JPH09206535A

JPH09206535A - フィルタエレメント

Info

Publication number: JPH09206535A
Application number: JP1909496A
Authority: JP
Inventors: Akio Matsushima; 章雄松島; Kazuyoshi Tsukamoto; 和芳塚本
Original assignee: TENETSUKUSU KK; Koganei Corp
Current assignee: TENETSUKUSU KK; Koganei Corp
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1996-02-05
Publication date: 1997-08-12
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JP3561066B2

Abstract

(57)【要約】【課題】寿命の長いインライン形ガス用フィルタのフ
ィルタエレメントを提供する。【解決手段】ガス用フィルタ内に気密状態で収容され
ると共に、その一次側ポートと二次側ポートとを連通さ
せる通気孔３を有する本体部２を備える。また、本体部
２の外側に、通気孔３を覆うようにメンブレン４の層を
形成する。さらに、メンブレン４の外側に、メンブレン
４を覆うように不織布５の層を形成する。そして、不織
布５およびメンブレン４により、ガス用フィルタの一次
側ポートから流入する流体を濾過する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス用フィルタの
フィルタエレメントに関し、特に、半導体製造用の高純
度ガスを供給するガス供給配管に設置されるインライン
形のガス用フィルタに適用して有効な技術に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいては、酸化被
膜の生成やエッチング等種々の工程において、半導体デ
バイスの高集積化、高品質化等を図るべく、圧縮空気や
酸素、水素、窒素、フロン、アルゴン、ヘリウム、亜酸
化窒素、二酸化炭素等の超高純度のガスが用いられてい
る。この場合、かかる超高純度ガスを供給するために
は、ガス製造時はもとより、その充填、輸送、貯蔵、供
給の全ての段階においてクリーン化が要求される。特
に、半導体製造装置にガスを供給するに当たっては、そ
れまでに混入した塵埃等のみならず、ガス供給配管内の
減圧弁や圧力計、バルブ等の作動によって発生する金属
微粉等の微粒子をも除去してガスを清浄化する必要があ
る。そのため、半導体製造装置に対するガス供給配管に
は、ガス精密濾過用のいわゆるインライン形のガス用フ
ィルタが使用されており、これにより半導体製造装置に
超高純度のガスを供給している。

【０００３】一方、このようなガス用フィルタには、通
常、交換可能なフィルタエレメントが内蔵されており、
濾過用メンブレン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）の目詰まりによ
る流量低下に伴いそれを適宜交換する。この場合、フィ
ルタエレメントとしては、ＰＦＡ（パーフルオロアルコ
キシエチレン共重合）の本体にＰＴＦＥ（ポリ四フッ化
エチレン）製の濾過用メンブレンを取り付けたものが多
く用いられている。そして、このＰＴＦＥ製メンブレン
により、ガス内にある0.０１μｍ以上の粒子をほぼ１０
０％捕捉し超高純度のガスを得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなガス用フィルタに用いられるＰＴＦＥ製メンブレン
は、微細な空孔を有しているため、微細粒子の捕捉には
適するものの、一方で目詰まりを生じ易く、そのため、
フィルタエレメントの寿命が短いという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、寿命が長いインライン形
ガス用フィルタのフィルタエレメントを提供することに
ある。

【０００６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０００８】すなわち、本発明のフィルタエレメント
は、流体供給配管中に配設されるインライン形のガス用
フィルタのハウジング内に収容され、前記ガス用フィル
タの一次側ポートから流入する流体を濾過して二次側ポ
ートに流出させるフィルタエレメントを対象とし、ま
ず、ガス用フィルタのハウジング内に気密状態で収容さ
れると共に、その一次側ポートと二次側ポートとを連通
させる通気孔を有するフィルタエレメント本体を備え
る。そして、このフィルタエレメント本体の外側に、前
記通気孔を覆うようにメンブレン層を形成すると共に、
さらに、このメンブレン層の外側に、メンブレン層を覆
うように不織布層を形成し、この不織布層およびメンブ
レン層により、ガス用フィルタの一次側ポートから流入
する流体を濾過することを特徴とする。

【０００９】この場合、メンブレン層をポリ四フッ化エ
チレン製の多孔膜により形成しても良く、また、不織布
層をポリ四フッ化エチレン製の不織布により形成しても
良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明のフィルタエレメント１の構
成を示す断面図、図２はフィルタエレメント１の本体部
２の形態を示す斜視図である。

【００１２】本実施の形態のフィルタエレメント１は、
図１に示したように、ＰＦＡ製の本体部２（フィルタエ
レメント本体）に通気孔３を形成し、その周囲をメンブ
レン４（メンブレン層）と不織布５（不織布層）によっ
て覆った構成となっており、半導体製造装置用ガス供給
配管（流体供給配管、図示せず）に取り付けられるイン
ライン形のガス用フィルタに使用される。なお、図１〜
図３において、メンブレン４と不織布５は、実際には図
示できないような薄い膜であるが、発明の構成を分かり
やすくするため、図面上ではその厚みを誇張して示して
いる。

【００１３】ここで、本体部２は、図１に示すように、
その外部から被濾過ガスが導入される、内部に流通孔６
を有する筒状の部材であり、耐蝕性や耐熱性の観点から
ＰＦＡにより形成されている。また、その側部には流通
孔６に連通した通気孔３が、図２に示したように本体部
２の外側まで貫通した状態で形成されている。さらに、
本体部２の外側面には、通気孔３と連通した環状の通気
溝７がガス流路として形成されている。従って、被濾過
ガスは、図１，図２に矢印にて示したように、図１にお
いて左側（上流側）からフィルタエレメント１に至り、
不織布５およびメンブレン４により濾過される。そし
て、通気溝７に沿って本体部２の周囲を流れ、通気孔３
から流通孔６を介して下流側へと流出する。なお、本体
部２の基部にはフランジ状の取付部８が形成されてお
り、この取付部８により、ガス用フィルタ内に固定され
る。

【００１４】また、メンブレン４は、平均空孔径0.２μ
ｍのＰＴＦＥ製の多孔質薄膜であり、通気孔３および通
気溝７を覆うように本体部２に密着状態で溶着されてい
る。なお、メンブレン４は、ポリエチレンやナイロン、
ニトロセルロース、セルロースエステル等の多孔質膜に
よって形成することも可能であるが、本実施の形態で
は、腐蝕性ガスの濾過という観点から、化学的安定性、
耐久性を考慮してＰＴＦＥを使用している。

【００１５】一方、不織布５は、繊維径１５μｍ、厚さ
約２５０μｍの、メンブレン４に対するプレフィルタ的
役割を担うＰＴＦＥ製の不織布であり、メンブレン４の
外側を覆うようにメンブレン４と共に本体部２に溶着さ
れている。なお、この場合もメンブレン４と同様ＰＴＦ
Ｅを用いている。

【００１６】次に、本発明のフィルタエレメント１を取
り付けたガス用フィルタ１０について説明する。図３は
図１のフィルタエレメント１を取り付けた状態のガス用
フィルタ１０の構成を示す断面図である。

【００１７】このガス用フィルタ１０は、フィルタエレ
メント１をケースハウジング１１（ハウジング）とカバ
ーハウジング１２（ハウジング）により挟み込む形で収
容したものである。そして、ケースハウジング１１を上
流側にしてガス供給配管に取り付けられる。この場合、
ガス供給配管には、ケースハウジング１１とカバーハウ
ジング１２の端部にそれぞれ形成されたテーパ雌ねじ２
１（一次側ポート、上流側），２２（二次側ポート、下
流側）に配管の雄ねじ（図示せず）をねじ込むことによ
り取り付けられる。

【００１８】ここで、フィルタエレメント１の取付方法
を説明すると、まず、フィルタエレメント１の取付部８
の斜面８ａ側にＯリング１３を取り付ける。次に、Ｏリ
ング１３を取り付けたフィルタエレメント１を、ケース
ハウジング１１に形成されたフィルタエレメント収容孔
１４に収容する。そして、ケースハウジング１１の雄ね
じ部１５にカバーハウジング１２の雌ねじ部１６を締め
込み、両者を最後までねじ込んだ後、セットスクリュー
１９により固定する。これにより、Ｏリング１３が斜面
８ａとケースハウジング１１の端面１７およびカバーハ
ウジング１２の内側壁１８の間で圧縮され、フィルタエ
レメント１は、ケースハウジング１１とカバーハウジン
グ１２との間に気密状態にて取り付けられる。なお、こ
こで言う気密状態とは、ケースハウジング１１側からカ
バーハウジング１２側には、フィルタエレメント１の通
気孔３以外からは空気が流通しない状態を言う。従っ
て、ケースハウジング１１側から入ったガスは、フィル
タエレメント収容孔１４から不織布５とメンブレン４を
通って濾過され、その後、通気溝７，通気孔３，流通孔
６と流れ下流側に送られる。

【００１９】なお、フィルタエレメント１を交換する際
には、前述の過程を逆にたどり、目詰まりしたフィルタ
エレメント１を取り出し新品と交換する。

【００２０】

【実施例】本発明にかかるフィルタエレメントを用いた
場合と従来のフィルタエレメントを用いた場合との性能
を比較した実験結果を以下に示す。図４は、両者におけ
る積算流量と圧力損失との関係を示したグラフである。
図４において、縦軸はガス用フィルタ前後における圧力
損失（ＭＰａ）、横軸は積算流量（ｍ³）を示してい
る。

【００２１】この場合、本発明に係るフィルタエレメン
トとしては、平均空孔径0.２μｍのＰＴＦＥ製のメンブ
レンと繊維径１５μｍ、厚さ約２５０μｍのＰＴＦＥ製
の不織布を用いている。一方、従来のフィルタエレメン
トは、平均空孔径0.２μｍのＰＴＦＥ製のメンブレンの
みを用いている。試験条件は両者とも同一である。

【００２２】ここで、通常、フィルタエレメントの交換
時期の目安といわれる、圧力損失が0.０３ＭＰａとなる
までの積算流量を両者で比較する。図４からわかるよう
に、従来のフィルタエレメントを使用した場合その値は
約１７５ｍ³である。これに対して、本発明のフィルタ
エレメントを使用した場合には約３５０ｍ³となってい
る。すなわち、本発明にかかるフィルタエレメントは従
来のそれに比して、２倍の寿命を有することになる。ま
た、その性能曲線からも、本発明のフィルタエレメント
が圧力損失を損なわないこともわかる。

【００２３】このように、本発明のフィルタエレメント
は、圧力損失を損なうことなく従来のフィルタエレメン
トに比して２倍の寿命を有する。

【００２４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００２５】たとえば、メンブレンの平均空孔径や、不
織布の繊維径および厚み、さらにこれらの材質は前記の
実施の形態の例には限られず、種々のものを採用するこ
とが可能である。例えば、不織布の線径を２５μｍとし
たり３５μｍとすることも可能であるが、この場合、若
干捕集効率が低下する。また、不織布の材質としてＰＦ
Ａを採用することもできる。

【００２６】なお、不織布をさらに２層３層に取り付け
ることも可能であり、その場合メンブレンをその間に挟
んだ多重構造とすることも可能であるが、圧力損失が大
きくなるという問題がある。また、メンブレンを重ねて
２層とし、目詰まりまでの積算流量を大きくすることも
考え得るが、この場合もメンブレン同士が接着してしま
い圧力損失が大きくなるという問題がある。

【００２７】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその利用分野である半導体製造プロセス
にて使用されるガスを清浄化するインライン形のガス用
フィルタに適用した場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、たとえば、半導体製造等に用い
られるクリーンルーム用ガスの清浄化にも適用できる。
また、空気圧アクチュエータを作動させる空気圧回路中
に用いることもできるのは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００２９】すなわち、フィルタエレメントをメンブレ
ン層と不織布層の２層構造としたことにより、従来のフ
ィルタエレメントに比して、その交換寿命を長くするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィルタエレメントの構成を示す断面
図である。

【図２】図１のフィルタエレメントの本体部の形態を示
す斜視図である。

【図３】図１のフィルタエレメントを用いたガス用フィ
ルタの構成を示す断面図である。

【図４】本発明のフィルタエレメントを用いたガス用フ
ィルタと従来のフィルタエレメントを用いたガス用フィ
ルタの性能を比較したグラフである。

【符号の説明】

１フィルタエレメント２本体部（フィルタエレメント本体）３通気孔４メンブレン（メンブレン層）５不織布（不織布層）６流通孔７通気溝８取付部８ａ斜面１０ガス用フィルタ１１ケースハウジング（ハウジング）１２カバーハウジング（ハウジング）１３Ｏリング１４フィルタエレメント収容孔１５雄ねじ部１６雌ねじ部１７端面１８内側壁１９セットスクリュー２１テーパ雌ねじ（一次側ポート）２２テーパ雌ねじ（二次側ポート）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体供給配管中に配設されるインライン
形のガス用フィルタのハウジング内に収容され、前記ガ
ス用フィルタの一次側ポートから流入する流体を濾過し
て二次側ポートに流出させるフィルタエレメントであっ
て、前記ガス用フィルタのハウジング内に気密状態で収容さ
れ、前記一次側ポートと前記二次側ポートとを連通させ
る通気孔を有するフィルタエレメント本体と、前記フィルタエレメント本体の外側に、前記通気孔を覆
って形成されたメンブレン層と、該メンブレン層の外側に、前記メンブレン層を覆って形
成された不織布層とを有し、前記不織布層およびメンブレン層により、前記ガス用フ
ィルタの一次側ポートから流入する流体を濾過すること
を特徴とするフィルタエレメント。
【請求項２】請求項１記載のフィルタエレメントであ
って、前記メンブレン層がポリ四フッ化エチレン製の多
孔膜により形成されることを特徴とするフィルタエレメ
ント。
【請求項３】請求項１または２記載のフィルタエレメ
ントであって、前記不織布層がポリ四フッ化エチレン製
の不織布により形成されることを特徴とするフィルタエ
レメント。