JP2025025385A - ケミカルフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】寿命が長いケミカルフィルタを提供する。
【解決手段】ケミカルフィルタは、吸着作用または分解作用を有し、山部および谷部が形成されるようにプリーツ状に折られたろ材と、ろ材を収容可能に構成され、ガスの流れ方向における上流側および下流側に開口面が形成されるフィルタ枠と、を備える。ろ材は、フィルタ枠内において、山部および谷部の延びる方向がガスの流れ方向に沿う方向となるように配置される。フィルタ枠は、ガスの流れる速度が速い高速領域と、ガスの流れる速度が高速領域よりも遅い低速領域を有する。高速領域におけるろ材の空隙率は、低速領域におけるろ材の空隙率よりも小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスに含まれる所定成分を吸着または分解するケミカルフィルタに関する。

特許文献１は、ケミカルフィルタの一例を開示している。このケミカルフィルタは、例えば、クリーンルームの外気処理系統に配置される。ケミカルフィルタは、プリーツ状に折られたろ材と、ろ材を収容するフィルタ枠と、を備える。ろ材は、フィルタ枠内において、山部および谷部の延びる方向がガスの流れ方向に沿う方向となるように配置される。
（例えば、特許文献１の図１０参照）。

特開平１０－１６５７３０号公報

活性炭を吸着剤とする上記ケミカルフィルタによって、ガスに含まれる多成分を吸着する場合、吸着初期段階は、低沸点物質および高沸点物質の両方が吸着されるため、除去率は高い状態で維持される。しかし、時間の経過とともに、置換吸着現象が起こるため、吸着している低沸点物質が高沸点物質に置換され脱離する。吸着の最終段階になると、高沸点物質は吸着平衡状態となるため、ガスに含まれる低沸点物質の除去率が低下する。

例えば、半導体製造プロセスにおいては、外気およびウェハの洗浄液等に起因する低沸点物質を含むガスが露光工程において悪影響を及ぼすため、ガスに含まれる低沸点物質をできるだけ長い期間、好適に除去することが求められている。なお、ガスに含まれる所定成分を触媒によって分解するケミカルフィルタにおいても、触媒の活性が低下することをできるだけ抑制すること、換言すれば、寿命が長いことが好ましい。

本発明は、寿命が長いケミカルフィルタを提供することを目的とする。

本発明の第１観点に係るケミカルフィルタは、吸着作用または分解作用を有し、山部および谷部が形成されるようにプリーツ状に折られたろ材と、前記ろ材を収容可能に構成され、ガスの流れ方向における上流側および下流側に開口面が形成されるフィルタ枠と、を備え、前記ろ材は、前記フィルタ枠内において、前記山部および前記谷部の延びる方向が前記ガスの流れ方向に沿う方向となるように配置され、前記フィルタ枠は、前記ガスの流れる速度が速い高速領域と、前記ガスの流れる速度が前記高速領域よりも遅い低速領域を有し、前記高速領域における前記ろ材の空隙率は、前記低速領域における前記ろ材の空隙率よりも小さい。

本願発明者は、ケミカルフィルタのフィルタ枠内には、ガスの流れる速度が速い高速領域と、ガスの流れる速度が高速領域よりも遅い低速領域とが存在することを見出した。例えば、高速領域におけるろ材の空隙率と、低速領域におけるろ材の空隙率とが、同じである場合、低速領域よりも高速領域におけるろ材の吸着剤が早く消費される。また、低速領域よりも高速領域におけるろ材の触媒の活性低下が早まる。このため、高速領域におけるろ材の吸着作用または分解作用が早く低下する。

第１観点に係るケミカルフィルタによれば、高速領域におけるろ材の空隙率は、低速領域におけるろ材の空隙率よりも小さいため、低速領域においてもガスが好適に流れる。例えば、吸着作用を有するろ材を備えるケミカルフィルタである場合、高速領域における吸着剤の消費が抑制されるため、ろ材全体としての吸着剤の消費の偏りが抑制される。高速領域におけるろ材への高沸点成分の吸着が低減された結果、高速領域におけるろ材の置換吸着現象が緩和される。吸着した低沸点物質の脱離が抑制されるため、ケミカルフィルタの寿命が長い。また、分解作用を有するろ材を備えるケミカルフィルタである場合、高速領域における触媒の活性低下が抑制されるため、ろ材全体としての触媒の活性低下の偏りが抑制される。このため、ケミカルフィルタの寿命が長い。

本発明の第２観点に係るケミカルフィルタは、第１観点に係るケミカルフィルタであって、前記高速領域における前記ろ材の空隙率は、前記低速領域における前記ろ材の空隙率の６５％以上９０％以下の範囲に含まれる。

第２観点に係るケミカルフィルタによれば、高速領域におけるろ材の空隙率が上記範囲に含まれるため、より長寿命となる。

本発明の第３観点に係るケミカルフィルタは、第１観点または第２観点に係るケミカルフィルタであって、前記ろ材は、吸着剤を含む。

第３観点に係るケミカルフィルタによれば、ガスに含まれる所定成分を好適に吸着できる。

本発明の第４観点に係るケミカルフィルタは、第３観点に係るケミカルフィルタであって、前記ガスに含まれる酸性成分、塩基成分、オゾン、および、過酸化水素の少なくとも１つを吸着できるように、前記吸着剤に添着される薬剤をさらに含む。

第４観点に係るケミカルフィルタによれば、酸性成分、塩基成分、オゾン、および、過酸化水素を好適に吸着できる。

本発明の第５観点に係るケミカルフィルタは、第３観点または第４観点に係るケミカルフィルタであって、前記吸着剤は、活性炭、イオン交換樹脂、モレキュラシーブ、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライト、または、金属有機構造体である。

本発明の第６観点に係るケミカルフィルタは、第１観点～第５観点のいずれか１つに係るケミカルフィルタであって、前記ろ材は、第１ろ材および第２ろ材を含む。

本発明の第７観点に係るケミカルフィルタは、第６観点に係るケミカルフィルタであって、前記第１ろ材と前記第２ろ材との間に配置される区画材をさらに含む。

第７観点に係るケミカルフィルタによれば、第１ろ材および第２ろ材のうちの一方の谷部が他方の山部の間に入り込むことが抑制される。

本発明の第８観点に係るケミカルフィルタは、第７観点に係るケミカルフィルタであって、前記区画材を構成する材料は、前記ろ材を構成する材料と同じである。

第８観点に係るケミカルフィルタによれば、ガスに含まれる所定成分を区画材によって吸着または分解できる。

本発明の第９観点に係るケミカルフィルタは、第１観点～第８観点のいずれか１つに係るケミカルフィルタであって、前記ろ材と前記フィルタ枠とは、一部が接合されている。

第９観点に係るケミカルフィルタによれば、フィルタ枠内におけるろ材の位置が安定する。

本発明のケミカルフィルタによれば、長寿命化を実現できる。

実施形態のケミカルフィルタの正面図。 図１のケミカルフィルタの背面図。 図１のケミカルフィルタの側面図。 図１のケミカルフィルタが備えるろ材の正面図。 図４のろ材の層構成の一例を示す断面図。 図１のフィルタ枠の正面図。 第１変形例のケミカルフィルタが備えるろ材の層構成の一例を示す断面図。 第１変形例の別の例のケミカルフィルタが備えるろ材の層構成の一例を示す断面図。 第２変形例のケミカルフィルタの正面図。 実施例および比較例のケミカルフィルタの諸元を示す表。 実施例および比較例のケミカルフィルタの試験結果を示す表。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係るケミカルフィルタについて説明する。

[実施形態]
＜１．ケミカルフィルタの構成＞
図１は、本実施形態のケミカルフィルタ１０（以下では、「フィルタ１０」という）の正面図である。図２は、フィルタ１０の背面図である。図３は、フィルタ１０の側面図である。以下では、図１または図２におけるフィルタ１０の上下方向を高さ方向と称し、フィルタ１０の正面視または背面視において高さ方向と直交する方向を幅方向と称する。

フィルタ１０は、例えば、クリーンルームの外気処理系統、クリーンルームの循環空調系統、半導体製造装置用クリーンブースに繋がるダクト、または、半導体製造装置に配置される。フィルタ１０は、吸着初期段階において、吸着対象の成分を含むガス（以下では、「ガス」という）の一部の通過をある程度許容することによって、吸着初期段階の負荷を低減するように構成される。ガスは、高沸点物質および低沸点物質を含む。フィルタ１０は、フィルタ枠２０と、ろ材３０と、区画材４０と、を含む。

フィルタ枠２０は、ろ材３０および区画材４０を収容する。フィルタ枠２０の外郭形状は、任意に選択可能である。本実施形態では、フィルタ枠２０の外郭形状は、ガスの流れ方向ＸＡに延びる直方体である。フィルタ枠２０の外郭形状は、立方体であってもよい。フィルタ枠２０を構成する材料は、任意に選択可能である。フィルタ枠２０を構成する材料は、例えば、ステンレス板、鉄板、アルミ板、または、樹脂である。

フィルタ枠２０は、上板２１、下板２２、ならびに、上板２１と下板２２とを繋ぐ一対の側板２３と、を有する。フィルタ枠２０は、上板２１、下板２２、および、一対の側板２３が一体的に形成されてもよく、別体で形成され接合されてもよい。上板２１、下板２２、および、一対の側板２３によって囲まれる空間２０Ａには、ろ材３０および区画材４０が収容される。

フィルタ枠２０は、長手方向の端部に開口面２０Ｘ、２０Ｙが形成されている。開口面２０Ｘは、ガスの入口を構成する。開口面２０Ｙは、ガスの出口を構成する。開口面２０Ｘからフィルタ枠２０の空間２０Ａに侵入したガスは、ろ材３０によって吸着対象の成分が吸着される。ろ材３０によって吸着対象の成分が吸着されたガスは、開口面２０Ｙを通過してクリーンルーム等に流れる。

本実施形態では、ろ材３０は、吸着作用を有する。ろ材３０は、プリーツ状に折り曲げられた状態で、フィルタ枠２０内に収容される。１つのフィルタ枠２０に収容されるろ材３０の数は、任意に選択可能である。本実施形態では、１つのフィルタ枠２０内に３つのろ材３０が収容される。１つのフィルタ枠２０内には、１つ、２つ、または、４つ以上のろ材３０が収容されてもよい。

３つのろ材３０は、フィルタ枠２０の高さ方向に並んで配置される。以下では、フィルタ枠２０の高さ方向において、最も上方に配置されるろ材３０を第１ろ材５０と称し、第１ろ材５０と隣接するろ材３０を第２ろ材６０と称し、最も下方に配置されるろ材を第３ろ材７０と称する。第１ろ材５０、第２ろ材６０、および、第３ろ材７０を特に区別しない場合、単にろ材３０と称する。なお、フィルタ１０が複数のろ材３０を備える場合、複数のろ材３０は、天地方向にガスが流れるように平置きされてもよい。

ろ材３０は、複数の山部３０Ｘ、および、複数の谷部３０Ｙを有する。ろ材３０は、山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙの延びる方向が、ガスの流れ方向ＸＡとなるようにフィルタ枠２０内に配置される。このため、フィルタ枠２０の開口面２０Ｘ、２０Ｙにおいては、ろ材３０の断面形状が表れる。以下では、ろ材３０のうちの１つの山部３０Ｘが形成されるように折り曲げられた部分、および、１つの谷部３０Ｙが形成されるように折り曲げられた部分を単位プリーツと称する場合がある。

山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙの曲率半径Ｒは、任意に選択可能である。ガスの圧力損失を低減する観点、および、ガスに含まれる吸着対象の成分を好適に吸着する観点から、曲率半径Ｒは、０．７以上４．０以下の範囲に含まれることが好ましい。曲率半径Ｒが０．７以上である場合、単位プリーツの隙間にある程度の面積が確保されるため、フィルタ１０の圧力損失が上昇することを抑制できる。曲率半径Ｒが４．０以下の場合、単位プリーツの隙間の面積が狭まるが、山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙを多く形成することができる。また、曲率半径Ｒが４．０以下の場合、プリーツ状に折り曲げられる前のろ材３０の幅方向の長さ（以下では、「ろ材３０のプリーツ成形前長さ」という）を長くできる。曲率半径Ｒが４．０以下の場合、ろ材３０の表面積が大きいため、ガスに含まれる吸着対象の成分を好適に吸着できる。複数の山部３０Ｘの曲率半径Ｒ、および、複数の谷部３０Ｙの曲率半径Ｒは、同じであってもよく、少なくとも一部が異なっていてもよい。

図４は、ろ材３０の正面図である。フィルタ１０の幅方向において、隣り合う山部３０Ｘの間隔ＬＡは、任意に選択可能である。ガスの圧力損失を低減する観点、および、ガスに含まれる吸着対象の成分を好適に吸着する観点から、間隔ＬＡは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に含まれることが好ましく、１ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲に含まれることがさらに好ましい。間隔ＬＡが１ｍｍ以上である場合、隣り合う山部３０Ｘの間隔が十分に広いため、フィルタ１０の圧力損失が上昇することを抑制できる。間隔ＬＡが５ｍｍ以下の場合、隣り合う山部３０Ｘ同士の間隔が狭まるが、山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙを多く形成できる。このため、ろ材３０のプリーツ成形前長さを長くできる。間隔ＬＡが５ｍｍ以下の場合、ろ材３０の表面積が大きいため、ガスに含まれる吸着対象の成分を好適に吸着できる。なお、間隔ＬＡは、幅方向において、隣り合う山部３０Ｘの対向する根本同士の間隔である。間隔ＬＡは、全ての山部３０Ｘにおいて同じであってもよく、少なくとも一部が異なっていてもよい。

ろ材３０の単位プリーツの高さＬＢは、任意に選択可能である。高さＬＢは、形成する山部３０Ｘの数、および、谷部３０Ｙの数に基づいて決められる。ろ材３０の単位プリーツの高さＬＢは、一定であってもよく、部分的に異なっていてもよい。ろ材３０の単位プリーツの高さＬＢが部分的に異なる場合、単位プリーツの高さＬＢの平均値を単位プリーツの高さＬＢとしてもよい。なお、プリーツ状に折り曲げられる前のろ材３０がロール状である場合、単位プリーツの高さＬＢ、山部３０Ｘの数、および、谷部３０Ｙの数に基づいてプリーツ成形前長さが決められることが好ましい。

図５は、ろ材３０の層構成の一例を示す断面図である。ろ材３０の厚さは、強度、プリーツの成形性、ならびに、吸着剤およびバインダー等の量の観点から、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲に含まれることが好ましい。ろ材３０の厚さが０．５ｍｍ以上である場合、ろ材３０の強度が高く、破損しにくい。ろ材３０の厚さが２．５ｍｍ以下の場合、ろ材３０の山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙを多く形成することができる。ろ材３０は、一対の不織布３１、３２と、一対の不織布３１、３２に挟まれる吸着層３３と、を含む。

一対の不織布３１、３２を構成する材料は、吸着層３３を保持できる材料であれば任意に選択可能である。一対の不織布３１、３２を構成する材料は、例えば、ポリエステル系の不織布である。

吸着層３３は、吸着剤３３Ａとバインダー３３Ｂとが所定の比率で混合された層である。吸着剤３３Ａは、少なくとも有機系物質を吸着できる材料が選択される。有機系物質は、例えば、アルコール、ハロゲン化炭化水素、炭化水素、脂肪酸類、脂肪酸エステル類、シラノール、シロキサン、および、有機リン化合物の少なくとも１つを含む。

吸着剤３３Ａは、例えば、活性炭、イオン交換樹脂、モレキュラシーブ（合成ゼオライト、カーボンモレキュラーシーブ等）、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライト、または、金属有機構造体である。本実施形態では、低沸点物質としてのイソプロピルアルコールを好適に吸着できるように、吸着剤３３Ａとして粒状活性炭（ヤシガラ）が用いられる。吸着剤３３Ａに代えて、ガスに含まれる分解対象の成分を分解する触媒が配置されてもよい。すなわち、ろ材３０は、分解作用を有していてもよい。

吸着剤３３Ａは、酸性成分、塩基成分、オゾン、および、過酸化水素の少なくとも１つを吸着できるように薬剤が添着されていることが好ましい。酸性成分は、例えば、硫化水素、ＳＯｘ、ＮＯｘ、塩化水素、フッ化水素、酢酸、ギ酸、硝酸、または、硫酸である。塩基成分は、アンモニアまたはアミン系物質である。薬剤は、例えば、炭酸カリウムまたはリン酸である。

バインダー３３Ｂは、一対の不織布３１、３２と、吸着剤３３Ａと、を接合する。バインダー３３Ｂは、例えば、無添加ポリエチレンである。吸着剤３３Ａとバインダー３３Ｂとが所定の比率で混合された混合物は、例えば、不織布３１の表面に塗布される。混合物が塗布された不織布３１には、不織布３２が載せられ、所望の厚さとなるように、一対の不織布３１、３２、および、混合物がロールで加熱プレスされる。バインダー３３Ｂが固まることによって、ろ材３０が完成する。

第１ろ材５０は、幅方向における両端部の単位プリーツの側面、および、複数の山部３０Ｘの頂点の少なくとも一部が、フィルタ枠２０と接着剤８０（図１参照）で接合されていることが好ましい。接着剤８０は、例えば、低アウトガスウレタン系接着剤である。本実施形態では、第１ろ材５０の幅方向における両端部の単位プリーツの側面は、一対の側板２３の内面と接着剤８０によって接合される。第１ろ材５０の全ての山部３０Ｘの頂点は、上板２１の内面と接着剤８０によって接合される。

第２ろ材６０は、幅方向における両端部の単位プリーツの側面の少なくとも一部が、フィルタ枠２０と接着剤８０で接合されていることが好ましい。本実施形態では、第２ろ材６０の幅方向における両端部の単位プリーツの側面は、一対の側板２３の内面と接着剤８０によって接合される。

第３ろ材７０は、幅方向における両端部の単位プリーツの側面、および、複数の谷部３０Ｙの頂点の少なくとも一部が、フィルタ枠２０と接着剤８０（図１参照）で接合されていることが好ましい。本実施形態では、第３ろ材７０の幅方向における両端部の単位プリーツの側面は、一対の側板２３の内面と接着剤８０によって接合される。第２ろ材６０の全ての谷部３０Ｙの頂点は、下板２２の内面と接着剤８０によって接合される。

区画材４０は、フィルタ枠２０において、例えば、第１ろ材５０と第２ろ材６０との間、および、第２ろ材６０と第３ろ材７０との間に配置される。第１ろ材５０の複数の谷部３０Ｙの頂点、第２ろ材６０の複数の山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙの頂点、ならびに、第３ろ材７０の複数の山部３０Ｘの頂点は、区画材４０と接触する。

区画材４０を構成する材料は、任意に選択可能である。ガスに含まれる吸着対象の成分を好適に吸着する観点から、区画材４０を構成する材料は、ろ材３０を構成する材料と同じであることが好ましい。区画材４０を構成する材料は、ラス網または金属板であってもよい。

図６は、ろ材３０および区画材４０が配置されていない状態のフィルタ枠２０の正面図である。図６では、ろ材３０の位置の把握を容易にするため、ろ材３０が配置され得る位置を二点鎖線で示している。本願発明者は、フィルタ枠２０内には、ガスの流れる速度が速い高速領域ＲＡと、ガスの流れる速度が高速領域ＲＡよりも遅い低速領域ＲＢとが存在することを見出した。本実施形態では、吸着された低沸点物質が脱離することを抑制するため、フィルタ１０は、高速領域ＲＡにおけるろ材３０の空隙率が、低速領域ＲＢにおけるろ材３０の空隙率よりも小さくなるように構成される。

フィルタ枠２０内において、高速領域ＲＡおよび低速領域ＲＢが存在する位置は、フィルタ１０が設置される環境によって異なる。典型的な例では、フィルタ枠２０の正面視または背面視において、高速領域ＲＡは、フィルタ枠２０の概ね中央を含む部分に存在する。低速領域ＲＢは、高速領域ＲＡの周囲に存在する。本実施形態では、第２ろ材６０は、主として高速領域ＲＡを含んで配置される。第２ろ材６０が主として高速領域ＲＡを含んで配置されるとは、例えば、第２ろ材６０が高速領域ＲＡの５０％以上を含んで配置されることをいう。第１ろ材５０および第３ろ材７０は、主として低速領域ＲＢを含んで配置される。第１ろ材５０および第３ろ材７０が主として低速領域ＲＢを含んで配置されるとは、例えば、第１ろ材５０および第３ろ材７０が低速領域ＲＢの５０％以上を含んで配置されることをいう。フィルタ１０は、主として高速領域ＲＡを含んで配置される第２ろ材６０の空隙率が低速領域ＲＢを含んで配置される第１ろ材５０および第２ろ材７０の空隙率よりも小さくなるように構成される。本実施形態では、第１ろ材５０、第２ろ材６０、および、第３ろ材７０の空隙率は、概ね一定である。第１ろ材５０、第２ろ材６０、および、第３ろ材７０の空隙率は、部分的に異なっていてもよい。第１ろ材５０、第２ろ材６０、および、第３ろ材７０の空隙率が部分的に異なる場合、第１ろ材５０、第２ろ材６０、および、第３ろ材７０の空隙率は、それぞれの空隙率の平均値である。

本実施形態において、空隙率は、以下の式（１）によって定義される。
空隙率（％）＝（１－｛ろ材３０の厚さ（ｍｍ）×山部３０Ｘの数×２／フィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）｝）×１００・・・（１）

吸着された低沸点物質が脱離することを好適に抑制する観点から主として高速領域ＲＡを含んで配置される第２ろ材６０の空隙率は、主として低速領域ＲＢを含んで配置される第１ろ材５０および第３ろ材７０の少なくとも一方の空隙率の６５％以上９０％以下の範囲に含まれることが好ましい。本実施形態では、第２ろ材６０の空隙率は、第１ろ材５０および第３ろ材７０のそれぞれの空隙率の６５％以上９０％以下の範囲に含まれる。第２ろ材６０の空隙率が、第１ろ材５０および第３ろ材７０の少なくとも一方の空隙率の６５％以上である場合、フィルタ１０の圧力損失が高くなることを抑制できる。第２ろ材６０の空隙率が、第１ろ材５０および第３ろ材７０の少なくとも一方の空隙率の９０％以下である場合、第２ろ材６０の吸着作用の低下速度が緩やかになる。

第１ろ材５０、第２ろ材６０、および、第３ろ材７０の単位プリーツの高さＬＢが同じである場合、プリーツ成形前長さが長い程、山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙの数を多く形成できるため、ろ材３０の空隙率は、小さい。すなわち、第１ろ材５０、第２ろ材６０、および、第３ろ材７０の単位プリーツの高さＬＢが同じである場合、プリーツ成形前長さが短い程、山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙの数が少なくなるため、ろ材３０の空隙率は、大きい。

本実施形態では、第２ろ材６０のプリーツ成形前長さは、第１ろ材５０のプリーツ成形前長さ、および、第３ろ材７０のプリーツ成形前長さよりも長い。本実施形態では、第１ろ材５０のプリーツ成形前長さと、第３ろ材７０のプリーツ成形前長さとは、等しい。本実施形態では、第１ろ材５０、第２ろ材６０、および、第３ろ材７０の単位プリーツの高さＬＢは、同じである。このため、第２ろ材６０の山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙの数は、第１ろ材５０の山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙの数、および、第３ろ材７０の山部３０Ｘおよび谷部３０Ｙの数よりも多い。

＜２．ケミカルフィルタの作用＞
開口面２０Ｘからフィルタ枠２０の空間２０Ａに侵入したガスは、山部３０Ｘを構成する単位プリーツ、および、谷部３０Ｙを構成する単位プリーツを通過する。ろ材３０のプリーツ形状により、ごく一部のガスの吸着対象の成分は、ろ材３０によって吸着されることなくフィルタ１０を通過する。ろ材３０への高沸点成分の吸着が低減し、置換吸着現象が緩和されるため、吸着した低沸点物質の脱離が抑制される。ろ材３０によって吸着対象の成分が吸着されたガスは、開口面２０Ｙを通過して、クリーンルーム等に流れる。

＜３．ケミカルフィルタの効果＞
＜３－１＞
ケミカルフィルタ１０によれば、高速領域ＲＡにおける第２ろ材６０の空隙率は、低速領域ＲＢにおける第１ろ材５０および第３ろ材７０の空隙率よりも小さいため、低速領域ＲＢにおいてもガスが好適に流れる。ケミカルフィルタ１０が吸着作用を有するろ材３０を備える場合、高速領域ＲＡにおける吸着剤３３Ａの消費が抑制されるため、ろ材３０全体としての吸着剤３３Ａの消費の偏りが抑制される。高速領域ＲＡにおける第２ろ材６０への高沸点成分の吸着が低減された結果、置換吸着現象が緩和され、吸着した低沸点物質の脱離が抑制される。このため、ケミカルフィルタ１０の寿命が長い。

＜３－２＞
ろ材３０は、吸着剤３３Ａに薬剤が添着されているため、酸性成分、塩基成分、オゾン、および、過酸化水素を好適に吸着できる。

＜３－３＞
フィルタ１０は、区画材４０を備えるため、第１ろ材５０の谷部３０Ｙが第２ろ材６０の隣り合う山部３０Ｘの間に入り込むことが抑制される。

＜３－４＞
区画材４０を構成する材料がろ材３０を構成する材料と同じである場合、区画材４０によっても、ガスに含まれる低沸点物質を吸着できる。

＜３－５＞
ろ材３０とフィルタ枠２０とは、接着剤８０によって一部が接合されているため、フィルタ枠２０内におけるろ材３０の位置が安定する。

＜３－６＞
ろ材３０の単位プリーツの隙間がフィルタ枠２０の開口面２０Ｘおよび開口面２０Ｙに面しているため、開口面２０Ｘからフィルタ枠２０に侵入したガスは、プリーツを容易に通過できる。このため、フィルタ１０の圧力損失を低減できる。なお、フィルタ１０は、ファンフィルタユニットに好適に適用できる。

＜３－７＞
別の従来の低圧力損失ケミカルフィルタであるマット型フィルタ、換言すれば、発泡体を基材とし、活性炭ビーズ等の吸着剤を接着したフィルタでは、吸着剤の量を増加させることが困難である。本実施形態のフィルタ１０は、一対の不織布３１、３２の間に吸着剤３３Ａが挟まれているため、吸着剤３３Ａの量を多く設計できる。

＜３－８＞
フィルタ１０は、ろ材３０をプリーツ状に折り曲げることによって成形できるため、さらに別の従来のハニカム型フィルタと比較して容易に製造できる。

＜３－９＞
ろ材３０は、一対の不織布３１、３２の間に吸着剤３３Ａが挟まれているため、吸着剤３３Ａが脱離することが抑制される。このため、発塵性が低い。

＜３－１０＞
ろ材３０は、隣り合う山部３０Ｘの間隔ＬＡが不均一となるように変形し、単位プリーツの隙間が狭まることがある。本実施形態のフィルタ１０のろ材３０は、単位プリーツの隙間がフィルタ枠２０の開口面２０Ｘおよび開口面２０Ｙに面している。このため、ろ材３０が変形した場合であっても、例えば、櫛状の部材を単位プリーツの隙間に挿入することによって、単位プリーツの狭まった隙間を容易に広げることができる。

[４．変形例]
上記実施形態は本発明に関するケミカルフィルタが取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関するケミカルフィルタは、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。

＜４－１．第１変形例＞
上記実施形態において、ろ材３０の構成は、任意に変更可能である。図７に示されるように、例えば、ろ材３０は、吸着剤３３Ａのみによって構成されてもよい。この変形例では、吸着剤３３Ａは、例えば、活性炭繊維が用いられる。別の例では、ろ材３０は、層構造を成さず、抄紙の過程で活性炭等の粉末をシートに絡みつかせて一体化させた状態で成形される担持シートであってもよい。さらに別の例では、図８に示されるように、ろ材３０は、シート１００に粉末状の吸着剤３３Ａまたは触媒３３Ｃが担持された担持シートであってもよい。成形性の観点から、担持シートは、骨となるコシのあるシートと積層されることが好ましい。

＜４－２．第２変形例＞
上記実施形態において、図９に示されるように、フィルタ１０は、第３ろ材７０が省略されてもよい。この変形例では、例えば、幅方向における第１ろ材５０および第２ろ材６０の中央を含む部分は、高速領域ＲＡに含まれる。幅方向における第１ろ材５０および第２ろ材６０の端部を含む部分は、低速領域ＲＢに含まれる。

第２変形例において、第１ろ材５０の高速領域ＲＡにおける空隙率は、上記式（１）の「ろ材３０の厚さ（ｍｍ）」を「第１ろ材５０の高速領域ＲＡに含まれる部分の厚さ（ｍｍ）」と置換し、「山部３０Ｘの数」を「高速領域ＲＡにおける山部３０Ｘの数」と置換し、「フィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）」を「高速領域ＲＡにおけるフィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）」と置換することによって定義される。

第２変形例において、第１ろ材５０の低速領域ＲＢにおける空隙率は、上記式（１）の「ろ材３０の厚さ（ｍｍ）」を「第１ろ材５０の低速領域ＲＢに含まれる部分の厚さ（ｍｍ）」と置換し、「山部３０Ｘの数」を「低速領域ＲＢにおける山部３０Ｘの数」と置換し、「フィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）」を「低速領域ＲＢにおけるフィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）」と置換することによって定義される。

第２変形例において、第２ろ材６０の高速領域ＲＡにおける空隙率は、上記式（１）の「ろ材３０の厚さ（ｍｍ）」を「第２ろ材６０の高速領域ＲＡに含まれる部分の厚さ（ｍｍ）」と置換し、「山部３０Ｘの数」を「高速領域ＲＡにおける山部３０Ｘの数」と置換し、「フィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）」を「高速領域ＲＡにおけるフィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）」と置換することによって定義される。

第２変形例において、第２ろ材６０の低速領域ＲＢにおける空隙率は、上記式（１）の「ろ材３０の厚さ（ｍｍ）」を「第２ろ材６０の低速領域ＲＢに含まれる部分の厚さ（ｍｍ）」と置換し、「山部３０Ｘの数」を「低速領域ＲＢにおける山部３０Ｘの数」と置換し、「フィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）」を「低速領域ＲＢにおけるフィルタ枠２０の幅方向の内寸（ｍｍ）」と置換することによって定義される。

＜４－３．第３変形例＞
上記実施形態において、フィルタ１０は、第２ろ材６０および第３ろ材７０が省略されてもよい。第３変形例では、例えば、幅方向における第１ろ材５０の中央を含む部分は、高速領域ＲＡに含まれる。幅方向における第１ろ材５０の端部を含む部分は、低速領域ＲＢに含まれる。第３変形例において、第１ろ材５０の高速領域ＲＡにおける空隙率、および、第１ろ材５０の低速領域ＲＢにおける空隙率の定義は、第２変形例と同様である。

＜４－４．第４変形例＞
上記実施形態において、複数のフィルタ１０を組み合わせることもできる。例えば、第１空隙率を有するフィルタ１０を主として高速領域ＲＡを含んで配置し、第１空隙率よりも高い第２空隙率を有するフィルタ１０を主として低速領域ＲＢを含んで配置してもよい。

＜４－５．第５変形例＞
上記実施形態では、ろ材３０とフィルタ枠２０とは、一部が接着剤８０によって接合されていたが、ろ材３０とフィルタ枠２０とは、一部が両面テープ等の他の接合手段によって接合されていてもよい。

＜４－６．第６変形例＞
上記実施形態では、区画材４０は、フィルタ枠２０の長手方向の概ね全体にわたり延びていたが、区画材４０の長さは、フィルタ枠２０の長手方向の長さよりも短くてもよい。

[５．実施例]
本願発明者（ら）は、実施例１、２、および、比較例１、２、３のケミカルフィルタ（以下では、「フィルタ」という）を製造し、ガスに含まれる低沸点物質の除去率を確認する試験を実施した。なお、以下では、説明の便宜上、実施例１、２、および、比較例１、２、３のフィルタを構成する要素のうち、実施形態と同じ要素には、実施形態と同様の符号を付して説明する。

実施例１、２、および、比較例１、２、３のフィルタが備えるろ材３０の諸元は、次のとおりである。

一対の不織布３１、３２を構成する材料は、ポリエステル系不織布である。吸着剤３３Ａは、粒状活性炭（ヤシガラ）である。粒状活性炭の粒径は、０．２５ｍｍ以上０．８５ｍｍの範囲に含まれる。粒状活性炭の封入量は、６００ｇ／ｍ²である。バインダー３３Ｂは、無添加ポリエチレンである。吸着層３３における吸着剤３３Ａとバインダー３３Ｂとの重量比は、吸着剤３３Ａが１００重量部に対してバインダー３３Ｂが１８重量部である。ろ材３０の全体の厚さは、１．９ｍｍ以上２．１ｍｍ以下の範囲に含まれる。

実施例１、２、および、比較例１、２、３のフィルタのその他の諸元は、図１０に示されるとおりである。実施例１、２のフィルタは、実施形態のフィルタであり、第２ろ材６０の空隙率が第１ろ材５０の空隙率、および、第３ろ材７０の空隙率よりも低くなるように構成されている。比較例１、２のフィルタは、第１ろ材５０の空隙率、第２ろ材６０の空隙率、および、第３ろ材７０の空隙率が、同じとなるように構成される。比較例３のフィルタは、第２ろ材６０の空隙率が、第１ろ材５０の空隙率、および、第３ろ材７０の空隙率よりも高くなるように構成される。なお、実施例１、２、および、比較例１、２、３のフィルタは、区画材４０が配置されていない。なお、実施例１、２、および、比較例１、２、３のフィルタ枠２０の寸法は、高さ１７０ｍｍ、幅１７０ｍｍ、奥行き２７０ｍｍである。

試験では、実施例１、２、および、比較例１、２、３のフィルタに対して、高沸点物質および低沸点物質を含むガスを通過させ、低沸点物質の除去率を算出した。高沸点物質は、ヘキサンおよびベンゼンである。低沸点物質は、イソプロピルアルコールである。なお、ガスは、ヘキサン、ベンゼン、および、イソプロピルアルコールに加えて、他の任意の揮発性有機化合物を含む。

除去率ＲＸ（％）は、上流側平均濃度ＣＡおよび下流側平均濃度ＣＢに基づいて、以下の式（２）によって算出される。
ＲＡ（％）＝｛（ＣＡ－ＣＢ）／ＣＡ｝×１００・・・（２）

上流側平均濃度ＣＡは、実施例１、２のフィルタ、および、比較例１、２、３のフィルタを通過する前のガスに含まれる高沸点物質または低沸点物質の濃度である。下流側平均濃度ＣＢは、実施例１、２のフィルタ、および、比較例１、２、３のフィルタを通過した後のガスに含まれる高沸点物質または低沸点物質の濃度である。

実施例１、２のフィルタ、および、比較例１、２、３のフィルタにおけるイソプロピルアルコールの上流側平均濃度ＣＡは、５０～７５μｇ／ｍ³の範囲に含まれる。ヘキサンの上流側平均濃度ＣＡは、７５～１４０μｇ／ｍ³の範囲に含まれる。ベンゼンの上流側平均濃度ＣＡは、２５～５０μｇ／ｍ³の範囲に含まれる。

図１１は、試験結果である。図１１に示されるように、実施例１、２のフィルタは、イソプロピルアルコールの除去率が８日目ごろまで６０％以上と高い割合であることが確認された。比較例１、２のフィルタは、イソプロピルアルコールの除去率が４日目ごろから６０％未満となることが確認された。比較例３のフィルタは、イソプロピルアルコールの除去率が２日目ごろから６０％未満となることが確認された。これは、実施例１、２のフィルタは、高速領域ＲＡにおける第２ろ材６０への高沸点成分の吸着が低減された結果、置換吸着現象が緩和され、吸着した低沸点物質の脱離が抑制されたためであると考えられる。このため、実施例１、２のフィルタは、比較例１、２、３のフィルタよりも寿命が長いことが確認された。

１０ ：ケミカルフィルタ
２０ ：フィルタ枠
２０Ｘ：開口面
２０Ｙ：開口面
３０ ：ろ材
３０Ｘ：山部
３０Ｙ：谷部
３３Ａ：吸着剤
４０ ：区画材
５０ ：第１ろ材
６０ ：第２ろ材

Claims (9)

1. 吸着作用または分解作用を有し、山部および谷部が形成されるようにプリーツ状に折られたろ材と、
   前記ろ材を収容可能に構成され、ガスの流れ方向における上流側および下流側に開口面が形成されるフィルタ枠と、を備え、
   前記ろ材は、前記フィルタ枠内において、前記山部および前記谷部の延びる方向が前記ガスの流れ方向に沿う方向となるように配置され、
   前記フィルタ枠は、前記ガスの流れる速度が速い高速領域と、前記ガスの流れる速度が前記高速領域よりも遅い低速領域を有し、
   前記高速領域における前記ろ材の空隙率は、前記低速領域における前記ろ材の空隙率よりも小さい
   ケミカルフィルタ。
2. 前記高速領域における前記ろ材の空隙率は、前記低速領域における前記ろ材の空隙率の６５％以上９０％以下の範囲に含まれる
   請求項１に記載のケミカルフィルタ。
3. 前記ろ材は、吸着剤を含む
   請求項１または２に記載のケミカルフィルタ。
4. 前記ガスに含まれる酸性成分、塩基成分、オゾン、および、過酸化水素の少なくとも１つを吸着できるように、前記吸着剤に添着される薬剤をさらに含む
   請求項３に記載のケミカルフィルタ。
5. 前記吸着剤は、活性炭、イオン交換樹脂、モレキュラシーブ、活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライト、または、金属有機構造体である
   請求項３に記載のケミカルフィルタ。
6. 前記ろ材は、第１ろ材および第２ろ材を含む、
   請求項１または２に記載のケミカルフィルタ。
7. 前記第１ろ材と前記第２ろ材との間に配置される区画材をさらに含む
   請求項６に記載のケミカルフィルタ。
8. 前記区画材を構成する材料は、前記ろ材を構成する材料と同じである
   請求項７に記載のケミカルフィルタ。
9. 前記ろ材と前記フィルタ枠とは、一部が接合されている
   請求項１または２に記載のケミカルフィルタ。