JPH03245810A

JPH03245810A - セラミックフィルター

Info

Publication number: JPH03245810A
Application number: JP4310790A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sugiyama; 隆之杉山; Osamu Yamakawa; 治山川; Akira Sumiya; 角谷　晃
Original assignee: N G K ADRECH KK; NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Current assignee: N G K ADRECH KK; NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1991-11-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は多数の骨材粒子を無機質結合材により結合させ
ることにより骨材粒子間に濾過流路を網目状に形成した
セラミックフィルターに関する。

（従来の技術）例えば高純度のアルミニウムインゴットを製造するには
、アルミニウム溶湯がらこれに含まれる微小な固形不純
物をフィルターにて除去する必要がある。このために使
用されるフィルターとしては、従来より、ガラスクロス
、アルミナボール、セラミックフオーム等が一般的に利
用されていた。

ところが、これらは微小な固形不純物の除去に限界があ
り、また−旦捕獲した固形不純物が流出し易い等の問題
点があった。

そこで、近年、骨材粒子原料と無機質結合材原料とを混
合し成形・焼成して多数の骨材粒子を無機質結合材によ
り結合させた構成のセラミックフィルターが供されてい
る。この種のフィルターによれば、骨材粒子間に無数の
微細な濾過流路が網目状に形成されるから、微小な固形
不純物の濾過が可能になり、しかも捕獲した固形不純物
の再流出も十分に防止できるという利点が得られる。こ
の場合、骨材粒子原料としては、耐熱性、コスト、入手
容易性等が考慮され、従来は、焼結アルミナ、電融アル
ミナ、炭化珪素等の粒子が使用されていた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記した従来の骨材粒子原料は、その製
造過程で粉砕工程を経るため、１つ１つの粒子を観察す
ると、多くのものは偏平で歪んだ形状をなしている。こ
のため、これらの骨材原料の粒度範囲を狭くしたとして
も構成される従来のセラミックフィルターの気孔径分布
は幅広く広がり、平均的な気孔径の濾過流路だけでなく
、部分的に過剰に細い濾過流路や、過剰に太い濾過流路
も存在しているのか実情であった。ところか、アルミニ
ウム溶湯中に含まれる固形不純物は通湯抵抗の小さなと
ころを選んで流れる傾向かあるため、固形不純物は比較
的太い濾過流路に集中して平均気孔径の割には小さな不
純物を捕集し難いという傾向を呈する。このことは、濾
過の信頼性が低く、濾過した製品の歩留まりが悪くなる
ことを意味する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものである。

従って、その目的は、濾過流路の気孔径分布を狭くして
除去すべきサイズよりも大きなサイズの固形不純物は極
力確実に捕集して信頼性の高い濾過を行うことができる
セラミックフィルターを提供するにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明のセラミックフィルターは、多数の骨材粒子を無
機質結合材により結合させてその骨材粒子間に濾過流路
を網目状に形成してなるものにおいて、前記骨材粒子と
して形状指数ＳＦが１２０以下の原料か使用されている
ところに特徴を有する。

また、かかる構成のセラミックフィルターを金属溶湯の
濾過層とする場合には、全体の見掛気孔率が２５％以上
６０％以下とすることが最も好ましい。

（作用）上記形状指数ＳＦは、次式にて定義される通りである。

ＳＦ＝　（ＳＦ＋　＋ＳＦ２＋ＳＦ３　）／３ここで、ＳＦ１＝（π／４）ｘ　　（Ｍ２　／Ａ）ｘｔｏ。

５Ｆ２−（１／４π）　　Ｘ　　（Ｐ２　／Ａ）ＸＩＱ
ＱＳＦ３＝　　（Ｍ／Ｂ）Ｘ１００また、第１図に示すように、Ｍ：骨材粒子の投影図形の最大差渡しＰ、骨材粒子の投影図形の周囲長さＢ：骨材粒子の投影図形の最大差渡しと直交する方向に
おける最大幅Ａ：骨材粒子の投影図形の面積である。

従って、形状指数ＳＦは、骨材粒子の投影図形が真円で
あるときにｒｌｏｏＪとなる真円度を表す指標であり、
因みに、従来使用されていた骨材粒子原料の形状指数Ｓ
Ｆは、次の通りであった。

焼結アルミナ：１６０ホワイト電融アルミナ＝１５０ブラウン電融アルミナ：１４０炭化珪素：１４０さて、この種のフィルターにあって濾過の信頼性を高め
るには、骨材粒子間に形成される濾過流路の気孔径の分
布を極力狭くすることが望ましい。

また、その狭さの程度としては、本発明者らの経験的知
見によれば、気孔径分布のばらつき（標準偏差σ）が平
均気孔径の約１５％以下であるようなものが望ましい。

そして、本発明者らは多くの実験を繰り返し、このよう
な気孔径分布のばらつき（標準偏差σ）は、フィルター
の骨材粒子として形状指数ＳＦが１２０以下である原料
を使用することによって最も容易に達成できることを見
出した。骨材粒子の形状指数ＳＦが１２０以下であると
いうことは、その形状が球に近いことを意味し、規則的
な充填形態をとることになるから、骨材粒子間に形成さ
れる濾過流路の気孔径が揃い、大きなサイズの固形不純
物が通過してしまう確率を減少させ得る。

かかる構成のセラミックフィルターを金属溶湯の濾過層
とする場合には、全体の見掛は気孔率が２５％〜６０％
であることが好ましいが、その理由は、見掛は気孔率が
２５％以下では、金属溶湯中に含まれる固形不純物のサ
イズとの関係で濾過流路の気孔径が小さ過ぎることにな
るため、早期にフィルターの目詰まりを生じさせるから
である。

また、見掛は気孔率が６０％以上では、金属溶湯中に含
まれる固形不純物のサイズとの関係で濾過流路の気孔径
が大き過ぎることになるため、除去すべき固形不純物を
確実に捕集てきなくなるためである。

（実施例） ■実施例１骨材粒子原料として、アルミナ粉末を造粒して焼結させ
た直径的１〜２　ｍｍのアルミナイドボール（商品名：
内外セラミック株式会社製）を使用した。その形状指数
ＳＦは１０５てあった。上記骨材粒子１００重量部に対
し１０重量部の無機質結合材を添加して有機バインダー
、水と共に混練した。これを成形・乾燥後、１３００℃
にて焼成し、平均気孔径及び見掛は気孔率を測定した。

■比較例１２比較例１では、骨材粒子原料として実施例１と同等径の
ブラウン電融アルミナを使用し、その形状指数ＳＦは１
４０であった。

比較例２では、やはり骨材粒子原料として実施例１と同
等径の焼結アルミナを使用し、その形状指数ＳＦは１６
０であった。

両比較例とも骨材粒子原料以外の点は実施例と同一条件
で製造され、同一方法にて平均気孔径及び見掛は気孔率
を測定した。

次の第１表に測定結果を示す。

上表に示されるように、骨材粒子原料をブラウン電融ア
ルミナ及び焼結アルミナとした従来のセラミックフィル
ター（比較例１．２）では、気孔径分布のばらつき（標
準偏差σ）が平均気孔径に対して２０．５％、２５．２
％と大きいが、形状指数ＳＦか１０５のアルミナイドボ
ールを使用した実施例１では、それが９．８％と小さく
なり、濾過流路の気孔径分布が狭くなったことが明らで
ある。

マタ、微小な固形不純物を含んだアルミニウム溶湯を上
記３種のセラミックフィルターにて濾過した結果を次の
第２表に示す。

実施例１によれば比較例２．３に比べて大形の固形不純
物の通過量が少なく、精度が高い濾過が行われているこ
とが示されている。尚、測定方法は、固化したアルミニ
ウム塊の１０箇所を所定倍率で電子顕微鏡にて観察し、
視野内に含まれる固形不純物の個数を数えた。

■実施例２〜５骨材粒子原料として直径１，０關〜０．５關のアルミナ
イドボールを使用し、前記第１実施例と同様の組成の無
機質結合材を、骨材粒子原料１００重量部に対し１５重
量部を添加し、有機バインダー及び水と共に混練した。

この原料の型内への充填塵を５種類に変化させて成形し
、これを焼成することにより、見掛は気孔率が２０．１
％〜６３．５％の範囲内にある５種類のセラミックフィ
ルターを製造した。固形不純物を含むアルミニウム溶湯
をこれらのセラミックフィルターに通し、フィルターの
単位面積当りの溶湯通過量、直径１０μ〜５μの固形不
純物の通過量及び強度を測定した。′／ｆＰ１定結果を
次の第３表に示す。尚、濾過前の溶湯中に含まれていた
直径１０μ〜５μの固形不純物は第２表と同様な測定方
法によれば３３個であった。また、強度は３点曲げミハ
イリス式により測定した抗折力を表す。

上表によれば、原料の充填率を高めて見掛は気孔率を低
くする程、濾過性能及び強度が向上するが、単位面積当
りの溶湯通過量が減少することが明らかである。従って
、いかなる見掛は気孔率のセラミックフィルターとする
かは、濾過すべき固形不純物の大きさ、必要な強度、或
いはフィルター寿命等によって適宜選択されるべき事項
であるが、アルミニウム溶湯を濾過して高純度アルミニ
ウムを得る場合には、除去すべき固形不純物のサイズや
溶湯通過量等との関係から見掛は気孔率が２５％〜６０
％の範囲内にあることが望ましい。

なお、上記各実施例では、本発明をアルミニウム溶湯用
のセラミックフィルターに適用した例を示したが、これ
に限らず食品工業用や排ガス浄化用のフィルター等に適
用することもできることは勿論である。

［発明の効果］本発明は以上述べたように、濾過流路の気孔径分布を狭
くできるから、除去すべき固形不純物がフィルターを通
過してしまうことを確実に防止でき、濾過の信頼性を大
きく固めることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は骨材粒子の形状指数を説明するための骨材粒子
の投影図形を示す図である。第じ乙

Claims

【特許請求の範囲】１、多数の骨材粒子を無機質結合材により結合させてそ
の骨材粒子間に濾過流路を網目状に形成してなるものに
おいて、前記骨材粒子として次式にて定義される形状指
数ＳＦが１２０以下である原料が使用されていることを
特徴とするセラミックフィルター。ＳＦ＝（ＳＦ＿１＋ＳＦ＿２＋ＳＦ＿３）／３ここで、ＳＦ＿１＝（π／４）×（Ｍ＾２／Ａ）×１００ＳＦ＿
２＝（１／４π）×（Ｐ＾２／Ａ）×１００ＳＦ＿３＝
（Ｍ／Ｂ）×１００Ｍ：骨材粒子の投影図形の最大差渡しＰ：骨材粒子の投影図形の周囲長さＢ：骨材粒子の投影図形の最大差渡しと直交する方向における最大幅Ａ：骨材粒子の投影図形の面積２、金属溶湯の濾過のために使用されるものであって、
全体の見掛気孔率が２５％以上６０％以下であることを
特徴とする請求項１記載のセラミックフィルター。