JPWO2009069402A1

JPWO2009069402A1 - フィルタユニット及びフィルタカートリッジ

Info

Publication number: JPWO2009069402A1
Application number: JP2009543719A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　靖二; 靖二鈴木
Original assignee: Entegris Inc
Current assignee: Entegris Inc
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2011-04-07
Also published as: KR20100102595A; CN101868288A; WO2009069402A1; TW200940146A; US20110127210A1; EP2221094A4; EP2221094A1

Abstract

【課題】被ろ過液を中心部流路→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、エア除去性能を高めることができると共に、いわゆるホールドアップボリュームを縮小して残液量を減らすことができるフィルタユニットを提供すること。【解決手段】蓋体３０の入口３１からハウジング２０内に導入された被ろ過液が、コア部材１３の中心部流路１４を通って底部流路４０へ、次いで底部流路４０から側部流路４１へと送られ、側部流路４１からフィルタ部材１１を半径方向内側へと通過してろ過された後、コア部材外周に沿って蓋体３０の出口３２へと向けられるフィルタユニットにおいて、コア部材１３の外周に、ろ過時にフィルタ部材１１の内周部を支持する凸部１５と、フィルタ部材１１を半径方向内側へと通過したろ過液を出口３２に向かって案内する凹部１６とを設ける。凹部１６は螺旋状の溝として形成することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタユニット及びフィルタカートリッジに関し、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、及び該ユニットに適用するフィルタカートリッジ、特にそれらの構造に関する。

フィルタユニットは、フィルタカートリッジ（フィルタ組立体）と、フィルタカートリッジ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、フィルタカートリッジとしては、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ものが知られている。

フィルタユニットの一タイプとして、被ろ過液を、蓋体入口からまず、ハウジング内におけるフィルタカートリッジの半径方向外側の側部流路に導入し、ここから半径方向内側多孔筒内の中心部流路に向かって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と、半径方向外側の中心部外側流路とに分け、蓋体入口から導入した被ろ過液を、まず中心部内側流路に通した後、該内側流路の下端部から、ハウジング内におけるフィルタカートリッジの下方の底部流路へ、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ほぼ均等に通過させてろ過し、このろ過液を、中心部外側流路を通って蓋体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開発されている（例えば、本出願人による特願２００７−１０７０７４号等）。上記中心部外側流路は、半径方向外側の多孔筒と、半径方向内側の無孔筒との間に形成され、この無孔筒内部に中心部内側流路が形成される。

上述した最初に被ろ過液を中心部内側流路に導入するタイプのフィルタユニットは、側部流路下方での被ろ過液の滞留やフィルタ部材の不均衡使用といった点を解消できる一方、被ろ過液を、中心部内側流路→底部流路→側部流路→中心部外側流路と流すため、最初に説明したタイプ（側部流路→中心部流路）に比べ液体流通経路が長くなり、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に空気（気泡）が残存しやすいという問題があり、特に、中心部外側流路を形成する半径方向外側の多孔筒における多数の開口（成形時の離型のため、寸法がわずかに半径方向内側へと縮小している）の縁に気泡が付着して残りやすい。なお、もし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。

また、上述したように液体流通経路が長くなると、フィルタユニット内における残液が多くなる傾向があり、特に、ろ過対象の薬液等が開発初期段階等において非常に高価で少量しかない場合、この残液の問題が顕著となる。

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、エア除去性能を高めることができると共に、いわゆるホールドアップボリュームを縮小して残液量を減らすことができるフィルタユニット及び該ユニットに適用するフィルタカートリッジ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及びフィルタ部材の中心部に配置する円筒状のコア部材を含むフィルタカートリッジと、フィルタカートリッジを収容するハウジングと、被ろ過液の入口及びろ過液の出口を有するハウジング蓋体とを備え、コア部材は前記入口に連通する中心部流路を有し、ハウジング内においてフィルタカートリッジの下方に底部流路が、フィルタカートリッジの半径方向外側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、前記中心部流路を通って底部流路へ、次いで底部流路から側部流路へと送られ、側部流路からフィルタ部材を半径方向内側へと通過してろ過された後、コア部材外周に沿って出口へと向けられるフィルタユニットにおいて、前記コア部材の外周に、ろ過時に前記フィルタ部材の内周部を支持する凸部と、フィルタ部材を半径方向内側へと通過したろ過液を前記出口に向かって案内する凹部とを設けたことを特徴とするフィルタユニットが提供される。

本発明では、蓋体入口から中心部流路次いで底部流路を通って側部流路に至った被ろ過液がフィルタ部材を半径方向内側へと通過してろ過され、この際、コア部材外周の凸部が流圧によって半径方向内側に押されるフィルタ部材の内周部を内側から支えるように機能し、また、コア部材外周の凹部は、ろ過液を、蓋体出口に向けて誘導するように機能する。従って、従前の最初に被ろ過液を中心部内側流路に導入するタイプのフィルタユニットにおける、半径方向外側の多孔筒と半径方向内側の無孔筒との間に形成される中心部外側流路を廃することができ、これにより、気泡が残存しやすい上記多孔筒を使用する必要がなくなり、また、中心部外側流路分、ホールドアップボリュームを縮小することができる。

本発明の一実施形態において、前記凹部は螺旋状の溝を形成する。この螺旋溝は、凹部が直線状に伸長して溝を形成する形態の他、個々の単位形状が矩形等の凹部を斜めに連続させて螺旋状の溝とする形態（図４参照）を含む。

本発明の一実施形態において、前記凹部の底は角が無い形状とされる。これにより、凹部の底に気泡が付着して残るようなことがなくなる。

本発明の一実施形態において、前記コア部材の軸線に垂直な面に対する前記螺旋状の溝の傾斜角度は４０度〜５０度である。該螺旋角度が４０度未満の場合は、ろ過液の排出速度が遅くなり、気泡が残存するおそれがあり、また、５０度を上回ると、フィルタ部材外周部のプリーツ折り目が溝に入り込むおそれが生じる。

本発明の一実施形態において、前記コア部材の外周の凸部及び凹部は、複数の型を用いて成形される。コア部材外周に凹凸を形成する方法としては、複数（例えば二乃至四枚）の型で成形するものやコア部材の外周面を切削するものがあるが、前者の方が製造が容易である。

別の本発明によれば、円筒状のフィルタ部材と、フィルタ部材の中心部に配置する、中心部流路を有するコア部材とを備え、外部から導入された被ろ過液が中心部流路を通った後、フィルタ部材の半径方向外側へと送られ、次いでフィルタ部材を半径方向内側へと通過してろ過され、このろ過液がコア部材外周に沿って出口へと向けられるフィルタカートリッジにおいて、前記コア部材の外周に、ろ過時に前記フィルタ部材の内周部を支持する凸部と、フィルタ部材を半径方向内側へと通過したろ過液を外部に向かって案内する凹部とを設けたことを特徴とするフィルタカートリッジが提供される。かかるフィルタカートリッジは、上述した本発明に係るフィルタユニットに対し交換自在に使用することができる。

本発明では、従前の最初に被ろ過液を中心部内側流路に導入するタイプのフィルタユニットにおける、半径方向外側の多孔筒と半径方向内側の無孔筒との間に形成される中心部外側流路を廃して、気泡が残存しやすい上記多孔筒が不要となるため、エア除去性能を高めることができ、また、中心部外側流路分、ホールドアップボリュームを縮小して残液量を減らすことができる。

以下、本発明の一実施形態に係るフィルタユニット及びフィルタカートリッジを図面を参照して説明する。図１は、フィルタユニット１の縦断面斜視説明図である。フィルタユニット１は、フィルタカートリッジ１０と、フィルタカートリッジ１０を収容するハウジング（ボウル）２０と、ハウジング蓋体（ヘッド）３０とから構成され、ハウジング蓋体３０には、被ろ過液の入口３１及びこれに続く入口流路３１’と、ろ過液の出口３２及びこれに続く出口流路３２’と、排気用のベント３３が組み込まれている。フィルタユニット１において、ハウジング２０内におけるフィルタカートリッジ１０の下方が底部流路４０となり、フィルタカートリッジ１０の半径方向外側が側部流路４１となる。なお、フィルタカートリッジ１０はフィルタユニット１に対し交換自在に適用される。

フィルタカートリッジ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の外周部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の半径方向内側の中心部空間に配置される円筒状で樹脂製のコア部材１３と、フィルタ部材１１及びコア部材１３の上部に融着される上部エンドキャップ１７と、フィルタ部材１１及びコア部材１３の底部に融着される底部エンドキャップ１８とから構成される。コア部材１３は、コア軸線に沿う中心部流路１４を有し、上部及び底部エンドキャップ１７、１８における中心部流路１４に対応する部分は、該流路の延長部分として開口している。

図２及び図３はコア部材１３の正面図及び横断面図である。コア部材１３の外周面には、凹部としての多数の螺旋状の溝１６が外周全域にわたって形成され、溝１６に対して相対的に突出する凸部１５が溝−溝間に螺旋状に残っている。螺旋溝１６のコア軸線に垂直な面に対する傾斜角度は４５度に設定され、各溝１６の底部断面は角が無いほぼ半球形状とされる（図３参照）（図２では凹凸を明確にするために便宜的に溝１６の底に角があるように示される）。また、上部エンドキャップ１７には、溝１６に対応する部分が部分的に開口される（図１参照）。コア部材１３の外周の溝１６は、左右一対の半型による成形では離型が困難となるため、コア外周面からの切削加工によって形成される。

上記フィルタユニット１において、蓋体入口３１からフィルタユニット１内に導入された被ろ過液は、入口流路３１’を経て中心部流路１４に入り、中心部流路１４を下って底部流路４０へ、次いで底部流路４０から側部流路４１へと至る。ここから被ろ過液は、フィルタ部材１１を半径方向内側へと通過してろ過される。このろ過時に、コア部材１３の外周の凸部１５は、流圧によって半径方向内側に押されるフィルタ部材１１の内周部を支持する。また、ろ過液は、コア部材１３の外周の溝１６内に入り込み、溝１６に沿って上昇し、出口経路３２’を経て蓋体出口３２から吐出される。

以上のフィルタユニット１では、従来のフィルタユニットにおける、半径方向外側の多孔筒と半径方向内側の無孔筒との間に形成される中心部外側流路を廃したため、気泡が残存しやすい上記多孔筒が不要となり、エア除去性能を高めることができる。また、ほぼ中心部外側流路分のホールドアップボリュームを縮小して残液量を減らすことができる。更に、多孔筒が不要となる分、フィルタカートリッジ１０の製造コストも削減される。

図４は、コア部材の別の例として左右一対の半型で成形可能なものを示し、このコア部材１３’の外周には、単位形状が横長矩形の凸部１５’と、凸部１５’と縦の長さがほぼ同じで横の長さが半分より若干短い矩形単位形状の凹部１６’とが多数設けられており、凹部１６’は、下方かれ上方へと対角線方向に連続して螺旋状の溝を形成している。コア部材１３’は、外周の凹凸１６’、１５’を型成形により得ることができるため、切削を要するコア１３より凹凸の製造が容易である。

本発明の一実施形態に係るフィルタユニットの縦断面斜視説明図である。コア部材の正面図である。図２のＡ−Ａ線に沿うコア部材の横断面図である。コア部材の別の例を示す斜視図である。

符号の説明

１フィルタユニット
１０フィルタカートリッジ
１１フィルタ部材
１２スリーブ
１３、１３’ コア部材
１４中心部流路
１５、１５’ 凸部
１６、１６’ 溝（凹部）
２０ハウジング
３０ハウジング蓋体
３１入口
３２出口
４０底部流路
４１側部流路

Claims

円筒状のフィルタ部材及びフィルタ部材の中心部に配置する円筒状のコア部材を含むフィルタカートリッジと、フィルタカートリッジを収容するハウジングと、被ろ過液の入口及びろ過液の出口を有するハウジング蓋体とを備え、コア部材は前記入口に連通する中心部流路を有し、ハウジング内においてフィルタカートリッジの下方に底部流路が、フィルタカートリッジの半径方向外側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、前記中心部流路を通って底部流路へ、次いで底部流路から側部流路へと送られ、側部流路からフィルタ部材を半径方向内側へと通過してろ過された後、コア部材外周に沿って出口へと向けられるフィルタユニットにおいて、
前記コア部材の外周に、ろ過時に前記フィルタ部材の内周部を支持する凸部と、フィルタ部材を半径方向内側へと通過したろ過液を前記出口に向かって案内する凹部とを設けたことを特徴とするフィルタユニット。
前記凹部は螺旋状の溝を形成する請求項１のフィルタユニット。
前記溝の底は角が無い形状とされる請求項２のフィルタユニット。
前記コア部材の軸線に垂直な面に対する前記螺旋状の溝の傾斜角度は４０度〜５０度である請求項２又は３のフィルタユニット。
前記コア部材の外周の凸部及び凹部は、複数の型を用いて成形される請求項１のフィルタユニット。
円筒状のフィルタ部材と、フィルタ部材の中心部に配置する、中心部流路を有するコア部材とを備え、外部から導入された被ろ過液が中心部流路を通った後、フィルタ部材の半径方向外側へと送られ、次いでフィルタ部材を半径方向内側へと通過してろ過され、このろ過液がコア部材外周に沿って出口へと向けられるフィルタカートリッジにおいて、
前記コア部材の外周に、ろ過時に前記フィルタ部材の内周部を支持する凸部と、フィルタ部材を半径方向内側へと通過したろ過液を外部に向かって案内する凹部とを設けたことを特徴とするフィルタカートリッジ。