JP2005313144A - ケミカルフィルター及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィルターケースの圧力損失を低減し、軽量化、製造の簡便化、フィルターの均一使用、しかも組み付けが容易であるケミカルフィルターを提供すること。
【解決手段】 ガス吸着媒体が担持された薄板状のハニカム濾材２を、通気方向に対して複数のＶ字型を描くように配置し、接着剤または固定手段により自立させ、フィルターケースに収納する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば、半導体製造工場や精密電子機器製造工場等のクリーンルーム内において、人体又は製造工程中に発生する、極低濃度の酸性ガス状汚染物質、塩基性ガス状汚染物質、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）等のガス状汚染物質を除去するケミカルフィルター及びその製造方法に関するものである。

半導体製造・液晶製造等の先端産業では、製品の歩留まりや品質、信頼性を確保するため、クリーンルーム内における空気や製品表面の汚染制御が重要となっている。特に半導体産業分野では製品の高集積度化が進むにつれ、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡ等を用いた粒子状汚染物質の制御に加え、イオン性ガス状汚染物質の制御が不可欠となっている。例えば、アミン類は大気中に数十ｐｐｂ含まれており、外気を採り入れる際にクリーンルーム内に侵入する。また、クリーンルーム内の建材、プロセス用の薬品からもアミン類などの塩基性ガス汚染物質が発生していることが知られている。

これら塩基性ガス汚染物質がクリーンルーム内に１０〜２０ｐｐｂ存在すると、フォトレジスタンスの形状異常を引き起こし（Ｔトップ現象）、また、酸性ガスと反応することにより塩を形成し、プロセス装置の光学部品やシリコーンウエーハ表面に曇りを生じさせる。このため、ガスを吸収する反応材として酸性物質を担持したケミカルフィルターを使用し、アミン類などの塩基性ガス汚染物質を除去している。

他方、クリーンルーム内に酸性ガス汚染物質が存在すると、除塵フィルターのガラス繊維を腐食することによりボロンの発生を促進し、また、ＩＣなどの金属腐食を引き起こす。このような酸性ガス汚染物質対策のため、ガスを吸収する反応材として塩基性物質を担持したケミカルフィルターを使用し、酸性ガス汚染物質を除去している。

ケミカルフィルター使用用途としては、クリーンブースや天井設置型ＦＦＵに設置する場合や、半導体製造装置に設置する場合があるが、その場合空調機の小型化に伴いケミカルフィルターの薄厚化が進んでいる。

また、クリーンルーム内リターンダクト、及び外気導入口にケミカルフィルターを設置する場合があるが、この場合、ケミカルフィルターを決められたスペース内に収納する必要がある。一方、クリーンルーム内リターンダクト、及び外気導入口では、不純物を含む大風量空気を処理する必要があり、必然的にダクト内は高風速となり、薄厚フィルターでは被処理空気との接触時間（レジデンスタイム）が短くなる為、十分な除去性能が得られない。レジデンスタイム増加の為、フィルター厚みを増加させると、圧力損失が大きくなり、送風ブロアの大容量化、送風エネルギーの増大などの問題が生じることとなる。従って、フィルターの占有面積の低減、及び空調設備系の圧力損失低減と言う要求がある。

従って、クリーンルーム内リターンダクト、及び外気導入口で使用されるケミカルフィルターの要求を満たす方法として、ダクト開口面積に対して、フィルター表面積を増加させることで、レジデンスタイムを増加させる方法がある。具体的には、フィルター数枚をケーシング内に収納し、複数のＶ字型になるよう配置する方法（特許文献１参照）と、プリーツ型フィルターを使用する方法（特許文献２，３参照）があり、高風速（風速１ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓ）に対応している。
特開平９−２２０４２６号公報 特開平９−２３９２２３号公報 特開平７−２８９８２８号公報

ところで、粒状活性炭充填したカセットタイプでＶ型に配置する場合、従来の手法では厚みの薄いフィルターを複数枚製造し、それぞれを枠組みした後ケーシング内に収納し、複数のＶ字型に配置していた。この場合の問題点として、粉落ち、発塵量が多く、クリーンルーム内を汚す。活性炭を充填している為、非常に重い。フィルター枠組みに手間が掛かる。カセット枠の重量分、全体が重くなる等の問題点があった。

また、プリーツ構造体ではフィルター濾材がフェルト状、不織布状であり、保形用の波形スペーサ、また一般に金属製あるいは硬質プラスチック製の網やパンチングメタル等の硬質多孔体が使用され、これらに起因する圧力損失増加がある。また、折り目の山、谷部にエアーが流れず、均一にフィルターが消費されないという問題点もある（特許文献３参照）。さらに、保形用スペーサとフィルター濾材の接合部には接着剤による溶接が必要である。また、組み付けが容易ではなく、廃棄の際に上記波型スペーサ、硬質多孔体が産業廃棄物となる（特許文献２参照）。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィルターケースの圧力損失を低減し、軽量化、製造の簡便化、フィルターの均一使用、しかも組み付けが容易であるケミカルフィルター及びその製造方法を提供するものである。

１）本発明のケミカルフィルターは、ガス吸着媒体が担持された薄板状のハニカム濾材を、通気方向に対して複数のＶ字型を描くように配置し、フィルターケースに収納したことを特徴とする。
前記構成のケミカルフィルターによれば、Ｖ字型に配置することによって、フィルターケース開口面積に対し、フィルター有効表面積が増加するため、フィルターへ垂直に通風するときに比べ、フィルターケースの圧力損失が低減する。このフィルターケースは、高風速（1ｍ／ｓ〜３ｍ／ｓ）の場合に対応したフィルターケースである。

２）また、本発明のケミカルフィルターは、前記１）のケミカルフィルターであって、前記薄板状のハニカム濾材の折り曲げ部が独立、又は一体化していることを特徴とする。
前記構成のケミカルフィルターによれば、ハニカム濾材の折り曲げ部が一体化している場合は、フィルターブロックにフィルターの通風方向、及び通風逆流方向と平行になるよう切込みを入れる（ハニカムフィルター自体はハニカムフルート方向と垂直に切込みが入ることとなる）。切込みは交互になるようにし、完全に切断される手前１ｍｍ〜１０ｍｍほど残す。両側から引張り、展張した状態でケーシング内に収納する。

この構成により、１枚のフィルターで複数のＶ字型に配置することが可能になり、フィルターケースの低圧力損失、軽量化、製造の簡便化が可能になった。また、フィルター枠を必要としないことから、フィルター枠によって通風されない部分が無くなり、フィルターを有効に使用することが可能である。

また、ハニカム濾材の折り曲げ部が独立している場合は、ハニカムフィルター自体をハニカムフルート方向と垂直方向にカットする。カット後、各フィルターをフィルターケースに収納し、複数のＶ字型に配置する。フィルターとフィルターケースの間は、固定手段により自立していない場合には接着剤等または樹脂発泡体と接着剤等でエアーリークを防止する。また、固定手段で自立している場合には樹脂発泡体でエアーリークを防止する。
更に、ハニカム構造体の強度が高く、自立性がある為、波型スペーサ、硬質多孔体等の部材を必要としない上、組付けが容易である。

３）また、本発明のケミカルフィルターは、前記１）または２）のケミカルフィルターであって、前記ガス吸着媒体が、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、無機塩基、酸性無機塩、無機酸より選ばれる少なくとも１種を担持したことを特徴とする。
前記構成のケミカルフィルターによれば、空気中の凝集性有機物質、塩基性ガス、酸性ガスの少なくとも１成分を除去することができる。

４）また、本発明のケミカルフィルターは、前記１）または２）のケミカルフィルターであって、前記ハニカム濾材が、繊維質ペーパーから構成されていることを特徴とする。
前記構成のケミカルフィルターによれば、前記吸着媒体を繊維質ペーパーの空隙、および表面に多量に担持することができ、除去性能が向上できる。

５）また、本発明のケミカルフィルターは、前記１）〜４）のいずれか一項に記載のケミカルフィルターであって、前記薄板状のハニカム濾材が、前記フィルターケースに設けられた固定手段により自立していることを特徴とする。
前記構成のケミカルフィルターによれば、固定手段によってハニカム濾材を位置決めして自立させることができるので、ハニカム濾材をフィルターケース内に安定して収納することができる。

６）また、本発明のケミカルフィルターは、前記５）記載のケミカルフィルターであって、前記固定手段が、非接合手段で前記薄板状のハニカム濾材を固定していることを特徴とする。
前記構成のケミカルフィルターによれば、固定手段により、ハニカム濾材が接着剤等を使用せずに固定されるために、接着材等の接合手段を用いた場合と比べて、アウトガスの発生がなく、クリーンルーム内をクリーンに保つことができる。

７）また、本発明のケミカルフィルターは、前記５）又は６）記載のケミカルフィルターであって、前記固定手段が、前記フィルターケースの溝または突起であり、該フィルターケースに、前記薄板状のハニカム濾材の形状に合せたスリットを有することを特徴とする。
前記構成のケミカルフィルターによれば、スリットを有するフィルターケースの溝または突起によってハニカム濾材が固定されるために、ねじ止め等と比べて別部品を必要としないので、部品点数が増大する虞がない。

８）また、本発明のケミカルフィルターの製造方法は、ガス吸着媒体が担持された薄板状のハニカム濾材を、通気方向に対して複数のＶ字型を描くように配置し、該ハニカム濾材の折り曲げ部を、フィルターケースに設けられた固定手段により挟み込んで、該フィルターケースに収納したことを特徴とする。
前記構成のケミカルフィルターの製造方法によれば、フィルターケースにハニカム濾材を組み込むに際し、固定手段によってハニカム濾材を挟み込んでフィルターケースに収納するだけなので、簡単であり、熟練を不要とするために、作業性を向上させることができる。

本発明のケミカルフィルター及びその製造方法によれば、フィルターケースの圧力損失を低減し、軽量化、製造の簡便化、フィルターの均一使用、しかも組み付けが容易である。

本発明のケミカルフィルター及びその製造方法において、吸着濾材は繊維間空隙率８０〜９５％の繊維基紙にガス吸着媒体を担持したものであり、且つコルゲート状ハニカム構造体であれば、特に制限されない。

繊維基紙とは、繊維から形成される織布又は不織布を言う。繊維としては、Ｅガラス繊維、ＮＣＲ繊維、ＡＲＧ繊維、ＥＣＧ繊維、Ｓガラス繊維、Ａガラス繊維などのガラス繊維、チョップドストランド、セラミック繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、シリカ繊維、ロックウール繊維、炭素繊維等の無機繊維及び有機繊維が挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などが使用できる。これらの無機繊維及び有機繊維の形状等は特に制限されないが、繊維長は０．１〜５０ｍｍのもの、繊維径は０．１〜２５μｍのものの使用が好ましい。これらの無機繊維及び有機繊維は１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。繊維基紙は無機繊維及び有機繊維を組み合わせて使用することがケミカルフィルターの強度を高め、且つ柔軟性を持たせることができる点で好ましい。

ガス吸着媒体が担持される繊維基紙の繊維間空隙率は８０〜９５％であるが、９０〜９５％が好ましい。繊維基紙の繊維間空隙率を上記範囲内とすれば、該繊維間の空隙に後述するガス吸着媒体である活性炭やゼオライトを担持させる際、活性炭やゼオライトを該繊維間の空隙を塞ぐように高割合量を充填することができる。繊維間空隙率は繊維基紙の見かけの体積に対して、該見かけの体積から繊維基紙中の該無機繊維の占める体積を引いた部分（空隙部分の体積）の比率を言う。

ガス吸着媒体としては、ガス吸着材、ガス反応材がある。ガス吸着材としては、活性炭又はゼオライトが挙げられる。活性炭又はゼオライトは凝集性有機物質を吸着させる目的で用いる。この活性炭又はゼオライトを吸着材として用いた凝集性有機物質を吸着するケミカルフィルターは、活性炭やゼオライトの細孔に凝集性有機物質をファンデルワールス力などで物理吸着させるので、酸や塩基などの添着物質を必要としない。

ガス反応材としては、酸性ガスを吸収させる反応材及び塩基性ガスを吸収させる反応材が挙げられる。酸性ガスを吸収させる反応材としては、広くアルカリ性の無機塩、及びアニオン交換樹脂が使用できる。このような無機塩としては、炭酸カリウム等のアルカリ塩などが挙げられる。また、アニオン交換樹脂としては、例えば、強塩基性アニオン交換樹脂等が挙げられる。

塩基性ガスを吸収させる反応材としては、広く無機酸、酸性の無機塩、及びカチオン交換樹脂が使用できる。無機酸としては、硫酸などが挙げられ、酸性の無機塩としては硫酸鉄などの硫酸塩が挙げられる。また、カチオン交換樹脂の種類としては、例えば、強酸性カチオン交換樹脂等が挙げられる。

繊維間空隙率８０〜９５％の繊維基紙に活性炭、ゼオライト又はイオン交換樹脂粉末を該繊維基紙の単位面積当たりの担持量が４０〜２００ｇ／ｍ^２、好ましくは６０〜１５０ｇ／ｍ^２、特に好ましくは８０〜１５０ｇ／ｍ^２の範囲となるように担持する。担持方法は粉末活性炭、ゼオライト又はイオン交換樹脂、及びバインダーの懸濁液を塗工する方法が、繊維間の隙間を塞ぐように活性炭を充填して、高割合のガス吸着材、ガス反応材を担持できる点で好ましい。

該活性炭、ゼオライト又はイオン交換樹脂担持繊維基紙をコルゲート状ハニカム構造体に成形する。先ず、該活性炭、ゼオライト、又はイオン交換樹脂担持無機繊維基紙をコルゲート加工するものと、コルゲート加工しないものとに分ける。コルゲート加工するものは、上下一対の波形段ロールの間を通してコルゲート状物とする。このコルゲート状物の山部に接着剤を付け、コルゲート加工していない平坦状物を重ね合わせ、コルゲート状物の山部と平坦状物との接触する部分で接着を図る。この接着を複数のコルゲート状物と平坦状物との間で交互に行い積層することで、通気方向に対して所定の開口率のハニカム構造体を形成することができる。ハニカム構造体の断面形状としては、特に制限されず、円形状、四角状などが挙げられる。

必要に応じて該コルゲート状ハニカム構造体にガス反応材を担持させる。ガス反応材は前述のガス反応材が使用できる。該コルゲート状ハニカム構造体にガス反応材を担持させる吸着濾材は用途に応じて、酸やアルカリなどの物質を添着したものが使用される。すなわち、ガス状汚染物質が塩基性ガスであれば、ガス反応材は例えば、酸性化合物を添着したもの、また、ガス状汚染物質が酸性であれば、ガス反応材は例えば、塩基性化合物を添着したものが使用される。

これらガス反応材又はガス吸着材の種類及び添着、担持方法としては、公知の方法が適用され、例えばガス反応材として酸を含む吸着濾材は、例えば該ハニカム構造体を硫酸濃度数％〜十数％の水溶液に数分間〜数時間浸漬したり、又はウオッシュコートなどで吸水担持させたりしたり後に、乾燥して得られる。また、例えばガス反応材としてアルカリを含む吸着濾材は、例えば該ハニカム構造体を炭酸カリウム濃度数％〜十数％の水溶液に数分間〜数時間浸漬したり、又はウオッシュコートなどで吸水担持させたりした後に、乾燥して得られる。

ガス反応材を溶解させる液としては、水、アルコールなどを適宜選択して使用される。なお、上記浸漬処理、又はシャワーコート処理はそれぞれを又はこれらを組み合わせて２回以上行ってもよい。これらの処理を繰り返すことによりガス反応材を多く担持させることができる。吸着濾材である繊維基紙に対するガス反応材の担持量の具体例としては、アルカリ性汚染物質の除去を目的として硫酸を使用した場合、５〜３０ｋｇ／ｍ^３とすることが好ましく、酸性汚染物質の除去を目的として炭酸カリウムを使用した場合、３０〜６０ｋｇ／ｍ^３とすることが好ましい。

ガス反応材としてイオン交換樹脂を使用する場合は、イオン交換樹脂単独でガス状汚染物質が除去できる為、無機塩の水溶液に浸漬したり、又はウオッシュコートなどで吸水担持させたりする必要はない。本発明では、イオン交換樹脂粉末がカチオン交換樹脂粉末及びアニオン交換樹脂粉末のいずれか一方を含むと、塩基性ガス（アンモニア、アミン類等）または酸性ガス（ＳＯ_Ｘ、ＮＯ_Ｘ等）または両方を除去することができるため好ましい。

イオン交換樹脂粉末は、イオン交換容量が、通常１〜１０ｍｅｑ／ｇ、好ましくは３〜６ｍｅｑ／ｇである。イオン交換容量が１ｍｅｑ／ｇ未満であると、イオン性ガス状汚染物質との反応量が小さくなり、ガスの除去性能が低下し易い。また、イオン交換容量が１０ｍｅｑ／ｇを超えると、イオン交換樹脂粉末を構成するイオン交換樹脂の化学的安定性が劣り、イオン交換樹脂粉末自体から交換基が脱離し易くなり、アウトガスとなる可能性がある。

本発明のケミカルフィルターは、ハニカム構造体、及びケーシングから構成される。図３〜図５に示したハニカム濾材２の折り曲げ部が一体化している場合のケーシング９への組付けは、フィルターのユニットの通風方向、及び通風逆流方向と平行になるようにハニカム構造体に切込み８を入れる。（ハニカム構造体自体としてはフルート方向と垂直に切込みが入ることになる。）切込み８は交互になるようにし、完全に切断される手前１〜１０ｍｍほど残す（残切り込み長さＥ）。

次に、両側から引張り、展張した状態で上流側のＶ字状の空間内に第１セパレータ１０が水平に差し込まれるとともに、下流側のＶ字状の空間内に第２セパレータ１１が水平に差し込まれる。すなわち、第１セパレータ１０にはハニカム濾材２の隣り合う折り曲げ部２ａ，２ａ間の幅寸法に合わせた横幅を有する突片部１２が形成されており、この突片部１２がＶ字状の空間内に差し込まれることでハニカム濾材２の所定の展張状態が確保される。

また、第２セパレータ１１は、第１セパレータ１０と略同形状に形成されており、第１セパレータ１０と対向して配置される。すなわち、図５に示すように、第１セパレータ１０の突片部１２と第２セパレータ１１の突片部１３とは、ハニカム濾材２の隣り合う折り曲げ部２ａ，２ａのピッチにあわせて互い違いに配置されている。これにより、一体化しているハニカム濾材２をケーシング９内に安定して収納することができる。
なお、切込みは完全に切断される１ｍｍ以下であると、ケーシング９に収納する際、フィルター破損の恐れがある為、好ましくない。また、切込みが完全に切断される１０ｍｍ以上であるとスムースに展張を行うことが出来ず、収納時に切込み８がさける恐れがある為、好ましくない。

本発明で使用するハニカム構造体の繊維基紙は強度、柔軟性を有している為、切込み８は完全に切断される２〜５ｍｍ残した方が好ましく、フィルターが破損する事無く展張を行う事が可能である。

図３に示したフィルター切込み８の間隔Ｄは、使用条件により設定することが可能であり、５〜８０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍが良い。切込み間隔が５ｍｍ以下であると、フィルター間の間隔が狭くなり、均一に風が流れなくなり、フィルターの消費が不均一となる。また、切込み間隔が８０ｍｍ以上であると、フィルターケース開口面積に対するフィルター有効表面積が小さくなり、それに伴いフィルターに流れる通過風速が速くなり、圧力損失が増大する為、好ましくない。

ハニカム濾材２の折り曲げ部が独立している場合のケーシング９への組付けは、ハニカム構造体自身としてはフルート方向と垂直にハニカム構造体をカットする。カット間隔は使用条件により設定することが可能であり、カット後のフィルター厚みは５〜８０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍが良い。フィルター厚みが５ｍｍ以下であると、Ｖ字型に配置した際、フィルター間の間隔が狭くなり、均一に風が流れなくなり、フィルターの消費が不均一となる。また、フィルター厚みが８０ｍｍ以上であると、フィルターケース開口面積に対するフィルター有効面積が小さくなり、それに伴いフィルターに流れる通風風速が速くなり、圧力損失が増大する為、好ましくない。

フィルター接合部は、エアーリーク防止のため、後述する接着剤を使用しても良い。
ケーシングはコルゲート状ハニカム構造体を支持すると共に、既存設備（設置場所）との接合を司る機能を有する。ケーシングの処理空気流通部分は、脱ガスのないステンレス、アルミニウム、ガルバニウム鋼板、プラスチックなどの素材からなる。

Ｖ字型に配置したハニカム構造体とケーシングの接合部は、エアーリーク防止の為、樹脂発泡体や接着剤等の内、どちらか或いは両方が用いられる。樹脂発泡体としては、ウレタン発泡体、ポリエチレン発泡体、フッ素樹脂発泡体、シリコンゴムが使用できる。樹脂発泡体の種類は特に制限されないが、低アウトガスのフッ素樹脂発泡体が好ましい。接着剤としては、シリコーンシーラント、ホットメルト系接着剤、エポキシ系接着剤、ウレタン系接着剤などが使用できる。接着剤の種類は特に制限されないが、低アウトガスのエポキシ系接着剤が好ましい。

樹脂発泡体は、ケーシングとハニカム構造体の間に挟み込むようにして使用し、発泡体をつぶして収納する為エアーリークが生じない。ハニカム構造体は強度が高く、自立体がある為、この手法が可能であることが特徴であり、フィルター廃棄の際もハニカム構造体の脱着が接着剤で溶接するよりも容易に行えるため好ましい。

本発明のケミカルフィルターの設置場所としては、特に制限されないが、例えば、半導体製造工場や精密電子製造工場のクリーンルームや外気導入口の空気清浄用途で使用される。ガス状汚染物質の除去性能が優れると共に、フィルターケースの低圧力損失、軽量化、製造の簡便化が可能になった。

次に、図６〜図８を参照して本発明に係るケミカルフィルターの組み付けについて詳細に説明する。
図６はケミカルフィルターに用いられるケーシングの一部破断外観斜視図、図７は図６の水平断面図、図８はケミカルフィルターの製造方法を示す各部品の分解斜視図である。

図６に示すように、ケーシング９は、全体がコ字形状に形成されたケース本体２０と、ケース本体２０に組み付けられる蓋部材（図８に示す）２１と、ケーシング９における上流側に組み付けられる第１通気板２２と、ケーシング９における下流側に組み付けられる第２通気板２３と、から構成されている。

ケース本体２０は、薄い、例えばアルミニウム製の板部材により成形されており、アルマイト処理を施されている。ケース本体２０は、両端部に、折り曲げ加工された側縁部２４，２５を有し、これら側縁部２４，２５の内側に開口部２６，２７を有する。ケース本体２０は、上方が開放されている。

第１通気板２２は、ケース本体２０と同様のアルミニウム製の板部材により成形されて、アルマイト処理が施されている。第１通気板２２には、複数の柱部２８を介して複数のスリット２９が交互に形成されている。そして、柱部２８には、ハニカム濾材２において一体化されている折り曲げ部２ａの幅寸法よりもわずかに大きい幅寸法を有して、ケース本体２０の内部に向けて突出した固定手段である板形状の一対の突起３１が形成されている。スリット２９は、ハニカム濾材２において隣り合う折り曲げ部２ａ間の寸法に合せた幅寸法を有する。

第２通気板２３は、第１通気板２２と同様に成形されており、第１通気板２２に対向して配置される。第２通気板２３には、第１通気板２２と同様にして、複数の柱部３２、複数のスリット３３、突起３４を有する。

図７に示すように、第１通気板２２の柱部２８と、第２通気板２３の柱部３２とは、ハニカム濾２の折り曲げ部２ａのピッチに合せて互い違いに配置されている。そのため、ハニカム濾材２が、ケース本体２０の上方側から両通気板２２，２３の間に挿入されることにより、ハニカム濾材２の上流側の折り曲げ部２ａが第１通気板２２の柱部２８における一対の突起３１，３１内に挿し込まれるとともに、ハニカム濾材２の下流側の折り曲げ部２ａが第２通気板２３の柱部３２における一対の突起３４，３４内に挿し込まれる。これにより、ハニカム濾材２は、接着剤等の接合手段を介さずに、非接合の状態でケース本体２０内に自立して収納される。各突起３１，３１，３４，３４によってハニカム濾材２が位置決めされて自立するために、ハニカム濾材２をケーシング９内に安定して収納することができる。

また、ハニカム濾材２を接着剤などを使用しないで固定することができるために、アウトガスの発生がなく、クリーンルーム内をクリーンに保つことができる。このとき、ハニカム濾材２において折り曲げ部が独立されている場合、寸法不良が発生しても、簡単に取り除くことができるので、寸法精度の高いメディアを提供することができるとともに、セパレーターを必要としないので、部品点数の大幅な減少を図ることができる。また、折り曲げ部の間に切りくずが溜まって取り難いという問題を解消できるので、切りくずをブローする行程を短くすることができる。

図８に示すように、このようなケミカルフィルターの組み立てに際しては、ケース本体２０における開口部２６，２７側の両端部に各通気板２２，２３を落とし込んでから、ハニカム濾材２の上流側の折り曲げ部２ａを第１通気板２２の柱部２８の一対の突起３１，３１の間に、ハニカム濾材２の下流側の折り曲げ部２ａを第２通気板２３の柱部３２の一対の突起３４，３４の間にそれぞれ挿し込む。

そして、ケース本体２０の上方側開放部に蓋部材２１を組み合わせ、蓋部材２１の両側部にねじ止めされている各ブラケット３５にケース本体２０の両側部からねじ（不図示）をねじ込むことにより蓋部材２１をケース本体２０に固定する。このとき、第１，第２通気板２２，２３は、各３１，３１，３４，３４によってハニカム濾材２を固定するので、ねじ止め等と比べて別部品を必要としないので、部品点数が増大する虞がない。空気の流れは、各通気板２２，２３の各スリット２９，３３を介して行われる。

次に、図９を参照して本発明に係るケミカルフィルターの組み付けにおける変形例について説明する。図９はケミカルフィルターに用いられるケーシングの変形例の一部破断外観斜視図である。

図９に示すように、本変形例のケーシング９は、ケース本体２０の底板３６と、蓋部材３７（図中では裏返し状態）とに、ハニカム濾材２のＶ字形状に合せて連続する固定手段であるＶ溝形状の凹溝３８，３９を形成している。底板３６の凹溝３８と、蓋部材３７の凹溝３９とは、対称に形成されている。この場合、空気の流れは、側縁部２４，２５の内側の開口部２６，２７を介して行われる。

本変形例では、ハニカム濾材２が、ケース本体２０の上方側からケース本体２０内に挿入されることにより、ハニカム濾材２の下端部が底板３６の凹溝３８内に落とし込まれる。そして、蓋部材３７をケース本体２０の上方側開放部に固定することにより、ハニカム濾材２の上端部が蓋部材３７の凹溝３９内に組み入れられる。これにより、ハニカム濾材２が、接着剤等の接合手段を介さずに、非接合の状態でケース本体２０内に自立して収納されるので、アウトガスの発生がなく、製造工程をクリーンに保つことができる。また、ハニカム濾材２が自立されるために、ハニカム濾材２をケーシング９内に安定して収納することができる。

上述したように、ケミカルフィルターによれば、Ｖ字型に配置することによって、ケーシング９の開口面積に対し、フィルター有効表面積が増加するため、フィルターへ垂直に通風するときに比べ、ケーシング９の圧力損失を低減することができる。

また、ケミカルフィルターによれば、１枚のフィルターで複数のＶ字型に配置することが可能になり、ケーシング９の低圧力損失、軽量化、製造の簡便化が可能になった。また、フィルター枠を必要としないことから、フィルター枠によって通風されない部分が無くなり、フィルターを有効に使用することが可能である。また、ハニカム濾材２の折り曲げ部が独立している場合は、ハニカムフィルター自体をハニカムフルート方向と垂直方向にカットする。カット後、各フィルターをケーシング９に収納し、複数のＶ字型に配置する。折り曲げ部は、独立している為、接着剤等により接着し、エアーリークを防止する。更に、ハニカム構造体の強度が高く、自立性がある為、波型スペーサ、硬質多孔体等の部材を必要としない上、組付けが容易である。

また、ケミカルフィルターによれば、空気中の凝集性有機物質、塩基性ガス、酸性ガスの少なくとも１成分を除去することができる。

また、ケミカルフィルターによれば、吸着媒体を繊維質ペーパーの空隙、および表面に多量に担持することができ、除去性能を向上させることができる。

また、ケミカルフィルターによれば、突起３１，３１，３４，３４、凹溝３８，３９によってハニカム濾材２を位置決めして自立させることができるので、ハニカム濾材２をケーシング９内に安定して収納することができる。

また、ケミカルフィルターによれば、突起３１，３１，３４，３４、凹溝３８，３９により、ハニカム濾材２が非接合で固定されるために、接着材等の接合手段を用いた場合と比べて、アウトガスの発生がなく、製造工程をクリーンに保つことができる。

また、ケミカルフィルターによれば、突起３１，３１，３４，３４、凹溝３８，３９によってハニカム濾材２が固定されるために、ねじ止め等と比べて別部品を必要としないので、部品点数が増大する虞がない。

また、ケミカルフィルターの製造方法によれば、ケーシング９にハニカム濾材２を組み込むに際し、突起３１，３１，３４，３４、凹溝３８，３９によってハニカム濾材を挟み込んでケーシング９に収納するだけなので、簡単であり、熟練を不要とするために、作業性を向上させることができる。

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって本発明を制限するものではない。

［実施例１］
（ケミカルフィルターの作製）
シリカ・アルミナ繊維（平均繊維径５０ｍ、平均繊維長２０ｍｍ）からなる繊維間空隙率が９０％、厚みが０．２ｍｍの平坦状の繊維質ペーパー３（図１参照）の上面に、粉末活性炭及びアクリル系共重合バインダーを含む懸濁液を活性炭担持量が９０ｇ／ｍ^２となるように塗布し、乾燥後、１１０℃の温度で処理して活性炭塗工ペーパーを作製した。

この活性炭塗工ペーパーをコルゲート加工するものと、コルゲート加工しないものとに分け、コルゲート加工するものは、上下一対の波形段ロールの間を通してコルゲート状物４とした。このコルゲート状物４の山部５（図２参照）にアクリル系共重合バインダーを付け、コルゲート加工していない平坦状物３を重ね合わせ積層し、空洞６及び開口部７が形成される。これを繰り返して行い、波状コルゲートのピッチ（ｐ）２．５ｍｍ、セル高さ（ｈ）１．１ｍｍ、壁厚（ｔ）０．３ｍｍの積層体である平板状ハニカム構造体を得た（図１，２参照）。

次いで、平板状ハニカム構造体を、ガスを吸着させる反応材として１０％炭酸カリウム水溶液に含浸し、その後、乾燥して酸性汚染物質としてＳＯ_Ｘ除去を目的としたケミカルフィルターを作製した。この時の炭酸カリウムの担持量は３０ｋｇ／ｍ^３であった。
ハニカム構造体の寸法を３００×３００×１１０ｍｍにカットし、交互に切込みを入れた。切込み巾は（Ｄ）１０ｍｍで１０本入れ、完全に切断される手前（残切込み長さ：Ｅ）２ｍｍを残した。ケミカルフィルターを展張し、セパレータを前後方向から差し込んで、ケーシング外形寸法３０５×３０５×３００ｍｍのフレームに入れ、固定した（図３〜図５参照）。

［比較例１］
酸性物質除去用の塩基性物質添着活性炭ペレットを、活性炭充填袋に入れ、袋をフィルターフレームに収納し、外形寸法３００×３００×３０ｍｍのフィルターカセットを５枚作成した。フィルターフレームは、肉厚１．５ｍｍ、折込長さ１５ｍｍのアルミ製コの字枠を使用。それぞれのフィルターカセットをケーシング外形寸法３０５×３０５×３００ｍｍに入れ、Ｖ字型に設置し固定した。

［比較例２］
活性炭すき込みフェルトタイプのシートと、その両面にアルミ製の網（硬質多孔体）を貼り付け、フィルター濾材を作成した。活性炭は酸性物質除去用の塩基性物質添着炭を使用。フィルター濾材の寸法は、３００ｍｍ×５ｍ×５ｍｍ（５ｍの濾材をプリーツ型に織り込み、３０５×３０５×３００ｍｍのケーシングに入れる。）である。

実施例１、比較例１、２で作製した酸除去用ケミカルフィルターを下記の試験条件下、該ケミカルフィルターのＳＯ_２除去性能、圧力損失（Ｐａ）、ケミカルフィルターの重量測定を行った。

＜試験条件＞
・通気ガスの組成 ：ＳＯ_２を１０ｖｐｐｂ含む空気
・通気ガスの温度及び湿度：２３℃、５０％ＲＨ
・除去対象ガス ：ＳＯ_２
・通気風量 ：１５ｍ^３／ｍｉｎ
・ガス捕集方法 ：インビンジャー濃縮法
・分析機器 ：イオンクロマトグラフ

＜試験結果＞
前記試験条件で行った試験を行った結果、実施例１と比較例１，２とでは表１のような差異を生じた。

表１に示すように、本発明のケミカルフィルターは、圧力損失、重量の大幅な、増加が無く、ＳＯ_２除去性能も９０％以上を満足するものであった。一方、比較例１で示すフィルターケースは、活性炭を充填したフィルターカセットタイプである為、製品重量が重い。また、比較例２で示す、ケミカルフィルターは、フィルター濾材がフェルト状である為、製品重量は軽いが、圧力損失が高く、除去性能も本発明のフィルターケースに比べ低い。

本発明で用いられるコルゲート状ハニカム濾材の模式的な斜視図である。 本発明で用いられるコルゲート状ハニカム濾材の模式的な断面図である。 本発明で用いられるコルゲート状ハニカム濾材の切込みを入れた後の簡略図である。 本発明で用いられるコルゲート状ハニカム濾材を展張してセパレータを差し込んだ状態の外観斜視図である。 本発明で用いられるコルゲート状ハニカム濾材をケーシングに収納した後の断面図である。 本発明のケミカルフィルターに用いられるケーシングの一部破断外観斜視図である。 図６の水平断面図である。 本発明のケミカルフィルターの製造方法を示す各部品の分解斜視図である。 本発明のケミカルフィルターに用いられるケーシングの変形例の一部破断外観斜視図である。

符号の説明

２ コルゲート状ハニカム濾材
２ａ 折り曲げ部
３ 平坦状繊維質ペーパー（平坦状物）
４ コルゲート状繊維質ペーパー（中芯）
５ 山部
６ 空洞
７ 開口部
８ 切り込み
９ ケーシング（フィルターケース）
１０，１１ セパレータ
１２，１３ 突片部
２９，３３ スリット
３１，３４ 突起（固定手段）
３８，３９ 凹溝（固定手段）
ｔ 壁厚
ｈ セル高さ
ｐ ピッチ
Ｄ 切り込み巾
Ｅ 残切り込み長さ

Claims (8)

1. ガス吸着媒体が担持された薄板状のハニカム濾材を、通気方向に対して複数のＶ字型を描くように配置し、フィルターケースに収納したことを特徴とするケミカルフィルター。
2. 前記薄板状のハニカム濾材の折り曲げ部が、独立又は一体化していることを特徴とする請求項１記載のケミカルフィルター。
3. 前記ガス吸着媒体が、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、無機塩基、酸性無機塩、無機酸より選ばれる少なくとも１種を担持したことを特徴とする請求項１又は２記載のケミカルフィルター。
4. 前記ハニカム濾材が、繊維質ペーパーから構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のケミカルフィルター。
5. 前記薄板状のハニカム濾材が、前記フィルターケースに設けられた固定手段により自立していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のケミカルフィルター。
6. 前記固定手段が、非接合手段で前記薄板状のハニカム濾材を固定していることを特徴とする請求項５記載のケミカルフィルター。
7. 前記固定手段が、前記フィルターケースの溝または突起であり、該フィルターケースに、前記薄板状のハニカム濾材の形状に合せたスリットを有することを特徴とする請求項５又は６記載のケミカルフィルター。
8. ガス吸着媒体が担持された薄板状のハニカム濾材を、通気方向に対して複数のＶ字型を描くように配置し、該ハニカム濾材の折り曲げ部を、フィルターケースに設けられた固定手段により挟み込んで、該フィルターケースに収納したことを特徴とするケミカルフィルターの製造方法。

Images