JP2002263407A

JP2002263407A - 濾過システム

Info

Publication number: JP2002263407A
Application number: JP2001060208A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Taihichi; 元幸対比地; Hirofumi Iinuma; 宏文飯沼
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2021-03-05
Also published as: JP3561690B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、ダイシング、ＣＭＰ等の機械的加工に
より発生する研磨屑、研削屑が混入された排水をフィル
タで濾過していた。しかし、原水が飛散し、周りを汚染
したり、中には反応ガスが発生したりすることがあっ
た。【解決手段】まず排気口２０１を設け、反応ガス１１
３を排気すると同時に、空間領域２０３の圧力を少し高
めることにより、固形物から成る第２のフィルタ１０７
の保護も実現している。また連通領域を原水タンク１０
１よりも下方に配置することにより移送パイプの流体が
逆流するのを抑えて第２のフィルタ１０７の破壊を防止
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濾過システムに関
するもので、特に原水に発生する反応ガスを外部雰囲気
に排出する機構を備えた濾過装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属、セラミック等の無機固形
物、有機系の固形物は、研削、研磨または粉砕等の処理
が施される時、微粒子が発生する。そしてこれらの微粒
子は、一般に水等の流体により流され排水や汚水として
放出される。本発明は、この排水の再利用システムに関
するものである。

【０００３】現在、産業廃棄物を減らす事は、エコロジ
ーの観点から重要なテーマであり、２１世紀へ向けての
企業課題である。この産業廃棄物の中には、色々な排水
や汚水がある。

【０００４】以下、水や薬品等の流体中に被除去物であ
る物質が含まれているものを排水と呼び説明する。これ
らの排水は、高価な濾過処理装置等で前記被除去物が取
り除かれ、排水がきれいな流体となり再利用されたり、
除去できずに残ったものを産業廃棄物として処理してい
る。特に水は、きれいな状態にして川や海等の自然界に
戻されたり、再利用される。

【０００５】しかし、濾過処理等の設備費、ランニング
コスト等の問題から、これらの装置を採用することが非
常に難しく、環境問題にもなっている。

【０００６】この事からも判るように、排水処理の技術
は、環境汚染の意味からも、またリサイクルの点からも
重要な問題であり、低イニシャルコスト、低ランニング
コストのシステムが早急に望まれている。

【０００７】一例として、半導体分野に於ける排水処理
を以下に説明していく。一般に、金属、半導体、セラミ
ック等の板状体を研削または研磨する際、設備の温度上
昇防止、潤滑性向上、研削屑または切削屑の板状体への
付着等が考慮され、水等の流体が供給されている。

【０００８】例えば、半導体材料の板状体である半導体
ウェハをダイシングしたり、バックグラインドする際、
純水を流す手法が取られている。ダイシング装置では、
ダイシングブレードの温度上昇防止のために、またダイ
シング屑がウェハに付着するのを防止するために、半導
体ウェハ上に純水の流れを作ったり、ブレードに純水が
当たるように放水用のノズルが取り付けられている。ま
たバックグラインドでウェハ厚を薄くする際も、同様な
理由により純水が流されている。ここで純水の代わり
に、蒸留水でも良い。

【０００９】一方、「環境に優しい」をテーマに、前記
半導体ウェハの研削屑または研磨屑が混入された排水
は、濾過されてきれいな水にして自然界に戻したり、あ
るいは再利用され、濃縮された排水は、回収されてい
る。

【００１０】現状の半導体製造に於いて、Ｓｉを主体と
する屑の混入された排水処理には、凝集沈殿法、フィル
タ濾過と遠心分離機を組み合わせた方法の二通りがあ
り、各半導体メーカーで採用している。

【００１１】前者の凝集沈殿法では、凝集剤としてＰＡ
Ｃ（ポリ塩化アルミニウム）またはＡｌ2（ＳＯ４）3
（硫酸バンド）等を排水の中に混入させ、Ｓｉとの反応
物を生成させ、この反応物を取り除くことで、排水の濾
過をしていた。

【００１２】後者の、フィルタ濾過と遠心分離を組み合
わせた方法では、排水を濾過し、濃縮された排水を遠心
分離機にかけて、スラッジとして回収するとともに、排
水を濾過してできたきれいな水を自然界に放出したり、
または再利用していた。

【００１３】以下、詳細な説明は、特願平１１−３２４
３６７号に述べられている。

【００１４】しかしながら、前者の凝集沈殿法は、凝集
剤として化学薬品を使用するため、濾過された水の中に
前記化学薬品が投入される。しかしシリコン屑が完全に
反応する薬品の量を特定するのは非常に難しく、どうし
ても薬品が多く投入され未反応の薬品が残る。逆に薬品
の量が少ないと、全てのＳｉの屑が凝集沈降されず、シ
リコン屑が分離せず残ってしまう。特に、薬品の量が多
い場合は、上澄液に薬品が残る。これを再利用する場
合、濾過水に薬品が残留するため、化学反応を嫌うもの
には再利用できない問題があった。例えば薬品の残留し
た濾過水をウェハ上に流すと、好ましくない反応を引き
起こすため、ダイシング時に使用する水として再利用で
きない問題があった。

【００１５】また薬品とシリコン屑の反応物であるフロ
ックは、あたかも藻の如き浮遊物で生成される。このフ
ロックを形成する条件は、ＰＨ条件が厳しく、約ＰＨ６
〜ＰＨ８に維持する必要があり、攪拌機、ＰＨ測定装
置、凝集剤注入装置およびこれらを制御する制御機器等
が必要となる。またフロックを安定して沈降させるに
は、大きな沈殿槽が必要となる。例えば、３ｍ3／１時
間の排水処理能力であれば、直径３メートル、深さ４メ
ートル程度のタンク（約１５トンの沈降タンク）が必要
となり、全体のシステムにすると約１１メートル×１１
メートル程度の敷地も必要とされる大がかりなシステム
になってしまう。

【００１６】しかも沈殿槽に沈殿せず浮遊しているフロ
ックもあり、これらはタンクから外部に流出する恐れが
あり、全てを回収する事は難しかった。つまり設備の大
きさの点、このシステムによるイニシャルコストが高い
点、水の再利用が難しい点、薬品を使う点から発生する
ランニングコストが高い点等の問題があった。

【００１７】一方、フィルタ濾過と遠心分離機を組み合
わせた方法では、濾過装置にフィルタ（ＵＦモジュール
と言われ、高分子系ファイバで構成されたもの、または
セラミックフィルタ）を使用するため、水の再利用が可
能となる。しかし、濾過装置には４本のフィルタが取り
付けられ、フィルタの寿命から、約５０万円／本と高価
格なフィルタを、少なくとも年に１回程度、交換する必
要があった。しかも濾過装置の手前のポンプは、フィル
タが加圧型の濾過方法であるためモータの負荷が大き
く、ポンプが高容量であった。また、フィルタを通過す
る排水のうち、２／３程度は、原水タンクに戻されてい
た。更にはシリコン屑が入った排水をポンプで輸送する
ため、ポンプの内壁が削られ、ポンプの寿命も非常に短
かった。

【００１８】これらの点をまとめると、モータの電気代
が非常にかかり、ポンプやフィルタＦの取り替え費用が
かかることからランニングコストが非常に大きい問題が
あった。

【００１９】今までの説明からも判るように、地球環境
に害を与える物質を可能な限り取り除くために、色々な
装置を追加して大がかりなシステムとなり、結局イニシ
ャルコスト、ランニングコストが膨大と成っている。

【００２０】そのため、本出願人は、第１のフィルタの
表面に固形物から成る第２のフィルタを形成した簡単な
濾過装置や濾過システムを開発した。この濾過装置は、
目詰まりが殆どなく、原水を５００ミリグラム／リット
ル〜約２００００ミリグラム／リットルの濃度にまで濃
縮できる。

【００２１】図４Ａに、この濾過システム１００の概要
を示す。符号１０１は、原水タンクであり、この中に
は、原水１０２が投入されている。濾過装置１０３は、
この原水１０２に浸漬され、移送パイプ１０４に取り付
けられた吸引ポンプ１０５により、原水１０２を構成す
る流体を吸引している。

【００２２】この濾過装置１０３は、平膜の第１のフィ
ルタ１０６が貼り合わされており、この第１のフィルタ
１０６の表面に、固形物から成る第２のフィルタ１０７
が形成されている。例えば、第１のフィルタ１０６から
成る濾過装置１０３を固形物が混入された流体中に浸漬
し続けると、第１のフィルタ１０６の全表面には、この
固形物から成る第２のフィルタ１０７が被覆される。こ
の状態を図５に示す。黒丸で示すものは、固形物であ
り、大きな固形物１０８Ａ〜小さな固形物１０８Ｂが捕
獲されてゆき、膜として形成される。

【００２３】また図４に示すように、この濾過装置１０
３の下方には、第２のフィルタ１０７の表面に外力を与
え、リフレッシュさせる手段の一例として、気泡発生装
置１０９が設けられている。この装置１０９から発生す
る気泡１１０は、第２のフィルタ１０７の表面を通過
し、表面の固形物を原水側に移動させ、第２のフィルタ
１０７の目詰まりを解除する。つまり常にリフレッシュ
する濾過装置が実現できるわけである。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】図６は、一般に用いら
れる濾過システム１００を示し、原水１０２の中には、
大きな被除去物１１２Ａ〜小さな被除去物１１２Ｂが混
入されている。しかし原水タンク１０１の上部がおおき
く開口していると、気泡が原水から出た瞬間に、原水１
０２が細かな飛散物となり、空気中を漂いながら原水タ
ンク１０１の外に飛び散っていく。これは原水タンク１
０１自身や原水タンク１０１の周囲を汚す事になる。更
には、被除去物１１２Ａ〜１１２Ｂや流体の中に有害な
物質が入っていれば、環境汚染となる。

【００２５】またこの被除去物１１２と流体が化学的に
反応すると、反応ガス１１３が発生することがある。こ
の反応ガスは、爆発性があったり、有害であったりする
ことがある。

【００２６】例えば、流体が水、被除去物がＳｉである
と、水素が発生する。Ｓｉと水（Ｈ2Ｏ）が、Ｓｉ＋２
Ｈ2Ｏ→ＳｉＯ2＋２Ｈ2の如く反応し、水素が発生する
ものと考えられる。

【００２７】この水素の量は非常に少ないが何らかの原
因により、４％〜７５％の濃度に成ると爆発性を示し、
非常に危険である。流体が水であるため、中に入った被
除去物の種類により、発生する反応ガスは、酸素か水素
であるが、流体の組成によっては、他の有害な反応ガス
が発生することも考えられる。

【００２８】特に図４に示すように、第２のフィルタ１
０７をリフレッシュする濾過では、原水を５００ミリグ
ラム／リットル〜約２００００ミリグラム／リットルと
高濃度にできる。例えばＵＦフィルタ等の普通の濾過シ
ステムでは３００ミリグラム／リットルが限界である
が、第２のフィルタをリフレッシュする濾過システム
は、１０倍から１００倍程度に原水を濃縮できる。つま
り普通の濾過システムよりも被除去物の混入率が高いた
め、その分、反応ガスも大量に発生するわけである。

【００２９】一方、図４Ａに於いて、吸引ポンプ１０５
が原水１０２の底面よりも上方に設置され、しかも吸引
ポンプ１０５が停止すると、移送パイプ１０４の流体が
逆流する問題があった。例えば、図４Ｂに示したよう
に、ポンプ１０５が停止しても、移送パイプ１１４から
流体がポンプ１０５を介して移送パイプ１０４へ浸入し
（この状態を連通状態と仮称する。）、完全に遮断され
ない流体は、その自重により逆流していく。

【００３０】よって図５に示す第２のフィルタを採用す
る場合、移送パイプ１０４から逆流する流体は、第１の
フィルタ１０６、第２のフィルタ１０７に圧力を加え、
更に流体は、固形物１０８の隙間を介して原水タンク１
０１へ戻ろうとする。この圧力は、ポンプ１０５の高さ
により大きく異なるが、第２のフィルタ１０７が固形物
の集合体であるため、第２のフィルタ１０７にクラック
を誘引したり、膜剥がれを誘引させる原因の一つとな
る。つまり、吸引ポンプが何らかの原因で停止し、再度
再開する場合、前記現象により、濾液の中に被除去物が
混入してしまう可能性がある。この第２のフィルタ１０
７は、第１のフィルタ１０６に厚くしかも強固に付いて
いるため、殆どこの現象が発生しないが、濾液を精密機
器用の洗浄、半導体の洗浄等に再利用する場合、この現
象が発生する可能性がゼロではないため、この現象を未
然に防止する必用がある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、第１に、被除去物が混入された流体より成
る原水と、前記原水が投入された原水タンクと、前記原
水に浸漬された濾過装置とを有する濾過システムに於い
て、前記流体中に発生する反応ガスを排気する排気口を
前記原水タンクに設ける事で解決するものである。水
素、酸素等の反応ガスは、排気口より排出されるため、
この反応ガスによる爆発等を防ぐこともできる。

【００３２】第２に、前記流体中に発生する反応ガス
を、強制的に排気することで解決するものである。

【００３３】反応ガスが強制的に排気されれば、反応ガ
スの滞留を防止することができる。

【００３４】第３に、前記原水内に気体を発生させる気
体発生装置を備え、前記流体中に発生する反応ガスを、
強制的に排気することで解決するものである。

【００３５】気泡発生装置から発生する気体は、本来、
原水の中を攪拌したり、フィルタの表面をリフレッシュ
したりするものである。しかし気泡が連続的に発生する
ため、原水タンクの上部に形成される空間領域の気体を
外部雰囲気に放出させる働きも持たせることができる。

【００３６】第４に、前記原水が投入された原水タンク
は、前記排気口をのぞいて実質密閉され、前記原水内に
発生する気体により、前記流体中に発生する反応ガス
が、強制的に排気されることで解決するものである。

【００３７】前記排気口をのぞいて原水タンクが密閉さ
れると、空間領域の圧力を大気圧よりも高くすることが
でき、吸引濾過の負荷を低減することができるが、原水
タンクの空間領域に反応ガスがより滞留し易く成る。し
かし原水の全表面に連続して上昇してくる気体で反応ガ
スを強制的に排除する事ができる。

【００３８】第５に、被除去物が混入された流体より成
る原水と、前記原水が投入された実質密閉された原水タ
ンクと、前記原水に浸漬された吸引型の濾過装置と、前
記原水内に気体を発生させる気体発生装置とを有する濾
過システムに於いて、前記気体発生装置から発生する気
体により、強制的に前記流体中に発生する反応ガスを排
気する排気口を前記原水タンクに設け、前記原水タンク
には、前記気体と前記反応ガスから成る空間領域が設け
られ、前記空間領域の圧力が大気圧よりも大きくなるよ
うに前記排気口が設けられていることで解決するもので
ある。

【００３９】排気口の排出量が気体発生装置より供給さ
れる気体の量よりも少ないと、空間領域の圧力を大気圧
よりも高めることができる。すると原水表面が空間領域
の圧力により押圧され、フィルタを介した吸引濾過の量
を増加させることができる。逆に吸引濾過の量が増える
ため、移送パイプの吸引力を下げることも可能である。
例えば、従来と同等の濾過量で良ければ、吸引ポンプの
負荷を低下させることが可能となる。

【００４０】第６に、前記吸引型の濾過装置は、フィル
タ孔を有した第１のフィルタと、前記第１のフィルタの
表面に設けられた固形物から成る第２のフィルタから成
ることで解決するものである。

【００４１】第２のフィルタは、気泡によってリフレッ
シュしている。しかも本来リフレッシュするために設け
られた気泡が空間領域内に連続して発生してくるので、
反応ガスの強制排気の一手段として活用できる。

【００４２】第７に、前記吸引型の濾過装置は、フィル
タ孔を有した縦型の平膜から成る第１のフィルタと、前
記第１のフィルタの表面に設けられ、少なくとも表面が
外力により移動可能な固形物から成る第２のフィルタか
ら成ることで解決するものである。

【００４３】固形物から成る第２のフィルタを縦型の平
膜（第１のフィルタ）に形成した濾過装置に於いては、
上昇する気泡が、第２のフィルタの表面を通過し続ける
ため、第２のフィルタは、常にリフレッシュしている。
その結果、原水を５００ミリグラム／リットル〜約２０
０００ミリグラム／リットルと高濃度にできる。例えば
ＵＦフィルタ等の普通の濾過システムでは３００ミリグ
ラム／リットルが限界であるが、この濾過システムで
は、１０倍から１００倍程度に原水を濃縮できる。よっ
て普通の濾過システムよりも被除去物の混入率が高いた
め、その分、反応ガスも大量に発生するわけである。し
かしリフレッシュに必用な気泡が空間領域内に連続して
発生してくるので、反応ガスを強制排気の一手段として
活用できる。

【００４４】また空間領域の圧力が高くなるため、吸引
濾過の量を増大させることができる。また吸引濾過の量
を従来と同等に設定すれば、吸引ポンプの負荷を低減で
き、省エネが可能となる。

【００４５】第８に、前記被除去物は、Ｓｉを含み、前
記流体は、水から成ることで解決するものである。

【００４６】例えば、Ｓｉ屑から成る排水は、Ｓｉイン
ゴットからウェハに加工する工程、ＩＣが完成するまで
にウェハを研磨／研削する工程、またウェハから半導体
チップに分離する工程等で大量に発生する。よって図５
の濾過システムを採用すると、水素の発生量が増大す
る。しかしリフレッシュのための気泡が水素の排出手段
として活用でき、しかも空間領域の圧力が高くなるた
め、吸引濾過の量を増大させることができる。また濾過
の量を従来と同等に設定すれば、吸引ポンプの負荷を低
減でき、省エネが可能となる。

【００４７】第９に、前記被除去物は、Ｓｉインゴット
を切削、研磨または研削した際に発生するＳｉ、半導体
ウェハをダイシング、研磨または研削した際に発生する
Ｓｉ、半導体ウェハをダイシング、研磨または研削した
際に発生するＳｉ酸化物、ガラスを切削、研磨または研
削した際に発生するＳｉ酸化物または回路素子を封止す
る封止樹脂を切削、研磨または研削した際に発生する樹
脂を含むことで解決するものである。

【００４８】第１０に、前記排気口には、排気量を調整
する調整手段が設けられることで解決するものである。

【００４９】例えば、気泡の発生量が排気口からの排気
量よりも多ければ、空間領域内の圧力は、予想もできな
い圧力になってしまうことも考えられる。よってこの排
気口からの排気量を調整できる機構を持つことにより、
一定の圧力に維持することができる。

【００５０】第１１に、被除去物が混入された流体より
成る原水と、前記原水が投入された原水タンクと、前記
原水に浸漬され、フィルタ孔を有した第１のフィルタ
と、前記第１のフィルタの表面に設けられた固形物から
成る第２のフィルタから成る濾過装置とを有する濾過シ
ステムに於いて、前記濾過装置とつながった移送手段
は、前記移送手段の一部に大気圧と連通する連通領域を
有し、前記連通領域は、前記原水の底部よりも下方に配
置されることで解決するものである。

【００５１】前記連通領域を、前記原水の底部よりも下
方に配置すれば、逆流が止まると同時に、原水タンク側
から移送パイプの方に原水が流れる。よって固形物から
成る第２のフィルタの劣化を極力抑えることができる。

【００５２】第１２に、前記濾過装置は吸引型であり、
フィルタ孔を有した縦型の平膜から成る第１のフィルタ
と、前記第１のフィルタの表面に設けられ、少なくとも
表面が外力により移動可能な固形物から成る第２のフィ
ルタから成ることで解決するものである。

【００５３】前述と同様に、平膜に圧力が加わらず、固
形物から成る第２のフィルタの劣化を極力抑えることが
できる。

【００５４】第１３に、前記固形物は、Ｓｉ、酸化Ｓｉ
または酸化アルミニウムから成り、前記フィルタ孔より
も大きいサイズと小さいサイズの固形物から成ることで
解決するものである。

【００５５】第１４に、前記固形物は、切削、研磨また
は研削により発生したものであることで解決するもので
ある。

【００５６】第１５に、前記固形物は、サイズおよび形
状が異なることで解決するものである。

【００５７】第１６に、前記外力は、気泡の上昇により
発生する外力、水流、振動により発生する外力で解決す
るものである。

【００５８】第１７に、前記被除去物は、Ｓｉインゴッ
トを切削、研磨または研削した際に発生するＳｉ、半導
体ウェハをダイシング、研磨または研削した際に発生す
るＳｉ、半導体ウェハをダイシング、研磨または研削し
た際に発生するＳｉ酸化物、ガラスを切削、研磨または
研削した際に発生するＳｉ酸化物または回路素子を封止
する封止樹脂を切削、研磨または研削した際に発生する
樹脂を含むことで解決するものである。

【００５９】第１８に、前記移送手段は、前記流体を移
送する移送ポンプが取り付けられることで解決するもの
である。

【００６０】第１９に、前記排水は、５００〜４０００
０ｐｐｍであることで解決するものである。

【００６１】

【発明の実施の形態】本発明は、金属、無機物または有
機物等の被除去物が混入された流体（排水）を、フィル
タで除去するものであり、例えば、被除去物は、結晶イ
ンゴットをウェハ状にスライスする時、半導体ウェハを
ダイシングする時、バックグラインドする時、ＣＭＰ
（Chemical-Mechanical Polishing）またはウェハポリ
ッシングする時等で発生する。

【００６２】この被除去物は、Ｓｉ、酸化Ｓｉ、Ａｌ、
封止樹脂等の有機物およびその他の絶縁材料や金属材料
が該当する。また化合物半導体では、ＳｉＧｅ、ＧａＡ
ｓ等の化合物半導体が該当する。

【００６３】また最近では、ＣＳＰ（チップスケールパ
ッケージ）の製造に於いてダイシングを採用して分離し
ている。これはウェハの表面に樹脂を被覆し、最後に封
止された樹脂とウェハを一緒にダイシングするものであ
る。またセラミック基板の上に半導体チップをマトリッ
クス状に配置し、セラミック基板表面に樹脂を被覆し、
最後に封止された樹脂とセラミック基板をダイシングす
るものもある。これらもダイシングする際に被除去物が
発生する。

【００６４】一方、半導体分野以外でも被除去物が発生
する所は数多くある。例えばガラスを採用する産業に於
いて、液晶パネル、ＥＬ表示装置の製造工程で、ガラス
基板のダイシング、基板側面の研磨等で発生するガラス
屑が発生する。またコンピュータの記憶媒体として用い
られるハードディスクは、現在Ａｌディスクが主流であ
る。しかし将来は、メモリ容量の増加のためにガラスデ
ィスクが採用される。このディスクは切削、研磨等の工
程が加えられ、平坦な円盤として加工される。よってこ
の加工工程により被除去物が発生する。また電力会社や
鉄鋼会社では燃料として石炭を採用しており、石炭から
発生する粉体が該当し、更には煙突から出る煙の中に混
入される粉体も被除去物に相当する。また鉱物の加工、
宝石の加工、墓石の加工から発生する粉体もそうであ
る。更には、旋盤等で加工した際に発生する金属屑、セ
ラミック基板等のダイシング、研磨等で発生するセラミ
ック屑等も被除去物に該当する。

【００６５】これらの被除去物は、研磨、研削または粉
砕等の加工により発生し、被除去物を取り去る事を目的
として水や薬品等の流体を流す。そのためこの流体の中
に被除去物が混入されてしまう。

【００６６】本発明の概要を説明する第１の実施の形態図１に、大まかな濾過システム１００を示す。尚、従来
例で示した図番を活用して説明していく。

【００６７】原水タンク１０１は、原水１０２を貯留す
るタンクである。例えば、前述したように、研削、研
磨、切削、ダイシング等の加工工程で発生した被除去物
１１２Ａ、１１２Ｂが流体の中に混入された状態で移送
パイプ２００から搬送される。この貯められたものが原
水１０２である。よって大きな被除去物１１２Ａもあれ
ば、小さな被除去物１１２Ｂもある。

【００６８】そしてこの原水１０２には濾過装置１０３
が投入されている。ここで、濾過装置としては、色々な
タイプのものがある。図１は、吸引型であるが、加圧型
でも良い。またセラミックでも高分子型でも良い。そし
て平膜のフィルタでも、中空糸を使ったＵＦフィルタで
も良い。更にこの濾過装置１０３の下方には、原水１０
２を常に攪拌するために、気泡発生装置１０９が取り付
けられている。

【００６９】ここで流体と被除去物の反応により、また
流体に溶け込んだ化学物質と被除去物または流体が反応
し、反応ガス１１３が発生することがある。

【００７０】更には、被除去物または流体の中には、人
体に有害なもの、無害なもの、自然環境を汚染するもの
等が考えられが、できる限り原水タンク１０１の外に出
すことは好ましくない。

【００７１】例えば、Ｓｉ結晶を研磨、研削、ダイシン
グ等を行った際に発生する排水は、主に水とＳｉであ
り、発明が解決しようとする課題の欄にも述べたよう
に、この原水タンク１０１の中には、水素が発生する。
この水素は、濃度が４％〜７５％に成ると爆発性を示す
ため、排気口２０１を設けることにより、この爆発を未
然に防ぐことができる。また好ましくは、排気口を介し
て強制的に排気することが好ましい。この強制排気の手
段は、色々ある。例えば、図１に示した様に、気泡発生
装置１０９から出てくる気体の流れを利用しても良い。
また排気口２０１の先に、気体を外界に排気するファン
等を設けても良い。

【００７２】特に、原水タンク１０１自体を実質密閉状
態とし、排気口２０１から外界に排気される構成とすれ
ば、気泡発生装置１０９から発生する気体は、原水１０
２の中から水素を取り込み、原水１０２の表面から排気
口に向かい流れ、外界に排気される。

【００７３】また原水１０２または被除去物１１２は、
気泡１１０が原水１０２から飛び出した瞬間に、飛散物
２０２として気体（実際は空気）に漂い、外界に出る恐
れがある。本発明は、この現象をできる限り抑えるため
に、この飛散物２０２が原水タンク１０１の中で滞留す
る様な構造とした。つまり原水タンク１０１の上部は、
排気口２０１以外を除いて実質密閉できるようにし、原
水タンク１０１と原水タンク１０２との間に、図１に示
すように空間領域２０３を設けた。

【００７４】この構造により被除去物の入った飛散物
は、原水タンクの空間領域２０３で少しの時間滞留し、
原水タンクの内壁に付着させることができる様になっ
た。つまり空間領域内で、本来外に飛び散ってしまう被
除去物、流体を捕捉することが可能となり、環境汚染を
防止することができる。また、水素、酸素等の反応ガス
は、気泡発生装置１０９から発生する気泡１１０を排気
するために設けた排気口２０１より一緒に排出されるた
め、この反応ガスによる爆発等を防ぐこともできる。

【００７５】また濾過装置１０３が吸引型を採用した場
合、以下のメリットを有する。つまり排気口２０１から
排出される量をＶ１／ｍｉｎ．、気泡発生装置１０９か
ら発生する気体の量をＶ２／ｍｉｎ．とし、Ｖ２の方が
Ｖ１よりも大きいとすると、空間領域２０３の圧力Ｐ１
は、排気口２０１からつながる外部雰囲気、一般には大
気であるが、この大気圧よりも高く設定される。よって
この圧力Ｐ１が原水１０２を加圧するため、原水が濾過
装置１０３内に浸入しやすくなる。これは、濾過量を増
加させることになる。逆に吸引型の濾過装置の吸引負荷
を低下させる事にもなる。具体的には、濾過装置１０３
につながっている吸引ポンプの負荷を低下させることが
できる。

【００７６】つまり、オープンエアー型の原水タンクか
らクローズされた原水タンク１０１にすることにより、
原水１０２の攪拌等に利用する気泡発生装置の気泡が、
反応ガスを強制排気する働きをし、同時に濾過装置１０
３の吸引負荷を低減させる働きをすることになる。しか
も空間領域２０３が原水タンク１０１に設けられるた
め、被除去物１１２、流体の飛散物２０２は、この空間
領域２０３の内壁に付着し、排気口２０１から外界へ出
る飛散物２０２の量を抑えることができる。第２の実施の形態続いて、図２を参照しながら、本発明者が発明した移動
可能な固形物１０８によるフィルタを採用した濾過シス
テム１００を説明する。本図は、濾過装置１０３が異な
るだけで、他は実質同一である。

【００７７】この濾過装置１０３は、図５に示したもの
であり、以下のように構成されている。図５の符号１０
６は第１のフィルタで、１１１はフィルタ孔である。ま
た第１のフィルタ膜１０６の表面に層状に形成されてい
る膜が、固形物１０８であり、この固形物１０８はフィ
ルタ孔１１１を通過できない大きな固形物１０８Ａから
フィルタ孔１１１を通過できる小さな固形物１０８Ｂに
分布している。図では黒丸で示したものが固形物１０８
である。

【００７８】ここで採用可能な第１のフィルタ１０６
は、原理的に考えて有機高分子系、セラミック系とどち
らでも採用可能である。しかしここでは、耐薬品性に優
れた高分子膜、例えばポリオレフィン系の高分子膜を採
用した。

【００７９】この第１のフィルタ１０６が形成された濾
過装置１０３を固形物１０８が混入された流体に投入
し、第１のフィルタ１０６の全面に固形物１０８を被膜
し第２のフィルタ１０７としたものである。第１のフィ
ルタ１０６を吸引すると、固形物が混入された流体は、
第１のフィルタ１０６を通過する。その際、フィルタ孔
１１１を通過できない大きな固形物１０８Ａは、第１の
フィルタ１０６の表面に残存する。そしてこの大きな固
形物１０８Ａや小さな固形物が複雑にくみ合わさり、最
終的にはフィルタ孔１１１よりも小さな孔を持つフィル
タが形成されることになる。

【００８０】研削、研磨または粉砕等の機械加工により
発生する固形物は、その大きさ（粒径）が有る程度の範
囲で分布し、しかもそれぞれの固形物の形状が異なって
いる。また第１のフィルタ１０６が浸かっている流体の
中で固形物がランダムに位置している。そして大きな固
形物から小さな固形物までが不規則にフィルタ孔１１１
に移動していく。この時フィルタ孔１１１よりも小さな
固形物１０８Ｂは通過するが、フィルタ孔１１１よりも
大きな固形物１０８Ａは捕獲される。そして捕獲された
大きな固形物１０８Ａが第２のフィルタ膜１０７の初段
の層となり、この層がフィルタ孔１１１よりも小さなフ
ィルタ孔を形成し、この小さなフィルタ孔を介して大き
な固形物１０８Ａから小さな固形物１０８Ｂが捕獲され
ていく。この時、固形物の形状が異なるために、固形物
と固形物の間には、色々な形状の隙間ができ、この隙間
が流体の通路と成る。構造としては、砂浜とよく似てい
る。

【００８１】この第２のフィルタ１０７は、大きな固形
物１０８Ａから小さな固形物１０８Ｂをランダムに捕獲
しながら徐々に成長し、水（流体）の通路を確保しなが
ら小さな固形物１０８Ｂをトラップする様になる。

【００８２】この第２のフィルタ１０６が形成された濾
過装置を採用し、排水の濾過を行うと実質目詰まりもな
く濾過し続けることが判っている。

【００８３】つまり第２のフィルタ１０７は、層状に残
存しているだけで固形物は容易に移動可能なので、層の
付近に気泡を通過させたり、水流を与えたり、音波や超
音波を与えたり、機械的振動を与えたり、更にはスキー
ジ等で表層をこすったりする事で、簡単に第２のフィル
タ１０７の表層を排水側に移動させることができる。つ
まり第２のフィルタ膜１０７のフィルタ能力が低下して
も、第２のフィルタ膜１０７に外力を加えることで、簡
単にその能力を復帰させることができるメリットを有す
る。また別の表現をすれば、フィルタ能力の低下の原因
は、主に目詰まりであり、この目詰まりを発生させてい
る第２のフィルタ１０７の表層の被除去物や固形物を再
度流体中に移動させる事ができ、目詰まりを解消させる
ことができる。

【００８４】この濾過装置１０３を採用したものが図２
である。仮に、第２のフィルタ１０７として、砂を採用
し、被除去物が全く入っていない水中に沈めれば、この
砂の膜は、崩れてしまう。固形物の集合体である以上、
高分子膜、セラミックの焼結体から比べれば、壊れやす
いものである。

【００８５】ただし、本発明の固形物は色々な形状であ
り、砂から比べるとおよそ０．１μｍ〜２００μｍと非
常に細かく、また吸引型であるため、崩れにくい構造で
ある。ここで示した粒径分布は、あくまでも一例であ
り、これよりも狭くてもまた広くても良い。また実際の
原水１０２には、被除去物１１２が存在する。第２のフ
ィルタ１０７の表面が壊れても、すぐに被除去物１１２
や原水に移動した固形物がトラップされるため、壊れた
部分が補修され、常に濾過できる優れた膜として変身す
ることになる。

【００８６】しかし固形物の固まりであることは事実で
ある。本発明は、この固形物の集合体である第２のフィ
ルタ１０７を更に保護するために、前記空間領域２０３
を活用した。つまり空間領域２０３の圧力Ｐ１が大気圧
よりも高められ、この圧力は第２のフィルタ１０７の全
面にも加わることになる。これは、オープンエアー型の
濾過システムよりも、高い圧力が加わり、第２のフィル
タ１０７の破壊防止につながる。

【００８７】第１の実施の形態の効果と一緒に説明する
と、本来第２のフィルタ１０７のリフレッシュ、リカバ
リーのために採用した気泡発生装置から発生する気体
は、排気口を設けたため、反応ガスを強制排気でき、し
かも空間領域があるため、飛散物が外界に出るのを抑え
ると同時に、空間領域の圧力Ｐ１により、第２のフィル
タ１０７の保護が可能となるばかりか、濾過装置１０３
の吸引負荷を低下させることができる。

【００８８】この第１のフィルタ１０６の形状は、固形
物が層状に形成できるもので有れば、平膜でも、平膜を
円柱状に丸めたものでも、形状は選ばない。ただし、気
泡を活用する場合、気泡は下から上に上昇するため、フ
ィルタの面は、縦置きが好ましい。

【００８９】また固形物の材料は、基本的には何でも良
い。ただし流体と反応し、ゲル状の物質が大量に生成さ
れるものは、好ましくない。このゲル状の物質は、オイ
ルタンカーが座礁した際、砂浜に打ち付けられたオイル
のように、ベットリとついてしまい、リフレッシュが難
しくなるからである。

【００９０】ここで採用できる固形物としては、Ｓｉ、
Ｓｉ酸化膜、酸化アルミニウム、セラミック、ガラス等
が簡単に手にはいるため、好ましい。またある程度の粒
径分布、色々な形状となることが好ましい。例えば、市
販の研磨剤のように、形も大きさも統一されたものは、
リフレッシュは可能であるが、隙間の量が限定されてし
まう。

【００９１】符号２０４は、空間領域２０３に圧力を加
えるための排気手段である。これは、圧力鍋の調整弁と
原理は一緒である。空間領域２０３がある所定の圧力ま
で高められ、しかも内部の気体、反応ガスが排気される
機構である。

【００９２】また図１では、排気口２０１、移送パイプ
２００の部分をのぞいて全体が一体で成るように図示さ
れているが、実際は、図２に示すように、濾過装置１０
３の取り付け、取り替えを考え、蓋２０５が取り付けら
れたものである。この蓋２０５には、ゴム等のシール手
段が設けられ、蓋の自重または蓋に加わる外力により密
閉される。第３の実施の形態図３は、濾過装置１０３に取り付けられた移送パイプ１
０４、１１４に入った濾過水が原水タンク１０１に戻ら
ないようにしているシステムを説明したものである。

【００９３】一般には、移送パイプ１０４がポンプ１０
５に完全にシールされて取り付けられている場合は、ポ
ンプ１０５から移送パイプ１１４側に大気と連通する領
域を有する。しかもポンプ１０５が停止した際、流体
は、移送パイプ１１４から移送パイプ１０４へ自由に移
動できる状態である。そのため図４の構造では、移送パ
イプの流体が逆流する。

【００９４】一般の濾過装置では、濾過水が逆流するだ
けであり、特に大きな問題とはならない。しかし図５に
示したような固形物の集合体から成るフィルタを採用し
た濾過装置では、この固形物を原水１０２内へ押し流す
力が働く。これは、第２のフィルタ１０７の劣化につな
がる。

【００９５】本発明は、この連通領域の位置を原水１０
２の底面と一致させるか、それよりも下方に配置させる
ことで、この逆流を阻止したことに特徴を有する。

【００９６】これは、バケツに水をくみ、水の入ったホ
ースの一端を差し込むと、ホースの水がバケツに流れる
か、ホースの他端からバケツの水を外に流すことができ
る現象と同じ現象である。ここではホースの他端が連通
領域となる。

【００９７】図３の様に、この連通領域が原水タンクの
底部よりも下方に配置されれば、移送パイプ１０４の流
体は、逆流せずに、ポンプ１０５へ向かって流れるよう
に力が働く。これは、濾過装置が停止していても吸引す
る働きが常に働くことになる。更には、原水が吸引され
ることになり、この力により第２のフィルタ１０７は、
保護されることになる。

【００９８】また原水タンク１０１の底部と全く一致
し、移送パイプ１０４の流体の流れを止めることも可能
である。しかしこの調整は、非常に微妙であるので、こ
こでは、原水タンク１０２の底部よりも下方に配置させ
た方がよい。また移送パイプ１０４または１１４に逆止
弁を設けても良い。この場合、パイプの中の濾過流体の
流れを止めることができる。

【００９９】尚、濾過システム１００の構造は、第１、
第２の実施の形態と同様であり、ここではこれ以上の説
明は、省略する。

【０１００】以上示したように、特に吸引濾過方式で、
固形物から成る第２のフィルタを採用した場合、空間領
域の圧力を高めること、更には連通領域の位置を原水タ
ンク１０２の底部と一致させるか、または下方に配置さ
せることで、第２のフィルタの保護も可能となる。

【０１０１】

【発明の効果】本発明によれば、第１に、排気口を設け
ることにより、反応ガスの排出を可能にでき、更には、
空間領域の圧力を高めることにより強制排気と同時に第
２のフィルタの保護も可能となる。また連通領域の位置
によっても第２のフィルタの保護を可能とすることがで
きる。以上、本発明は、簡単なシステムで、安全且つモ
ータの負荷も少ない状態で、排水から被除去物と流体を
分離回収することができ、産業廃棄物を極力減らせ、リ
サイクルが可能な環境に優しい濾過システムが実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の濾過システムを説明する図である。

【図２】本発明の濾過システムを説明する図である。

【図３】本発明の濾過システムを説明する図である。

【図４】従来の濾過システムを説明する図である。

【図５】従来の濾過装置を説明する図である。

【図６】従来の濾過システムを説明する図である。

【符号の説明】

１００濾過システム１０１原水タンク１０２原水１０３濾過装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｑ 11/10 Ｂ２４Ｂ 57/02 Ｂ２４Ｂ 57/02 Ｂ０１Ｄ 29/04 ５１０ＡＦターム(参考） 3C011 EE09 3C047 GG17 4D006 GA06 GA07 HA41 JA31Z JA53Z JA67Z KA31 KA32 KA44 MA03 MC22 PB08 PB23 PB70 PC01 4D066 BA01 BB12 BB31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被除去物が混入された流体より成る原水
と、前記原水が投入された原水タンクと、前記原水に浸
漬された濾過装置とを有する濾過システムに於いて、前記流体中に発生する反応ガスを排気する排気口を前記
原水タンクに設けたことを特徴とした濾過システム。
【請求項２】前記流体中に発生する反応ガスは、強制
的に排気されることを特徴とした請求項１に記載の濾過
システム。
【請求項３】前記原水内に気体を発生させる気体発生
装置を備え、前記流体中に発生する反応ガスは、強制的
に排気されることを特徴とした請求項１に記載の濾過シ
ステム。
【請求項４】前記原水が投入された原水タンクは、前
記排気口をのぞいて実質密閉され、前記原水内に発生す
る気体により、前記流体中に発生する反応ガスが、強制
的に排気されることを特徴とした請求項１に記載の濾過
システム。
【請求項５】被除去物が混入された流体より成る原水
と、前記原水が投入された実質密閉された原水タンク
と、前記原水に浸漬された吸引型の濾過装置と、前記原
水内に気体を発生させる気体発生装置とを有する濾過シ
ステムに於いて、前記気体発生装置から発生する気体により、強制的に前
記流体中に発生する反応ガスを排気する排気口を前記原
水タンクに設け、前記原水タンクには、前記気体と前記反応ガスから成る
空間領域が設けられ、前記空間領域の圧力が大気圧より
も大きくなるように前記排気口が設けられていることを
特徴とした濾過システム。
【請求項６】前記吸引型の濾過装置は、フィルタ孔を
有した第１のフィルタと、前記第１のフィルタの表面に
設けられた固形物から成る第２のフィルタから成ること
を特徴とした請求項５に記載の濾過システム。
【請求項７】前記吸引型の濾過装置は、フィルタ孔を
有した縦型の平膜から成る第１のフィルタと、前記第１
のフィルタの表面に設けられ、少なくとも表面が外力に
より移動可能な固形物から成る第２のフィルタから成る
ことを特徴とした請求項５に記載の濾過システム。
【請求項８】前記被除去物は、Ｓｉを含み、前記流体
は、水から成ることを特徴とした請求項１〜請求項７の
いずれかに記載の濾過システム。
【請求項９】前記被除去物は、Ｓｉインゴットを切
削、研磨または研削した際に発生するＳｉ、半導体ウェ
ハをダイシング、研磨または研削した際に発生するＳ
ｉ、半導体ウェハをダイシング、研磨または研削した際
に発生するＳｉ酸化物、ガラスを切削、研磨または研削
した際に発生するＳｉ酸化物または回路素子を封止する
封止樹脂を切削、研磨または研削した際に発生する樹脂
を含むことを特徴とした請求項１〜請求項７のいずれか
に記載の濾過システム。
【請求項１０】前記排気口には、排気量を調整する調
整手段が設けられることを特徴とした請求項１〜請求項
７のいずれかに記載の濾過システム。
【請求項１１】被除去物が混入された流体より成る原
水と、前記原水が投入された原水タンクと、前記原水に
浸漬され、フィルタ孔を有した第１のフィルタと、前記
第１のフィルタの表面に設けられた固形物から成る第２
のフィルタから成る濾過装置とを有する濾過システムに
於いて、前記濾過装置とつながった移送手段は、前記移送手段の
一部に大気圧と連通する連通領域を有し、前記連通領域
は、前記原水の底部よりも下方に配置されることを特徴
とした濾過システム。
【請求項１２】前記濾過装置は吸引型であり、フィル
タ孔を有した縦型の平膜から成る第１のフィルタと、前
記第１のフィルタの表面に設けられ、少なくとも表面が
外力により移動可能な固形物から成る第２のフィルタか
ら成ることを特徴とした請求項１１に記載の濾過システ
ム。
【請求項１３】前記固形物は、Ｓｉ、酸化Ｓｉまたは
酸化アルミニウムから成り、前記フィルタ孔よりも大き
いサイズと小さいサイズの固形物から成ることを特徴と
した請求項１２に記載の濾過システム。
【請求項１４】前記固形物は、切削、研磨または研削
により発生したものであることを特徴とした請求項１２
に記載の濾過システム。
【請求項１５】前記固形物は、サイズおよび形状が異
なることを特徴とした請求項１２〜請求項１４のいずれ
かに記載の濾過システム。
【請求項１６】前記外力は、気泡の上昇により発生す
る外力、水流、振動により発生する事を特徴とした請求
項１２に記載の濾過システム。
【請求項１７】前記被除去物は、Ｓｉインゴットを切
削、研磨または研削した際に発生するＳｉ、半導体ウェ
ハをダイシング、研磨または研削した際に発生するＳ
ｉ、半導体ウェハをダイシング、研磨または研削した際
に発生するＳｉ酸化物、ガラスを切削、研磨または研削
した際に発生するＳｉ酸化物または回路素子を封止する
封止樹脂を切削、研磨または研削した際に発生する樹脂
を含むことを特徴とした請求項１２〜請求項１４のいず
れかに記載の濾過システム。
【請求項１８】前記移送手段は、前記流体を移送する
移送ポンプが取り付けられることを特徴とした請求項１
５に記載の濾過システム。
【請求項１９】前記排水は、５００〜４００００ｐｐ
ｍであることを特徴とした請求項１７に記載の濾過シス
テム。