JPH0526130U - 金属製フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属繊維体を用いたフィルタにおいて、フィ
ルターエレメントと金属繊維を巻装するボビンとのシー
ルを溶接することなく行なう。 【構成】 ボビン４に適度の張力を加えた繊維体５を巻
装して、ボビン４の軸心方向と同方向と交叉する方向に
加わる弾性力で、流通孔８を有する筒芯４ａと繊維体５
がシールされるフィルターエレメント６をハウジング２
に装填しキャップ３を施す。このとき、ハウジング２と
キャップ３及びフランジ４ｂの当接部７は溶接で封止さ
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、精密濾過用金属製フィルタに関し、特に半導体素子製造や光ファイ バ製造等の精密電子工業や、バイオテクノロジや化学工業等の各生産段階で用い られる各種気体、例えば窒素、酸素、水素、アルゴン、ヘリウム、モノシラン、 アルシン等の高純度精密濾過に好適な金属製フイルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

上記したような産業分野で使用される気体は、極めて純度の高い気体、腐食性 の気体、有毒性気体、可燃性気体等があるが、これら気体を通すガスラインの要 所には微粒子除去の目的で多くの精密フィルタが使用される。 これらのフィルタに要求される性能としては、微粒子除去性能が高いことはも ちろんであるが、この他にも、耐圧性能が高い、耐腐食性が高い、微粒子の放出 、つまりフィルタの濾過素子の脱落による自己発塵がないこと、濾過素子からの 放出ガスが少ない、耐熱性が高い、圧力損失が小さい等の条件が挙げられる。

【０００３】 従来のフィルタは濾過素子をＰＴＦＥ、ＰＦＡ等の弗素樹脂で形成し、かつ濾 過器外装をステンレス鋼にて構成されている。このタイプのフィルタでは、半導 体の集積度があがるに従い、より高純度ガス供給の要求が高くなり、放出ガス、 耐熱性において対応できなくなってきている。 このため、弗素樹脂等の有機材料と比較してこれらの点で優れている金属やセ ラミックスと言った無機材料による濾過素子が検討されてきている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、セラミックスを濾過素子として用いる場合、濾過素子と濾過器 外装とのシール部分において弗素樹脂などの有機材料を使用せざるを得ないため 、耐熱性に乏しいという課題を残しており、セラミックスはその性質上、振動、 衝撃などにより破損しやすく、このため、焼結微粒子が脱落による自己発塵の可 能性があり、比較的圧力損失が高いなどの不都合がある。

【０００５】 一方、濾過素子に金属を利用する場合には、濾過素子と濾過器外装にステンレ ス鋼等耐腐食性の高い同一の金属を使用することが考えられるが、濾過素子とし ては、一般的に金属微粉末の焼結体と金属繊維加工体の２種類が考えられる。

【０００６】 しかし、金属微粉末焼結体を濾過素子として用いる場合、均一な金属微粉末を 製造することが難しく、濾過精度が高くないという課題を有しており、圧力損失 も高いなど、フィルタとしての基本性能が低下してしまう。 また、金属繊維加工体には、単繊維（モノフィラメント）、ヨリ糸、トウ、網 、織布、不織布、単繊維焼結体等があり、一般的には金属微粉末焼結体と比較し て、繊維径が比較的均一である為、高い濾過精度が得られ、圧力損失も低く、濾 過素子の脱落が起こりにくい等の長所を持つ反面、全ての構成部材を金属とし濾 過器外装とのシールを溶接により行う場合、濾過器外装の無孔体と濾過素子であ る多孔体では熱伝導率が異なり、また、濾過器外装と濾過素子溶接部分より溶接 時の酸化防止の為の内部に流すアルゴン等の不活性ガスが吹き出したり、濾過素 子の種類、形状が限られる等、技術的に多くの困難を有しており、実際の製造に おいて数々の制約を受けていた。

【０００７】 本考案は、このような状況に鑑みて開発されたものであり、その目的とすると ころは、金属繊維を用いた流体濾過フィルタにおいて、濾過素子である金属繊維 とこれが巻装されるボビンとのシールを溶接による手段を用いることなく達成す るようにしたフィルタである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するために鋭意検討を行った結果、流体の流入口と流出口と を有する濾過器外装である筒体の内部に濾過素子を設けた金属製フィルタにおい て、一端を開口し他端を閉塞した筒芯の側面に流通孔を形成し、この筒芯の両端 にフランジを設けてボビンを形成し、このボビンに繊維体を巻装して濾過素子を 形成し、この濾過素子は、この繊維体の巻装による弾性によって、上記筒芯外周 と繊維体内周を密封シールすると共に、上記ボビンの開口側に設けたフランジの 外周縁と筒体の内周とを溶接により封止した金属製フィルタである。 この場合、上記繊維体は、単繊維、ヨリ糸、トウ（束）、ウエブ（織布、不織 布）又はメッシュであることとし、上記筒体、ボビン及び繊維体等の構成部材は 全て、耐腐食性金属で構成されるのが好ましい。

【０００９】

【作用】

本考案は、上記のように構成されたものであり、濾過器外装である筒体に設け た流入口（一次側）から流体を流入させ、流体は濾過素子表面から筒芯を通過す る際にボビンに巻装された金属繊維体の濾過素子で不純物が除去され、筒体に設 けた流出口（二次側）から純度の高い流体が得られるものである。 この時、この濾過素子は、金属繊維体をボビンにコイル状に巻装する際に適度 の張力を掛けて巻装したことにより、ボビンの軸心方向と同方向と交叉する方向 の双方に力が働くため、溶接等の手段によることなく繊維体の内周面と筒芯の外 周面との密封シールが成されるものである。

【００１０】 このように構成された濾過素子は、筒体に装填される際に筒芯に設けられたフ ランジと筒体との当接部分を溶接している。これにより、濾過器の一次側と二次 側の遮断、つまり濾過素子を介さないで流体が二次側にリークすることを防いで いる。

【００１１】

【実施例】

これより図面に従って、本考案の実施例について説明を行う。 まず、図１は本考案による金属フィルタの一実施例の断面図であり、この金属 フィルタは、流体流入口２ａと流体流出口３ａを有する筒体１の外装からなって おり、この外装はハウジング２とキャップ３に分割され、ハウジング２の内部に はボビン４に繊維体５、例えば単繊維状（糸状）の金属加工体を巻装したものが 、フィルターエレメント６として装填されている。ここで用いるボビン４は、図 ３及び図４に示されるような、一端に開口部９を有し他端が閉塞され、側面に流 体が通過するための流通孔８を設けた筒芯４ａにフランジ４ｂ、４ｃを設けた構 成としている。そして、フランジ４ｂはハウジング２とキャップ３との当接部７ で溶接を行うために、ハウジング２（キャップ３）と略同じ直径とし、一方、フ ランジ４ｃはハウジング２に装填可能なように、この内径よりも小さい適宜直径 としている。

【００１２】 なお、本実施例では、例えば半導体製造プロセスにおいて、高集積度のＬＳＩ 製造に用いられる、高純度、高温の腐食性ガスに対応できるように、ハウジング ２、キャップ３、及びボビン４は耐腐食性金属、例えばステンレス鋼ＳＵＳ３０ ４、ＳＵＳ３１６或はＳＵＳ３１６Ｌ等を用いるものとし、繊維体５も同様に、 ステンレス鋼による金属糸を用いるものとする。

【００１３】 次に、このように構成された金属フィルタの作用を説明する。 本実施例では、図１に示した矢印のようにハウジング２に設けた流入口２ａ（ 一次側）から流体を流入させ、流体はフィルターエレメント６の表面からボビン ４の筒芯４ａを通過する際にボビン４に巻装された繊維体５によって流体中に含 まれる不純物が除去されてボビン４の開口部９から流出し、キャップ３に設けた 流出口３ａ（二次側）から純度の高い流体が得られるものである。

【００１４】 この時、このフィルターエレメント６は、繊維体５をボビン４にコイル状に巻 装する際に適度の張力を掛けて巻装したことにより、ボビン４の軸心方向と同方 向と交叉する方向の双方に力が働くため、溶接等の手段によることなく繊維体５ の内周面と筒芯４ａの外周との密封シールが成されるものである。 このように構成されたフィルターエレメント６は、ハウジング２に装填される 際に、筒芯４ａに設けられたフランジ４ｂとハウジング２及びキャップ３との当 接部分を溶接している。これにより、金属フィルタの一次側と二次側の遮断、つ まりフィルターエレメント６を介さないで流体が二次側にリークすることを防ぐ と共に、金属フィルタの内側から外側に流体がリークすることを防いでいる。ま た、ここで行われる溶接は、金属フィルタの表面から行われるため溶接屑等が濾 過器内部に混入することがなく、しかも、ハウジング２、キャップ３、及びフラ ンジ４ｂは同種の金属であるから熱伝導率が同じであり、確実に溶着することが できる。

【００１５】 ところで、この金属フィルタにおける濾過精度は、ボビン４に繊維体５を巻装 する際の張力によって決定される。例えば高い濾過精度を必要とするのであれば 、繊維体５に高い張力を掛けながら巻装し、逆に低い濾過精度でよいものであれ ば、繊維体５に加える張力を適度に緩めて巻装することで、濾過精度の調整が可 能である。本考案の金属フィルタは、繊維体５自身の弾性効果を利用してフィル ターエレメント６と筒芯４ａとのシールを行っているので、繊維体５にはこのシ ールが保持できる程度に、最低限度の張力を加えて巻装するものとする。

【００１６】 この他にも濾過精度を決定する手段としては、繊維体５の繊維径を変更するこ とでも実現できる。つまり、上記したように繊維体５に加える張力を同じとした 場合、細い繊維体５を用いた方が高い濾過精度が得られ、逆に太い繊維体５を用 いれば濾過精度が低下するものである。また、濾過精度を決定する他の要素とし て、繊維体５に用いる金属加工体の種類の変更も挙げることができる。例えば、 図２に示すようにウエブ状の繊維体５をボビン４に巻装することでもフィルター エレメント６を形成することが可能である。このように、本実施例の金属フィル タは構成を同じとしながらも特性の異なるものを得ることができるので、フィル ターエレメント６の細部（繊維体５の素材、巻装の仕方等）についてはここに挙 げたものだけに限定するものではなく、適宜実施の際に選択できるものとする。

【００１７】 なお、本実施例では、半導体製造プロセスにおいて使用されるような金属フィ ルタを説明しているが、このような構成は金属以外の有機物質の繊維体をフィル ターエレメントとして実施することも勿論可能であり、その適用分野も上述した ものだけに限定されるものではないことは云うまでもない。

【００１８】

【考案の効果】

以上の説明の通り、濾過素子と筒体とのシール部分において溶接工程を必要と しないので、フィルターエレメント中に溶接屑等が混入することがないものであ る。しかも、フランジと濾過器外装との溶接は、同種類の金属であるため非常に 容易にかつ確実に溶接することができ、従来の金属フィルタに見られるような複 雑な工程を含まずに実施することができるので、安価で高性能の金属フィルタを 提供することができるものである。また、同一の材料と同一の工程で異なる特性 、即ち繊維体に加える張力を変化させるだけで異なる濾過精度のフィルタが得ら れ、更に、種々の金属繊維加工体を利用できる等、優れた効果を有する金属フィ ルタを提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例を示す正面断面図である。

【図２】フィルターエレメントの他例を示す正面図であ
る。

【図３】フィルターエレメントに用いるボビンの構造を
示す斜視図である。

【図４】フィルターエレメントに用いるボビンの構造を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ 筒体 ２ ハウジング ２ａ 流体流入口 ３ キャップ ３ａ 流体流出口 ４ ボビン ５ 繊維体 ６ フィルターエレメント ７ 接合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 門前 孝志 山梨県北巨摩郡長坂町長坂上条2040番地 株式会社北沢バルブ長坂工場内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の流入口と流出口とを有する濾過器
   外装である筒体の内部に濾過素子を設けた金属製フィル
   タにおいて、一端を開口し他端を閉塞した筒芯の側面に
   流通孔を形成し、この筒芯の両端にフランジを設けてボ
   ビンを形成し、このボビンに繊維体を巻装して濾過素子
   を形成し、この濾過素子は、この繊維体の巻装による弾
   性によって、上記筒芯外周と繊維体内周を密封シールす
   ると共に、上記ボビンの開口側に設けたフランジの外周
   縁と筒体の内周とを溶接により封止したことを特徴とす
   る金属製フィルタ。
2. 【請求項２】 上記繊維体は、単繊維、ヨリ糸、トウ
   （束）、ウエブ（織布、不織布）又はメッシュである請
   求項１に記載の金属製フィルタ。
3. 【請求項３】 上記筒体、ボビン及び繊維体の構成部材
   を、耐腐食性金属で構成した請求項１又は２に記載の金
   属製フィルタ。