JP2668416B2 - フィルター - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフィルターに関し、さらに詳細にはガス流中
に不純物として含有される固体粉を極めて微細なものま
で除去しうるフィルターに関する。

〔従来の技術〕 半導体製造工程などで使用される各種のガスは固体粉
などの不純物を含有しないことが重要な要件とされる。

これらのガス用のフイルターとしては各種の装置や配
管に組込む場合に大きいスペースをとらないよう、最近
では筒状のフィルターエレメントを使用した外径の小さ
いフィルターが多用されつつある。

一方、最近の半導体の高度集積化に伴い、例えば0.05
ミクロン以下のような極微細な粒子まで除去しうるとと
もにガスの種類の切り替え時においては僅かな残留ガス
も速やかに置換されるようガスの停滞する空間をなくす
ると同時にフィルターの内表面を研磨して滑らかに仕上
げることも要求されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のフィルターはいずれもフィルタ
ーエレメントの一次側と二次側とを仕切るための境界部
にゴム製のＯリングなどのシールリングが用いられてい
るため、使用中に劣化、腐食などでシール部からガスや
粒子が漏洩したり、シールリングから不純ガスが発生し
て濾過後のガスが汚染するなどの虞れがあった。また、
シールリングの締め付け部など構造が一般的に複雑とな
るためガスの停滞する間隙も多くなるばかりでなく加工
および内表面の研磨に手数を要するなどの不都合もあっ
た。

〔課題を解決するための手段、作用〕

本発明者らは、固体粒子の漏洩や異種ガスの混入がな
く、小型で長期使用に耐えうるフィルターを得るべく鋭
意検討を重ねた結果、開口端に鍔部を有するフィルター
エレメントを用いることにより目的を達成しうることを
見出し本発明を完成した。

すなわち本発明は、ガスの流路に介在させてガス中に
含有される固体粉を濾過膜によって除去するフィルター
であって、一端が封鎖され他端の開口にフランジ形の鍔
部および側面周囲に多数の貫通孔を有する円筒状の支持
体であってポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体からなる群から選ばれる硬質プラスチック製の支持
体と該支持体の外側に装着した濾過膜とからなるフィル
ターエレメントと、該フィルターエレメントを収納する
ための収納ケースであって一端にガスの入口を有し、他
端が開口した円筒状で開口先端周縁部の肉厚が薄くされ
た収納ケースと該収納ケースの開口側をフィルターエレ
メントが収納された状態で挿入しうるケースホルダーで
あってガスの出口および内面に該鍔部の当り面を有する
円筒状のケースホルダーとを備えてなり、該収納ケース
にフィルターエレメントが鍔部の面まで挿入され、か
つ、収納ケースの開口側がケースホルダーに挿入される
とともに、該フィルターエレメントの鍔部の面が収納ケ
ースの開口端およびホルダーの当り面によって両側から
締め付けられた状態で収納ケースとケースホルダーとが
互いに固定されてなることを特徴とするフィルターであ
る。

本発明を図面により例示して具体的に示す。

第１図は本発明の実施態様を示す縦断面図である。

第１図において、一端が封鎖され他端の開口にフラン
ジ形の鍔部１および側面周囲に貫通孔2,…,2を有する円
筒状の支持体３に多孔性有機高分子製で円筒形の濾過膜
４が装着され封鎖端側および鍔部１側の周縁４′,4′で
熱融着によって支持体３に固着されて１次側と２次側に
仕切られ、フィルターエレメント５とされている。フィ
ルターエレメント５は一端にガスの入口６を有し、他端
が開口した円筒状の収納ケース７に封鎖端をガスの入口
６側に向けて収納されている。収納ケースの開口は先端
部８の周縁に沿って内側から外側へとガスの入口６方向
に傾斜して削られテーパー状とされ先端部８の周縁の肉
厚は薄くなっている。収納ケース７の開口側は一端にガ
スの出口９および内面に鍔部１の当り面10を有する円筒
状のケースホルダー11に挿入されている。収納ケース７
は挿入部を除きケースホルダー11と外径が同じとされて
いる。

収納ケース７およびケースホルダー11を互いに押し付
け合うことによってフィルターエレメント５の鍔部１は
ケースホルダー11の当り面10と収納ケース７の開口の先
端部８とによって両面から締め付けられ、開口の先端部
８の一部が鍔部１に食い込み、この状態でケースホルダ
ー11の開口周縁と収納ケース７との接合部12で溶接によ
って接合されフィルターとされている。

このフィルターはガスの入口６および出口９を配管に
接続して使用される。入口６から内部に導かれた固体粉
含有ガスは濾過膜４の表面空間に沿って局部的に滞留す
ることなくスムーズに流れながら濾過膜４によって通過
される。固体粉が除去されたガスは支持体３の貫通孔2,
…,2を経てフイルターエレメント５の二次側空間に至
り、さらにケースホルダー11のガスの出口９から排出さ
れる。この間、フイルターの一次側と二次側との境界は
鍔部１で完全に隔離されているので固体粉の漏洩は全く
なく、また、ガスが停滞するような空間や間隙がなくガ
スの種類が切り換えられた場合には内部のガスは短時間
で完全に置換されるので、残留ガスが混入することがな
い。

本発明において、濾過膜を支持するための支持体は一
端が封鎖され、他端の開口にフランジ状の鍔部および側
面周囲に多数の貫通孔を有する円筒状である。支持体の
材質としては濾過膜を熱融着または接着などによって固
着でき、鍔部がシール部を形勢するに必要な硬さと弾性
および耐蝕性を有する硬質プラスチックであり、ポリテ
トラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフル
オロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチ
レン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる群か
ら選ばれるふっ素系の重合体および共重合体が使用され
る。

シール部となるフランジ状の鍔部の厚さはフィルター
の大きさなどによって異なるが、例えば半導体装置など
で多く使用される１インチ以下程度の配管ライン用であ
れば通常は0.2〜10mm、好ましくは0.5〜5.0mm程度とさ
れる。支持体は鍔部、封鎖部および貫通孔を含めて一
体化成型されたもの、鍔部、封鎖部を含めて一体化成
型した後貫通孔を穿設したもの、貫通孔を設けた筒に
鍔部および封鎖部を後から取り付けたものなどが使用で
きるが、少なくとも鍔部と筒部とは最初から一体化成型
されたものを用いることが好ましい。また、筒部は円筒
状であるが円筒形の他、円錐台形などもこれに包含され
る。

支持体に装着される濾過膜としては通常は多数の微細
孔を有する多孔性有機高分子膜が使用され、例えばポリ
テトラフルオロエチレン、酢酸セルロースおよびポリ塩
化ビニリデンなどである。濾過膜のの微細孔の大きさは
除去の対象となる固体粉の粒径などによって異なるが、
通常は40ミクロンで以下、好ましくは0.01〜10ミクロン
程度のものである。

濾過膜を支持体に装着する方法としては、円筒状と
された濾過膜を支持体の外側に装着し、支持体の封鎖端
側および鍔部側それぞれの周縁で支持体に固着する方
法、シート状の膜を支持体に巻き付け、支持体の封鎖
端側および鍔部側それぞれの周縁ならびに濾過膜同士の
接合部位で支持体に固着する方法、一端が閉じられて
円筒袋状とされた濾過膜を支持体に冠装し、鍔部側の周
縁で支持体に固着する方法などがある。固着方法として
は熱融着または接着剤による接着などが用いられる。な
お、上記のような袋状の濾過膜を冠装する場合には、
支持体の封鎖端にも貫通孔を設けることができる。

本発明において、収納ケースはステンレス製などの金
属製であり、一端にガスの入口を有し、他端が開口した
円筒状であるが、シール強度を高めるために開口の先端
部周縁の肉厚が薄くされ、第１図で示したような先端部
周縁が内側から外側へとガスの入口方向に傾斜して削ら
れてテーパー状とされたものの他、例えば第２図に示し
たように種々な形態のものが使用できる。

第２図は第１図と異なる形態の収納ケースの縦断面図
である。

第２図ａは先端部の周縁が外側から内側へとガスの入
口方向に傾斜したテーパー状であり、ｂは先端部の外側
および内側の両側がけずられて肉厚が絞られたものであ
り、ｃはｂと同じであるが膨らみをを残して先端が絞ら
れたものである。

また、ケースホルダーは収納ケースと同様の金属製で
あり、一端にガスの出口を有し、他端が開口した円筒状
であり、ガスの出口側端の内表面が鍔部の当り面とされ
たものである。当り面としては第１図で示したような全
体が平らなものの他、収納ケースの開口先端部の形状な
どに応じて円形の凸部または凹部などを設けたものであ
ってもよい。

第３図はこれらの態様を例示した縦断面図であり、ａ
は円形の溝状の凹部が設けられたものであり、ｂは円形
の凸条が設けられたものであり、ｃは円形部全体が凹部
とされたものである。

収納ケースにフィルターエレメントを挿入し、その開
口側をケースホルダーに挿入して両側から締め付けた状
態で両者を固定することによって本発明のフィルターと
される。固体方法としては溶接接合でもよく、ホルダー
の内面および収納ケースの挿入部外面にねじ溝を設けて
ねじ込み方式としてもよく、また、袋ナットなどで締め
付けるような形態であってもよいが、加工が比較的簡単
で強固に固定できるなどの観点からは溶接による接合が
好ましい。

〔発明の効果〕

本発明のフィルターは下記のような優れた特徴を有す
るものである。

硬質プラスチック製の支持体の鍔部が収納ケースの開
口とケースホルダーの当り面とで締め付けられ、開口の
先端部周縁が鍔部に食い込むような状態となるため、シ
ールは極めて強力であり漏洩が完全に防止される。

Ｏリングなどによる複雑なシール機構を必要とせず構
造が単純でガスの停滞する空隙などがないためガスの種
類の切り換え時には置換が速やかにおこなわれるととも
にシールリングの劣化による漏洩やシールリングからの
不純ガスの発生などがなく優れた耐久性を有している。

収納ケースおよびケースホルダーの内部は円筒形であ
り複雑な凹凸などがないため、内表面の研磨加工が容易
で仕上りも均一となる。

構造が簡単で部品なども少ないため、小型軽量化が容
易であると同時に全体の加工にも手数を必要とせず安価
に量産が可能である。

〔実施例〕

第１図で示したと同様の形態のフィルターを下記のよ
うにして製作した。

テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体製で円筒部の外径14mm、長さ40mm、
鍔部の外径20mm、厚さ2.2mmで側面の貫通孔を併せて全
体が一体化成型された支持体を用いた。

この支持体に内径14.1mm、厚さ0.6mm、長さ40mmで１
ミクロン以下の多数の微細孔を有するテトラフルオロエ
チレン製で円筒状とされた濾過膜を装着し、熱融着によ
って両端周縁を支持体に固着してフィルターエレメント
とした。

また、ステンレス製で挿入部の外径20.1mm、長さ50mm
でガスの入口および先端部の周縁を第１図で示したよう
なテーパー状とした開口のあるケースを製作し、この内
表面を電解研磨により均一に仕上げて収納ケースとし
た。

一方、内径が収納ケースの挿入部の外径と同じ長さ20
mmでガスの出口を設けたステンレス製円筒状のホルダー
を製作し、収納ケースと同様に内表面を研磨してケース
ホルダーとした。内面構造がシンプルなため研磨はスム
ーズにおこなうことができ仕上がりは極めて良好であっ
た。

フィルターエレメントを収納ケースに収納し、さらに
これをケースホルダーに収納し、両側から締め付けなが
らケースホルダーの開口周縁と収納ケースとを溶接接合
することによりフィルターを得た。

（使用例） このフィルターに静電分級器および凝縮核測定器を用
いて0.05ミクロンの食塩粒子が1.1×10⁵個/ccの濃度で
含有されていることを確認した空気を20/mmの粒量で
１時間流し、出口ガス中の食塩粒子濃度を測定し、粒子
の除去率を次式で求めた。

その結果、除去率は99.9999999％以上であった。さら
に、同様にして製作したフィルター30本についてもテス
トをおこなった結果、除去率はいずれも99.9999999％以
上であった。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィルターの縦断面図、第２図は収納ケースの
開口部の縦断面図、第３図はケースホルダーの縦断面図
である。 図面の各番号は以下の通りである。 １……鍔部、２……貫通孔、３……支持体、４……濾過
膜、５……フィルターエレメント、７……収納ケース、
８……先端部、10……当り面、11……ケースホルダー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスの流路に介在させてガス中に含有され
   る固体粉を濾過膜によって除去するフィルターであっ
   て、一端が封鎖され他端の開口にフランジ形の鍔部およ
   び側面周囲に多数の貫通孔を有する円筒状の支持体であ
   ってポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
   レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、
   テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフ
   ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体か
   らなる群から選ばれる硬質プラスチック製の支持体と該
   支持体の外側に装着した濾過膜とからなるフィルターエ
   レメントと、該フィルターエレメントを収納するための
   収納ケースであって一端にガスの入口を有し、他端が開
   口した円筒状で開口先端周縁部の肉厚が薄くされた収納
   ケースと該収納ケースの開口側をフィルターエレメント
   が収納された状態で挿入しうるケースホルダーであって
   ガスの出口および内面に該鍔部の当り面を有する円筒状
   のケースホルダーとを備えてなり、該収納ケースにフィ
   ルターエレメントが鍔部の面まで挿入され、かつ、収納
   ケースの開口側がケースホルダーに挿入されるととも
   に、該フィルターエレメントの鍔部の面が収納ケースの
   開口端およびケースホルダーの当り面によって両側から
   締め付けられた状態で収納ケースとケースホルダーとが
   互いに固定されてなることを特徴とするフィルター。