JP2003275530A - エアフィルタ - Google Patents

エアフィルタ

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JP2003275530A
JP2003275530A JP2002082839A JP2002082839A JP2003275530A JP 2003275530 A JP2003275530 A JP 2003275530A JP 2002082839 A JP2002082839 A JP 2002082839A JP 2002082839 A JP2002082839 A JP 2002082839A JP 2003275530 A JP2003275530 A JP 2003275530A
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filter
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Yuichiro Hayashi
祐一郎 林
Yoichi Fujimura
洋一 藤村
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】イオン性ガスを除去する濾材を含むエアフィル
タにおいて、フィルタ自身で除去性能の状態を識別でき
るエアフィルタを提供する。 【解決手段】イオン性ガスを除去する濾材を含むエアフ
ィルタであって、酸塩基指示薬を含有しているエアフィ
ルタ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はイオン性ガスを除去
するエアフィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電気・電子工業分野、バイオケミ
カル分野などでクリーンルーム等、クリーン閉空間での
作業の必要性が急増している。それぞれの製造技術レベ
ルの向上が進むにつれて、そのクリーン度への要求も厳
しいものになってきている。また、それに付随した分析
技術がここ数年で飛躍的に向上したことにより、これま
では問題として顕在化しなかった物質の除去がいかに必
要かということも明かになってきた。特に近年、HEP
Aフィルタ等では除去することが不可能なイオン性ガス
の除去の必要性が強く提言されている。超LSI等を製
造する電子工業分野では、その集積度が上がるに従って
イオン性ガスの存在により直接製品の歩留まりを悪化さ
せる現象などが特定されるに至って、HEPAフィルタ
とは全く異なるコンセプトによりイオン性ガスを極低濃
度まで吸着・除去するためのエアフィルタが生まれた。
このようなエアフィルタには、イオン交換繊維を用いた
タイプ(例えば特開平6−24534号公報)、活性炭
繊維に各種薬剤を添着したタイプ(例えば、特開平4−
97904号公報)などがある。これらのエアフィルタ
は吸着によりイオン性ガスを除去するため、いずれかの
時期には寿命が訪れる。
【0003】そのため、そのときのエアフィルタの除去
性能を判断するためにエアフィルタ上流の対象ガス濃度
と下流側の対象ガス濃度とを測定することにより除去効
率を計算していた。しかし、この方法は測定のためにイ
ンピンジャーで捕集する等、外部機器の使用が必要であ
り手間やコストがかかる。また、近年、環境中のアンモ
ニアガスを常時測定できるアンモニア自動分析機器なる
ものが出ているが、これでもエアフィルタ以外にその装
置を設置しなくてはならないことは自明である。
【0004】エアフィルタを使用する者にとって、エア
フィルタ自体がエアフィルタの除去性能状態を知らしめ
ることができるエアフィルタがあればそれ以上に越した
ことはない。しかし、実際除去する対象がガスであるエ
アフィルタでは、目に見えて除去性能状態を知らしめる
機能は非常に難しく今までそのようなエアフィルタは存
在しなかった。
【0005】目に見えてエアフィルタ状態を判断する場
合、分かりやすい方法としては色調変化が挙げられる。
このような色調変化をエアフィルタに有する方法として
特開平10−174839号公報に金属イオンを担持し
た方法が紹介されている。しかし、この方法では金属イ
オンを使用しているため金属イオンが放出されウエハー
に悪影を及ぼしてしまう。金属イオンは半導体の工程上
微量に存在するだけでも悪影響を及ぼすためppb以下レ
ベルの濃度管理が必要であり上記方法はこのような工程
上に使用されるエアフィルタに使用することはできな
い。また、この方法は最適濃度を調整することが難しい
ため滴下法で濃度勾配を作る必要があると記載されてお
り、エアフィルタ一面が変色するわけでない。そのた
め、変色している所が分かりづらく方法として確立され
ているものの実用にはほど遠い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題点を鑑み
て、本発明はイオン性ガスを除去する濾材を含むエアフ
ィルタにおいて、エアフィルタ自身で除去性能の状態を
識別できるエアフィルタを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、以下の構成を採用する。
【0008】すなわち、本発明は、(1)イオン性ガス
を除去するための濾材を含むエアフィルタであって、酸
塩基指示薬を含んでいるエアフィルタ、(2)酸塩基指
示薬が非金属系の指示薬である、前記(1)に記載のエ
アフィルタ、(3)酸塩基指示薬が、弱アルカリ性もし
くは弱酸性のpH領域で色調変化するものである、前記
(1)または(2)に記載のエアフィルタ、(4)酸塩
基指示薬が、クロロフェノールレッド、ブロモクレゾー
ルグリーン、ブロモチモールブルーおよびフェノールレ
ッドから選ばれる少なくとも1種を含んでいる、前記
(1)〜(3)のいずれかに記載のエアフィルタ、
(5)酸塩基指示薬を含む部分が吸湿性を有する、前記
(1)〜(4)のいずれかに記載のエアフィルタ、
(6)酸塩基指示薬が、吸湿性の溶媒とともに含まれて
いる、前記(1)〜(5)のいずれかに記載のエアフィ
ルタ、(7)溶媒がグリセリンである、前記(6)に記
載のエアフィルタ、(8)濾材が酸塩基指示薬を含んで
いる、前記(1)〜(7)のいずれかに記載のエアフィ
ルタ、(9)濾材がイオン交換体で形成されている、前
記(1)〜(8)のいずれかに記載のエアフィルタ、
(10)濾材が空気の流れ方向と直行に配置されてい
る、前記(1)〜(9)のいずれかに記載のエアフィル
タ、(11)濾材が空気の流れ方向と平行に多列に配置
されている、前記(1)〜(9)のいずれかに記載のエ
アフィルタ、である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、イオン性ガスを除去す
るための濾材を含むエアフィルタであって、酸塩基指示
薬を含んでいるエアフィルタであることを特徴とする。
本発明における色調変化の方法は対象イオン性ガスが指
示薬を含有するエアフィルタに吸収されることにより吸
収部分のPH変化により指示薬の色調変化を生じさせるこ
とである。そのため、本発明に使用する指示薬はPH変化
により色調変化を起こすものである事が望ましい。
【0010】たとえば、アンモニアは水と次式のように
反応する。
【0011】
【化1】
【0012】この式は右に大きく傾いているため大気中
では大気中の水分と反応しNH4 +とアンモニウムイオン
の形でほとんど存在している。アンモニアを除去するフ
ィルタという場合、フィルタが実際除去するのはアンモ
ニウムイオンである。よってアンモニアガスを除去する
場合、その指示薬としては中性からアルカリ性で色調変
化する指示薬が好ましい。もちろん、酸性ガス除去フィ
ルタであれば使用する指示薬としては酸性条件下で色調
変化するものが好ましい。たとえば、中性からアルカリ
性で色調変化する指示薬としてはフェノールフタレイン
がある。フェノールフタレインはその色調変化を起こす
pHが8.2〜10であるので、アルカリ性イオンガス
の除去用フィルタでの使用が好ましく、酸性ガス除去フ
ィルタに含有する指示薬としては不向きである。しか
し、実際に半導体の製造工程などで発生するアンモニア
ガスは微量であり高pH域には達しにくいので、高いp
Hでなければ色調が変化しないフェノールフタレインを
用いた場合、フィルタの除去性能を判断するに際しては
実用的ではない。このような条件で用いる指示薬として
はクロロフェノールレッド(変色領域pH5.0〜6.
6黄→赤)、ブロモチモールブルー(変色領域pH6.
0〜7.6黄→青)、ブロモクレゾールグリーン(変色
領域pH3.8〜5.4黄→青)、フェノールレッド
(pH6.8〜8.4黄→赤)のような中性領域付近か
ら弱アルカリ性領域付近で色調変化する指示薬が好適で
ある。また、これら4種指示薬は色調変化を起こすpH
が上記のように微妙に異なるので、これらの混合物を用
いることもエアフィルタの除去性能状態を段階的に識別
出来るという点から望ましい。
【0013】ところで、一般的にpH変化というのは水
の存在下で起こる変化なのでpH変化を起こさせるため
には水分中に酸塩基指示薬が含まれていることが必要で
ある。エアフィルタに含まれる酸塩基指示薬を効果的に
作用させるため、エアフィルタの一部に吸湿性を持たせ
ることも好ましい。吸湿性を持たせるには、たとえば、
これらの指示薬を溶解させる溶媒として、環境中の水蒸
気を吸収することができるグリセリンなどの吸湿性を有
する溶媒を用いて、指示薬をこの溶媒とともにエアフィ
ルタに付与することは好ましい態様の1つである。指示
薬を含有する材質としては対象ガスが通気する箇所にあ
るフィルタ材のいずれでも構わないしその一部であって
もよい。たとえば、エアフィルタの上流側や下流側に不
織布等を使用する場合、この不織布等の材料に含有して
もよい。しかし、特に好ましいのは対象ガスを吸着する
濾材そのものに指示薬が含有していることである。ケミ
カルフィルタの濾材としては活性炭のような物理的吸着
材やイオン交換体のような化学的吸着材があるが、本発
明はどちらの濾材を使用したエアフィルタに適用でき
る。しかし、本発明は、色調変化により除去性能を判定
できることが特徴であるため、濾材そのものが黒色であ
るなど著しく色調変化の妨げになるものは好ましくな
い。たとえば、イオン交換体で構成された濾材などはそ
の濾材自体に色調変化を妨げるような色のものが少ない
ので好ましい。
【0014】アンモニアガスを除去するフィルタにおい
てよく使用されるイオン交換体の交換基としてスルホン
酸基がある。この場合のアンモニアガスの吸着機構は次
の(A)式の化学反応である。 R−SO3 - + + NH4 + → R−SO3 - NH4 ++H+・・・(A) 上記のような機構の化学反応は反応速度が早く、アンモ
ニアガスを除去するためのフィルタ材に捕捉されたアン
モニウムイオンはこの化学反応により化学的に吸着され
る。この反応は、イオン交換基の能力が落ちるまで継続
する。本発明はこの点に着目したものである。すなわ
ち、イオン交換基を有するフィルタ濾材に酸塩基指示薬
を含有させればスルホン酸基の能力があるうちはアンモ
ニウムイオンはスルホン酸基と(A)の式の形で吸着さ
れるので、指示薬の色調は変化しない。しかし、イオン
交換基がその能力を維持できなくなるとアンモニウムイ
オンが吸着されにくくなり、指示薬付近でのpH変化が
起こり指示薬が色調変化する。つまり、濾材の色調は交
換能力が低下し始めると変化することとなり識別でき
る。よって、好ましくはイオン交換基を有する濾材であ
ることが望ましいがもちろんこれに限ったものではな
い。使用されるイオン交換体は例えば単繊維、単繊維の
集合体、それらの加工品である織布、不織布やそれらの
加工品、粒子・粉末などどのような形態が考えられるが
化学反応により吸着させているのであればどんな形態で
も構わない。また、エアフィルタの構造としても濾材を
通気する直行流タイプであれエアフィルタ濾材内部に空
隙を有しエアーがその部分を通過するタイプのエアフィ
ルタであれ構わない。
【0015】
【実施例1】溶液の調整 (1)クロロフェノールレッド 0.5gを秤量する。
秤量したクロロフェノールレッドにグリセリンを加え溶
解させ100mlにし、0.5%グリセリン溶液を調整
した。 (2)ブロモクレゾール0.5gを秤量する。秤量した
クロロフェノールレッドにグリセリンを加え溶解させ1
00mlにし、0.5%グリセリン溶液を調整した。 (3)ブロモチモールブルー.5gを秤量する。秤量し
たクロロフェノールレッドにグリセリンを加え溶解させ
100mlにし、0.5%グリセリン溶液を調整した。 (4)フェノールレッド0.5gを秤量する。秤量した
クロロフェノールレッドにグリセリンを加え溶解させ1
00mlにし、0.5%グリセリン溶液を調整した。 ここで、(1)〜(4)の濃度の単位は試料のweight
(g)/溶媒のvolume(ml)で表示したものである。
【0016】次いで、(1)〜(4)の液を等量混合し
混合液を調整した。この混合液の色は赤色だった。 濾材への含有 濾材としてイオン交換基を有する不織布(白色)を用
い、上記で調整した混合液に浸し、濾材を染色した。乾
いたタオルの上に一日放置しておくと不織布は黄色に染
色された。 ガス吸着試験 前述の染色された不織布を5cm×5cmに切り取り、
図1に示すガス吸着試験装置1の試料取りつけ口2に設
置した。上流側から5ppmに調整したアンモニアガス
を通気し、0.5L/sの速度でポンプ5で吸引して上
流サンプリング口3および下流サンプリング口4より検
知管で濾材の上流側、下流側のそれぞれのアンモニア濃
度を確認した。結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】表1に示すように、最初は濾材に変色はな
いがアンモニア吸着力が濾材から失われ出すのとほぼ同
時に濾材が変色し始め、吸着能力の低下を濾材の色調変
化によって判定することができた。
【0019】
【実施例2】溶液の調整 (1)クロロフェノールレッド 0.5gを秤量する。
秤量したクロロフェノールレッドにグリセリンを加え溶
解させ100mlにし、0.5%グリセリン溶液を調整
した。
【0020】ガーゼへの含有 市販のガーゼ(白色)に上記で調整したクロロフェノー
ルレッド溶液を含有させた。ガーゼの色は黄色に変色し
た。
【0021】変色試験 前述の染色されたガーゼを5cm×5cmに切り取り、
図1に示すガス吸着試験装置1の試料取りつけ口2に設
置した。上流側から320ppbに調整したアンモニア
ガスを通気し、2L/sの速度でポンプ5で吸引してガ
ーゼの変色を目視で観察した。その結果を表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】上記の結果から、ppmオーダー以下の実
際のケミカルフィルタの使用条件により近い低濃度領域
においても変色が認められることが分かった。
【0024】
【発明の効果】本発明は金属系の指示薬を用いることな
く非金属系の指示薬を用い、いままでなしえなかったエ
アフィルタ自身でその除去性能の状態を識別できるエア
フィルタを提供する。本発明により、エアフィルタの交
換時期を目視で容易に知ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るガス吸着試験装置の概略
図である。
【符号の説明】
1:ガス吸着試験装置 2:試料取りつけ部 3:上流側サンプリング口 4:下流側サンプリング口 5:ポンプ 6:積算流量計

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】イオン性ガスを除去するための濾材を含む
    エアフィルタであって、酸塩基指示薬を含んでいるエア
    フィルタ。
  2. 【請求項2】酸塩基指示薬が非金属系の指示薬である、
    請求項1に記載のエアフィルタ。
  3. 【請求項3】酸塩基指示薬が、弱アルカリ性もしくは弱
    酸性のpH領域で色調変化するものである、請求項1ま
    たは2に記載のエアフィルタ。
  4. 【請求項4】酸塩基指示薬が、クロロフェノールレッ
    ド、ブロモクレゾールグリーン、ブロモチモールブルー
    およびフェノールレッドから選ばれる少なくとも1種を
    含んでいる、請求項1〜3のいずれかに記載のエアフィ
    ルタ。
  5. 【請求項5】酸塩基指示薬を含む部分が吸湿性を有す
    る、請求項1〜4のいずれかに記載のエアフィルタ。
  6. 【請求項6】酸塩基指示薬が、吸湿性の溶媒とともに含
    まれている、請求項1〜5のいずれかに記載のエアフィ
    ルタ。
  7. 【請求項7】溶媒がグリセリンである、請求項6に記載
    のエアフィルタ。
  8. 【請求項8】濾材が酸塩基指示薬を含んでいる、請求項
    1〜7のいずれかに記載のエアフィルタ。
  9. 【請求項9】濾材がイオン交換体で形成されている、請
    求項1〜8のいずれかに記載のエアフィルタ。
  10. 【請求項10】濾材が空気の流れ方向と直行に配置され
    ている、請求項1〜9のいずれかに記載のエアフィル
    タ。
  11. 【請求項11】濾材が空気の流れ方向と平行に多列に配
    置されている、請求項1〜9のいずれかに記載のエアフ
    ィルタ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006526088A (ja) * 2003-03-12 2006-11-16 スリーケイ テクノロジーズ インコーポレイテッド 道路から汚染物質を除去するためのシステムおよび方法
KR200473248Y1 (ko) * 2013-12-24 2014-06-19 최성민 산 제거 장치의 필터 교환시기 및 산 오염 경고 알림장치
US10639588B2 (en) 2015-08-28 2020-05-05 Serionix, Inc. Gas filters for acidic contaminants
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