JP2002119810A - 金属エアフィルタ装置及び金属エアフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡便に製造でき、微少な塵埃を除去で
きる金属エアフィルタを提供する。 【解決手段】 収納体４内部には、第１及び第２の通常
焼結金属体２，３が配設されると共に、両者の間には、
金属エアフィルタとしての綿状高融点金属体１が封入、
固定されており、この綿状高融点金属体１は、酸素と不
活性ガスの混合ガス中において、高融点金属を加熱し
て、この高融点金属の酸化物を生成、堆積させた後、還
元雰囲気中において、高融点金属酸化物の堆積層を還元
して得た高融点金属の堆積層によりなるものであるの
で、空孔度が高く微細な塵埃を確実に除去できるものと
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体中の微小な塵
埃を除去するエアフィルタ及びその製造方法に係り、特
に、金属微粒子を用いてなるエアフィルタの性能向上を
図ったものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エアフィルタとしては、金属の粒
子を、粒子相互の空隙を保持しながらプレスにより圧縮
成形した後に焼結させたものや、ガラスウールなどの無
塵タイプの繊維を幾層にも重ねたものや、さらには、微
少なプラスチック粒子をプレス成形及び加熱して多孔質
材状にしてなるものなど、様々なものが公知・周知とな
っている。これらは、所定の容器に封入されたり、ま
た、所定の枠材等に固定されて気体中の塵埃等の除去を
行うフィルタ装置として用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の金属
エアフィルタの場合、例えば、金属の粒子を固めて焼結
させた構造を有してなるものにあっては、金属の粒子が
微粒子となるに従いプレス成形等で固めて焼結させた場
合、微粒子間の空隙が殆どなくなってしまい、エアフィ
ルタとしての機能が低下したものとなってゆくという問
題があった。その一方、微少な塵埃を除去するために
は、金属粒子の間に細かな空隙（空孔）があることが必
要となるが、上述のようにあまり金属粒子が微粒子にな
ると微粒子間の空隙が殆どなくなってしまう傾向にある
ため、十分な微少塵埃の除去機能を有する実用性のある
金属エアフィルタの実現が困難であった。本発明は、上
記実状に鑑みてなされたもので、微少な塵埃を除去でき
るエアフィルタを比較的簡便に得ることのできる製造方
法及び金属エアフィルタ装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記発明の目的を達成す
るため、本発明に係る金属エアフィルタ装置は、高融点
金属微粒子が空孔を介して繋がった粉末、または、高融
点金属微粒子が空孔を介して堆積して綿状となった綿状
高融点金属体が、気体供給孔と気体排出孔とを有してな
る収納体に封入固定されてなるものである。

【０００５】かかる構成においては、高融点金属微粒子
が空孔を介して繋がった粉末、または、高融点金属微粒
子が空孔を介して堆積して綿状となった綿状高融点金属
体は、空孔が従来に比して微少で、かつ、その空孔度が
高いため、通常焼結金属体では捕捉することのできない
微少な塵埃が確実に捕捉されて、塵埃が十分除去された
気体を気体排出孔から排出することができるものであ
る。

【０００６】金属エアフィルタとしての綿状高融点金属
体の製造方法としては、酸素と不活性ガスの混合ガス中
において、高融点金属を加熱して、基板上に前記高融点
金属の酸化物を生成、堆積させた後、還元雰囲気中にお
いて、前記高融点金属酸化物の堆積層を還元して高融点
金属の堆積層を生成して得るのが好適である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する
部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明
の趣旨の範囲内で種々改変することができるものであ
る。最初に、本発明の実施の形態における金属エアフィ
ルタ装置（以下「本装置」と言う）の構成について、図
１を参照しつつ説明する。最初に、本装置の構成を概括
的に述べれば、本装置は、気体供給孔７ａと気体排出孔
１０ａとを有してなる収納体４の内部に、金属エアフィ
ルタとしての綿状高融点金属体１が第１及び第２の通常
焼結金属体２，３により挟持されるように封入固定され
てなるものである。すなわち、まず、収納体４は、蓋体
部５と収納部８とに大別されてなり、蓋体部５は、有底
筒状に形成された蓋体本体部６を有すると共に、この蓋
体本体部６の底部の中央から蓋体本体部６の開口面側と
反対方向へ筒状に延設され、かつ、気体供給孔７ａが穿
設された気体導入部７が形成されたものとなっている。
また、蓋体本体部６の開口部側の内周面には、次述する
収納部８の外周面に形成された雄ねじ１１ａと螺合する
雌ねじ１１ｂが形成されている。

【０００８】一方、収納部８は、有底筒状に形成された
収納本体部９を有すると共に、この収納本体部９の底部
の中央から収納本体部９の開口面側と反対方向へ筒状に
延設され、かつ、気体排出孔１０ａが穿設された気体排
出部１０が形成されたものとなっている。収納本体部９
は、その外径が上述した蓋体本体部６の内径と略一致す
るものとなっており、その外周面に形成された雄ねじ１
１ａを蓋体本体部６の雌ねじ１１ｂに螺合させること
で、収納本体部９の開口部側の一部が蓋体本体部６内に
嵌装されるものとなっている。なお、本発明の実施の形
態においては、上述のように収納本体部９が蓋体本体部
６に嵌装された状態において、収納本体部９の開口部側
の端面と蓋体本体部６の底部との間には、間隙が生じる
ようになっており、その部分には、シール材としていわ
ゆる第１のＯリング１２ａが設けられたものとなってい
る。

【０００９】収納本体部９の内部においては、その底部
側から開口面側へ向かって、第２のＯリング１２ｂ、第
２の通常焼結金属体３、綿状高融点金属体１及び第１の
通常焼結金属体２が順に互いに接合するように配設され
たものとなっている。すなわち、第１の通常焼結金属体
２は、第１のＯリング１２ａを介して気体供給孔７ａ
に、また、第２の通常焼結金属体３は、第２のＯリング
１２ｂを介して気体排出孔１０ａに、それぞれ臨むよう
になっている。第１及び第２の通常焼結金属体２，３
は、金属微粒子間の空隙（空孔）が綿状高融点金属体１
のそれに比して大きい従来の金属フィルタであり、した
がって、微少塵埃に対する除去性能はさほどに高いもの
ではなく、殆どの微少塵埃が通過する程度のものであ
る。この収納本体部９内部において、第１及び第２の通
常焼結金属体２，３は、その配設位置が容易に変化しな
いように、例えば、金属用接着剤等により、それぞれの
位置に固着されたものとなっている。綿状高融点金属体
１は、後述する製造手順により得られるもので、それ自
体は、例えば、綿のように比較的その形態が外力によっ
て変形し易いものであるが、上述した第１及び第２の通
常焼結金属体２，３の間の空間に封入されることで、後
述するように気体供給孔７ａから導入される気体の圧力
に対抗して封入位置がほぼ固定された状態に維持される
ものとなっている。

【００１０】かかる構成においては、例えば、図示され
ない送風機等により気体導入部７には微少な塵埃を含む
気体が導入され、この導入気体は、気体導入部７を介し
て蓋体本体部６に至り、そして、収納本体部９の第１の
通常焼結金属体２、綿状高融点金属体１及び第２の通常
焼結金属体３を通過して、気体排出孔１０ａから外部へ
排出されるようになっている。ここで、第１の通常焼結
金属体２は、従来のものであるため、導入気体に含まれ
る微少な塵埃の除去機能はさほどではなく、殆どの微少
塵埃は、綿状高融点金属体１へ向かうこととなるが、こ
の綿状高融点金属体１は、その金属粒子の相互の空隙
（空孔）が第１及び第２の通常焼結金属体２，３におけ
るそれと比較して非常に微少なものとなっている。その
ため、微少な塵埃は、綿状高融点金属体１の空隙に捕捉
されることとなる一方、気体自体は、何ら支障なく綿状
高融点金属体１を通過することができ、さらには、第２
の通常焼結金属体３を通過して外部へ排出されることと
なる。

【００１１】次に、綿状高融点金属体１の製造手順につ
いて説明する。まず、半導体部材の処理等で使用される
と同様なガスの導入や圧力調整等が可能に構成されたい
わゆる反応装置内（図示せず）に、酸素ガスと不活性ガ
スとしてのアルゴンガスを流量比３：７の割合で混合し
た混合ガスを導入し、反応装置内の圧力を０.１toorか
ら１００toorの間の適宜な値に設定する。ここで、圧力
範囲を０.１toor〜１００toorとしたのは、０.１toor以
下とした場合には、後述するように反応装置内で得られ
る金属微粒子の堆積構造が緻密すぎ、例えば、従来のス
パッタリング法で形成した堆積構造と同じ緻密さとなっ
てしまい、微粒子間の空孔率が低いものが生成されるこ
ととなってしまう一方、１００toor以上とした場合に
は、逆に堆積構造が粗密すぎ、加熱処理後の金属微粒子
の堆積構造も粗密になってしまい、所望する微少塵埃を
除去できる機能を有するものが得られなくなるためであ
る。

【００１２】ガス流量、圧力が安定したところで、反応
装置内において、基板（図示せず）に対して垂直方向に
配置した高融点金属であるタングステン線（図示せず）
に所定の大きさの電流を流して、タングステン線を１２
００℃に加熱する。ここで、タングステン線の温度は、
放射温度計で測定するのが好適である。また、タングス
テン線に通電する電流値は、反応装置の外部から制御で
きるようにしておき、放射温度計の温度を確認しながら
上述の温度が得られるように、その大きさを制御するも
のとする。なお、タングステン線は、複数本用いるよう
にしたほうが、基板の広い面積において、均一の膜厚で
微粒子の堆積が可能となり好適である。加熱されたタン
グステン線は、その近傍の酸素と反応して酸化物を形成
し、蒸発して酸化タングステン微粒子となり、この酸化
タングステン微粒子が基板上に落下して、極めて大きな
いわば綿状の酸化タングステン層を形成することとな
る。

【００１３】次いで、上述のように綿状の酸化タングス
テン層を、図示されない基板ごと、乾燥水素雰囲気中
（還元雰囲気中）で５００〜１２００℃の範囲で加熱、
還元する。これにより、タングステン微粒子の堆積層を
得ることができる。ここで、温度範囲を５００〜１２０
０℃としたのは、５００℃未満の場合、酸化タングステ
ンに酸化物が残留して良好なタングステン微粒子の堆積
層を得ることができないためであり、１２００℃を越え
ると急速にタングステン微粒子が凝集して、酸化タング
ステン微粒子が堆積した際の形状が消失してしまうから
である。なお、乾燥水素雰囲気の温度は、より好ましく
は、５００℃〜６００℃の範囲とするのが適切である。
このようにして得られた綿状の水素還元タングステン微
粒子堆積層は、高融点金属体であり、多くの微少な空孔
を有してなるものである。そして、いわゆる空孔度が高
いことから、この綿状の高融点金属体に光りが入射する
と、空孔内で反射を繰り返す内に吸収されてしまうため
に反射係数が非常に小さくなり、全体が黒く見えるよう
になるという性質を有するものである。しかも、光の入
射角に依存することなく、あらゆる方向に対しても反射
係数が非常に小さくできるというものである。換言すれ
ば、いわば金属黒の性質を有する堆積層を、タングステ
ンで実現しているということができるものである。

【００１４】なお、上述したタングステン線に代えてモ
リブデン線を用いてもよく、タングステン線を用いた場
合と同様にして、モリブデン微粒子による綿状の堆積層
を得ることができる。また、上述した発明の実施の形態
においては、第１及び第２の通常焼結金属体２，３の間
に、綿状高融点金属体１を封入するようにしたが、必ず
しも綿状の高融点金属体である必要はなく、例えば、高
融点金属微粒子（例えばタングステン微粒子）が空隙
（空孔）を介して繋がった粉末のような形態であっても
よいものである。

【００１５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、高融点金属を用いて高融点金属微粒子による堆積層
を得るようにし、これを金属エアフィルタとしたので、
空孔度が高い金属エアフィルタを得ることができ、その
ため、微少な塵埃を確実に除去することができる金属エ
アフィルタ及びそれを用いてなる金属エアフィルタ装置
を提供することができるという効果を奏するものであ
る。また、高融点金属微粒子による堆積層は、比較的簡
易な手順により生成することができるので、微少な塵埃
を除去できる金属エアフィルタを容易に提供することが
できるという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における金属エアフィルタ
装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１…綿状高融点金属体 ２…第１の通常焼結金属体 ３…第２の通常焼結金属体 ４…収納体 ５…蓋体部 ７…気体導入部 １０…気体排出部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高融点金属微粒子が空孔を介して繋がっ
   た粉末、または、高融点金属微粒子が空孔を介して堆積
   して綿状となった綿状高融点金属体が、気体供給孔と気
   体排出孔とを有してなる収納体に封入固定されてなるこ
   とを特徴とする金属エアフィルタ装置。
2. 【請求項２】 収納体内には、２つの通常焼結金属体
   が、高融点金属微粒子が空孔を介して繋がった粉末、ま
   たは、高融点金属微粒子が空孔を介して堆積して綿状と
   なった綿状高融点金属体を挟むようにして、かつ、前記
   ２つの通常焼結金属体のいずれか一方は、気体供給孔
   に、他方は、気体排出孔に、それぞれ臨むように配設さ
   れてなることを特徴とする請求項１記載の金属エアフィ
   ルタ装置。
3. 【請求項３】 高融点金属微粒子または綿状高融点金属
   体は、タングステンまたはモリブデンを用いてなるもの
   であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の金
   属エアフィルタ装置。
4. 【請求項４】 酸素と不活性ガスの混合ガス中におい
   て、高融点金属を加熱して、基板上に前記高融点金属の
   酸化物を生成、堆積させた後、 還元雰囲気中において、前記高融点金属酸化物の堆積層
   を還元して金属エアフィルタとしての高融点金属の堆積
   層を生成することを特徴とする金属エアフィルタの製造
   方法。
5. 【請求項５】 高融点金属は、タングステンまたはモリ
   ブデンであることを特徴とする請求項４記載の金属エア
   フィルタの製造方法。