JPH05277312A - Filter member for gas - Google Patents

Filter member for gas

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JPH05277312A
JPH05277312A JP16874791A JP16874791A JPH05277312A JP H05277312 A JPH05277312 A JP H05277312A JP 16874791 A JP16874791 A JP 16874791A JP 16874791 A JP16874791 A JP 16874791A JP H05277312 A JPH05277312 A JP H05277312A
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JP
Japan
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filter
gas
short
fibers
filter member
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Application number
JP16874791A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideomi Ishibe
英臣 石部
Masatoshi Matsuoka
正敏 松岡
Hiroshi Iwamoto
博 岩本
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Nippon Seisen Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seisen Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Seisen Co Ltd filed Critical Nippon Seisen Co Ltd
Priority to JP16874791A priority Critical patent/JPH05277312A/en
Publication of JPH05277312A publication Critical patent/JPH05277312A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain an advanced filter member for gas using metal short fiber by sintering metal short fiber having a diameter and an aspect ratio of the specified range of values and making it a sintered body where parallel layers having pores of uniform distribution are provided. CONSTITUTION:The filter member for gas 1 is formed by sintering metal short fiber in the shape of a column having a diameter and an aspect ratio, i.e., length/diameter, in the ranges of 0.5-10mum and 2-20, respectively. And it consists of a sintered body 3 having circular openings through which one filter surface 4 communicates with the other filter surface 6 and, simultaneously, is provided with parallel layers 5, 7 where metal short fiber 2 is arranged with its longitudinal axis parallel to the filter surfaces 4, 6 and in the same direction on the sides of the filter surface 4, 6. Thereby, uniform filter diameters and distribution are given, fine particles are effectively removed by filtration, good mechanical strength and dimensional precision are given, and welding and diffusion joining are made and besides baking treatment is made.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、金属短繊維の焼結体か
らなり、例えば半導体の製造に用いられるプロセスガス
の濾過などに好適に用いうるガス用のフィルター部材に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter member for a gas, which is made of a sintered body of metal short fibers and can be suitably used, for example, for filtering a process gas used for manufacturing a semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、半導体業界における近年の技術
の進歩はめざましく、高密度化した16Mビットに達す
る集積素子が試作されるに至っている。このような素子
のパターン巾はサブミクロンという微小間隔となる。こ
のため、その製造に際して用いられる、アルゴン、窒
素、水素、Hcl、HFなどのプロセスガスは、高精度
の濾過用フィルタを用いて濾過し、パターン巾の1/1
0以上の径の不純粒子、例えば0.01μm以上程度の
粒子をも除去し、配線のショートを防止することが不可
欠となる。
2. Description of the Related Art For example, technological advances in the semiconductor industry have been remarkable in recent years, and high density densified integrated devices up to 16 Mbits have been prototyped. The pattern width of such an element has a minute interval of submicron. For this reason, the process gas such as argon, nitrogen, hydrogen, Hcl, and HF used in the production is filtered by using a high-precision filtering filter to obtain 1/1 of the pattern width.
It is indispensable to remove even impure particles having a diameter of 0 or more, for example, particles of about 0.01 μm or more to prevent a short circuit of wiring.

【0003】このようなフィルタには、例えば図20に
示すように、両端に導入口A、導出口Bを有するハウジ
ングの大径の胴部に有底筒状のフィルター部材C1を取
り付けたもの、図21に示すように、ハウジングの前記
胴部に平板状のガス用フィルター部材C2を取り付けた
ものが知られている。またフィルター部材として、テフ
ロン等の高分子材料の多孔質薄膜を用いた、いわゆるメ
ンブレンフィルタがガス用としては優れているとして多
用されていた。
In such a filter, for example, as shown in FIG. 20, a cylindrical filter member C1 having a bottom is attached to a large-diameter body of a housing having an inlet A and an outlet B at both ends. As shown in FIG. 21, it is known that a flat plate-shaped gas filter member C2 is attached to the body of the housing. Further, a so-called membrane filter using a porous thin film of a polymer material such as Teflon as a filter member has been widely used because it is excellent for gas.

【0004】しかしながら、前記のように、プロセスガ
スの超高純度化の要望から、高分子材料自体からの水
分、ハイドロカーボン等の不純ガスをも抑制することが
必要となり、しかもスムーズな操業の立上げを行うため
のベーキング処理に耐える耐熱性も求められている。
However, as described above, due to the demand for ultra-high purification of the process gas, it is necessary to suppress moisture and impure gas such as hydrocarbons from the polymer material itself, and the smooth operation is ensured. Heat resistance is also required to withstand the baking process for raising.

【0005】このベーキング処理とは、フィルタを含む
ガス濾過用のシステム全体を、例えば200〜400℃
程度に加熱し、システム内に付着し、存在する有害な水
分などを予め除去するために実施するものであって、高
分子材料からなるフィルター部材ではかかるベーキング
処理をなしえない。
[0005] This baking treatment means the entire system for gas filtration including a filter, for example, at 200 to 400 ° C.
The baking is carried out to remove harmful water existing in the system by heating to a certain degree and adhering to the inside of the system, and such a baking process cannot be performed with a filter member made of a polymer material.

【0006】その結果、半導体業界においては、高分子
を素材としたフィルタ、パッキン類を使用することな
く、ベーキング処理に耐え、しかも不純ガスの発生のな
い全金属製の高精度のフィルタが要求されることとなっ
た。
As a result, in the semiconductor industry, there is a demand for a high-precision all-metal filter that can withstand baking processing and does not generate an impure gas, without using a polymer-based filter or packing. It was decided.

【0007】このようなガス用の金属フィルターは、日
本ポール株式会社が商品名「ウルトラメット」として発
売し、又特開昭64ー18423号公報は、セラミック
又は金属等の濾過用のフィルター本体を、同材質の厚肉
の多孔体に重置したフィルター部材を提案している。
Such a metal filter for gas is marketed by Nippon Pole Co., Ltd. under the trade name "Ultramet", and JP-A-64-18423 discloses a filter body for filtering ceramic or metal. , A filter member placed on a thick porous body made of the same material is proposed.

【0008】しかしながら、前者のものは金属製の長尺
の繊維を積層し焼結したものであり、又フィルター部材
は図21に示すように平板に形成されしかも空隙率を9
5%以上と極めて大に設定している。又後者の提案は、
図20の有底筒体を基本とするものであって、又この提
案では、金属を用いることを示すにとどまり、いかなる
金属素材をいかに用いるかなどの具体的仕様について
は、一切開示されていない。
However, the former one is obtained by laminating and sintering long metal fibers, and the filter member is formed into a flat plate as shown in FIG. 21 and has a porosity of 9%.
It is set extremely high at 5% or more. The latter proposal is
It is based on the bottomed cylindrical body of FIG. 20, and this proposal merely shows that a metal is used, and does not disclose any specific specifications such as what kind of metal material is used. ..

【0009】他方、本出願人は、特公昭63ー6364
5号公報によってステンレス鋼繊維を粒界選択腐食によ
り切断することを要旨とする金属短繊維およびその製法
を提案している。この提案の金属短繊維は直径2〜20
μm、アスペクト比1〜50、かつ全長に亘り同径しか
も端部にダレ、即ち長手軸と交わる向きの鉤状の突出部
を有しない柱状をなしている。
On the other hand, the applicant of the present invention has filed Japanese Patent Publication No. 63-6364.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 5 discloses a metal short fiber and a method for producing the same, which is characterized in that stainless steel fiber is cut by grain boundary selective corrosion. The proposed short metal fibers have a diameter of 2 to 20.
μm, aspect ratio 1 to 50, the same diameter over the entire length, and a columnar shape without sagging at the end, that is, without a hook-shaped protrusion that intersects with the longitudinal axis.

【0010】さらに本出願人は、特公昭63ー5443
号によって前記金属短繊維と金属粒子である金属微粉末
とを20〜80%の比率で混合し熱硬化性樹脂を用いて
成形したのち焼結する焼結体を、又特開昭63ー218
225号によって前記金属短繊維のみからなる濾過材
を、特公昭63ー31521号公報によってそれらの製
法を提案している。
Further, the applicant of the present invention has filed Japanese Patent Publication No. 63-5443.
No. 63-218, there is also disclosed a sintered body obtained by mixing the metal short fibers and metal fine particles which are metal particles at a ratio of 20 to 80%, molding the mixture using a thermosetting resin, and sintering the mixture.
No. 225 proposes a filter material consisting only of the above-mentioned short metal fibers, and Japanese Patent Publication No. 63-31521 proposes a manufacturing method thereof.

【0011】なお、これらの金属短繊維や金属粒子を用
いた本出願人の提案に係るフィルタは、粘性をもった例
えば液体ポリマーなどの液体の濾過用を目的として開発
された。
The filter proposed by the applicant of the present invention using these short metal fibers and metal particles was developed for the purpose of filtering a viscous liquid such as a liquid polymer.

【0012】他方、液体用のフィルターでは、対象とす
る不純物はゲルなどのように数μmと比較的大なもので
あって、圧力損失を抑制しつつこれら不純物を物理的方
法で効率よく捕捉するという濾過方向であるのに対し、
ガス用では、0.1μm前後という極めて微細な不純物
を除去することが必要であり、そのほとんどはブラン運
動によるフィルターとの衝突あるいはファンデルワール
ス引力などによって繊維表面に吸着し、捕捉しようとす
るものであるなど、両者はともに流体の濾過ではあるも
のの、その捕集機構は全く異なるものである。
On the other hand, in the case of a liquid filter, the target impurities are relatively large, such as gel, of several μm, and these impurities are efficiently captured by a physical method while suppressing pressure loss. While the filtration direction is
For gases, it is necessary to remove extremely minute impurities of around 0.1 μm, most of which are adsorbed on the fiber surface by collision with the filter due to Blanc motion or by Van der Waals attraction, etc. Although both are filtrations of fluids, their collection mechanism is completely different.

【0013】又このようなガスの不純粒子の濾過機構に
ついて、「応用エアロゾル学」(養覧堂、1984年3
月発行、第5類の157〜159頁、182〜186
頁、以下文献という)には、10μm以下、特に0.1
〜0.5μmの不純粒子の濾過を目的とするエアフィル
タの集塵理論についてではあるが、エアフィルターの集
塵性能は濾材の内部構造に左右され、さらに、望ましい
濾材構造として次ぎの要件を充足することを記述してい
る。
Further, regarding the filtration mechanism of such impure particles of gas, "Applied Aerosolology" (Kyokan, March 1984)
Issued monthly, pages 157-159, 182-186, 5th category
Page, hereinafter referred to as literature), 10 μm or less, particularly 0.1 μm.
Regarding the theory of dust collection of air filters aimed at the filtration of impure particles of ~ 0.5 μm, the dust collection performance of air filters depends on the internal structure of the filter medium, and further, the following requirements are satisfied as a desirable filter medium structure. It describes what to do.

【0014】 繊維径を可能な限り小さくし、繊維径
の分布をなくすこと。 繊維をガス流れに直角と配列すること。 均一に充填すること。
To make the fiber diameter as small as possible to eliminate the distribution of fiber diameters. Arranging the fibers at right angles to the gas flow. Fill evenly.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献は
同時に、かかる条件を充足するフィルタは存在せず、最
も優れている微細繊維族フィルタであっても、繊維径の
分布が大、充填が不均一であり、満足しうるものではな
い旨を述べている。
However, at the same time, there is no filter satisfying such conditions in the literature, and even the most excellent fine fiber group filter has a large fiber diameter distribution and uneven filling. And is not satisfactory.

【0016】本発明者は、かかる技術を前提として、満
足しうる性能のガス用のフィルター部材をうるべく種々
開発を行った。
The present inventor has made various developments in order to obtain a filter member for gas having a satisfactory performance on the basis of such a technique.

【0017】その開発の過程において、まず金属長繊維
を用いたフィルターについてテストした。この金属長繊
維を用いたフィルターは、長繊維のからまり体を押圧し
縮厚したうえ焼結により、板状の焼結体に形成してい
る。しかしながら、このフィルターは、前記文献に記載
するように、ガス流れの方向と直角、従って濾過面と平
行に繊維が配されているとはいえ、不純粒子の捕集効率
が不満足であるのが判明した。これは、このフィルター
が前記のように、長繊維のからまり体を押圧し縮厚する
ことにより、繊維を配向させるものであるが、からまり
体が縮厚されたときにも繊維間がなす空間自体、即ち目
の荒さは大幅には縮小せず、従って孔径が比較的大であ
る他、孔径分布が不均一となり、しかも空隙率が大なる
ものしか形成しえないことに起因するものと推察され
る。なおこのものは、からまり体の圧縮体であるため、
長繊維自体は濾過面に略平行であるとはいえ、各繊維の
中心軸の向きは同一ではなく、ランダムに配列される。
In the course of its development, a filter using long metal fibers was first tested. The filter using the metal long fibers is formed into a plate-shaped sintered body by pressing the entangled body of the long fibers to reduce the thickness and sintering. However, as described in the above-mentioned document, this filter is found to have an unsatisfactory collection efficiency of impure particles, although the fibers are arranged at right angles to the direction of gas flow and therefore parallel to the filtration surface. did. As described above, this filter orients the fibers by pressing and constricting the entangled body of long fibers, but when the entangled body is reduced in thickness, the fibers are formed. The reason is that the space itself, that is, the roughness of the eyes, is not significantly reduced, and therefore the pore diameter is relatively large, and the pore diameter distribution is non-uniform, and only a large porosity can be formed. Inferred. Since this is a compressed body of a tangled body,
Although the long fibers themselves are substantially parallel to the filtration surface, the directions of the central axes of the fibers are not the same and are randomly arranged.

【0018】従って、本発明者は、孔径を微細化し、か
つ孔径を均一化するべく、本出願人の前記提案に係る前
記した金属短繊維を、ガス用のフィルター部材として採
用することを着想した。この金属短繊維は、成形に際し
て、容易に圧縮が可能であり、孔径の微細化、孔径の均
一化を果たしうるものと考えられた。
Therefore, the present inventor has conceived to use the above-mentioned short metal fibers according to the above-mentioned proposal of the present applicant as a filter member for gas in order to make the pore diameter fine and to make the pore diameter uniform. .. It has been considered that the short metal fibers can be easily compressed at the time of molding and can achieve a finer pore size and a uniform pore size.

【0019】なお、仮に、金属長繊維、金属短繊維を採
用することなく、アトマイズ粉などの金属粒子のみを用
いるとすると、0.01μm以上の大きさの不純物粒子
を気体中から捕集するには、例えばミクロンオーダの大
きさの金属アトマイズ粉を用いることが必要であるが、
このような粒子は、通常球形でもあるため、空隙率が極
めて小さく、圧力損失が使用に耐えない程度に大とな
る。
If only metal particles such as atomized powder are used without using metal long fibers and metal short fibers, impurity particles having a size of 0.01 μm or more will be collected from the gas. It is necessary to use, for example, a metal atomized powder having a size of micron order,
Since such particles are also usually spherical, the porosity is extremely small, and the pressure loss is large enough to withstand use.

【0020】このように、金属短繊維を用いたガス用の
フィルター部材として、本発明者は、まず、前記特開昭
63−218225号の提案による金属短繊維を用いて
焼結した濾過材をテストした。しかしながら、このもの
では、粒子捕集効率に劣り、0.01μmの粒子は充分
には除去しえないのが判明した。
As described above, as a filter member for gas using short metal fibers, the present inventor firstly prepared a filter material obtained by sintering short metal fibers proposed by the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-218225. Tested However, it has been found that this product is inferior in particle collection efficiency, and particles of 0.01 μm cannot be sufficiently removed.

【0021】この原因について種々検討した結果、液体
用のフィルター部材としては充分に用いうるとしても、
ガス用のフィルター部材として用いるには、濾過面の全
体の空孔径分布の均一性が不充分であること、その結
果、ガス用のフィルター部材としては品質が安定しない
ことが見出された。
As a result of various studies on the cause, even if it can be sufficiently used as a filter member for liquids,
It has been found that the uniformity of the pore size distribution on the entire filtration surface is insufficient for use as a gas filter member, and as a result, the quality is not stable as a gas filter member.

【0022】さらにこの改善のために、検討を加えた結
果、アスぺスト比を2〜20と比較的狭い範囲とし、さ
らに繊維径についても、0.5〜10μmという微細径
のものを用いることに加えて、前記特開昭63−218
225号の提案による金属短繊維を用いて焼結した液体
用の濾過材では、空隙率が50%以上となっているが、
ガス用のフィルター部材としては、空隙率がより小のも
のが良いのが判明した。
As a result of further studies to improve this, the asbestos ratio was set to a relatively narrow range of 2 to 20, and the fiber diameter was 0.5 to 10 μm. In addition to the above-mentioned JP-A-63-218
In the filter material for liquids sintered using the short metal fibers proposed by No. 225, the porosity is 50% or more,
It has been found that a gas filter member having a smaller porosity is preferable.

【0023】このように、ガス用のフィルター部材とし
ては、液体用に比して、空隙率を低下するのがよく、次
ぎに、金属短繊維を用いながら空隙率の小な濾過材をう
ることに着目して開発を行ったところ、金属短繊維の長
手軸の向きを濾過面に平行に、しかも各長手軸の向きを
揃えた金属短繊維からなる平行層を用いることにより空
隙等を低下し、好ましい濾過性能をうることを見出し
た。
As described above, as a gas filter member, it is preferable that the porosity is lower than that of the liquid filter member. Next, a filter material having a small porosity can be obtained by using short metal fibers. When the development was carried out focusing on, the direction of the longitudinal axis of the short metal fibers was made parallel to the filtering surface, and the use of a parallel layer of short metal fibers in which the directions of the respective long axes were aligned reduced voids and the like. It has been found that favorable filtration performance can be obtained.

【0024】又このように、金属短繊維の長手軸を少な
くとも1つの濾過面と平行とした平行層を設けること
は、前記した文献が、濾過・性能を高めるには、長繊維
をガス流れと直角とするという記載とも一致し、濾過性
能をこれによって向上しうるのが推察される。なお金属
短繊維の長手軸を互いに平行に揃えたときには、焼結に
よって互いに結合されるに際して、平行な金属短繊維間
で微細なしかも深さ方向に連続する濾過孔を形成しうる
と考えられ、又この平行層は、ランダム配列に比して、
空孔径分布の均一化に役立ち品質が安定する。
In this way, the provision of the parallel layer in which the longitudinal axis of the short metal fibers is parallel to at least one filtration surface is described in the above-mentioned document. This is consistent with the description that the angle is right, and it is speculated that the filtration performance can be improved by this. When the longitudinal axes of the short metal fibers are aligned in parallel to each other, it is considered that, when they are bonded to each other by sintering, it is possible to form fine and continuous filtration holes between the short metal fibers in parallel, Also, this parallel layer, compared to the random array,
It helps to make the pore size distribution uniform and stabilizes the quality.

【0025】他方、一旦捕集した不純物粒子の機械的振
動の他、弁開閉等による気体の脈動によって生じる濾孔
壁からの脱落によるフィルタからの放出を防止するた
め、他方の濾過面にも平行層を設けるのがよいのが判明
している。
On the other hand, in addition to the mechanical vibration of the once-collected impurity particles, in order to prevent the gas from escaping from the filter wall caused by the pulsation of the gas due to the opening and closing of the valve, etc. It has been found preferable to provide layers.

【0026】本発明者は、種々な開発、検討の結果、か
かる要件を充足するガス用のフィルター部材の製作を完
成した。
As a result of various developments and studies, the inventor of the present invention has completed the production of a filter member for gas satisfying such requirements.

【0027】このように、本発明は、金属短繊維を用い
た高精度のガス用のフィルター部材の提供を目的として
いる。
As described above, the object of the present invention is to provide a highly accurate gas filter member using short metal fibers.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本発明は、直径が0.5
〜10μm、長さ/直径であるアスペクト比が2〜20
の範囲の柱状を呈する金属短繊維を焼結することにより
形成されかつ一方の面から他方の面に通じる空孔を有す
る焼結体からなるとともに、少なくとも一方の面側に、
前記金属短繊維がその長手軸を前記面と平行しかも同じ
向きに配列した平行層を具えてなるガス用のフィルター
部材である。
The present invention has a diameter of 0.5.
-10 μm, length / diameter aspect ratio 2-20
With a sintered body having pores communicating from one surface to the other surface formed by sintering a metal short fiber having a columnar shape in the range of, and at least one surface side,
A filter member for gas, wherein the metal short fibers are provided with a parallel layer in which the longitudinal axis thereof is parallel to the surface and arranged in the same direction.

【0029】[0029]

【作用】本発明では繊維径0.5〜10μmという微細
径の金属短繊維を使用している。なお0.5μm以上か
つ2μmよりの小の線径の金属短繊維は近年、本出願人
の研究開発によって得られたものであり、この線径の金
属短繊維は本出願人が、ステンレス鋼に関して提案した
前記特公昭63−63645号のものよりも細径であ
る。
In the present invention, short metal fibers having a fine diameter of 0.5 to 10 μm are used. In addition, the short metal fibers having a wire diameter of 0.5 μm or more and smaller than 2 μm have been obtained by the research and development of the present applicant in recent years. The diameter is smaller than that of the proposed Japanese Patent Publication No. 63-63645.

【0030】このような細径化した短繊維の使用は、ガ
ス中の不純粒子の捕獲のための表面積向上に寄与し、不
純粒子がフィルターに吸着される機会を増し、効果的な
濾過処理を行うことができる。またアスペクト比、すな
わち長さ/直径を2〜20と比較的狭い範囲に設定して
いることから、フィルターの空孔は均一化される。この
ことはフィルターの空隙率の調整を容易とする。
The use of such a small-diameter staple fiber contributes to an increase in the surface area for capturing the impure particles in the gas, increases the chances that the impure particles are adsorbed by the filter, and enables effective filtration treatment. It can be carried out. Moreover, since the aspect ratio, that is, the length / diameter is set to a relatively narrow range of 2 to 20, the pores of the filter are made uniform. This facilitates adjusting the porosity of the filter.

【0031】また金属短繊維は、全長に亘り同径の柱状
をなすがなお前記特公昭63−63645号による金属
短繊維を用いるときには、この金属短繊維は端部に切断
などによる鉤状のダレがない、全長にわたって略同径の
柱状となる。このとき混練に際して、金属短繊維のから
まりがなく、均一な分布を可能とし、空隙率の調整と均
一化とができ、品質の安定化に役立つ。
The short metal fibers have a columnar shape with the same diameter over the entire length, but when the short metal fibers according to the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 63-63645 are used, the short metal fibers are hook-shaped sagging due to cutting or the like. The columnar shape has almost the same diameter over the entire length. At this time, when kneading, the short metal fibers do not get tangled and a uniform distribution is possible, and the porosity can be adjusted and made uniform, which helps stabilize the quality.

【0032】さらに本発明では、少なくとも一方の面側
には、金属短繊維の長手軸が同じ向きに配列されかつ該
面と平行となる平行層が設けられている。この平行層で
は、侵入するガスに対して、金属短繊維が直交して配置
されることになり、金属短繊維の表面を活用して効率の
よい吸着ができ、捕集効率を改善できる。また濾孔形
状、分布が適当となる結果、捕獲された不純粒子の脱落
が少なく、例え脱落したとしても、その後再捕獲されや
すく、不純粒子の抜け落ちを減じうる。
Further, in the present invention, at least one surface side is provided with a parallel layer in which the longitudinal axes of the short metal fibers are arranged in the same direction and are parallel to the surface. In this parallel layer, the short metal fibers are arranged orthogonally to the invading gas, and the surface of the short metal fibers can be used for efficient adsorption and the collection efficiency can be improved. In addition, as a result of the appropriate shape and distribution of the filter pores, the captured impure particles are less likely to fall off, and even if they fall off, they are likely to be re-captured later, which can reduce the loss of impure particles.

【0033】なお、平行層は、金属短繊維の長手軸が濾
過面と平行であることに加えて、長手軸自体を互いに平
行にしているため、捕集効率を高める他、請求項2に記
載するように、ガス用のフィルター部材の空隙率を35
%以下かつ45%よりも小の範囲に設定することが容易
となり、孔分布を緻密かつ均一化できる。
In the parallel layer, since the longitudinal axes of the metal short fibers are parallel to the filtering surface and the longitudinal axes themselves are parallel to each other, the collection efficiency is improved, and the parallel layer is also described in claim 2. So that the porosity of the gas filter member is 35
% Or less and less than 45% can be easily set, and the pore distribution can be made dense and uniform.

【0034】[0034]

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。図1〜6において、本発明のガス用のフィルター部
材1は、金属短繊維2…を焼結した焼結体3からなり、
かつ一方の面4、例えばガスが流入する外表面側には、
前記金属短繊維2の長手軸Kを前記面4と平行としかつ
長手軸K…が互いに同じ向きとなる平行層5を設けてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6, a gas filter member 1 of the present invention comprises a sintered body 3 obtained by sintering metal short fibers 2 ...
And on one surface 4, for example, on the outer surface side through which gas flows,
A parallel layer 5 is provided in which the longitudinal axis K of the metal short fibers 2 is parallel to the surface 4 and the longitudinal axes K ... Are in the same direction.

【0035】又ガス用のフィルター部材1は、本例で
は、外径を減じつつ濾過面積を増大するため、有底筒体
のカップ状に形成されかつハウジング10に収納される
ことによってフィルタFを形成する。なお、底部は球形
をなすが、平坦状にも形成できる。
In the present embodiment, the gas filter member 1 is formed in a cup-like shape having a bottomed cylindrical body and is housed in the housing 10 to reduce the outer diameter and increase the filtration area. Form. Although the bottom has a spherical shape, it can be formed in a flat shape.

【0036】前記金属短繊維2は、直径が0.5〜10
μmの範囲のものを用いる。さらに好ましくは、0.5
μm以上かつ2μmよりも小の金属短繊維2を用いる。
かかる線径とすることにより、微細な濾過孔のフィルタ
が得られ、また空孔径分布を均一化しうる。
The short metal fibers 2 have a diameter of 0.5 to 10
The one in the range of μm is used. More preferably, 0.5
The metal short fibers 2 having a size of not less than μm and smaller than 2 μm are used.
With such a wire diameter, a filter having fine filtration holes can be obtained, and the pore diameter distribution can be made uniform.

【0037】なお金属短繊維2の直径が2〜10μmの
範囲のステンレス鋼のものを用いるときには、本出願人
が前記特公昭63ー63645号公報によって提案した
ステンレス鋼からなる短繊維を用いうる。又0.5〜2
μmのステンレス鋼からなる金属短繊維2は、近年、本
出願人によって実用化されている。
When using the stainless steel having the diameter of the metal short fibers 2 in the range of 2 to 10 μm, the short fibers made of stainless steel proposed by the present applicant in the above Japanese Patent Publication No. 63-63645 can be used. Also 0.5-2
The metal short fibers 2 made of stainless steel having a thickness of μm have been put to practical use by the present applicant in recent years.

【0038】なお金属短繊維2の前記直径とは、各金属
短繊維の全長に亘って各位置、各向きで測定した直径の
平均値であって、各短繊維の各位置、向きで測定した値
は、平均値から30%程度の範囲で直径がバラツク程度
の全長に亘り同径のものを用いうる。又同様に、金属短
繊維2には直径が20%程度異なるものを含むことも許
容する。
The diameter of the short metal fibers 2 is an average value of diameters measured at respective positions and in respective directions over the entire length of each short metal fiber, and is measured in respective positions and directions of the short fibers. As for the value, the same diameter can be used over the entire length with a diameter of about 30% from the average value. Similarly, the short metal fibers 2 are allowed to include those having a diameter difference of about 20%.

【0039】また、アスペクト比は2〜20、好ましく
は2〜10程度とし、前記提案のものよりも小範囲とし
ている。これにより、空孔径分布を均一化し、品質、精
度を安定とする。なお、金属短繊維2は、この範囲に、
全ての本数の75%、好ましくは85%を収める。
The aspect ratio is 2 to 20, preferably about 2 to 10, which is smaller than that of the above-mentioned proposal. This makes the pore size distribution uniform and stabilizes the quality and accuracy. In addition, the metal short fibers 2 are in this range,
It contains 75%, preferably 85% of the total number.

【0040】また金属短繊維2は、本例では、端部に、
外向きに突出する鉤状の突出部、即ちダレを有しない例
えば円柱状をなしている。これよって、金属短繊維2…
間の絡まりを減じ、分布を均一とし、濾孔径の揃った濾
孔のフィルターを形成しうることとなる。
The short metal fibers 2 are, in this example, at the ends.
It has a hook-shaped protruding portion that projects outward, that is, a columnar shape without sagging. With this, short metal fibers 2 ...
It is possible to reduce the entanglement and make the distribution uniform, and to form a filter having filter holes of uniform filter diameters.

【0041】さらに金属短繊維2として、ステンレス鋼
を用いるときには、耐蝕性の良いSUS316L、SU
S317Lなどが好ましい。また濾過ガスが、例えば、
Hcl、HFのような腐食性ガスであるときには、高耐
食性のインコネル、モネル、ニッケル、さらにはハステ
ロイC系、X系(三菱金属株式会社の登録商標)などを
採用するのもよい。これらの金属の幾つかは、本出願人
によって、金属短繊維化が可能であることが確かめられ
ている。
Further, when stainless steel is used as the short metal fibers 2, SUS316L, SU having good corrosion resistance.
S317L and the like are preferable. Also, if the filtered gas is, for example,
When it is a corrosive gas such as Hcl or HF, high corrosion-resistant Inconel, Monel, nickel, Hastelloy C series, X series (registered trademark of Mitsubishi Metals Co., Ltd.), etc. may be adopted. It has been confirmed by the present applicant that some of these metals can be made into short metal fibers.

【0042】さらに前記平行層5は、図2に示すよう
に、金属短繊維2の長手軸Kが面4と平行、しかも同図
に示すように、各金属短繊維2…の長手軸Kがともに同
方向に向いている。
Further, in the parallel layer 5, as shown in FIG. 2, the longitudinal axis K of the metallic short fibers 2 is parallel to the surface 4, and as shown in the figure, the longitudinal axis K of each metallic short fiber 2 ... Both are facing in the same direction.

【0043】このため、侵入するガスに対して、金属短
繊維2…が直交して配置されることになり、金属短繊維
の表面を活用して効率のよい吸着ができ、濾過効率を向
上する。さらに平行層5は、金属短繊維2の長手軸Kが
面4と平行であることに加えて、長手軸K自体を互いに
平行としている。これによって、金属短繊維2を用いる
フィルターとしては、空隙率が小さい35%以上かつ4
5%よりも小の範囲に設定することが容易となり、孔分
布を緻密かつ孔径、孔形状を適当となしえ、捕集効率の
向上を果たす。また濾孔の分布を均一化する機能も果た
す。
Therefore, the short metal fibers 2 are arranged orthogonally to the invading gas, and the surface of the short metal fibers can be utilized for efficient adsorption, thereby improving the filtration efficiency. .. Furthermore, in addition to the longitudinal axis K of the short metal fibers 2 being parallel to the surface 4, the parallel layer 5 makes the longitudinal axes K themselves parallel to each other. As a result, a filter using the short metal fibers 2 has a porosity of 35% or more and a small porosity of 4 or more.
It becomes easy to set the range to less than 5%, the pore distribution can be made precise, and the pore diameter and the pore shape can be made appropriate, and the collection efficiency can be improved. It also functions to make the distribution of filter holes uniform.

【0044】本明細書において、「金属短繊維2の長手
軸Kが面4に平行」とは、長手軸Kが同じ向きである場
合の他、長手軸Kの向きが異なる場合において面4と平
行となる場合も含みうるが、本発明においては、金属短
繊維2の長手軸Kはともに同じ向きに揃って平面4と平
行となるものを平行層5と定義している。
In the present specification, "the longitudinal axis K of the short metal fibers 2 is parallel to the surface 4" means that the longitudinal axis K is the same direction as well as the surface 4 when the longitudinal axis K is different. In the present invention, the longitudinal axes K of the short metal fibers 2 are aligned in the same direction and are parallel to the plane 4 although they may be parallel to each other.

【0045】又本明細書において「長手軸Kが面4と平
行しかも同じ向きに配列」とは、各金属短繊維2が、そ
の長手軸Kをともに厳密に同じ方向に配列ししかも面4
と正しく平行となっている場合の他、例えば面4に対す
る長手軸Kの傾き角度が30°以内で面4と実質的に平
行かつ各金属短繊維2の長手軸Kが互いに30°以内の
交わり角度で実質的に同向きとなる場合を含むと定義す
る。さらに本発明において平行層4には、ある程度、例
えば30%以下の本数の面4と実質的にも平行でない金
属短繊維2が存在するときも包含しうると規定する。
In the present specification, "longitudinal axis K is parallel to surface 4 and arranged in the same direction" means that metal short fibers 2 are arranged such that their longitudinal axes K are exactly in the same direction.
Other than the case where the longitudinal axis K is substantially parallel to the surface 4 and is substantially parallel to the surface 4 when the inclination angle of the longitudinal axis K with respect to the surface 4 is within 30 ° and the longitudinal axes K of the respective metal short fibers 2 intersect with each other within 30 °. It is defined to include a case where the angles are substantially the same. Further, in the present invention, it is specified that the parallel layer 4 may include a certain amount of the short metal fibers 2 which are not substantially parallel to the faces 4 of 30% or less.

【0046】又この平行層4において金属短繊維2の長
手軸Kが同じ向きに配列されているか否かは、フィルタ
ー部材を略同じ位置で直角な2つの面で破断した破断面
によって確認できる。
Whether or not the longitudinal axes K of the short metal fibers 2 are arranged in the same direction in the parallel layer 4 can be confirmed by the fracture surface of the filter member, which is broken at two planes at right angles.

【0047】図5、図6は、実際に製作された本発明の
ガス用のフィルター部材1の一実施例品を、図1の直交
するI−I線、II−II線で破断した顕微鏡拡大写真であ
る。又図7〜図11は、図5の各A1〜A5の範囲の拡
大写真、図12〜16は図6の各B1〜B5の範囲の拡
大写真を示す。なお図7〜16は、250倍の顕微鏡拡
大写真であり、また図3に、実際に製作されたこの実施
例品のIーII 線における断面において、層の分布を模式
的に示している。
FIG. 5 and FIG. 6 are enlarged microscope views of an actually manufactured example of the gas filter member 1 according to the present invention taken along the line II and line II-II perpendicular to each other in FIG. It is a photograph. 7 to 11 are enlarged photographs of the areas A1 to A5 in FIG. 5, and FIGS. 12 to 16 are enlarged photographs of the areas B1 to B5 in FIG. 7 to 16 are micrographs magnified 250 times, and FIG. 3 schematically shows the distribution of layers in the cross section taken along the line I-II of this actually manufactured example product.

【0048】従って図7と図12、図8と図13、図9
と図14、図10と図15、図11と図16が対応し、
夫々対応するA1〜A5、B1〜B5は、略同一部分で
の直交する破断面の金属短繊維2の配列を示す。
Therefore, FIG. 7 and FIG. 12, FIG. 8 and FIG. 13, and FIG.
14, FIG. 14, FIG. 10 and FIG. 15, and FIG. 11 and FIG. 16 correspond,
Corresponding A1 to A5 and B1 to B5, respectively, indicate the arrangement of the short metal fibers 2 of the fractured planes orthogonal to each other at substantially the same portion.

【0049】図7の範囲A1に示すように、1つの面
4、本例では、フィルター部材1の外周面側には、面4
に平行かつ同向きに長手軸Kが配列した金属短繊維2を
有する平行層5が形成されているのが看取しうる。
As shown in the range A1 in FIG. 7, one surface 4, in this example, the surface 4 is provided on the outer peripheral surface side of the filter member 1.
It can be seen that the parallel layer 5 having the metal short fibers 2 in which the longitudinal axes K are arranged in parallel and in the same direction is formed.

【0050】又図7と直交する破断面を示す図12の範
囲B1においては、金属短繊維2の長手軸Kは、破断
面、即ち写真の面に対して直交しているのがわかる。
In the range B1 of FIG. 12 showing the fracture surface orthogonal to FIG. 7, it can be seen that the longitudinal axis K of the short metal fiber 2 is orthogonal to the fracture surface, that is, the plane of the photograph.

【0051】なお図7、図12を対比すると判明するよ
うに、外周面には、金属短繊維2の長手軸Kがランダム
に配列した比較的薄いランダム層9が形成され、その内
側に前記平行層5が位置する。
As can be seen by comparing FIGS. 7 and 12, a relatively thin random layer 9 in which the longitudinal axes K of the short metal fibers 2 are randomly arranged is formed on the outer peripheral surface, and the parallel layer 9 is formed on the inner side thereof. Layer 5 is located.

【0052】このように、本発明のガス用のフィルター
部材1は、外周面の前記ランダム層9を介して一方の面
4側に平行層5が設けられる。
As described above, in the gas filter member 1 of the present invention, the parallel layer 5 is provided on one surface 4 side through the random layer 9 on the outer peripheral surface.

【0053】又本実施例では、他方の面6側、即ち内周
面側にも平行層7が設けられる。この平行層7は、図
5、6及び図11、図16に示す範囲A5、B5の部分
に、内周面に沿う前記と同様な薄いランダム層10を介
してその内側に形成される。なおこの平行層7は外周面
側の前記平行層4に比しては、金属短繊維2の長手軸K
の整列度合は悪いとはいえ、図11、16と比較すると
明らかなように、図11の一方の破断面においては金属
短繊維2の長手軸Kは、写真の面に平行し、図16の他
方の破断面においては長手軸Kの多くは写真の面と直交
し、整列度合は平行層4に劣るとはいえ、このような平
行層7も、本明細書において定義する平行層の概念に含
まれる。
Further, in this embodiment, the parallel layer 7 is also provided on the other surface 6 side, that is, on the inner peripheral surface side. The parallel layer 7 is formed inside the areas A5 and B5 shown in FIGS. 5, 6 and 11 and 16 via the thin random layer 10 similar to the above along the inner peripheral surface. The parallel layer 7 is longer than the parallel layer 4 on the outer peripheral surface side in the longitudinal axis K of the short metal fibers 2.
11, the longitudinal axis K of the short metal fibers 2 is parallel to the plane of the photograph in one of the fracture surfaces of FIG. 11, as is clear from comparison with FIGS. On the other fracture surface, most of the longitudinal axis K is orthogonal to the plane of the photograph, and although the degree of alignment is inferior to that of the parallel layer 4, such a parallel layer 7 also has the parallel layer concept defined in this specification. included.

【0054】さらに、本実施例では、厚さ方向の中間部
分、即ち図9、図14で示す範囲A3、B3にも金属短
繊維2の長手軸Kが同じ向きとなった層12が形成され
ている。
Further, in the present embodiment, the layer 12 in which the longitudinal axis K of the short metal fiber 2 is oriented in the same direction is formed also in the middle portion in the thickness direction, that is, in the ranges A3 and B3 shown in FIGS. ing.

【0055】前記平行層5、7がI−I線断面を示す破
断面において金属短繊維2の長手軸Kが同向きで平行と
なるのに対して、この層12はこれに直交するII−II線
断面において金属短繊維2の長手軸Kが同向きでかつ面
4と平行であり、このように層12は、面4側の平行層
5の金属短繊維の長手軸Kとは向きが異なる異方向部分
Z1を形成している。
In the fracture plane where the parallel layers 5 and 7 show the I-I line cross section, the longitudinal axes K of the short metal fibers 2 are parallel in the same direction, while this layer 12 is orthogonal to this II-. In the II line cross section, the longitudinal axis K of the short metal fibers 2 is in the same direction and parallel to the surface 4, and thus the layer 12 is oriented with respect to the long axis K of the short metal fibers of the parallel layer 5 on the surface 4 side. Different different direction parts Z1 are formed.

【0056】なお平行層4、6と異方向部分Z1との各
間の部分には、範囲A2、A4、B2、B4に示すよう
に、金属短繊維2の長手軸Kの配向が不均一なランダム
部分からなる異方向部分Z2、Z3が形成されている。
In the portion between the parallel layers 4 and 6 and the different direction portion Z1, the orientation of the longitudinal axis K of the short metal fiber 2 is not uniform, as shown in the ranges A2, A4, B2 and B4. Different direction parts Z2 and Z3 formed of random parts are formed.

【0057】前記平行層5、7は、厚さtの1/6〜1
/3倍程度である。なお図1のガス用のフィルター部材
1において、長さLは41.5mm、外径Dは19m
m、内径dは15mmでありかつ上端には厚さTが1.
5mmのフランジを設けている。なお胴部のテーパは2
°であり、厚さtは2mmである。
The parallel layers 5 and 7 are 1/6 to 1 of the thickness t.
It is about 3 times. In the gas filter member 1 of FIG. 1, the length L is 41.5 mm and the outer diameter D is 19 m.
m, the inner diameter d is 15 mm, and the thickness T is 1.
A 5 mm flange is provided. The taper of the body is 2
And the thickness t is 2 mm.

【0058】内外の平行層5、7は平行層5で脱落した
不純粒子を、平行層7で再捕集することを可能とし、又
中間の異方向部分Z1を用いることにより、内外面との
間で濾孔の形状を90度回転させ、変化させることによ
り、種々の不純粒子の捕集を確実とする。また空隙率を
減じ、緻密な空隙が連続することとなり、濾過精度の高
いガス用のフィルター部材となる。さらにランダムな異
方向部分Z2、Z3は濾孔形状に変化を与え、捕集効率
を高めるとともに又空隙率の調整に役立つ。
The inner and outer parallel layers 5 and 7 enable the impure particles dropped off in the parallel layer 5 to be recollected in the parallel layer 7, and by using the intermediate different direction portion Z1, the inner and outer surfaces can be separated. By rotating and changing the shape of the filter holes by 90 degrees between them, the collection of various impure particles is ensured. Further, the porosity is reduced and the dense voids are continuous, so that the filter member for gas has a high filtering accuracy. Further, the random different-direction portions Z2 and Z3 change the shape of the filter holes to enhance the collection efficiency and also serve to adjust the porosity.

【0059】さらに、本発明においては、前記のよう
に、平均空隙率を35%以上かつ45%よりも小として
いる。これは、金属短繊維2の長手軸をともに同方向に
揃えることにより、金属短繊維を用いるフィルターにお
いても達成しうる範囲であり、この結果、濾過面の全体
にわたって均一な空孔径分布を有し、かつ品質の安定化
に役立ち、また不純粒子の捕集効率を高めうる。
Further, in the present invention, as described above, the average porosity is set to 35% or more and less than 45%. This is a range that can be achieved even in a filter using short metal fibers by aligning the longitudinal axes of the short metal fibers 2 in the same direction, and as a result, a uniform pore size distribution is obtained over the entire filtration surface. In addition, it helps stabilize the quality and can improve the collection efficiency of impure particles.

【0060】前記平均空隙率とは、フィルター部材の体
積、重量から計算によって算出される平均的な空隙率を
意味し、またこの空隙率とは焼結体の単位体積あたり空
隙体積の比率で定義される。
The average porosity means the average porosity calculated from the volume and weight of the filter member, and this porosity is defined as the ratio of the void volume per unit volume of the sintered body. To be done.

【0061】なお長手軸を互いに平行に揃えた金属短繊
維2…は、金属短繊維2…の表面の凸部を介して金属短
繊維が焼結によって互いに結合され、平行な金属短繊維
間で微細なしかも深さ方向に連続する濾過孔を形成し、
これにより空孔径分布の均一化に役立ち品質が安定す
る、と推察される。
The metal short fibers 2 whose longitudinal axes are aligned parallel to each other are bonded to each other by sintering through the convex portions on the surface of the metal short fibers 2 ... Forming fine and continuous filtration holes in the depth direction,
It is presumed that this helps uniform the pore size distribution and stabilizes the quality.

【0062】又ガス用のフィルター部材1は、金属短繊
維2…の焼結体によって形成されるため、フィルター自
体からの不純ガスなどの放出がない。。
Further, since the gas filter member 1 is formed of the sintered body of the short metal fibers 2, ..., Impurity gas and the like are not emitted from the filter itself. .

【0063】さらに、ガス用のフィルター部材1は金属
短繊維の焼結体であることから、機械加工が可能であ
り、またハウジング本体などの金属部材への固定方法と
して、図4に示すように、直接に溶接する場合の他、図
17に示すように、ハウジング10内に設けたボス14
へのネジ結合後の拡散結合による溶着によって取付ける
こともでき、このとき溶接などで固定する場合に発生す
る酸化物を無くしうる。
Further, since the gas filter member 1 is a sintered body of short metal fibers, it can be machined, and as a fixing method to a metal member such as a housing body, as shown in FIG. In addition to directly welding, as shown in FIG. 17, the boss 14 provided in the housing 10
It can also be attached by welding by diffusion bonding after screw connection to, and at this time, oxides generated when fixing by welding or the like can be eliminated.

【0064】前記実施例品は、例えば粉末冶金法の一例
としてのスリップキャスト法によってうることができ
る。
The product of the embodiment can be obtained, for example, by the slip casting method as an example of the powder metallurgy method.

【0065】この方法は、所定の金属短繊維をある濃度
の液体(例えば水など)に懸濁したスラリーを使用し、
これを予め決定した型内に高い圧力を加えながら充填す
る方法である。この場合、型として微細な空孔を持つ多
孔質体を用いて行い、充填する際は各短繊維は流れ方向
に沿って向き、型壁側すなわちフィルター部材表面側で
はその状態で保持され、一方その中央側では圧力がさら
に高まる結果、短繊維が充填圧力に押されて90°回転
した方向に変化することとなる。
This method uses a slurry in which predetermined metal short fibers are suspended in a liquid having a certain concentration (for example, water),
This is a method of filling a predetermined mold while applying high pressure. In this case, a porous body having fine pores is used as a mold, each short fiber is oriented along the flow direction during filling, and is held in that state on the mold wall side, that is, the filter member surface side. As a result of the pressure being further increased on the central side, the short fibers are pushed by the filling pressure and change in the direction rotated by 90 °.

【0066】同時に、懸濁液は型が持つ空孔より外部に
放出され、さらに加熱などの手段を加えることにより蒸
発させる。その結果短繊維のみが残留することとなり、
そのまま例えば真空雰囲気中で900〜1500℃程度
に加熱することによって、短繊維同志の接触部や接近部
分が結合され、一体な焼結体が形成される。
At the same time, the suspension is discharged to the outside from the pores of the mold, and evaporated by adding a means such as heating. As a result, only short fibers will remain,
As it is, for example, by heating at about 900 to 1500 ° C. in a vacuum atmosphere, the contact portions and the approaching portions of the short fibers are joined together to form an integral sintered body.

【0067】しかも該焼結体は、その空孔率とも相まっ
て一方の面から他方の面にまで連続し、かつ複雑に形成
された微細な通路を備えた多孔体であって 、その表面側
には、前記理由により平行層が形成される。
Moreover, the sintered body also has a porosity.
From one side to the other side, forming a complex shape
A porous body with fine passages , Its surface side
For this reason, a parallel layer is formed.

【0068】なお、この場合、押出し条件としては、フ
ィルター形状により100kg/ 以上、好ましくは15
0kg/ 以上より好ましくは300kg/cm2 以上とし、
採用する金属短繊維2…、成型品の性状形状などを考慮
して設定される。
In this case, the extrusion condition is 100 kg / or more, preferably 15 depending on the shape of the filter.
0 kg / or more, more preferably 300 kg / cm2 or more,
It is set in consideration of the metal short fibers 2 to be adopted, the property shape of the molded product, and the like.

【0069】また焼結は、例えば真空炉や不活性ガス雰
囲気炉,水素炉中で行なわれ、材質によって例えば90
0〜1500℃の加熱温度と、5分〜6時間程度の保持
によって可能である。
The sintering is carried out, for example, in a vacuum furnace, an inert gas atmosphere furnace or a hydrogen furnace, and depending on the material, for example, 90
It is possible by heating at a temperature of 0 to 1500 ° C. and holding for about 5 minutes to 6 hours.

【0070】このように金属短繊維2は常に圧力を付加
されつつ金型内へ充填されるため、3次元的に圧縮され
ることとなり、全体的に均一なしかも品質にバラツキの
ない微細空孔を形成しうる。
As described above, the short metal fibers 2 are filled into the mold while being constantly applied with pressure, so that they are three-dimensionally compressed, resulting in uniform microscopic voids with uniform quality throughout. Can be formed.

【0071】このように、本実施例では、ガス用のフィ
ルター部材は、金属短繊維の押出成形によって形成され
るためプレス機による圧縮成形後焼結する方法では難し
い、例えばカップ状などの三次元的な複雑形状部材の製
造が可能となる。
As described above, in this embodiment, since the gas filter member is formed by extrusion molding of short metal fibers, it is difficult to sinter after compression molding using a press machine. It becomes possible to manufacture a complicatedly shaped member.

【0072】なお、図1〜5に示す実施例において、平
行層5、7の金属短繊維2の長手軸が、ガス用のフィル
ター部材1の縦方向に向き、中央の異方向部分Z1の金
属短繊維2の長手軸が横方向に向くのは、スラリーの充
填口が、下端の球形部の中央に位置させているためと考
えられる。これは、充填口から金属短繊維は長手方向に
噴出し、かつ反転するに際して、いずれの場合も圧力に
よる金型壁面との摩擦によって、そのままの縦方向の状
態で係止され、一方その内部では最も高圧となり、また
十分な流動変位も有する為、横方向に向き、その状態で
固化するためと推察される。
In the examples shown in FIGS. 1 to 5, the longitudinal axes of the metal short fibers 2 of the parallel layers 5 and 7 are oriented in the longitudinal direction of the gas filter member 1, and the metal of the central different direction portion Z1 is used. It is considered that the longitudinal axis of the short fibers 2 is oriented in the lateral direction because the slurry filling port is located at the center of the spherical portion at the lower end. This is because when the metal short fibers are ejected from the filling port in the longitudinal direction and are inverted, in any case, due to friction with the mold wall surface due to pressure, the metal fibers are locked in the vertical state as they are, while inside the It is presumed that it becomes the highest pressure and has sufficient flow displacement, so it faces laterally and solidifies in that state.

【0073】図18は、本発明の他の実施例を示してい
る。本実施例では、基体15の外面に平行層5を形成す
る2段成形法によって成形される。ここで基体15は、
例えば金属短繊維を含んだスラリーを型内に充填し、ホ
ットプレスで所定特性の多孔体を形成した後焼結炉内で
焼結一体化することによってうることができ、このもの
は、金属短繊維はランダムな3次元配列となる。
FIG. 18 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the parallel layer 5 is formed on the outer surface of the base 15 by a two-step molding method. Here, the substrate 15 is
For example, it can be obtained by filling a slurry containing metal short fibers into a mold, forming a porous body having a predetermined characteristic by hot pressing, and then performing sintering and integration in a sintering furnace. The fibers are in a random three-dimensional array.

【0074】又平行層5は、金属短繊維を周知の液体浸
積法によって、しかも適宜の振動篩によって長手軸を大
略揃えて分布させるとともに、これを焼結したシート状
態とするものであって、この両者をさらに添着し、焼結
一体化するものである。
The parallel layer 5 is for distributing short metal fibers by a well-known liquid immersion method, and further by distributing them with their longitudinal axes substantially aligned by an appropriate vibrating screen, and making them into a sintered sheet state. The both are further attached and sintered and integrated.

【0075】このような面4側の平行層5により、前記
と同様に、金属短繊維は進入する気体と直角となり、気
体の進入に際して、濾孔壁の表面積を増し、気体との接
触面積を増大させ不純粒子と濾孔壁との衝突効率を高め
ることにより不純粒子を効果的に捕集する。また基体1
5の開放面は他方の面6をなすとともに、この基体15
は、3次元に金属短繊維を配向した異方向部分Z2を形
成している。
Due to the parallel layer 5 on the surface 4 side, the short metal fibers are at right angles to the invading gas, and the surface area of the filter hole wall is increased at the time of admission of the gas, so that the contact area with the gas is increased. Impurity particles are effectively collected by increasing the efficiency of collision between the impure particles and the pore wall. Also the base 1
The open surface of 5 forms the other surface 6, and
Form the different direction portion Z2 in which the metal short fibers are three-dimensionally oriented.

【0076】またこのようなガス用のフィルター部材
は、前記基体15をインサート材として、押出成形に際
して、金型内に配し、その少なくとも一方の面に、平行
層を設けることによっても形成できる。
Further, such a filter member for gas can also be formed by placing the substrate 15 as an insert material in a die during extrusion molding and providing a parallel layer on at least one surface thereof.

【0077】[0077]

【実施例1】繊維径6μm,平均アスペクト比8を持つ
316Lステンレス鋼の金属短繊維を水に懸濁させたス
ラリー押出し機に供給するとともに、金型に圧力300
kg/で吐出させ、該全型形状の予備成形品を得た。
[Example 1] A metal short fiber of 316L stainless steel having a fiber diameter of 6 µm and an average aspect ratio of 8 was supplied to a slurry extruder in which water was suspended, and a pressure of 300 was applied to a mold.
The product was discharged at kg / kg to obtain a preform of the whole mold shape.

【0078】そしてこの成形品を一旦200℃に加熱し
て懸濁液を蒸発させ消失させた後、1100℃×30m
in.の条件にて真空雰囲気中で焼結した。この結果、
図1に示した長さLが41.5mm、外径Dは19m
m、内径dは15mmでありかつ上端には厚さTが1.
5mmのフランジを設けた半球カップ状のフィルター部
材(以下サンプルS1という)をえた。
Then, this molded product was once heated to 200 ° C. to evaporate the suspension to disappear, and then 1100 ° C. × 30 m
in. Sintering was performed in a vacuum atmosphere under the above conditions. As a result,
The length L shown in FIG. 1 is 41.5 mm, and the outer diameter D is 19 m.
m, the inner diameter d is 15 mm, and the thickness T is 1.
A hemispherical cup-shaped filter member (hereinafter referred to as sample S1) provided with a 5 mm flange was obtained.

【0079】このガス用のフィルター部材は、表面美麗
であり、フィルター内部には微細な空孔が均一に形成さ
れ、しかも内外の濾過面では、金属短繊維の長手軸が縦
方向を向いた平行層と形成していることが理解できる。
またその内部は横方向に向いた異方向部分である。
The filter member for gas has a beautiful surface, fine pores are uniformly formed inside the filter, and the longitudinal axes of the metallic short fibers are parallel to each other on the inner and outer filtration surfaces. It can be understood that it is formed with layers.
Moreover, the inside is a different direction part which turned to the horizontal direction.

【0080】またこの焼結体はガス用のフィルター部材
として使用できるものであり、特性は次の通りであっ
た。 平均空孔径; 4.2μm 平均空孔率; 44%
The sintered body can be used as a filter member for gas and has the following characteristics. Average porosity: 4.2 μm Average porosity: 44%

【0081】[0081]

【実施例2】繊維径1.2μm、平均アスペクト比4の
ステンレス鋼からなる金属短繊維を用い、前記実施例1
と同様の方法によりフィルター部材(以下サンプルS2
という))を得た。このガス用のフィルター部材の空隙
率は36%、平均空孔径0.9μmであった。しかもそ
の断面内部ではサンプルS1と同様な平行層が存在す
る。
Example 2 A short metal fiber made of stainless steel having a fiber diameter of 1.2 μm and an average aspect ratio of 4 was used.
Filter member (hereinafter referred to as sample S2
I got)). The gas filter member had a porosity of 36% and an average pore diameter of 0.9 μm. Moreover, a parallel layer similar to the sample S1 exists inside the cross section.

【0082】[0082]

【実施例3】繊維径4μm、平均アスペクト比10に短
繊維化されたハステロイCの金属短繊維を前記と同様な
スラリーとし、これを圧力150kg/cm2 で吐出し、さ
らに乾燥焼結して直径30mm、厚さ1mmの円盤状のガス
用のフィルター部材(以下サンプルS3という)を得
た。吐出は円周の側面から行ったため、金属短繊維は両
濾過面では、この濾過面に沿って同方向に向く平行層が
形成されている。なお、このフィルターの空孔率は40
%、平均空隙径は3μmであった。
[Example 3] Metallic short fibers of Hastelloy C shortened to a fiber diameter of 4 µm and an average aspect ratio of 10 were made into a slurry similar to the above, and this slurry was discharged at a pressure of 150 kg / cm2 and further dried and sintered to obtain a diameter. A disk-shaped gas filter member (hereinafter referred to as sample S3) having a thickness of 30 mm and a thickness of 1 mm was obtained. Since the discharge was performed from the side surface of the circumference, the parallel layers of the short metal fibers were formed on both filtration surfaces in the same direction along the filtration surfaces. The porosity of this filter is 40
%, And the average void diameter was 3 μm.

【0083】[0083]

【比較例1】実施例1で使用したステンレス鋼短繊維を
用いて、本出願人の提案による特公昭63ー31521
号公報が開示する方法により、金属短繊維にポリイミド
樹脂の微粉末を乾式で混合した上、ホットプレスを用い
て円筒形状の予備成形品をえた。これを1100℃×3
0分間、焼結することにより、筒状の焼結体をえた。ま
た一端を、同様に成形した焼結体からなる円板体の溶着
により閉止することによって、実施例1とほぼ同形状の
フィルター部材(いかサンプルR1という)を得た。
Comparative Example 1 Using the stainless steel short fibers used in Example 1, Japanese Patent Publication No. 63-31521 proposed by the present applicant.
According to the method disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-242242, fine powder of polyimide resin was dry mixed with short metal fibers, and a hot press was used to obtain a cylindrical preform. This is 1100 ℃ × 3
A cylindrical sintered body was obtained by sintering for 0 minutes. Further, one end was closed by welding a disk body made of a sintered body formed in the same manner, to obtain a filter member (referred to as squid sample R1) having substantially the same shape as in Example 1.

【0084】このフィルターは、空孔径4μm、空隙率
55%であるが、各金属短繊維は全体的にランダムに分
布し、平行層は確認できなかった。
This filter had a pore size of 4 μm and a porosity of 55%, but the short metal fibers were randomly distributed throughout, and no parallel layer could be confirmed.

【0085】[0085]

【比較例2】平均粒子径8.5μmのステンレス鋼のア
トマイズ粉末を用い、実施例1と同様な方法で成型、焼
結して同形状のフィルター部材(以下サンプルR2とい
う)を得た。フィルターは空孔径6μmではあるが、空
隙率32%以下であり、圧力損失が大きすぎることから
使用に適さないことが予想された。
Comparative Example 2 Atomized powder of stainless steel having an average particle diameter of 8.5 μm was used and molded and sintered in the same manner as in Example 1 to obtain a filter member having the same shape (hereinafter referred to as sample R2). Although the filter had a pore size of 6 μm, it had a porosity of 32% or less, and it was expected that it would not be suitable for use because the pressure loss was too large.

【0086】[0086]

【比較例3】繊維径2μm、平均長さ5mmのステンレス
鋼の長繊維を公知の湿式法によって厚さ2mmのシート状
としかつ焼結することにより、フィルター素材をえた。
このものは、空孔径が5μm、空隙率は89%であっ
た。これを30mmの円盤状に切断してフィルター部材
(以下サンプルR3という)を得た。
Comparative Example 3 A filter material was obtained by forming long fibers of stainless steel having a fiber diameter of 2 μm and an average length of 5 mm into a sheet having a thickness of 2 mm by a known wet method and sintering.
This product had a pore diameter of 5 μm and a porosity of 89%. This was cut into a 30 mm disk shape to obtain a filter member (hereinafter referred to as sample R3).

【0087】〔テスト1〕 フィルターの濾過特性 前記実施例のフィルター(サンプルS1、S2)及び比
較例のフィルター(サンプルR1、R2)の合計4種類
のフィルターについてその特性を測定した。その結果を
表1にまとめて示す。
[Test 1] Filtration Characteristics of Filters The characteristics of four types of filters, that is, the filters of the above-described examples (samples S1 and S2) and the filters of comparative examples (samples R1 and R2) were measured. The results are summarized in Table 1.

0088】[ [0088]

【表1】 [Table 1]

【0089】表1において、圧力損失は、空気を1分間
当たり1000CC流したときの値(mmH2 O)であ
る。
In Table 1, the pressure loss is a value (mmH 2 O) when air is flowed at 1000 CC per minute.

【0090】〔テスト2〕つぎに、前記フィルター特性
のバラツキを比較する為、実施例1と比較例1のサンプ
ルS1、R1について各3個の試料をバブルポイント
圧、圧力損失について測定した。表2は交点バブルポイ
ント、表3は圧力損失のバラツキを示す。
[Test 2] Next, in order to compare variations in the filter characteristics, three samples of each of the samples S1 and R1 of Example 1 and Comparative Example 1 were measured for bubble point pressure and pressure loss. Table 2 shows intersection bubble points, and Table 3 shows variations in pressure loss.

【0091】ここでバブルポイント圧とは、JIS規格
B8536『濾過粒度試験』において規定されイソプロ
ピルアルコールを用いて測定しており、初期バブルポイ
ント圧Pasとは最初に気泡が発生した時の圧力を、ま
た交点バブルポイント圧Pesとは圧と流量との関係を
示すグラフから算出され、変化率の大きい部分と小さい
部分との交点で求められる圧力を意味している。従っ
て、Pes/Pas値が1に近い程空孔径の幅が狭いこ
とを意味しており、フィルター部材として優れたもので
ある。本発明のフィルター部材はいづれもこれに近いも
のであった。
Here, the bubble point pressure is measured by using isopropyl alcohol defined in JIS standard B8536 "Filtration particle size test", and the initial bubble point pressure Pas is the pressure when bubbles are first generated. Further, the intersection point bubble point pressure Pes means a pressure calculated from a graph showing the relationship between the pressure and the flow rate and obtained at the intersection point of a portion with a large change rate and a portion with a small change rate. Therefore, the closer the Pes / Pas value is to 1, the narrower the pore diameter is, which is excellent as a filter member. The filter members of the present invention were all close to this.

【0092】[0092]

【表2】 [Table 2]

【0093】[0093]

【表3】 [Table 3]

【0094】さらに、他の短繊維の構成として繊維径2
〜8μm、アスペクト比2〜10の範囲から選択して製
造した8種類のフィルター各5ケについて、特性のバラ
ツキを測定した。その結果、表面側に平行層を持った空
孔率35〜45%のフィルターはバブルポイント圧、圧
力損失のバラツキが35mmH2 O以下、12mmH2 O以
下と小さく、比較例に比べても1/10〜1/20程度
であって均一性にすぐれているものであった。
Further, as another short fiber constitution, the fiber diameter is 2
The variation of the characteristics was measured for each of 8 types of filters, each of which was manufactured by selecting from a range of ˜8 μm and an aspect ratio of 2 to 10. As a result, the filter having a parallel layer on the surface side and having a porosity of 35 to 45% has a small variation in bubble point pressure and pressure loss of 35 mmH2 O or less and 12 mmH2 O or less, which is 1/10 to 10 times that of the comparative example. It was about 1/20 and excellent in uniformity.

【0095】〔テスト3〕 ガス濾過テスト つぎに、前記実施例及び比較例で得たフィルター部材を
実際のガスに適応し粒子捕集効果を確認するため、実施
例としてサンプルS1、S3のフィルタを、また比較例
としてはサンプルR1、R3のフィルター部材をそれぞ
れ用いた。
[Test 3] Gas Filtration Test Next, in order to confirm the particle trapping effect by applying the filter members obtained in the above Examples and Comparative Examples to actual gas, the filters of Samples S1 and S3 were used as Examples. As comparative examples, the filter members of Samples R1 and R3 were used.

【0096】測定は、これらフィルターをハウジング内
に組み込み、粒子径0.01〜0.3μの多分散エアロ
ゾルを3〓/Min.の条件で導入側より流すととも
に、フィルターを通過して流出するガスを、その出口側
に設けた凝縮核測定器(CNC)で測定しフィルターを
透過した粒子数を測定したものである。
The measurement was carried out by incorporating these filters in a housing and using a polydisperse aerosol having a particle size of 0.01 to 0.3 μ at 3 liter / Min. The gas flowing out from the introduction side under the conditions described above and flowing out through the filter was measured by a condensation nucleus measuring instrument (CNC) provided on the exit side, and the number of particles passing through the filter was measured.

【0097】測定結果は、図19に示しており、同図か
ら明らかなように、比較例のフィルター(サンプルR
1、R3)はいづれも捕収率が悪く、いつまでも粒子の
流出が見られるが、本発明のフィルターでは比較例に比
べ1/20以下という極めて高い効果が得られ、しかも
早期に安定していることがわかる。
The measurement results are shown in FIG. 19. As is clear from the figure, the filter of the comparative example (sample R
1 and R3) each have a poor collection rate and particles can be seen forever, but the filter of the present invention has an extremely high effect of 1/20 or less as compared with the comparative example, and is stable at an early stage. I understand.

【0098】[0098]

【発明の効果】このように、本発明のガス用フィルター
部材は、均一な濾過径を有し、かつ均一な分布の空孔を
具えた平行層を設けているため、極めて微細な粒子も効
率よく濾過することができ、かつ機械的強度、寸法精度
も良好であり、しかも溶接、拡散接合が可能となる他、
ベーキング処理も行いうることとなる。
As described above, since the gas filter member of the present invention is provided with a parallel layer having a uniform filtration diameter and pores having a uniform distribution, extremely fine particles can be efficiently treated. It can be filtered well, has good mechanical strength and dimensional accuracy, and in addition to being capable of welding and diffusion bonding,
Baking processing can also be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す一部断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】平行層を例示する斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a parallel layer.

【図3】異方向部分を例示する斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating a different direction portion.

【図4】フィルタを例示する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a filter.

【図5】図1のI−I線の走査顕微鏡による拡大写真であ
る。
FIG. 5 is an enlarged photograph of line II of FIG. 1 taken with a scanning microscope.

【図6】図1のII−II線の走査顕微鏡による拡大写真で
ある。
6 is an enlarged photograph of a line II-II in FIG. 1 taken by a scanning microscope.

【図7】図5のA1範囲の拡大写真である。FIG. 7 is an enlarged photograph of an A1 range in FIG.

【図8】図5のA2範囲の拡大写真である。FIG. 8 is an enlarged photograph of a range A2 in FIG.

【図9】図5のA3範囲の拡大写真である。FIG. 9 is an enlarged photograph of an A3 range in FIG.

【図10】図5のA4範囲の拡大写真である。FIG. 10 is an enlarged photograph of an A4 range in FIG.

【図11】図5のA5範囲の拡大写真である。11 is an enlarged photograph of an A5 range in FIG.

【図12】図6のB1範囲の拡大写真である。FIG. 12 is an enlarged photograph of a B1 range in FIG.

【図13】図6のB2範囲の拡大写真である。FIG. 13 is an enlarged photograph of a B2 range in FIG.

【図14】図6のB3範囲の拡大写真である。FIG. 14 is an enlarged photograph of a range B3 in FIG.

【図15】図6のB4範囲の拡大写真である。FIG. 15 is an enlarged photograph of a B4 range in FIG.

【図16】図6のB5範囲の拡大写真である。16 is an enlarged photograph of a B5 range in FIG.

【図17】フィルタの他の例を示す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view showing another example of the filter.

【図18】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 18 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図19】濾過特性を示す線図である。FIG. 19 is a diagram showing filtration characteristics.

【図20】フィルタを例示する断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a filter.

【図21】フィルタを例示する断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガス用のフィルター部材 2 金属短繊維 3 焼結体 4 一方の濾過面 5 平行層 6 他方の濾過面 7 平行層 9 異方向部分 10 ハウジング 11 基体 1 Gas Filter Member 2 Metal Short Fiber 3 Sintered Body 4 One Filtering Surface 5 Parallel Layer 6 The Other Filtering Surface 7 Parallel Layer 9 Different Direction Part 10 Housing 11 Base

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直径が0.5〜10μm、長さ/直径であ
るアスペクト比が2〜20の範囲の柱状を呈する金属短
繊維を焼結することにより形成されかつ一方の面から他
方の面に通じる空孔を有する焼結体からなるとともに、
少なくとも一方の面側に、前記金属短繊維がその長手軸
を前記面と平行しかも同じ向きに配列した平行層を具え
てなるガス用のフィルター部材。
1. A short metal fiber having a columnar shape having a diameter of 0.5 to 10 μm and an aspect ratio of 2 to 20 which is a length / diameter, and is formed by sintering and one surface to the other surface. It consists of a sintered body with pores that communicate with
A filter member for gas comprising a parallel layer in which the short metal fibers are arranged on at least one surface side such that their longitudinal axes are parallel to the surface and arranged in the same direction.
【請求項2】前記焼結体は、平均空孔率を35%以上か
つ45%よりも小としたことを特徴とする請求項1記載
のガス用のフィルター部材。
2. The gas filter member according to claim 1, wherein the sintered body has an average porosity of 35% or more and less than 45%.
【請求項3】前記焼結体は、前記平行層と金属短繊維の
長手軸の向きが異なる異方向部分を有することを特徴と
する請求項1又は2記載のガス用のフイルター部材。
3. The gas filter member according to claim 1, wherein the sintered body has different-direction portions in which the directions of the longitudinal axes of the parallel layers and the short metal fibers are different.
【請求項4】前記焼結体は、金属短繊維の長手軸ガラン
ダムに配向された異方向部分を有することを特徴とする
請求項1又は2記載のガス用のフイルター部材。
4. The gas filter member according to claim 1 or 2, wherein the sintered body has different-direction portions of metal short fibers oriented in the longitudinal axis in a random manner.
【請求項5】前記焼結体は、カップ状をなすことを特徴
とする請求項1記載のガス用のフイルター部材。
5. The gas filter member according to claim 1, wherein the sintered body has a cup shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20150123220A (en) * 2013-03-01 2015-11-03 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 Porous aluminum sintered compact
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