WO2005099877A1 - プリーツ型カートリッジフィルタ装置 - Google Patents

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WO2005099877A1
WO2005099877A1 PCT/JP2005/007263 JP2005007263W WO2005099877A1 WO 2005099877 A1 WO2005099877 A1 WO 2005099877A1 JP 2005007263 W JP2005007263 W JP 2005007263W WO 2005099877 A1 WO2005099877 A1 WO 2005099877A1
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Hirokazu Kuwabara
Koichi Kurata
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Entegris, Inc.
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Definitions

  • the present invention relates to a pleated cartridge filter device having high filtration efficiency and long filter life. More specifically, the present invention relates to a pleated cartridge filter device in which a filter area contributing to filtration is increased and can be manufactured at low cost.
  • Filters are used for the separation of foreign matter in various fluids, such as particles.
  • the filter is capable of capturing foreign matter of interest and particles, and is easy to use. In other words, a function that has a long service life is required.
  • a pleated filter in which a nonwoven fabric or a film-like sheet (membrane) is folded in a pleated shape is known.
  • the pleated filter has an advantage in that a large filtration area can be manufactured.
  • Filters are used in various fields from relatively simple filters such as oils for vehicles and air filters to precision filters such as wafer cleaning and photoresist filtration for manufacturing semiconductor devices and filtration in the medical field. Crossing. Particularly in the semiconductor field where precise filters are required, finer wiring widths have been required in recent years as the degree of integration of LSIs has increased, and the elimination of extremely fine foreign matter in the manufacturing process for patterning LSIs Technology is required.
  • Putter Jung generally applies a photoresist to a silicon wafer and uses the difference in the solubility of the exposed and unexposed parts in the developing solution. In this case, it is not possible to putter the line width as designed, which may cause a defect.
  • Filter materials for removing ultra-fine particles and foreign matter as described above are very expensive, and the amount of filter material used is less likely to be clogged during use, is as wide as possible, and has a wide range of filtration area. It is preferable to save as much as possible within.
  • the area of the portion where particles that do not pass through the filter actually accumulate is referred to as the effective filtration area.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a normal pleated filter, in which the fluid to be filtered is supplied from the upstream (or outside) and the filtrate flows out downstream (or inside).
  • the heights of the mountain fold line and the valley fold line are constant, and all the valley fold lines are designed to contact the filtrate side core.
  • Patent Document 1 A configuration in which the height of the tops of all the hills is constant has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • the filter material disclosed in Patent Document 1 has an inner periphery (core side) that is dense and an outer periphery (sleeve side) that is rough when a cylindrical filter material is uniformly pleated. This configuration is used to effectively use the space on the side and increase the area of the filter material used (see Fig. 5).
  • the filter medium of Patent Document 1 has a structure in which both the inner peripheral side and the outer peripheral side are dense, so that the filter is further tightly folded and the effective filtration area is narrower.
  • Patent Document 1 Japanese Utility Model Publication No. 62-87710
  • the invention solves mistakes As described above, there was a need for a method to increase the effective filtration area and save the area of the filter material actually used.
  • the outer diameter dimensions such as the outer diameter and height of the sleeve of the filter device are compatible. Therefore, it was necessary to achieve these objectives without changing the outer diameter.
  • the present invention provides a filter material obtained by folding a rectangular filter material into a pleated shape and sealing both ends parallel to the pleated fold of the filter material to form a substantially cylindrical shape, a core (a porous inner cylinder), It has a sleeve (perforated outer cylinder) and two end caps (upper and lower lids).
  • the filter material is inserted between the core and the sleeve, and the upper and lower edges of the filter material are sandwiched between the upper and lower end caps.
  • the liquid is heat-welded to the end cap in a liquid-tight manner, and the liquid to be filtered flows from the sleeve side to the core side.
  • V so-called out-in-pass type cartridge filter device!
  • a support material may be used on at least one surface of the filter material.
  • the ratio of the distance A (mm) between the valley fold a and the valley fold b forming the low ridge and the distance B (mm) between the valley fold b and the valley fold c forming the high ridge. (AZB) is preferably 0.3 or more and less than 1.
  • the "height of the mountain” is defined as a vertical cut from a mountain fold line to a line connecting adjacent valley fold lines on both sides in a cross section of the filter orthogonal to the pleated fold in a state where the filter medium is stored. It refers to the distance to the point orthogonal to the line.
  • a line passing through all the valley folds of the cut surface of the filter orthogonal to the pleated folding in a state in which the filter medium is stored describes one circle around the core.
  • the filter area contributing to the filtration is increased compared to the prior art! / ⁇
  • the filtration efficiency is high with a surprisingly small filter area (small, filling amount), and the filter life is prolonged, and the effect can be obtained.
  • the filtration efficiency is good, the amount of filter material to be used may be small and the raw material cost is low, and the manufacturing time is shortened because the number of pleating operations per filter material is reduced.
  • the filter material of the present invention may be made of any material having pores of a desired size depending on the size of the foreign matter to be removed in the processing solution.
  • tetrafluoroethylene resin hereinafter abbreviated as PTFE
  • polyethylene polypropylene
  • SUS polypropylene
  • nylon polytetrafluoroethylene ethylene perfluoroalkyl bur with a pore size of about 0.05-0.2 m.
  • a filter membrane made of a material such as ether (hereinafter referred to as PFA) or polyvinylidene fluoride (PVDF) is used, but is not limited to these.
  • PFA ether
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the thickness of the filter material is, for example, 0.1 to 2.0 mm. Even if it is less than 0.5 mm, the filter material has low bending stiffness, and the use of support material prevents the filter from buckling and increasing pressure loss. In addition, if 2.Omm is exceeded, not only is it extremely difficult to make pleats, but also the upper limit of the filter material area to be used is limited, and as a result, the effective filtration area is reduced and the desired performance is achieved. I can't.
  • the filter medium of the present invention is pleated, and in the cross section of the filter material orthogonal to the pleated fold, one mountain fold line a, two valley fold lines b on both sides thereof, and two mountain fold lines c on both sides thereof Exists, including a W-shaped part that forms a low peak on the sleeve side, two valleys on the core side on both sides, and two high peaks on the sleeve side on both sides. It is.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view orthogonal to pleated folding of an example of a filter used in the present invention, and all valley fold lines are in contact with the core.
  • the height of the mountain fluctuates up and down, and the mountain fold line of the high mountain is closest to the sleeve on the fluid supply side.
  • One repeating unit of the pleated fold in Fig. 1 is composed of one high mountain and one low mountain power. Filters with this configuration contain particles When filtering a fluid, the folded filter part also functions effectively to perform filtration, and the filtered particles can be deposited on the lower hill between the two higher hills, causing the filter to be clogged and difficult to use Time (filter life) becomes longer.
  • the height of the mountain may fluctuate up and down regularly or may fluctuate up and down randomly.
  • one pleated folding unit consists of two ridges with a height of “high and low”, or one or three ridges with “high and low” or “high, low and high” forces Those whose units are constituted are listed.
  • the pleated filter of the present invention can accumulate filtered particles between high and low peaks and expose a part of the folded portion, so that the effective filtration area is large and the filtration efficiency is high. As a result, the filter life is extended (see Fig. 1).
  • the filter of the present invention can secure high rigidity (shape retention) so as not to buckle when the end cap is fused by increasing the density of the pleated folds. Due to its high efficiency, it is possible to use a support material to ensure ease of folding and high rigidity (shape retention), while also reducing the density of pleated folds to save filter material. .
  • the difference between the height of the high mountain and the height of the low mountain depends on the conditions as described above.
  • the ratio (AZB) of the distance A (mm) between the ridge fold a and the valley fold b forming the lower ridge and the distance B (mm) between the valley fold b and the ridge fold c forming the higher ridge ) Is 0.3 or more and less than 1.
  • the lower peaks are lower than the higher peaks and do not touch the sleeve, and have a height that can also serve as a support for reinforcing the media shape.
  • the pleat of the present invention can be easily prepared by setting it to a normal pleat processing such as a reciprocating method or a high-speed rotary method.
  • the above total thickness t (mm) depends on the force such as pressure. Note that this is the total thickness of the filter material and the support material (if used) in the state.
  • n is less than ( ⁇ / 2 ⁇ ) ⁇ 1.1, it tends to buckle and cannot be put to practical use. On the other hand, if it exceeds DZ2t) X1.9, the filter packing density becomes high and the effective filtration area becomes narrow, so that the excellent effects of the present invention are hardly obtained.
  • the interval A (mm), the interval B (mm), and the total thickness t (mm) have a relationship of t ⁇ A ⁇ B.
  • the filter medium of the present invention may be configured such that a support material is used on at least one or both sides of the filter material. For example, after a pair of support materials is attached to both sides of the filter material, the filter material is folded into a pleated shape and The edge may be sealed.
  • a support material a commonly used material such as a mesh or a nonwoven fabric can be used. By using the support material, the bending rigidity of the whole filter can be increased, and the shape retention can be improved.
  • the support material is used in the form of a net, a porous sheet, or a nonwoven fabric.
  • the support material include thermoplastic fluorine such as PFA, PTFE, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (hereinafter, referred to as ETFE), and PVDF.
  • Materials such as resin, polyethylene, polypropylene, and SUS are preferably used.
  • the substantially cylindrical filter medium obtained by folding a rectangular filter material into a pleated shape and sealing both ends of the filter material parallel to the pleated fold is inserted between the core and the sleeve, and The upper and lower edge portions of the filter medium are further heat-sealed to the end cap in a liquid-tight manner by being further sandwiched by end caps, and stored in the cartridge filter device.
  • the cartridge filter device of the present invention can be used in an out-in-pass system.
  • the fluid passes through the pleated filter, surround the low fold in the fluid supply direction! /
  • the high mountain fold becomes an opening, so that particles and Z or foreign matter contained in the fluid are effectively trapped, and the exposed surface of the filter can be fully utilized.
  • the type of the support material on the fluid supply side is a set of support materials capable of maintaining the pleated mountain shape (high or low) during or after pleating. There are many by choosing various combinations.
  • a liquid or gas can be used as a fluid even if it is shifted.
  • Example 1 Polytetrafluoroethylene (made by Daikin Industries, Ltd., PTFE) with a basis weight of 250 gZm 2 (thickness 400 ⁇ m) and a nonwoven fabric membrane area of 7,022 cm 2 with the structure shown in Fig. 6, primary side (fluid supply side) 450 m thick PFA double woven net (fiber diameter 0.22 mm) as support material, 220 ⁇ m thick PFA thick net (fiber diameter 0.11 mm) as secondary (fluid discharge side) support material ) And repeat the repeating unit consisting of 15mm peaks, Zl2mm peaks, and Zl5mm peaks, and pleated (one repetition unit at high and low heights) to make a total of 114 folds.
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • a cartridge filter device (sleeve inner diameter 76 mm, core outer diameter 46 mm) was assembled.
  • AZB 0.8.
  • ⁇ 1.
  • the PTFE nonwoven fabric membrane area of Example 1 was overlaid using a PFA thin net of 150 ⁇ m thickness (fiber diameter 0.08 mm) as the primary support material and secondary support material of 12,300 cm 2
  • the cartridge filter device was assembled by pleating the ridges into 15 mm ridges, making a total of 187 folds (mountain height: 15 mm), and sealing both sides to form a filter medium.
  • a commercially available cartridge filter device (Fluorogard PRS filter, manufactured by Japan Microlith Co., Ltd.) was used.
  • ⁇ 1.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were used basis weight 250GZcm 2 filter, as the fluid, of eight JIS dusts (particle size l / zm or 5 / zm) at a concentration lOOppm Uses two purified water containing, by measuring the respective outflow rate supply pressure 0. 05kgf / cm 2 and 0. LkgfZcm 2, lifetime (supply - filtration volume to the discharge pressure difference reaches LkgfZcm 2) And the particle removal performance (retention efficiency; retention) was measured. Table 1 shows the results. Further, the change in the outflow rate from the filter device when changing the supply pressure to 0 ⁇ 0. 5kgfZcm 2 shown in FIG. 2 (water temperature 25 ° C), Figure 3 shows the change in filtration time (water temperature 22 ° C, outflow speed 10LZ min).
  • Example 1 had practically usable particle removal performance, and was extremely excellent in outflow rate and supply life with respect to supply pressure.
  • Comparative Example 1 a conventional pleated fold was performed using the same filter having an area approximately twice as large as that of Example 1 in order to prevent buckling without using a support material (pleated fold). About 2 times). Although the particle removal performance was significantly improved as compared with Example 1, the outflow speed and the life with respect to the supply pressure were extremely reduced, and the power was strong enough for practical use. This is because the fold density is very high, the effective filtration area becomes narrow, and it becomes difficult for fluid and contained particles to pass through.
  • Comparative Example 2 the same filter as in Comparative Example 1 was used together with a support material to ensure shape retention, and the filter area and the number of folds were smaller than in Comparative Example 1.
  • the outflow speed and the service life with respect to the supply pressure were improved compared to Comparative Example 1, and the force was still very low, so that the filter was not practically usable.
  • Comparative Example 3 a filter having a different hole diameter from that of Example 1 was used as a support material, and the density of the pleated fold was increased to secure shape retention, and the filter area and the filter area were twice that of Example 1. It uses the number of pre-folds.
  • the outflow velocity relative to the supply pressure was larger than in Example 1 due to the large filter pore size, but the effective filtration area was narrow because of the ordinary pre-folding with extremely low particle removal performance, and the life was reduced by half. Met.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view during use of a filter showing an example of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing a change in an outflow speed of a filter device force when a supply pressure is changed.
  • FIG. 3 is a graph showing a change in filtration time of a filter device when a flow rate is kept constant.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an example of a conventional filter.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of another example of a conventional filter.
  • FIG. 6a is an electron micrograph ( ⁇ 100) of the filter material used in Example 1.
  • FIG. 6b is an electron micrograph ( ⁇ 500) of the filter material used in Example 1.
  • FIG. 7a is an electron micrograph ( ⁇ 100) of a filter material used in Comparative Example 3.
  • FIG. 7b is an electron micrograph ( ⁇ 500) of the filter material used in Comparative Example 3.

Abstract

　ろ過効率が高くフィルタ寿命も長く安価に製造できるカートリッジフィルタ装置を提供する。ろ材、コア、スリーブ、及び二つのエンドキャップ（上下蓋部）とを有するアウトインパス方式のプリーツカートリッジフィルタ装置において；プリーツ折りに直交するフィルタ材断面中には、１の山折線ａ、その両側の２の谷折線ｂ及びその両側に２つの山折線ｃが存在して、スリーブ側の１の低い山部、その両側のコア側の２つの谷部、及びその両側のスリーブ側の２の高い山部が形成されているＷ字型部が含まれるカートリッジフィルタ装置。

Description

プリーッ型カートリッジフィルタ装置
技術分野
[0001] 本発明は、ろ過効率が高くフィルタ寿命の長いプリーツ型カートリッジフィルタ装置 に関する。更に詳しくはろ過に寄与するフィルタ面積が増大し、安価に製造できるプ リーツ型カートリッジフィルタ装置に関する。
背景技術
[0002] フィルタは各種流体中の異物《粒子の分離処理に用いられており、 目的とする異物 •粒子を捕捉でき、使用が簡単 '簡便であり、粒子の保持能力 (収容容量)が高い、つ まり使用寿命が長いという機能が求められている。このようなフィルタとして、不織布又 は膜状シート (メンプレン）がプリーツ状に折り畳まれたプリーツ型のものが知られてい る。プリーツ型フィルタはろ過面積を大きく製造することができるという点でメリットがあ る。
[0003] フィルタの用途としては、車両用オイル、エアろ過装置等の比較的簡易なものから 半導体装置製造用のウェハ洗浄やフォトレジストろ過、医療分野におけるろ過等の精 密なものまで多分野に渡っている。特に精密なフィルタが要求される半導体分野で は、近年 LSIの集積度が向上するにつれてより微細な配線幅が要求されてきており、 LSIのパターユングを行う製造工程でのきわめて微細な異物の排除技術が要求され ている。パターユングは一般的にはフォトレジストをシリコンウェハに適用し、露光部と 非露光部との現像液に対する溶解度の差を利用して行われるものである力 ウェハ 上やレジスト液に異物が混入していると、設計どおりの線幅にパターユングすることが できず不良の原因となる。例えば、現在ではろ過後のフォトレジスト液中に 0. 05 m 程度の異物が残存しても欠陥 ·配線不良等の原因となってしまう。しかし、フォトレジ スト液は、通常は滞留、長時間の放置によってゲルを発生しやすい性質をもっている ので、フォトレジスト液をシリコンウェハに塗布して感光させる前にフォトレジスト液中 にゲルが発生してしまう（ここで、ゲルとはフォトレジスト中においてその一部が変質し た感光性物質とは異なるものを 、う）。このようなゲルがフォトレジスト液中に存在する 場合には、シリコンウェハ上のフォトレジスト膜には感光によって現像液に溶解される べきパターンに未溶解の異物が残りパターン欠陥を生じてしまう。
[0004] 上記のような超微細粒子，異物を除去するためのフィルタ材は非常に高価であり、 フィルタ材の使用量は使用中に目詰まりが起こりにく 、程度に広 、ろ過面積の範囲 内でできるだけ節約することが好ましい。ここで、フィルタを透過しない粒子が実際に 堆積する部分の面積を有効ろ過面積と 、う。
[0005] 通常、 目詰まりを防止し使用可能期間 (寿命)を延ばすために有効ろ過面積を広げ るには、使用するフィルタ材面積を広くすることが行なわれている。しかし、通常のプリ ーッ折りは高さが均一な山から構成されるため、使用フィルタ材面積を広くするには プリーツ折りの山の側面同士が接触するようにフィルタが緊密に折り畳まれる必要が あった。図 4は通常のプリーツ折りフィルタの一例の断面図であり、図の上流（または 外側)から被ろ過流体が供給され下流 (または内側）にろ液が流出する。図 4では山 折線及び谷折線の高さはそれぞれ一定であり谷折線は全てろ液側コアに接触するよ うに設計されている。このような緊密に折り畳まれたフィルタでは、異物粒子を含んで いる流体をろ過するとフィルタを透過しない粒子が折り山の上方部にのみ堆積して目 詰まりを生じ、折り畳まれた部分は有効に機能せず (有効ろ過面積が狭く）、結果的 にフィルタとしての寿命が短くなる問題があった（図 4参照)。
[0006] 又、アウトインパス方式のプリーツ折りフィルタ材での通常のプリーツ折りの変形とし て、スリーブに相対する一部の山の頂上部の山折線を V字型に谷折して M字型とし、 全ての山の頂上部の高さを一定とした構成も提案されている（例えば、特許文献 1)。 特許文献 1のフィルタ材は、円筒状フィルタ材にお 、て均一プリーツ折りをした場合 に、内周側 (コア側）が密となり外周側 (スリーブ側）が粗となって必然的に生じる外周 側の空間を有効に利用して使用フィルタ材面積を広げるための構成である（図 5参照
)。従って、特許文献 1のろ材は、内周側も外周側も密となる構成であるから更にフィ ルタは緊密に折り畳まれ有効ろ過面積がより狭くなつている。
[0007] 特許文献 1 :実開昭 62— 87710号公報
発明の開示
[0008] 発明が解決しょう する誤潁 上記のように、有効ろ過面積を広げ、かつ実際に使用するフィルタ材面積を節約す る方法が求められていた力 フィルタ装置のスリーブ外径や高さなどの外径寸法は互 換性があるように製作されているため、外径寸法を変更せずにこれらの目的を達成 する必要があった。
[0009] 本発明は、四角いフィルタ材をプリーツ状に折り畳み、フィルタ材のプリーツ折りに 平行な両端を互いに封着して略円筒状として得られたろ材と、コア (多孔内筒）と、ス リーブ (多孔外筒）と、二つのエンドキャップ (上下蓋部）とを有し、上記コアと上記スリ ーブとの間に上記ろ材を挿入して上下エンドキャップで挟みろ材の上下端縁部分を エンドキャップに液密に熱溶着して、スリーブ側からコア側方向に被ろ過液を流す、 V、わゆるアウトインパス方式のカートリッジフィルタ装置にお!、て；プリーツ折りに直交 するフィルタ材断面中には、 1の山折線 a、その両側の 2の谷折線 b及びその両側に 2 つの山折線 cが存在して、スリーブ側の 1の低い山部、その両側のコア側の 2つの谷 部、及びその両側のスリーブ側の 2の高い山部が形成されている W字型部が含まれ るカートリッジフィルタ装置に関する。
[0010] 上記フィルタ材の少なくとも片面にサポート材が使用されていてもよい。
[0011] 上記低い山部を形成する山折部 aと谷折部 bとの間隔 A (mm)と、高い山部を形成 する谷折部 bと山折部 cとの間隔 B (mm)の割合 (AZB)は、 0. 3以上 1未満であるこ とが好ましい。
[0012] 上記コアの外径 D (mm)、フィルタ材及びサポート材の総厚さ t (mm)に対するフィ ルタ材の谷折線の総数 nは、 η= { π Ό/2ΐ) X ( 1. 1〜1. 9)の関係があることが好 ましい。
[0013] 尚、「山の高さ」とは、ろ材が収納された状態のプリーツ折りに直交するフィルタの切 断面において、山折線から両側の隣接した谷折線同士を結ぶ線へ垂直に降ろした 線との直交点までの距離をいう。又、ろ材が収納された状態でプリーツ折りに直交す るフィルタの切断面の全ての谷折部を通過する線はコアを核とする 1の円周を描く。
[0014] 発明の効果
本発明のプリーツ型カートリッジフィルタ装置のフィルタは、高い山と高い山の間に 低 ヽ山が含まれるため、ろ過に寄与するフィルタ面積が従来技術に比べ増大して!/ヽ る。従来の常識では、フィルタ面積を増大させるためにはできるだけ広い面積のフィ ルタをフィルタ装置内に充填する必要があった。しかし、本発明では意外にも狭いフ ィルタ面積 (少な 、充填量)でろ過効率が高くフィルタ寿命も長 、効果が得られる。又 、ろ過効率が良いため使用するフィルタ材が少なくても良く原材料費が安価になり、 かつろ材当りのプリーツ加工操作が少なくなるため製造時間が短縮される。
発明を実施するための最良の形態
[0015] 本発明のフィルタ材は、処理液中の除去すべき異物の大きさにより所望の大きさの 孔を有する素材であればいかなる材質のものでもよぐ例えば、フォトレジスト液のろ 過を行う場合には、 0. 05-0. 2 m程度の微細孔を有する、四フッ化工チレン榭脂 (以下 PTFEと記す）、ポリエチレン、ポリプロピレン、 SUS、ナイロン、ポリテトラフルォ 口エチレン パーフルォロアルキルビュルエーテル（以下 PFAと記す）、ポリビ-リデ ンフルオライド (PVDF)等の材質のフィルタ膜が用いられるがこれらに限定されるも のではない。また、シリコンウェハ用のリンス液等、半導体装置製造に用いられる薬剤 のろ過を行う場合には、 0. 05〜： L 0 m程度の微細孔を有する上記材質のフィル タ膜が用いられる。
[0016] フィルタ材の厚さは、榭脂系材料の場合、例えば 0. 1〜2. Ommである。 0. 5mm 未満であってもフィルタ材の曲げ剛性が低いものもあり、サポート材を使用することに よりフィルタが挫屈し圧力損失が増大することを防止している。また、 2. Ommを超え るとプリーツ力卩ェが非常に困難になるばかりか、使用するフィルタ材面積の上限が制 限され、結果的に有効ろ過面積が減少して目的の性能を発揮することができない。
[0017] 本発明のろ材は、プリーツ折りされており、プリーツ折りに直交するフィルタ材断面 中には、 1の山折線 a、その両側の 2の谷折線 b及びその両側に 2つの山折線 cが存 在して、スリーブ側の 1の低い山部、その両側のコア側の 2つの谷部、及びその両側 のスリーブ側の 2の高い山部が形成されて ヽる W字型部が含まれる。図 1は本発明に 使用されるフィルタの一例のプリーツ折りに直交する断面概略図であり、全ての谷折 線はコアに接触している。一方、山の高さは上下に変動しており、高い山の山折線は 流体供給側であるスリーブに最も接近している。図 1のプリーツ折りの 1繰り返し単位 は、 1の高い山と 1の低い山力 構成されている。この構成を有するフィルタで粒子含 有流体をろ過すると、折り畳まれたフィルタ部分も有効に機能してろ過が行なわれ、 ろ過された粒子は 2つの高い山の間にある低い山の上に堆積できるためフィルタ目 詰まりを起こして使用が困難になるまでの時間（フィルタ寿命）が長くなる。
[0018] 上記山の高さは、規則的に上下変動しても良くランダムに上下変動してもよい。例 えば、山の高さが「高低」からなる 2つの山でプリーツ折りの 1繰り返し単位が構成され るものや、「高低高」又は「高低低高」力もなる 3又は 4つの山で 1繰り返し単位が構成 されるものが挙げられる。
[0019] 本発明のプリーツ折りされたフィルタは、ろ過された粒子が高い山と低い山の間にも 堆積でき、折り畳まれた部分の一部が露出するため有効ろ過面積が広くろ過効率が 高くなり、その結果フィルタ寿命が長くなる（図 1参照)。
[0020] 本発明のフィルタは、プリーツ折りの密度を高くすることにより、エンドキャップの融 着の際に挫屈しないような高い剛性 (保形性)を確保することも可能であるが、ろ過効 率が高いため、サポート材を使用して折り畳みやすさと高い剛性 (保形性)を確保す る一方、プリーツ折りの密度を低くしてフィルタ材の使用量を節約することも可能であ る。
[0021] 高い山と低い山の高さの違いは、上記と同様に条件により異なる。好ましくは低い 山部を形成する山折部 aと谷折部 bとの間隔 A (mm)と、高い山部を形成する谷折部 bと山折部 cとの間隔 B (mm)の割合 (AZB)は、 0. 3以上 1未満である。この範囲内 で、低い山は高い山より低くスリーブに接しな 、でろ材形状を保っための補強もかね た支えとなり得る高さとなる。その結果、ろ過効率を減少させずに、かつフィルタ寿命 (供給 排出差圧が所定の値に到達するまでのろ過体積)も長くする効果が得られる
[0022] 本発明のプリーツは、榭脂系材料の場合、レシプロ式、高速ロータリー方式等の通 常のプリーツ加工に設定して容易に作成することができる。
[0023] 本発明のフィルタ材及びサポート材の総厚さ t (mm)は、一つの山又は谷の厚みは 2tであることから、使用するコアの外径 D (mm)及びフィルタ材の谷折線の総数 nとの 間に、 η= ( π Ό/2ί) X ( 1. 1〜1. 9)の関係があることが好ましぐ更に好ましくは η = ( π D/2t) X ( 1. 3〜1. 8)である。上記総厚さ t (mm)は、圧力などの力がかから な 、状態のフィルタ材及びサポート材 (使用した場合)の厚さの合計値である。 nが（ π Ό/2ΐ) Χ 1. 1未満であると挫屈しやすく実用に供し得ない。一方、 DZ2t) X 1. 9を超えるとフィルタ充填密度が高くなり、有効ろ過面積が狭くなるため本発明の 優れた効果が得られにくい。
[0024] 又、間隔 A (mm)と間隔 B (mm)と総厚さ t (mm)とは、 t< A< Bの関係がある。
[0025] 本発明のろ材は、フィルタ材の少なくとも片面又は両面にサポート材が使用されて いてもよぐ例えばフィルタ材の両面に 1対のサポート材が添わされた後、プリーツ状 に折り畳まれ両側縁が封着されたものでもよい。サポート材としては、メッシュ、不織 布等の通常使用される材料が使用できる。サポート材を使用することによりフィルタ全 体としての曲げ剛性を高くすることが可能となり保形性が向上する。
[0026] サポート材は、ネット状、多孔質シート状、不織布状で用いられ、例えば、 PFA、 PT FE、テトラフルォロエチレン エチレン共重合体（以下 ETFEと記す）、 PVDF等の 熱可塑性フッ素榭脂、ポリエチレン、ポリプロプレン、 SUS等の材質が好ましく用いら れる。
[0027] 本発明の、四角いフィルタ材をプリーツ状に折り畳み、フィルタ材のプリーツ折りに 平行な両端を互いに封着して得られる略円筒状ろ材は、コアとスリーブとの間に挿入 され、上下エンドキャップでさらに挟んでろ材の上下端縁部分をエンドキャップに液 密に熱溶着して、カートリッジフィルタ装置に収納される。
[0028] 本発明のカートリッジフィルタ装置は、アウトインパス方式に使用できる。流体がプリ ーッ型フィルタを通過する際には、流体供給方向に対して低い山折部分を囲んで！/、 る高い山折部分が開口部となり流体に含まれる粒子及び Z又は異物が効果的に捕 捉され、フィルタの露出表面を充分に活用することができる。
[0029] 榭脂系材料の場合、流体供給側 (一次側)サポート材の種類は、プリーツ加工時ま たはプリーツ加工後において、プリーツの山形状 (高低)を保持し得るサポート材の組 み合わせを種々選択することにより多数存在する。
[0030] 又、流体として液体、気体の!/、ずれでも使用できる。
実施例
[0031] (実施例 1) 目付量 250gZm2 (厚さ 400 μ m)、の図 6に示す構成を有するポリテトラフルォロェ チレン (ダイキン工業社製、 PTFE)不織布膜面積 7, 022cm2へ、一次側 (流体供給 側）サポート材として厚さ 450 mの PFA製 2重織りネット（繊維直径 0.22mm)、二 次側 (流体排出側)サポート材として厚さ 220 μ mの材料 PFA製厚手ネット (繊維直 径 0. 11mm)を重ねあわせ、 15mm山 Zl2mm山 Zl5mm山から構成される繰り 返し単位を繰り返してプリーツカ卩ェ (高低高で 1繰り返し単位)して折山計 114 (高さ 1 5mmの山数 76、高さ 12mmの山数 38)としてから両側縁を封着してろ材とし、の力 ートリッジフィルタ装置（スリーブ内径 76mmコア外径 46mm)を組み立てた。 AZB =0.8。 η=114=[46πΖ{2Χ (0.4 + 0.45 + 0. 22)}] XI.69。
[0032] (比較例 1)
実施例 1の PTFE不織布膜面積 14, 520cm2を、全て 15mm山にしてプリーツ折り し、折山計 220 (山高さ 15mm)としたフィルタを使用して組み立てたカートリッジフィ ルタ装置を使用した。 ΑΖΒ=1。η=220={46πΖ(2Χ0.4)} XI.22。
[0033] (比較例 2)
実施例 1の PTFE不織布膜面積 12, 300cm2の一次側サポート材及び二次側サボ ート材として厚さ 150 μ mの PFA製薄手ネット（繊維直径 0.08mm)を使用して重ね あわせ、全て 15mm山にしてプリーツ折りし、折山計 187(山高さ 15mm)としてから 両側縁を封着してろ材とし、カートリッジフィルタ装置を組み立てた。 A/B=l0 n=l 87=[46π/{2Χ (0.4 + 0.15 + 0. 15)}] XI.81。
[0034] (比較例 3)
目付量 250gZm2 (厚さ 400 μ m)、の図 7に示す構成を有する PTFE不織布膜面 積 14, 000cm2を、全て 15mm山にしてプリーツ折りし、折山計 213 (山高さ 15mm) とした市販のカートリッジフィルタ装置（日本マイクロリス株式会社製、商品名フロロガ ード PRSフィルター)を使用した。 ΑΖΒ=1。η=213={46πΖ(2Χ0.4)} XI. 1 80
[0035] フィルタ性能評価
目付量 250gZcm2のフィルタを使用した実施例 1及び比較例 1〜3のフィルタ装置 について、流体として、 JIS 8種のダスト (粒径 l/zm又は 5/zm)を濃度 lOOppmで 含有する 2種類の精製水を使用し、供給圧力 0. 05kgf/cm2及び 0. lkgfZcm2で それぞれ流出速度を測定し、寿命 (供給—排出差圧が lkgfZcm2に到達するまでの ろ過体積)及び除粒子性能 (捕集効率; retention)を測定した。結果を表 1に示す。又 、供給圧力を 0〜0. 5kgfZcm2に変化させた場合のフィルタ装置からの流出速度の 変化を図 2に示し (水温 25°C)、ろ過時間の変化を図 3に示す (水温 22°C、流出速度 10LZ分)。
[0036] 実施例 1は、実用可能な除粒子性能を有し、かつ供給圧力に対する流出速度、寿 命が非常に優れていた。
[0037] 比較例 1はサポート材料を使用せず、挫屈を防止するため実施例 1の約 2倍の面積 の同一のフィルタを使用して従来のプリーツ折りを行ったものである（プリーツ折り数 約 2倍)。実施例 1よりも除粒子性能は非常に向上したが、供給圧力に対する流出速 度、寿命が非常に低下し実用に耐えな力つた。これは折り密度が非常に高く有効ろ 過面積が狭くなり、流体及び含有される粒子の通過が困難になるためである。
[0038] 比較例 2は比較例 1と同一のフィルタをサポート材と共に使用して保形性を確保し、 比較例 1よりもフィルタ面積及び折数を少なくしたものである。しかし、サポート材の存 在によりフィルタが緊密に折り畳まれた結果、供給圧力に対する流出速度、寿命は比 較例 1よりは向上した力 やはり非常に低いため実用に耐えなかつた。
[0039] 比較例 3は、実施例 1とは異なる孔径のフィルタをサポート材なして使用し、保形性 を確保するためプリーッ折りの密度を高くして実施例 1の 2倍のフィルタ面積及びプリ 一ッ折数を使用したものである。比較例 3ではフィルタ孔径が大き ヽため供給圧力に 対する流出速度は実施例 1より大き力つたが除粒子性能が非常に低ぐ通常のプリ ーッ折りであるため有効ろ過面積が狭ぐ寿命は半分であった。
[0040] [表 1]
Figure imgf000010_0001
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の一例を示すフィルタの使用中の断面概略図である。
[図 2]供給圧力を変化させた場合のフィルタ装置力 の流出速度の変化を示すグラフ である。
[図 3]流量を一定にした場合のフィルタ装置のろ過時間の変化を示すグラフである。
[図 4]従来例のフィルタの一例の断面概略図である。
[図 5]従来例のフィルタの他の例の断面概略図である。
[図 6a]実施例 1で使用したフィルタ材の電子顕微鏡写真（100倍)である。
[図 6b]実施例 1で使用したフィルタ材の電子顕微鏡写真（500倍)である。
[図 7a]比較例 3で使用したフィルタ材の電子顕微鏡写真（100倍)である。
[図 7b]比較例 3で使用したフィルタ材の電子顕微鏡写真（500倍)である。

Claims

請求の範囲
[1] 四角いフィルタ材をプリーツ状に折り畳み、フィルタ材のプリーツ折りに平行な両端 を互いに封着して略円筒状として得られたろ材と、コア（多孔内筒）と、スリーブ (多孔 外筒）と、二つのエンドキャップ（上下蓋部）とを有し、上記コアと上記スリーブとの間 に上記ろ材を挿入して上下エンドキャップで挟みろ材の上下端縁部分をエンドキヤッ プに液密に熱溶着した、アウトインパス方式のカートリッジフィルタ装置において； プリーツ折りに直交するフィルタ材断面中には、 1の山折線 a、その両側の 2の谷折線 b及びその両側に 2つの山折線 cが存在して、スリーブ側の 1の低い山部、その両側 のコア側の 2つの谷部、及びその両側のスリーブ側の 2の高い山部が形成されている W字型部が含まれるカートリッジフィルタ装置。
[2] 上記フィルタ材の少なくとも片面にサポート材が使用されている請求項 1記載の力 ートリッジフィルタ装置。
[3] 上記低い山部を形成する山折部 aと谷折部 bとの間隔 A (mm)と、高い山部を形成 する谷折部 bと山折部 cとの間隔 B (mm)の割合 (AZB)は、 0. 3以上 1未満である請 求項 1又は 2記載のカートリッジフィルタ装置。
[4] 上記コアの外径 D (mm)、フィルタ材及びサポート材の総厚さ t (mm)に対するフィ ルタ材の谷折線の総数 nは、 η= { π Ό/2ΐ) X ( 1. 1〜1. 9)の関係がある請求項 1
〜3いずれか 1項記載のカートリッジフィルタ装置。
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