフィルタ媒体から切断されている。サンプルを走査型電子顕微鏡により観察することにより、セラミックネック部間に見られる「窓」のサイズが測定され、サンプルの平均値が決定される。図５は、そのような測定の一般的な結果を示している。測定された全ての気孔径の平均値が５０％以下である気孔は、最終的な平均気孔径計測において考慮されない。なぜならば、これらは溶融金属により濾過準備されないからである。
【００２９】
５００μｍ以上の平均気孔径を有するフィルタは、一般的に、濾過準備をすることなく始めることができ、一方１５０μｍ以下の平均気孔径を有するフィルタは、出口通路に真空を加えることにより濾過準備されることができるが、真空でない状態で濾過を続けるためには、フィルタより上の金属溶湯ヘッドを非常に大きくする必要がある。
【００３０】
このタイプのフィルタは、従来ポアパーインチ（ｐｐｉ）で定義されている。しかし、このパラメータは、それが使用される製造方法に依存するため、平均気孔径に特有な定義ではない。比較のため、ある商業的に入手可能なフィルタ媒体を以下の表１にリストアップした。
【表１】
2007534494.tif 000003
【００３１】
この上記表の最初の４つの項目は、商業的に鋳造プラントにおいて金属を濾過するための浅いＣＦＦボックスに一般的に使用されるフィルタ材料である。最後の５つの材料は、非常に高い金属ヘッドを濾過準備のため設けられないならば従来のシステムにおいて使用されない。それらは、本発明と共に従来使用されたフィルタ媒体に特有である。
【００３２】
フィルタに亘る金属の深さは、容器における金属の高さ、並びに容器底部からフィルタ上部までの垂直距離（ＶＤＴＦ）の合計として定義される。容器における金属の高さは、一般的に約２０〜３０ｃｍ（８〜１２インチ）の範囲にある。本発明に係る手順によれば、一般的にＶＤＴＦは、約０〜１０ｃｍ（０〜４インチ）の範囲にあり、そのためフィルタより上の金属の深さは、一般的に約２０〜４０ｃｍ（８〜１６インチ）となるであろう。一般的なフィルタにおいて、ＶＤＴＦは、０〜５０ｃｍ（０〜２０インチ）の範囲にあり、そのためフィルタを超える金属の深さは、２０〜８０ｃｍ（８〜３２インチ）の範囲にあるだろう。
【００３３】
そのため、フィルタボックスサイズ（即ち、フィルタ上に金属ヘッドを収容するために必要なフィルタ断面及び深さ）が、従来のセラミックス濾過装置より本発明において小さいか、若しくは現存する従来のセラミックスフィルタと実質的に同じスペースに導入される。さらに、本発明において低い平均気孔径の媒体が使用されるので、濾過降下は、従来のセラミックスフィルタより高く、実質的により大きい体積を占める深いベッドのフィルタの効果とより近い。本発明において、従来のセラミックフィルタ装置とベッドフィルタの両方と比較して体積がより小さいことは、フィルタ交換時において排出される金属が少ないことを意味する。
【００３４】
本発明は、フィルタボックスに配置された単一のフィルタエレメントにより示されている。しかし、当該技術分野において既知の他の構成を本発明と共に使用することができることは理解できるであろう。例えば、単一のフィルタエレメントを、２以上のものと置き換え、互いの側に配置してもよい。これにより単一のエレメントで可能な面積より大きい断面積とすることができる。さらに、例えばＳｅｌｅｅ社に譲渡された米国特許５、６７３、９０２号に例示されたフィルタボックスにおいて他方の上に一方が配置された２つのフィルタエレメントを本発明と共に使用することも可能である。
【００３５】
（実施例１）
図１に示された設計のパイロット濾過装置に対して試験を行った。使用されたフィルタは、７０ポアパーインチ（ＰＰＩ）の気孔率を有する、入手可能なフィルタであった。これは、５．１ｃｍ（２インチ）の厚さを有し、９２９平方センチメートル（１４４平方インチ）の断面積を有する。出口通路をダクトファン（スペンサータービン社（ウインドサー、ＣＴ  ＵＳＡ）により製造されたＳｐｅｎｃｅｒＶＢ−０５５）の吸い込み口に導管を介して接続した。この導管は、ファンに引き込まれる空気に大気を引き込むための通気バルブと三方向弁を含む。
【００３６】
フィルタより約２０ｃｍ（８インチ）の深さまで、溶融アルミニウム合金を濾過装置に加えた。出口通路及び溶融金属排出口容器が閉じられた状態で、ファンをスタートし、三方向弁をモータにより徐々に移動させ、出口通路からの空気の割合を増加させ、大気からの空気の割合を減少させた。真空が約６ｋＰａのレベルに達するポイントで、フィルタを約１０秒間濾過準備する。このポイントで、導管内の通気バルブを開放し、出口通路及び溶融金属排出口を急速に開放する。その結果が、図６に示されている。図６では、ライン４２が徐々に減少する圧力を示し、ポイント４４が、金属が出口通路２６の底部において検出されるポイントを示しており、このポイント４４が濾過準備が達成されたことを示している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を例示した図面において、図１は、本発明に係る濾過装置の部分を概略的に例示した図面である。
【図２】図２は、図１の図面を修正したものである。
【図３】図３は、本発明に係る濾過装置の斜視図である。
【図４】図４は、図３の濾過装置を異なる方向から見た別の斜視図である。
【図５】図５は、孔径がいくらを示しているかを示したグラフである。
【図６】図６は、時間に関する、真空の増加を示したプロットである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年5月5日(2006.5.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
フィルタより約２０ｃｍ（８インチ）の深さまで、溶融アルミニウム合金を濾過装置に加えた。出口通路及び溶融金属排出口容器が閉じられた状態で、ファンをスタートし、三方向弁をモータにより徐々に移動させ、出口通路からの空気の割合を増加させ、大気からの空気の割合を減少させた。真空が約６ｋＰａのレベルに達するポイントで、フィルタを約１０秒間濾過準備する。このポイントで、導管内の通気バルブを開放し、出口通路及び溶融金属排出口を急速に開放する。その結果が、図６に示されている。図６では、ライン６２が徐々に減少する圧力を示し、ポイント６４が、金属が出口通路２６の底部において検出されるポイントを示しており、このポイント６４が濾過準備が達成されたことを示している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属のための吸入口と排出口とがフィルタボックスに設けられ、該フィルタボックス内に多孔質セラミックフィルタ若しくは耐熱性フィルタが実質的に水平に設けられ、上記排出口が、上記フィルタの下流側に繋がる出口通路にあって閉鎖可能である、直列配列溶融金属濾過装置を準備する方法であって、
溶融金属でフィルタの上流側を完全に被覆するため十分な量の溶融金属をフィルタボックスに加える工程と、
密閉可能な被覆部材により、出口通路の溶融金属排出口を閉じる工程と、
上記溶融金属が上記フィルタを通過して流れ始めるまで、ファン若しくはエアーベンチュリーにより上記出口通路から空気の流れを引き込み、０．１〜１０ｋＰａ／秒の速度で、閉じられた出口通路に対して徐々に真空引きする工程と、
その後上記溶融金属排出口から密閉可能な被覆部材を取り外して、急激に真空を開放する工程と、を備える濾過準備方法。
【請求項２】
上記ファンが、大気に対して通気するバルブを備える導管を介して上記フィルタボックスの出口通路と接続され、上記大気に対して当該バルブを開くことにより真空が開放されることを特徴とする請求項１記載の濾過準備方法。
【請求項３】
上記導管が、上記密閉可能な被覆部材に接続され、真空が開放されるとき上記密閉可能な被覆部材が上記出口通路及び溶融金属排出口から取り外されることを特徴とする請求項２記載の濾過準備方法。
【請求項４】
上記導管が、上記ファンに引き込まれる空気の流れに大気を注ぎ込むための三方向弁を含むことを特徴とする請求項２記載の濾過準備方法。
【請求項５】
上記濾過準備が、約１〜１２０秒の時間内に行われることを特徴とする請求項４記載の濾過準備方法。
【請求項６】
上記時間が、約２〜３０秒であることを特徴とする請求項５記載の濾過準備方法。
【請求項７】
上記フィルタが約２５〜１０１３０平方センチメートル（４〜１５７０平方インチ）の濾過領域を有することを特徴とする請求項５記載の濾過準備方法。
【請求項８】
上記濾過領域が、少なくとも６４５平方センチメートル（１００平方インチ）であることを特徴とする請求項５記載の濾過準備方法。
【請求項９】
上記フィルタが、約１．２５〜１０．２センチメートル（０．５〜４．０インチ）の膜厚を有することを特徴とする請求項５記載の濾過準備方法。
【請求項１０】
上記フィルタの膜厚が、約２．５〜７．６センチメートル（１〜３インチ）であることを特徴とする請求項９記載の濾過準備方法。
【請求項１１】
上記フィルタが、約１５０〜５００μｍの平均気孔径を有することを特徴とする請求項９記載の濾過準備方法。
【請求項１２】
フィルタボックスと、上記フィルタボックスに溶融金属を供給するための供給容器と、上記供給容器から溶融金属を受け取るため上記フィルタボックス内に実質的に水平に配置された多孔質セラミックスフィルタ若しくは耐熱性フィルタと、上記フィルタの下に延在し濾過された溶融金属を受け取るための出口通路であって、上記フィルタボックスに亘って横方向にかつ上記出口通路に上記放出容器を連通する開口部を有する放出容器底部の下に延在する出口通路と、上記放出容器と出口通路との間の開口部に配置され当該開口部を密閉するために用いられる、垂直に移動可能なクロージャ部材と、第１端部において上記クロージャ部材に接続され、第２端部において上記出口通路から空気を吸引するためのファン若しくはエアーベンチュリーに接続された空気用導管と、上記出口通路に設けられた、大気を開放するためのバルブと、上記クロージャ部材を上昇若しくは下降させるための手段と、を備える、溶融金属を濾過するための装置。
【請求項１３】
上記空気用導管の第２端部が、上記出口通路から引き込まれる導管内の空気に大気を注ぎ込むための三方向弁を有することを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
上記ファン若しくはベンチュリーが、０．１〜１０ｋＰａ／秒の速度で、上記出口通路に対して徐々に真空引きするために用いられることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１５】
真空開放用の上記バルブが、垂直に移動可能なクロージャ部材に接続されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１６】
上記垂直に移動可能なクロージャ部材が、溶融金属の存在を検出するため、その底面から延びる電気コンタクトを備えることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
上記フィルタボックスが、取り外し可能な被覆部材を含むことを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１８】
上記フィルタが約２５〜１０１３０平方センチメートル（４〜１５７０平方インチ）の濾過領域を有することを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１９】
上記濾過領域が、少なくとも６４５平方センチメートル（１００平方インチ）であることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項２０】
上記フィルタが、約１．２５〜１０．２センチメートル（０．５〜４．０インチ）の膜厚を有することを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項２１】
上記フィルタの膜厚が、約２．５〜７．６センチメートル（１〜３インチ）であることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項２２】
上記フィルタが、約１５０〜５００μｍの平均気孔径を有することを特徴とする請求項１２記載の装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007534494.tif 000010
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007534494.tif 000011
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
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【国際調査報告】
2007534494.tif 000013
2007534494.tif 000014