JP2009034603A - フィルタユニット - Google Patents

Abstract

【課題】被ろ過液を中心部内側流路→底部流路→側部流路へと流すタイプのフィルタユニットにおいて、底部流路に対するエア除去性能を高めることができるフィルタユニットを提供する。
【解決手段】フィルタ部材１１の中心部が、入口３１に接続する中心部内側流路４０と、出口３２に接続する中心部外側流路４３とに分けられ、フィルタ部材１１の底部とハウジング２０の底部との間に底部流路４１が、フィルタ部材１１の側部とハウジング２０の側部との間に側部流路４２がそれぞれ形成され、入口３１から導入された被ろ過液が、中心部内側流路４０から底部流路４１へ、次いで側部流路４２へと流れ、ここから中心部外側流路４３へとフィルタ部材を通過してろ過されるフィルタユニット１において、底部流路４１の上方壁面４１ａを、中心部内側流路４０の壁面４０ａに対し９０度未満で接続させ、かつ水平に対し全域にわたって傾斜させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタユニットに関し、更に詳しくは、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の製造時に用いるアミン系等の有機剥離液や顔料分散フォトレジスト、あるいは化学的機械的研磨装置の使用時に用いるスラリー等のろ過、純水の製造等に使用するフィルタユニット、特にその構造に関する。

フィルタユニットは、フィルタ組立体と、フィルタ組立体を収容するハウジング（ボウル）と、被ろ過液の入口、ろ過液の出口及び排気用のベントを有するハウジング蓋体（ヘッド）とから構成され、フィルタ組立体は、例えば、プリーツ折りを付けた多孔質膜を円筒状にしたフィルタ部材を半径方向内外の多孔筒間に収納し、上下のエンドキャップを融着等して成る。

フィルタユニットとしては、被ろ過液を、入口からまず、フィルタ部材側部（半径方向外側）とハウジング側部（側部内側面）間の側部流路に導入し、ここから中心部流路へとフィルタ部材を半径方向内側に通過させてろ過し、このろ過液を中心部流路から出口へと吐出するものがある。このタイプのフィルタユニットでは、側部流路のハウジング底部側で被ろ過液の流れが滞りがちで、そのため、側部流路底部付近に未ろ過の異物が残留したり、フィルタ部材の底部側が上部側（ハウジング蓋体側）に比べて使用効率が落ちる場合がある。

この点を改善するものとして、フィルタ部材の中心部空間を、半径方向内側の中心部内側流路（以下、単に「内側流路」ともいう。）と、半径方向外側の中心部外側流路（以下、単に「外側流路」ともいう。）とに分け、入口から導入した被ろ過液を、まず内側流路に通した後、内側流路の下端部から、フィルタ部材底部とハウジング底部（底部内側面）間の底部流路へ、次いで底部流路から上記側部流路へと送ることにより、側部流路底部付近での滞留を防止し、更に、側部流路から被ろ過液を中心部外側流路へとフィルタ部材を均等に通過させてろ過し、このろ過液を、外側流路を通って出口から吐出させるように構成したフィルタユニットが知られている。

このタイプのフィルタユニットでは、上述したように、被ろ過液を、内側流路→底部流路→側部流路へと縦断面略Ｕ字状に流すこととなり、すなわち、内側流路で下方底部に向けた流れを底部流路を介し側部流路で上方へと戻すようになる。そのため、被ろ過液の導入の初期段階において、フィルタユニット内の液体流通経路から空気（気泡）を完全に除去する必要があるものの、底部流路に気泡が残存しやすいという問題があった。もしそこに残存した気泡が後にろ過液にわずかでも混入すると、例えば製造中の半導体ウエハ等に不具合を発生させ得る。底部流路に最初に存在する空気の大部分は、被ろ過液の導入により、側部流路側へと押し出され、ハウジング蓋体のベントからハウジング外部に排出されるが、一部気泡が底部流路の上方壁面に付着して残ってしまう。その原因の一つは、従前のフィルタユニット（例えば、本出願人による特願２００７−１０７０７４号等）では、中心部内側流路を形成する壁面と、底部流路を形成する上下壁面のうちの上方壁面とが、少なくとも内側流路下端部付近で縦断面９０度で接続しており（図３参照）、そのため、少なくとも内側流路下端部付近で底部流路の上方壁面が水平となり、この水平部分に気泡が付着した場合、気泡がその浮力によって移動できず、そこに留まってしまうためであると考えられる。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、その目的は、被ろ過液を中心部内側流路→底部流路→側部流路へと流すタイプのフィルタユニットにおいて、底部流路に対するエア除去性能を高めることができるフィルタユニットを提供することにある。

本発明によれば、円筒状のフィルタ部材を有するフィルタ組立体と、フィルタ組立体を収容するハウジングと、被ろ過液の入口、ろ過液の出口及び排気用のベントを有するハウジング蓋体とを備え、前記フィルタ部材の中心部が、前記入口に接続する半径方向内側の中心部内側流路と、前記出口に接続する半径方向外側の中心部外側流路とに分けられ、フィルタ部材の底部とハウジングの底部との間に底部流路が、フィルタ部材の側部とハウジングの側部との間に側部流路がそれぞれ形成され、入口から導入された被ろ過液が、前記中心部内側流路から底部流路へ、次いで底部流路から側部流路へと流れ、側部流路から中心部外側流路へとフィルタ部材を通過してろ過された後、このろ過液が、中心部外側流路を通って出口から吐出されるように構成されるフィルタユニットにおいて、前記底部流路を形成する上下壁面のうちの上方壁面が、前記中心部内側流路を形成する壁面に対し９０度未満で接続し、かつ水平に対し全域にわたって傾斜することを特徴とするフィルタユニットが提供される。

本発明において、底部流路の上方壁面は、中心部内側流路を形成する壁面に対し縦断面９０度未満で接続する。これは、少なくとも中心部内側流路下端部と底部流路との接続部における底部流路上方壁面の接線（タンジェント）が、内側流路を成す壁面に対し縦断面９０度未満であることを意味する。なお、中心部内側流路壁面に対する底部流路上方壁面の接続角度（以下、単に「「接続角度」ともいう。）としては、特に限定はしないが、好ましくは８９度〜７０度程度、より好ましくは８５度〜７５度程度に設定することができる。このように接続角度を９０度未満とすることにより、内側流路との接続部付近の底部流路上方壁面に、気泡が留まりやすい水平部分が無くなると共に、中心部内側流路から底部流路へと入り込む被ろ過液の流れ方向が９０度未満の角度で急激に変化するため、この接続部付近で乱流が生じ、気泡が残存しにくくなる。

本発明ではまた、底部流路の上方壁面が水平に対し全域にわたって傾斜する。従って、底部流路上方壁面には水平部分は存在せず、上方壁面に気泡が付着しても、気泡はその浮力によって傾斜する上方壁面に沿って側部流路側へと移動しやすい。水平に対する傾斜角度は、一定であっても、次第に又は段階的に変化してもよく、一定の場合は、傾斜角度は、（９０度−（マイナス）上記接続角度）となる。また、次第に又は段階的に変化する場合、傾斜角度は、中心部内側流路下端部と底部流路との接続部において最も小さく、内側流路から側部流路へと次第に又は段階的に大きくなるが、小さくはならないようにすることが望ましい。

本発明の一実施形態において、前記底部流路を形成する上下壁面間の間隔は、中心部内側流路側から側部流路側への被ろ過液流れ方向において不均一である。すなわち、底部流路の上下間隔は、被ろ過液流れ方向において一定ではなく、変化する。これにより、側部流路を流れる被ろ過液の流速に変化を与えたり、その流れを乱すことにより、気泡の排出を促進することができる。底部流路上下間隔が不均一となる好ましい形態として、上下壁面間の間隔を、中心部内側流路側から側部流路側への被ろ過液流れ方向において次第に拡大させることができる。なお、上下間隔は、底部流路の上方壁面（の接線）に対する垂線に沿って測定される間隔をいう。

本発明では、中心部内側流路から底部流路に入り込んだ被ろ過液がその流れ方向を９０度未満の角度で急激に変えるため、この接続部付近で乱流が生じ、気泡が壁面に残存しにくくなる。また、底部流路の上方壁面に水平部分が全く存在しないため、たとえ上方壁面に気泡が付着しても、その気泡は、それ自体の浮力によって、また被ろ過液の流れと共に、該壁面に沿って側部流路側へと排出されやすくなる。

以下、本発明の一実施形態に係るフィルタユニットを図面を参照して説明する。図１は、フィルタユニット１の概略縦断面図である。フィルタユニット１は、フィルタ組立体１０と、フィルタ組立体１０を収容するハウジング（ボウル）２０と、被ろ過液の入口３１及びこれに続く入口流路３１’、ろ過液の出口３２及びこれに続く出口流路３２’、並びに排気用のベント３３が組み込まれたハウジング蓋体（ヘッド）３０とから構成される。フィルタ組立体１０は、プリーツ折りを付けた多孔質膜を円筒状にして成るフィルタ部材１１と、フィルタ部材１１の半径方向外側を囲む樹脂製多孔筒であるスリーブ１２と、フィルタ部材１１の半径方向内側を囲む多孔筒であるコア１３と、コア１３の内側中心部に配置される内筒１４と、フィルタ部材１１の上部に融着される上部エンドキャップ１５と、フィルタ部材１１の底部に融着される底部エンドキャップ１６とを備えている。コア１３の下端部と内筒１４の下端部とは底板１３’で連結され、この間は閉鎖される。コア１３、内筒１４及び底板１３’は一体の樹脂成形品である。コア１３内部は、内筒１４によってその半径方向内側の中心部内側流路４０と、外側の中心部外側流路４３とに分割される。内筒１４の上端部は入口流路３１’に接続され、内筒１４対応部分を除くコア１３の上端部は出口流路３２’に接続される。

フィルタユニット１には更に、フィルタ部材１１の底部とハウジング２０の底部（底部内側面４１ｂ）との間に底部流路４１が形成され、また、フィルタ部材１１の側部（半径方向外側）とハウジング２０の側部（側部内側面）との間に側部流路４２が形成され、内側流路４０の下端部は底部流路４１に接続される。フィルタユニット１内部における液体の流通経路は、入口３１→入口流路３１’→中心部内側流路４０→底部流路４１→側部流路４２→フィルタ部材１１→中心部外側流路４３→出口流路３２’→出口３２となる。なお、側部流路４２の上端部は、ハウジング蓋体３０によって液密及び気密に閉鎖されている。

フィルタユニット１において、底部流路４１を成す上下壁面４１ａ、４１ｂのうち上方壁面４１ａは、本実施例では、上記底板１３’及び底部エンドキャップ１６の各外側底面が規定するように図示されるが、通常は、底部エンドキャップ１６が内側流路４０の下端部まで延長して該エンドキャップ１６の外側底面が上方壁面４１ａを規定する（底板１３’は存在しないか、もしくはエンドキャップ１６の内側に存在していてもよい）。また、底部流路４１の下方壁面４１ｂすなわちハウジング底部内側面は、緩やかな凹球面状であり、中心部が最も低く、半径方向外側へと次第に高くなっている。

図２は、図１のフィルタユニット１の、内側流路４０と底部流路４１の接続部付近を拡大して示す概略縦断面説明図（底板１３’と底部エンドキャップ１６が一連の壁を成すように略し、また、コア１３を省略している）である。上方壁面４１ａは、中心部内側流路４０を成す壁面４０ａに対し縦断面９０度未満のα度（本実施形態において８５度）で接続し、また、壁面４１ａ全域にわたって水平に対しβ（９０−α）度で傾斜している。なお、本実施形態では傾斜角度βが一定であるが、この角度を半径方向外側へと次第に又は段階的に増加させることができる。底部流路４１はまた、中心部内側流路４０との接続部から半径方向外側へと上下壁面４１ａ、４１ｂ間の間隔が次第に拡大している（図２のＣ１、Ｃ２、Ｃ３参照）。

以上のように構成されたフィルタユニット１では、中心部内側流路４０から底部流路４１に入り込んだ被ろ過液がその流れ方向を９０度未満の角度で急激に変えるため、この接続部付近で乱流が生じ、気泡が壁面に残存しにくくなる。また、底部流路４１の上方壁面４１ａに水平部分が全く存在しないため、たとえ上方壁面４１ａに気泡が付着しても、その気泡は、それ自体の浮力によって、また被ろ過液の流れと共に、該壁面４１ａに沿って側部流路４２側へと排出されやすくなる。更に、底部流路４１の上下間隔が半径方向外側へと次第に拡大するため、流速が変化したり、流れに乱れが生じて、脱気効果が向上する。なお、図示はしないが、底部流路４１の上下間隔が半径方向外側へと次第に縮小するようにしてもよい。

図３は、従来技術における内側流路と底部流路の接続部の例を略示し、この場合、接続部付近で、内側流路壁面４０ａ’に対する底部流路上方壁面４１ｂ’の接線（タンジェント）ｔが９０度となり、壁面４１ｂ’に水平部分が生じ、そこに気泡が残存し得る。

本発明の一実施形態に係るフィルタユニットの概略的な縦断面図である。 図１のフィルタユニットの、内側流路と底部流路の接続部付近を拡大して概略的に示す縦断面説明図である。 従来技術における内側流路と底部流路の接続部付近の略図である。

符号の説明

１ フィルタユニット
１０ フィルタ組立体
１１ フィルタ部材
１２ スリーブ
１３ コア
１４ 内筒
２０ ハウジング
３０ ハウジング蓋体
３１ 入口
３２ 出口
４０ 中心部内側流路
４０ａ 中心部内側流路の壁面
４１ 底部流路
４１ａ 底部流路の上方壁面
４１ｂ 底部流路の下方壁面
４２ 側部流路
４３ 中心部外側流路

Claims (3)

1. 円筒状のフィルタ部材を有するフィルタ組立体と、フィルタ組立体を収容するハウジングと、被ろ過液の入口、ろ過液の出口及び排気用のベントを有するハウジング蓋体とを備え、前記フィルタ部材の中心部が、前記入口に接続する半径方向内側の中心部内側流路と、前記出口に接続する半径方向外側の中心部外側流路とに分けられ、フィルタ部材の底部とハウジングの底部との間に底部流路が、フィルタ部材の側部とハウジングの側部との間に側部流路がそれぞれ形成され、入口から導入された被ろ過液が、前記中心部内側流路から底部流路へ、次いで底部流路から側部流路へと流れ、側部流路から中心部外側流路へとフィルタ部材を通過してろ過された後、このろ過液が、中心部外側流路を通って出口から吐出されるように構成されるフィルタユニットにおいて、
   前記底部流路を形成する上下壁面のうちの上方壁面が、前記中心部内側流路を形成する壁面に対し９０度未満で接続し、かつ水平に対し全域にわたって傾斜することを特徴とするフィルタユニット。
2. 前記底部流路を形成する上下壁面間の間隔が、中心部内側流路側から側部流路側への被ろ過液流れ方向において不均一であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタユニット。
3. 前記底部流路を形成する上下壁面間の間隔が、中心部内側流路側から側部流路側への被ろ過液流れ方向において次第に拡大することを特徴とする請求項２に記載のフィルタユニット。

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