JPH04317710A - 超高効率多孔性金属フィルタ - Google Patents
超高効率多孔性金属フィルタInfo
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- JPH04317710A JPH04317710A JP3103841A JP10384191A JPH04317710A JP H04317710 A JPH04317710 A JP H04317710A JP 3103841 A JP3103841 A JP 3103841A JP 10384191 A JP10384191 A JP 10384191A JP H04317710 A JPH04317710 A JP H04317710A
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- particulate air
- sintered metal
- air filter
- filter element
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
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- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
- B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
- B01D39/2027—Metallic material
- B01D39/2031—Metallic material the material being particulate
- B01D39/2034—Metallic material the material being particulate sintered or bonded by inorganic agents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/10—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces
- B01D46/12—Particle separators, e.g. dust precipitators, using filter plates, sheets or pads having plane surfaces in multiple arrangements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概ね、微粒子エア・フ
ィルタに係り、一層詳細には前記の型式の新しい改良さ
れた超高効率の多孔性金属フィルタに係る。
ィルタに係り、一層詳細には前記の型式の新しい改良さ
れた超高効率の多孔性金属フィルタに係る。
【０００２】
【従来の技術】半導体、マイクロ・エレクトロニクス製
造業及びその他の産業に於ては、慣用されている高効率
の微粒子エア・フィルタ（ＨＥＰＡ）の能力を遥かに越
える高度に浄化された環境を得ることが必要とされてい
る。この高度に浄化された環境を達成するためには、こ
れらの産業に於て用いられているプロセス・ガスの導管
中に濾過装置を組入れることが必要とされて来た。これ
らの導管中に設けられる濾過装置は、半導体や集積回路
が製造され又は組立てられる環境から、微粒子だけでな
く、水蒸気や有機物質をも除去することを目的としてい
る。これらの必要性を満すために、かかる装置に於て用
いられるフィルタは、侵入ガス或いはプロセス・ガス流
中に存在する全ての粒子を取り除かなければならないだ
けでなく、蒸気、酸素或いは有機物質が脱着（ガス放出
）し、汚染物が放出されることにより不用意に空気が汚
染されることをも回避するものでなければならない。
造業及びその他の産業に於ては、慣用されている高効率
の微粒子エア・フィルタ（ＨＥＰＡ）の能力を遥かに越
える高度に浄化された環境を得ることが必要とされてい
る。この高度に浄化された環境を達成するためには、こ
れらの産業に於て用いられているプロセス・ガスの導管
中に濾過装置を組入れることが必要とされて来た。これ
らの導管中に設けられる濾過装置は、半導体や集積回路
が製造され又は組立てられる環境から、微粒子だけでな
く、水蒸気や有機物質をも除去することを目的としてい
る。これらの必要性を満すために、かかる装置に於て用
いられるフィルタは、侵入ガス或いはプロセス・ガス流
中に存在する全ての粒子を取り除かなければならないだ
けでなく、蒸気、酸素或いは有機物質が脱着（ガス放出
）し、汚染物が放出されることにより不用意に空気が汚
染されることをも回避するものでなければならない。
【０００３】長年に亙りこれらの産業に於て、ガスを濾
過することは薄い有機質膜のフィルタによって成功裡に
行われているが、丈夫で安定性が向上され温度上昇にも
耐え得る能力を有する超高効率のフィルタが望ましいと
いうことは理解されていた。機械的及び化学的安定性が
向上された特質を有するものは、或る無機質膜を用いた
液体流を濾過するのに使われる濾過装置に於て達成され
ているが、かかる無機質フィルタは微粒子エア・フィル
タとして用いるのに満足されるよう作られていない。無
機質膜のフィルタは多孔性の基板或いは支持材を無機質
膜の被覆物質により被覆することによって形成される。 しかし、かかる無機質膜構造はフィルタの上流側或いは
供給側に於てのみ十分に小さい孔径を有するが、フィル
タの厚さ方向の残部に亙ってより大きくなる孔を有して
いる。より厚みがあり均質の無機質フィルタであっても
、例えばセラミック或いはステンレス鋼のフィルタでも
、有機質膜が示す高効率に匹敵するものはない。有機質
膜のフィルタは濾過効率のレベルが９９．９９９％を越
える。（フィルタを透過する粒子の数が１０５分の１よ
りも小さいことにより、以下、このことを粒子透過に於
ける５対数減少（ｌｏｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）と呼
ぶことにする。）有機質膜から生成された超高効率の微
粒子フィルタに於ては、粒子透過に抗して６対数減少を
越え、９対数減少（効率が９９．９９９９９９９％を越
える）に匹敵或いはそれを越えて濾過することが達成さ
れている。最も高い効率を示す有機質膜はセルロース、
ポリフッ化ビニリデン或いはフッ素化された炭化水素の
混合エステル、例えばテフロン、から調整される。しか
しながら、かかる物質は高い温度に耐えることができず
、又、或る条件下に於いてガス放出を起し易いものであ
る。
過することは薄い有機質膜のフィルタによって成功裡に
行われているが、丈夫で安定性が向上され温度上昇にも
耐え得る能力を有する超高効率のフィルタが望ましいと
いうことは理解されていた。機械的及び化学的安定性が
向上された特質を有するものは、或る無機質膜を用いた
液体流を濾過するのに使われる濾過装置に於て達成され
ているが、かかる無機質フィルタは微粒子エア・フィル
タとして用いるのに満足されるよう作られていない。無
機質膜のフィルタは多孔性の基板或いは支持材を無機質
膜の被覆物質により被覆することによって形成される。 しかし、かかる無機質膜構造はフィルタの上流側或いは
供給側に於てのみ十分に小さい孔径を有するが、フィル
タの厚さ方向の残部に亙ってより大きくなる孔を有して
いる。より厚みがあり均質の無機質フィルタであっても
、例えばセラミック或いはステンレス鋼のフィルタでも
、有機質膜が示す高効率に匹敵するものはない。有機質
膜のフィルタは濾過効率のレベルが９９．９９９％を越
える。（フィルタを透過する粒子の数が１０５分の１よ
りも小さいことにより、以下、このことを粒子透過に於
ける５対数減少（ｌｏｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）と呼
ぶことにする。）有機質膜から生成された超高効率の微
粒子フィルタに於ては、粒子透過に抗して６対数減少を
越え、９対数減少（効率が９９．９９９９９９９％を越
える）に匹敵或いはそれを越えて濾過することが達成さ
れている。最も高い効率を示す有機質膜はセルロース、
ポリフッ化ビニリデン或いはフッ素化された炭化水素の
混合エステル、例えばテフロン、から調整される。しか
しながら、かかる物質は高い温度に耐えることができず
、又、或る条件下に於いてガス放出を起し易いものであ
る。
【０００４】極めて微量のガス或いはエアゾルの不純物
でさえ、シリコン・ウエハー上に濁り及び欠陥を惹起こ
すことになり、かくして生産性及び信頼性が低下するの
で、プロセス・ガスとその環境はできるだけ浄化された
状態、即ち不純物レベルが１００万分の１（６対数減少
）以下に、好ましくは１０億分の１（９対数減少）以下
まで除去された状態に維持されることが絶対的に必要と
なる。プロセス・ガスがそれが用いられる点に於て浄化
された状態に維持され続けるためには、開始物質として
良く浄化されたガス供給源を用いることだけでなく、そ
のガスが用いられる場所に於て非常によく浄化された配
給装置を用いること及び導管中に於て再純化と濾過を行
うことが必要とされる。有機質フィルタは、汚染物質の
ガス放出と関連した流出をするという元来の特質を示す
ので、このような欠点のないフィルタであって、しかも
有機質フィルタと同定度の超高効率レベルを提供するフ
ィルタを提供することが望まれている。
でさえ、シリコン・ウエハー上に濁り及び欠陥を惹起こ
すことになり、かくして生産性及び信頼性が低下するの
で、プロセス・ガスとその環境はできるだけ浄化された
状態、即ち不純物レベルが１００万分の１（６対数減少
）以下に、好ましくは１０億分の１（９対数減少）以下
まで除去された状態に維持されることが絶対的に必要と
なる。プロセス・ガスがそれが用いられる点に於て浄化
された状態に維持され続けるためには、開始物質として
良く浄化されたガス供給源を用いることだけでなく、そ
のガスが用いられる場所に於て非常によく浄化された配
給装置を用いること及び導管中に於て再純化と濾過を行
うことが必要とされる。有機質フィルタは、汚染物質の
ガス放出と関連した流出をするという元来の特質を示す
ので、このような欠点のないフィルタであって、しかも
有機質フィルタと同定度の超高効率レベルを提供するフ
ィルタを提供することが望まれている。
【０００５】１μｍより小さい装置の製造に関連する非
常に厳密な工程に於て、無機質フィルタは有機質膜フィ
ルタを越える多くの利点を有する場合がある。従来から
有機質膜フィルタを悩ました問題、即ち、粒子の流出、
有機物の脱着（ガス放出）、目詰り及び熱による効率の
低下が、無機質フィルタによって回避することができる
。かかる物質は構造的に強く、伸張することがなく、孔
径を高分子膜に比べてより精密に決定することができる
。典型的には、無機質フィルタは高速流或いはパルス流
によって歪むことはなく、従って流出或いは粒子の損失
を起しにくい。これらの物質は、又、衝撃、振動及び熱
応力に対して長時間の安定性を示す。かかる物質は約４
５０℃までの使用条件及び高圧条件下にて機能すること
ができる。セラミック・フィルタは前記の望ましい特質
を多く満たすのであるが、不幸にも、それらは典型的に
は２００℃以上の温度に耐えることができない。何故な
らば、かかるセラミック・フィルタの上にはテフロンの
シールがあるためである。ステンレス鋼繊維から作られ
ているステンレス鋼フィルタは同様にかかる望ましい特
質を有することができると考えられるが、この種のフィ
ルタの効率は、有機質膜の効率と比べるとセラミック・
フィルタと同様にあまりよくない。
常に厳密な工程に於て、無機質フィルタは有機質膜フィ
ルタを越える多くの利点を有する場合がある。従来から
有機質膜フィルタを悩ました問題、即ち、粒子の流出、
有機物の脱着（ガス放出）、目詰り及び熱による効率の
低下が、無機質フィルタによって回避することができる
。かかる物質は構造的に強く、伸張することがなく、孔
径を高分子膜に比べてより精密に決定することができる
。典型的には、無機質フィルタは高速流或いはパルス流
によって歪むことはなく、従って流出或いは粒子の損失
を起しにくい。これらの物質は、又、衝撃、振動及び熱
応力に対して長時間の安定性を示す。かかる物質は約４
５０℃までの使用条件及び高圧条件下にて機能すること
ができる。セラミック・フィルタは前記の望ましい特質
を多く満たすのであるが、不幸にも、それらは典型的に
は２００℃以上の温度に耐えることができない。何故な
らば、かかるセラミック・フィルタの上にはテフロンの
シールがあるためである。ステンレス鋼繊維から作られ
ているステンレス鋼フィルタは同様にかかる望ましい特
質を有することができると考えられるが、この種のフィ
ルタの効率は、有機質膜の効率と比べるとセラミック・
フィルタと同様にあまりよくない。
【０００６】
【発明の開示】本発明によれば、ステンレス鋼、ニッケ
ル及びニッケル基合金等から完全に均質的な構造として
作られた多孔性金属フィルタが実質的に６対数減少を越
える効率を示すということが見出された。これらのフィ
ルタは人工的なガス供給装置に於けるプロセス・ガス導
管中に置かれるフィルタとして使用することのできるも
のである。本発明の多孔性金属フィルタは、機械的応力
或いは熱応力に対して長時間の安定性を示し、高圧条件
下であっても所望の超高効率レベル内にて機能する。 又、金属フィルタの特質として、本発明の多孔性金属フ
ィルタは、ガス放出の問題を示す粒子流出がない。特に
重要なことは、それらが有機質膜を用いた今迄慣用的に
用いられているフィルタと同等の単位当りの特性を実質
的に同一の動作条件下にて示すということである。
ル及びニッケル基合金等から完全に均質的な構造として
作られた多孔性金属フィルタが実質的に６対数減少を越
える効率を示すということが見出された。これらのフィ
ルタは人工的なガス供給装置に於けるプロセス・ガス導
管中に置かれるフィルタとして使用することのできるも
のである。本発明の多孔性金属フィルタは、機械的応力
或いは熱応力に対して長時間の安定性を示し、高圧条件
下であっても所望の超高効率レベル内にて機能する。 又、金属フィルタの特質として、本発明の多孔性金属フ
ィルタは、ガス放出の問題を示す粒子流出がない。特に
重要なことは、それらが有機質膜を用いた今迄慣用的に
用いられているフィルタと同等の単位当りの特性を実質
的に同一の動作条件下にて示すということである。
【０００７】その他の利点は以下のより詳しい説明にて
部分的に明らかになり、部分的に示される。
部分的に明らかになり、部分的に示される。
【０００８】
【実施例】詳細な図面（幾つかの図に於て符号は各部分
を示す。）を参照すると、本発明がプロセス・ガス、空
気等を濾過する導管中に設けられるフィルタ・ユニット
の形体として描かれている。フィルタ・ユニット１０は
ねじ山のついた吸入側ステム１２を含んでおり、吸入側
ステム１２はシステムを流れるガスの上流側に接続して
吸入ポートとして機能する中央孔１４を有している。ス
テム１２はドーム形状の端キャップ１６を貫通してそれ
に密着するように接続される。端キャップ１６は円筒状
の中央殼部１８の一端に会合し全体的に接続されている
。殻部１８のもう一端は同様に排出側端キャップ２０に
接続され、排出側端キャップ２０には、ねじ山のつけら
れた排出側ステム２２がその排出側端キャップ２０を貫
通するよう取付けられ、排出側ステム２２には、それを
貫通して延在する排出ポート２４がその中心に設けられ
ている。フィルタ全体は気密構造であり、如何なる不純
物もフィルタ・ユニット内へ侵入できないよう構成され
ている。円筒状の殻部１８の中には、図６及び図７に示
されているように積重ねられたセル・フィルタ組立体２
６が収納されている。セル・フィルタ組立体２６は図５
を見て解るように、複数の二重デイスクの（二つのデイ
スクが重ね合わされているもの）フィルタ・セル２８で
構成されており、二つのディスクは適当なシール、例え
ば電子ビームシール、或いは、それに等価なシールによ
って、適当に互いに接続されている。組立体２６は下流
側の端キャップ２０の排出側ステム２２上に取付けられ
ている。
を示す。）を参照すると、本発明がプロセス・ガス、空
気等を濾過する導管中に設けられるフィルタ・ユニット
の形体として描かれている。フィルタ・ユニット１０は
ねじ山のついた吸入側ステム１２を含んでおり、吸入側
ステム１２はシステムを流れるガスの上流側に接続して
吸入ポートとして機能する中央孔１４を有している。ス
テム１２はドーム形状の端キャップ１６を貫通してそれ
に密着するように接続される。端キャップ１６は円筒状
の中央殼部１８の一端に会合し全体的に接続されている
。殻部１８のもう一端は同様に排出側端キャップ２０に
接続され、排出側端キャップ２０には、ねじ山のつけら
れた排出側ステム２２がその排出側端キャップ２０を貫
通するよう取付けられ、排出側ステム２２には、それを
貫通して延在する排出ポート２４がその中心に設けられ
ている。フィルタ全体は気密構造であり、如何なる不純
物もフィルタ・ユニット内へ侵入できないよう構成され
ている。円筒状の殻部１８の中には、図６及び図７に示
されているように積重ねられたセル・フィルタ組立体２
６が収納されている。セル・フィルタ組立体２６は図５
を見て解るように、複数の二重デイスクの（二つのデイ
スクが重ね合わされているもの）フィルタ・セル２８で
構成されており、二つのディスクは適当なシール、例え
ば電子ビームシール、或いは、それに等価なシールによ
って、適当に互いに接続されている。組立体２６は下流
側の端キャップ２０の排出側ステム２２上に取付けられ
ている。
【０００９】フィルタ・セル２８は、図２及び図３にて
示されているような型式の一対の、軸線方向に孔を有す
る焼結された金属のフィルタ要素或いはディスク３０に
て構成されている。概ね平坦なディスクはその外縁部３
２に於て第一の横方向に僅かに歪んでおり、中央孔３４
に隣接する部分がその反対方向へ歪んでいる。ディスク
は、互いに中央孔３４に於ける歪み部分３６が緊密に接
触し、互いに強固に固定され或いは結合されて、図５に
示すようなフィルタ・セル構造２８を形成するような向
きに置かれている。各々のセル２８の歪んだ外縁部３２
は、既に述べた如く、隣接するセルの相対する歪んだ外
縁部３２へ固定され、図６に示すような積重ねられたセ
ル・フィルタ組立体２６を形成するようになっている。 セル・フィルタ組立体２６の自由端に於て組立体の終端
部分を構成する多孔性の終端ディスク４０が取付けられ
、セル・フィルタ組立体の反対側の末端は排出側端キャ
ップ２０の排出側ステム２２に固定されている剛性を有
するディスク４２に緊密に固定され、従ってセル・フィ
ルタ組立体２６の内部は排出ポート２４に連通している
。図４に示すように、終端のディスク４０は実質的に中
央孔を有していない点を除いてディスク３０と同一であ
る。ディスク４０には歪んだ外縁部４４と反対側へ延在
するよう歪んでいる中央部４６が設けられており、ディ
スク３０に於ける中央孔３４の代わりに連続的に平坦な
中央部４８が含まれている。図６に示されているように
、歪んだ外縁部４４は隣接するセル２８の歪んだ外縁部
に溶接され、積重ねられたセル・フィルタ組立体２６を
シールしている。
示されているような型式の一対の、軸線方向に孔を有す
る焼結された金属のフィルタ要素或いはディスク３０に
て構成されている。概ね平坦なディスクはその外縁部３
２に於て第一の横方向に僅かに歪んでおり、中央孔３４
に隣接する部分がその反対方向へ歪んでいる。ディスク
は、互いに中央孔３４に於ける歪み部分３６が緊密に接
触し、互いに強固に固定され或いは結合されて、図５に
示すようなフィルタ・セル構造２８を形成するような向
きに置かれている。各々のセル２８の歪んだ外縁部３２
は、既に述べた如く、隣接するセルの相対する歪んだ外
縁部３２へ固定され、図６に示すような積重ねられたセ
ル・フィルタ組立体２６を形成するようになっている。 セル・フィルタ組立体２６の自由端に於て組立体の終端
部分を構成する多孔性の終端ディスク４０が取付けられ
、セル・フィルタ組立体の反対側の末端は排出側端キャ
ップ２０の排出側ステム２２に固定されている剛性を有
するディスク４２に緊密に固定され、従ってセル・フィ
ルタ組立体２６の内部は排出ポート２４に連通している
。図４に示すように、終端のディスク４０は実質的に中
央孔を有していない点を除いてディスク３０と同一であ
る。ディスク４０には歪んだ外縁部４４と反対側へ延在
するよう歪んでいる中央部４６が設けられており、ディ
スク３０に於ける中央孔３４の代わりに連続的に平坦な
中央部４８が含まれている。図６に示されているように
、歪んだ外縁部４４は隣接するセル２８の歪んだ外縁部
に溶接され、積重ねられたセル・フィルタ組立体２６を
シールしている。
【００１０】容易に解ることであるが、前記の積重ねら
れたセル・フィルタ組立体２６は、単に、プロセス・ガ
ス導管中に設けられるフィルタ・ユニットとして望まし
い濾過効率を得るために本発明によるフィルタディスク
３０及び４０にて構成することのできる一つの態様を示
すものでしかない。個々の組立体に於てセル２８の数及
び直径はシステムに適応することができるように変更さ
れてよい。例えば、通常の基準として設定されている３
０基準リットル毎分（ｓｔａｎｄａｒｄ ｌｉｔｅｒ
ｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ、ＳＬＰＭ）の流量にて
評価されたフィルタ・ユニットは、長さと直径が約３．
３ｃｍ（１．３ｉｎ．）であるフィルタ・ハウジング・
キャビティを有し、ユニット全体の長さが８．８９ｃｍ
（３．５ｉｎ．）を僅かに下回る程度のものとして構成
されてよい。しかしながら、基本的な濾過効率特性はセ
ル・フィルタ組立体に於て用いられる焼結された金属フ
ィルタ・ディスクにより決定されるものであり、基本的
には、かかるディスク要素の特性がユニット全体の望ま
しい効率を与えることとなる。
れたセル・フィルタ組立体２６は、単に、プロセス・ガ
ス導管中に設けられるフィルタ・ユニットとして望まし
い濾過効率を得るために本発明によるフィルタディスク
３０及び４０にて構成することのできる一つの態様を示
すものでしかない。個々の組立体に於てセル２８の数及
び直径はシステムに適応することができるように変更さ
れてよい。例えば、通常の基準として設定されている３
０基準リットル毎分（ｓｔａｎｄａｒｄ ｌｉｔｅｒ
ｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ、ＳＬＰＭ）の流量にて
評価されたフィルタ・ユニットは、長さと直径が約３．
３ｃｍ（１．３ｉｎ．）であるフィルタ・ハウジング・
キャビティを有し、ユニット全体の長さが８．８９ｃｍ
（３．５ｉｎ．）を僅かに下回る程度のものとして構成
されてよい。しかしながら、基本的な濾過効率特性はセ
ル・フィルタ組立体に於て用いられる焼結された金属フ
ィルタ・ディスクにより決定されるものであり、基本的
には、かかるディスク要素の特性がユニット全体の望ま
しい効率を与えることとなる。
【００１１】本発明によるフィルタ・ディスク要素はス
テンレス鋼或いはその他の耐腐食性物質の細い粉末から
作られる焼結された金属部材である。これらの焼結され
た金属フィルタは、前記の単一の表面膜と対照して、全
体として実質的に均質であり、その濾過効率は６対数減
少を越え、好ましいものでは９対数減少に匹敵或いはそ
れを越える値を示す。超高効率微粒子エア・フィルタを
格付けし評価する完全に認められた基準というものは存
在しないのであるが、ルボウ（Ｒｕｂｏｗ）、リュウ（
Ｌｉｕ）及びグラント（Ｇｒａｎｔ）によって彼等の刊
行物「ガスに適用する超高効率膜フィルタの特性」（“
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ Ｕｌｔｒａ−Ｈ
ｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｍｅｍｂｌｅｍ Ｆｉ
ｌｔｅｒｓ ｉｎ Ｇａｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
”、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ
ｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｖｏｌ． ３１ｐａｇｅｓ
２６−３０，Ｍａｙ １９８８）にて述べられている
手法が適当である。この手法はフィルタ媒体及び試験状
態に応じた最も多く通過する大きさの粒子を含む試験粒
子を用いることによる手法である。 この刊行物に於ける小さな粒子についての記載にあるよ
うに、粒子の通過（以下、粒子透過とする）は先ず、粒
子径が大きくなるにつれて増加する。更に粒子径が大き
くなると粒子透過は減少する。かくして最も多く透過を
する粒子径（粒子の捕捉効率が最小或いはフィルタとし
ては最も好ましくないことと等価である。）が存在する
ということになる。この粒子透過が最多になる粒子径は
最多透過粒子径（ｍｐｐｓ）として示される。本発明に
よるフィルタ要素のｍｐｐｓは概ね０．１μｍである。 このｍｐｐｓは流速が増加すると、僅かに減小する傾向
を示し、透過は増大する。従って、フィルタの効率がｍ
ｐｐｓの分透過（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｐｅｎｅｔｒ
ａｔｉｏｎ）に換算してよく示される。 分透過とは、フィルタの入口に於ける粒子濃度に対する
フィルタの出口に於ける粒子濃度の比として定義される
。分透過は、流速が増加するにつれて増加し、それ故、
重要なことであるが、フィルタが或る特定の効率レベル
を示す際の流量を示すことができることとなる。慣用的
には、殆どの商業化されているフィルタは３０基準リッ
トル毎分（ＳＬＰＭ）の流速にて評価することができる
ので、その流速を本発明によるフィルタの有効性を決定
する基準として選択する。
テンレス鋼或いはその他の耐腐食性物質の細い粉末から
作られる焼結された金属部材である。これらの焼結され
た金属フィルタは、前記の単一の表面膜と対照して、全
体として実質的に均質であり、その濾過効率は６対数減
少を越え、好ましいものでは９対数減少に匹敵或いはそ
れを越える値を示す。超高効率微粒子エア・フィルタを
格付けし評価する完全に認められた基準というものは存
在しないのであるが、ルボウ（Ｒｕｂｏｗ）、リュウ（
Ｌｉｕ）及びグラント（Ｇｒａｎｔ）によって彼等の刊
行物「ガスに適用する超高効率膜フィルタの特性」（“
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ Ｕｌｔｒａ−Ｈ
ｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｍｅｍｂｌｅｍ Ｆｉ
ｌｔｅｒｓ ｉｎ Ｇａｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
”、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ
ｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｖｏｌ． ３１ｐａｇｅｓ
２６−３０，Ｍａｙ １９８８）にて述べられている
手法が適当である。この手法はフィルタ媒体及び試験状
態に応じた最も多く通過する大きさの粒子を含む試験粒
子を用いることによる手法である。 この刊行物に於ける小さな粒子についての記載にあるよ
うに、粒子の通過（以下、粒子透過とする）は先ず、粒
子径が大きくなるにつれて増加する。更に粒子径が大き
くなると粒子透過は減少する。かくして最も多く透過を
する粒子径（粒子の捕捉効率が最小或いはフィルタとし
ては最も好ましくないことと等価である。）が存在する
ということになる。この粒子透過が最多になる粒子径は
最多透過粒子径（ｍｐｐｓ）として示される。本発明に
よるフィルタ要素のｍｐｐｓは概ね０．１μｍである。 このｍｐｐｓは流速が増加すると、僅かに減小する傾向
を示し、透過は増大する。従って、フィルタの効率がｍ
ｐｐｓの分透過（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌ ｐｅｎｅｔｒ
ａｔｉｏｎ）に換算してよく示される。 分透過とは、フィルタの入口に於ける粒子濃度に対する
フィルタの出口に於ける粒子濃度の比として定義される
。分透過は、流速が増加するにつれて増加し、それ故、
重要なことであるが、フィルタが或る特定の効率レベル
を示す際の流量を示すことができることとなる。慣用的
には、殆どの商業化されているフィルタは３０基準リッ
トル毎分（ＳＬＰＭ）の流速にて評価することができる
ので、その流速を本発明によるフィルタの有効性を決定
する基準として選択する。
【００１２】フィルタの有効性或いは効率はフィルタの
厚さに応じて変化する。それ故本発明のフィルタ要素の
特性は、基準の厚さに於ける特性に換算して最もよく確
定される。ここに記載した多孔性の焼結された金属フィ
ルタ要素については、基準の厚さが０．１７３ｃｍであ
ることが再現可能なデータを提供するということが見出
されている。更に加えて、フィルタを通過する圧力降下
はフィルタが用いられることとなる特定のシステムにと
って極端であるべきではない。３０ＳＬＰＭの流速に於
ける圧力降下は、フィルタ・ユニットの出口のその周囲
の圧力を基準として、実質的に１５プサイ（ｐｓｉｄ）
を越えるべきでなく、好ましくは１０プサイ程度でなけ
ればならない。。
厚さに応じて変化する。それ故本発明のフィルタ要素の
特性は、基準の厚さに於ける特性に換算して最もよく確
定される。ここに記載した多孔性の焼結された金属フィ
ルタ要素については、基準の厚さが０．１７３ｃｍであ
ることが再現可能なデータを提供するということが見出
されている。更に加えて、フィルタを通過する圧力降下
はフィルタが用いられることとなる特定のシステムにと
って極端であるべきではない。３０ＳＬＰＭの流速に於
ける圧力降下は、フィルタ・ユニットの出口のその周囲
の圧力を基準として、実質的に１５プサイ（ｐｓｉｄ）
を越えるべきでなく、好ましくは１０プサイ程度でなけ
ればならない。。
【００１３】本発明によれば、最も有効であることが見
出されている多孔性の焼結された金属フィルタは、既に
述べた如き基準状態、即ち流速が３０ＳＬＰＭであり、
厚さが０．１７３ｃｍである状態下に於ける、単位面積
当りの比表面積によって最もよく表わされる。かかる状
態下に於て、フィルタは少なくとも０．０５５ｍ２／ｃ
ｍ２の単位面積当りの比表面積を示していなければなら
ない。フィルタ要素が、この最小値より大きな値を示す
とき、所望の９対数減少（９９．９９９９９９９％以上
の効率）が得られる。この関係について本発明によるフ
ィルタ要素の特性が図８に於ける曲線、即ち９対数減少
を得るのに必要な流速に対する比表面積をプロットした
曲線によって表わされる。この線より上側の比表面積値
を有するフィルタ要素は所望の９対数減少以上の効率を
与える。例えば、フィルタ面積が７２．９ｃｍ２（１１
．３ｉｎ．２）であるフィルタについて、流速が５ＳＬ
ＰＭであるときの０．０３ｍ２／ｃｍ２以上の比表面積
は３０ＳＬＰＭに於ける０．０５５ｍ２／ｃｍ２に相当
する。
出されている多孔性の焼結された金属フィルタは、既に
述べた如き基準状態、即ち流速が３０ＳＬＰＭであり、
厚さが０．１７３ｃｍである状態下に於ける、単位面積
当りの比表面積によって最もよく表わされる。かかる状
態下に於て、フィルタは少なくとも０．０５５ｍ２／ｃ
ｍ２の単位面積当りの比表面積を示していなければなら
ない。フィルタ要素が、この最小値より大きな値を示す
とき、所望の９対数減少（９９．９９９９９９９％以上
の効率）が得られる。この関係について本発明によるフ
ィルタ要素の特性が図８に於ける曲線、即ち９対数減少
を得るのに必要な流速に対する比表面積をプロットした
曲線によって表わされる。この線より上側の比表面積値
を有するフィルタ要素は所望の９対数減少以上の効率を
与える。例えば、フィルタ面積が７２．９ｃｍ２（１１
．３ｉｎ．２）であるフィルタについて、流速が５ＳＬ
ＰＭであるときの０．０３ｍ２／ｃｍ２以上の比表面積
は３０ＳＬＰＭに於ける０．０５５ｍ２／ｃｍ２に相当
する。
【００１４】本発明によるフィルタ要素は、今迄使用さ
れていたフィルタと比べると、実質的に均質な多孔性の
焼結された金属ディスクとして形成されている。ディス
クは非常に細い粉末物質から作られ、例えばその粉末物
質は平均粒子径が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以
下である。理解されることであるが、この粒子径は用い
られる物質の型により変化するであろう。クレード３１
６Ｌのステンレス鋼では、平均粒子径が５〜９μｍ、好
ましくは約７μｍであるときに優れた結果が得られると
いうことが見出されている。その他の物質、例えば耐腐
蝕性ニッケル基合金、ハステロイＣ−２２或いは非常に
細いニッケル２５５粉末、を用いても良い結果が得られ
るであろう。１０μｍ以下の粒子径を有する粉末はその
径が小さくなるにつれて濾過効率を向上することとなる
。
れていたフィルタと比べると、実質的に均質な多孔性の
焼結された金属ディスクとして形成されている。ディス
クは非常に細い粉末物質から作られ、例えばその粉末物
質は平均粒子径が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以
下である。理解されることであるが、この粒子径は用い
られる物質の型により変化するであろう。クレード３１
６Ｌのステンレス鋼では、平均粒子径が５〜９μｍ、好
ましくは約７μｍであるときに優れた結果が得られると
いうことが見出されている。その他の物質、例えば耐腐
蝕性ニッケル基合金、ハステロイＣ−２２或いは非常に
細いニッケル２５５粉末、を用いても良い結果が得られ
るであろう。１０μｍ以下の粒子径を有する粉末はその
径が小さくなるにつれて濾過効率を向上することとなる
。
【００１５】金属粉末は典型的には、ディスクの鋳型へ
与えられる。ディスクの直径は、例えば３．１０ｃｍ（
１．２２ｉｎ．）である。その後、金属粉末は０．１０
２〜０．３０５ｃｍ（０．０４〜０．１２ｉｎ．）の範
囲内の厚さを有するディスクとなるように加圧され、約
３０〜４５分間焼結され、望ましいフィルタ要素を形成
する。前記の好ましい物質について最少の焼結後の厚さ
が約０．１５２ｃｍ（０．０６ｉｎ．）であるときに良
い結果が得られる。圧縮された粉末の焼結された直後の
厚さについては通常焼結された後のその物質の密度ほど
厳密に制御する必要はない。（しかしながら、この両者
は明らかに相互に関係のあるものである。）焼結された
密度は典型的には５．０ｇ／ｃｃであることが望ましい
。勿論、圧縮は、それに引続いて行われる粉末粒子の焼
結が定常的に適当に行われるよう十分になされなければ
ならない、ということは理解されるであろう。焼結前の
粉末のみかけの密度は、ステンレス鋼及びハステロイに
ついては約２．４ｇ／ｃｃ、粉末ニッケルについては０
．５〜０．６５ｇ／ｃｃである。又、焼結されたステン
レス鋼フィルタ要素に関しては圧縮は約２０３．２ｍｍ
（８ｉｎ．）Ｈｇ以上のイソプロピルアルコール泡立ち
点になるようにされなければならない。。
与えられる。ディスクの直径は、例えば３．１０ｃｍ（
１．２２ｉｎ．）である。その後、金属粉末は０．１０
２〜０．３０５ｃｍ（０．０４〜０．１２ｉｎ．）の範
囲内の厚さを有するディスクとなるように加圧され、約
３０〜４５分間焼結され、望ましいフィルタ要素を形成
する。前記の好ましい物質について最少の焼結後の厚さ
が約０．１５２ｃｍ（０．０６ｉｎ．）であるときに良
い結果が得られる。圧縮された粉末の焼結された直後の
厚さについては通常焼結された後のその物質の密度ほど
厳密に制御する必要はない。（しかしながら、この両者
は明らかに相互に関係のあるものである。）焼結された
密度は典型的には５．０ｇ／ｃｃであることが望ましい
。勿論、圧縮は、それに引続いて行われる粉末粒子の焼
結が定常的に適当に行われるよう十分になされなければ
ならない、ということは理解されるであろう。焼結前の
粉末のみかけの密度は、ステンレス鋼及びハステロイに
ついては約２．４ｇ／ｃｃ、粉末ニッケルについては０
．５〜０．６５ｇ／ｃｃである。又、焼結されたステン
レス鋼フィルタ要素に関しては圧縮は約２０３．２ｍｍ
（８ｉｎ．）Ｈｇ以上のイソプロピルアルコール泡立ち
点になるようにされなければならない。。
【００１６】圧縮されたディスクは水素雰囲気下で粉末
がその場所に保持されるだけ十分に粒子間結合部（ ｓ
ｉｎｔｅｒ−ｎｅｃｋ）が成長するよう或る温度にて或
る時間だけ焼結される。焼結は最少であることが望まし
い。焼結の程度が少いほど、或る与えられた差圧につい
て、フィルタを通過する流量は増加し、濾過効率が上昇
することとなる。ニッケル粉末については焼結温度が約
８７１．１〜８９８．９℃（１６００〜１６５０°Ｆ）
であると良い結果が得られ、一方、ステンレス鋼粉末及
びハステロイが用いられる場合には温度は約１０３７．
８〜１１４８．９℃（１９００〜２１００°Ｆ）の間の
温度が用いられる。ここで注意すべきことは、金属粉末
が実質的に所望の１０μｍより大きい径を有する時は、
更に高い温度が必要となり、生成されたフィルタ要素の
効率はかなり低減する。既に述べた如く、焼結された要
素は前記の比表面積値を示していなければならない。
がその場所に保持されるだけ十分に粒子間結合部（ ｓ
ｉｎｔｅｒ−ｎｅｃｋ）が成長するよう或る温度にて或
る時間だけ焼結される。焼結は最少であることが望まし
い。焼結の程度が少いほど、或る与えられた差圧につい
て、フィルタを通過する流量は増加し、濾過効率が上昇
することとなる。ニッケル粉末については焼結温度が約
８７１．１〜８９８．９℃（１６００〜１６５０°Ｆ）
であると良い結果が得られ、一方、ステンレス鋼粉末及
びハステロイが用いられる場合には温度は約１０３７．
８〜１１４８．９℃（１９００〜２１００°Ｆ）の間の
温度が用いられる。ここで注意すべきことは、金属粉末
が実質的に所望の１０μｍより大きい径を有する時は、
更に高い温度が必要となり、生成されたフィルタ要素の
効率はかなり低減する。既に述べた如く、焼結された要
素は前記の比表面積値を示していなければならない。
【００１７】種々のフィルタについての粒子透過試験は
前記のルボウ等の刊行物に記載された試験過程及び試験
装置を用いることによって実行することができる。典型
的には、試験は、３０ＳＬＰＭの基準流速にて行われる
。流速はその他の値でもよい。試験用エアゾルは、中間
の粒子径が約０．１μｍの多分散された塩化ナトリウム
である。何故ならば、この粒子径は、焼結された金属フ
ィルタに於ける最多透過粒子径となるからである。かか
る試験を実行する際に、新しい使用前のフィルタ・ユニ
ットに於ける最多透過粒子径を確かめるために、フィル
タの粒子負荷は最少にされるよう試験を実行することが
好ましい。粒子の捕捉或いは効率は粒子負荷と共に上昇
するということが知られている。
前記のルボウ等の刊行物に記載された試験過程及び試験
装置を用いることによって実行することができる。典型
的には、試験は、３０ＳＬＰＭの基準流速にて行われる
。流速はその他の値でもよい。試験用エアゾルは、中間
の粒子径が約０．１μｍの多分散された塩化ナトリウム
である。何故ならば、この粒子径は、焼結された金属フ
ィルタに於ける最多透過粒子径となるからである。かか
る試験を実行する際に、新しい使用前のフィルタ・ユニ
ットに於ける最多透過粒子径を確かめるために、フィル
タの粒子負荷は最少にされるよう試験を実行することが
好ましい。粒子の捕捉或いは効率は粒子負荷と共に上昇
するということが知られている。
【００１８】粒子透過を測定するのに用いられる試験装
置としては、凝縮核カウンタ（Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏ
ｎ Ｎｕｃｌｅｏｕｓ Ｃｏｕｎｔｅｒ， ＣＮＣ）が
、０．０１４〜１．０μｍまでの粒子を検出することが
できるので用いられる。試験用エアゾル生成装置は衝突
型噴霧器と粒子電荷中和器（ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｃｈ
ａｒｇｅ Ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｒ）を含んでいる。試
験用エアゾルは、Ｋｒ−８５電荷中和器を通過させられ
、被試験フィルタの上流及び下流のエアゾル濃度がＣＮ
Ｃ粒子カウンタにて測定される。三つのＣＮＣが連続的
に上流及び下流のエアゾル濃度を監視するために用いら
れる。上流及び下流のエアゾル濃度の測定は同時になさ
れ、エアゾル濃度の変動により惹起こされる不正確さは
取除かれる。
置としては、凝縮核カウンタ（Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏ
ｎ Ｎｕｃｌｅｏｕｓ Ｃｏｕｎｔｅｒ， ＣＮＣ）が
、０．０１４〜１．０μｍまでの粒子を検出することが
できるので用いられる。試験用エアゾル生成装置は衝突
型噴霧器と粒子電荷中和器（ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｃｈ
ａｒｇｅ Ｎｅｕｔｒａｌｉｚｅｒ）を含んでいる。試
験用エアゾルは、Ｋｒ−８５電荷中和器を通過させられ
、被試験フィルタの上流及び下流のエアゾル濃度がＣＮ
Ｃ粒子カウンタにて測定される。三つのＣＮＣが連続的
に上流及び下流のエアゾル濃度を監視するために用いら
れる。上流及び下流のエアゾル濃度の測定は同時になさ
れ、エアゾル濃度の変動により惹起こされる不正確さは
取除かれる。
【００１９】試験フィルタへの空気流速は異なった範囲
の二つの層流要素を用いて測定される。流速は容積内の
空気流速に独特な形式で関連した層流要素を横切る圧力
降下を測定することによって決定される。
の二つの層流要素を用いて測定される。流速は容積内の
空気流速に独特な形式で関連した層流要素を横切る圧力
降下を測定することによって決定される。
【００２０】試験の手順としては、先ず新しいフィルタ
を横切る圧力降下が空気流速の関数として測定され、そ
の後粒子透過測定がなされる。圧力降下試験については
濾過され浄化された空気が試験フィルタへ種々の流速で
通過させられ、各々の流速に対応するフィルタによる圧
力降下が測定される。試験用エアゾルはフィルタへ導入
され、フィルタの上流及び下流に於けるエアゾル濃度が
同時にＣＮＣ粒子カウンタを用いて測定される。
を横切る圧力降下が空気流速の関数として測定され、そ
の後粒子透過測定がなされる。圧力降下試験については
濾過され浄化された空気が試験フィルタへ種々の流速で
通過させられ、各々の流速に対応するフィルタによる圧
力降下が測定される。試験用エアゾルはフィルタへ導入
され、フィルタの上流及び下流に於けるエアゾル濃度が
同時にＣＮＣ粒子カウンタを用いて測定される。
【００２１】既に述べた如く、フィルタ・ユニットの全
体の構成は好ましくは、容易に、今迄使われていた有機
質膜フィルタ・ユニットと置換えられるようにできなけ
ればならない。半導体産業に於て、かかるユニットの長
さ及び直径或いは幅は、基準化されている。この分野に
於て、３０ＳＬＰＭに匹敵する定格流量を有するユニッ
トの全長は典型的には８．２５５〜８．８９ｃｍ（３．
２５〜３．５ｉｎ．）の間であり、殆どのユニットの全
長は、典型的には、８．３８２ｃｍ（３．３ｉｎ．）で
ある。３００ＳＬＰＭに匹敵する定格流量を有するユニ
ットの凡そ１２．７ｃｍ（５ｉｎ．）の全長を有する。 容易に解るように、これらの基準は単に、製品を既にあ
る装置へより適応し易くするための指針に過ぎない。同
様に、ユニットの直径はガス導管キャビネットがフィル
タ・ユニットにできるだけ緊密になるように十分小さく
されなければならない。典型的には、４．４４５ｃｍ（
１．７５ｉｎ．）の外径が容易に既にあるキャビネット
構成に適合するであろう。
体の構成は好ましくは、容易に、今迄使われていた有機
質膜フィルタ・ユニットと置換えられるようにできなけ
ればならない。半導体産業に於て、かかるユニットの長
さ及び直径或いは幅は、基準化されている。この分野に
於て、３０ＳＬＰＭに匹敵する定格流量を有するユニッ
トの全長は典型的には８．２５５〜８．８９ｃｍ（３．
２５〜３．５ｉｎ．）の間であり、殆どのユニットの全
長は、典型的には、８．３８２ｃｍ（３．３ｉｎ．）で
ある。３００ＳＬＰＭに匹敵する定格流量を有するユニ
ットの凡そ１２．７ｃｍ（５ｉｎ．）の全長を有する。 容易に解るように、これらの基準は単に、製品を既にあ
る装置へより適応し易くするための指針に過ぎない。同
様に、ユニットの直径はガス導管キャビネットがフィル
タ・ユニットにできるだけ緊密になるように十分小さく
されなければならない。典型的には、４．４４５ｃｍ（
１．７５ｉｎ．）の外径が容易に既にあるキャビネット
構成に適合するであろう。
【００２２】本発明のフィルタ・ユニットは、単に気密
構造であるだけでなく、２５００〜３５００プサイの範
囲になるガス円筒圧力に耐え得るものでなければならな
い。従って、フィルタ・ユニットに於けるハウジングは
好ましくはステンレス鋼或いは同質のかかる圧力レベル
に耐え得る物質で構成されていることが好ましい。勿論
、既に存在しているシステムによって限定がされていな
ければ、フィルタ・ユニットはかなり大きくすることが
できる。例えば１４００ＳＬＰＭにて評価されたフィル
タ・ユニットは直径が１０．１６〜１２．７ｃｍ（４〜
５ｉｎ．）であって、長さが６０．９６ｃｍ（２ｆｔ）
よりやや小さい程度に作られている。かかる大きなユニ
ットは概ね、ハウジングの大きさ及びハウジングの中に
組入れられる多孔性フィルタ物質がかなり多量であるこ
とにより低い圧力で評価されている。
構造であるだけでなく、２５００〜３５００プサイの範
囲になるガス円筒圧力に耐え得るものでなければならな
い。従って、フィルタ・ユニットに於けるハウジングは
好ましくはステンレス鋼或いは同質のかかる圧力レベル
に耐え得る物質で構成されていることが好ましい。勿論
、既に存在しているシステムによって限定がされていな
ければ、フィルタ・ユニットはかなり大きくすることが
できる。例えば１４００ＳＬＰＭにて評価されたフィル
タ・ユニットは直径が１０．１６〜１２．７ｃｍ（４〜
５ｉｎ．）であって、長さが６０．９６ｃｍ（２ｆｔ）
よりやや小さい程度に作られている。かかる大きなユニ
ットは概ね、ハウジングの大きさ及びハウジングの中に
組入れられる多孔性フィルタ物質がかなり多量であるこ
とにより低い圧力で評価されている。
【００２３】本発明について概ね述べたが、以下の例に
より本発明の有効性がより容易に完全に理解されるであ
ろう。これらの例は単に例示的な目的で示されたもので
あり、本発明の実施を限定するものではない。特に言わ
ない限り、全ての部は重量を元に設定されている。
より本発明の有効性がより容易に完全に理解されるであ
ろう。これらの例は単に例示的な目的で示されたもので
あり、本発明の実施を限定するものではない。特に言わ
ない限り、全ての部は重量を元に設定されている。
【００２４】例１
多孔性の焼結されたステンレス鋼のディスクが３１６Ｌ
ステンレス鋼粉末、平均粒子径７．２μｍ、見掛けの密
度が２．４ｇ／ｃｍ３を用いて作られた。ディスクは圧
縮され、１００％水素雰囲気内にて３０分間焼結され、
厚さ０．１７０ｃｍ（０．０６７ｉｎ．）、密度５．４
ｇ／ｃｍ３のディスクが得られた。ディスクの直径は３
．０７３ｃｍ（１．２１ｉｎ．）、重量は６．８ｇであ
った。ディスクは３０ＳＬＰＭの流速のガス流で７２．
９ｃｍ２（１１．３ｉｎ．２）のフィルタ面積について
フィルタ効率に関する試験をされた。ディスクは上記の
塩化ナトリウムの試験用粒子を用いた試験手順によれば
、９対数減少を越える効率を得た。
ステンレス鋼粉末、平均粒子径７．２μｍ、見掛けの密
度が２．４ｇ／ｃｍ３を用いて作られた。ディスクは圧
縮され、１００％水素雰囲気内にて３０分間焼結され、
厚さ０．１７０ｃｍ（０．０６７ｉｎ．）、密度５．４
ｇ／ｃｍ３のディスクが得られた。ディスクの直径は３
．０７３ｃｍ（１．２１ｉｎ．）、重量は６．８ｇであ
った。ディスクは３０ＳＬＰＭの流速のガス流で７２．
９ｃｍ２（１１．３ｉｎ．２）のフィルタ面積について
フィルタ効率に関する試験をされた。ディスクは上記の
塩化ナトリウムの試験用粒子を用いた試験手順によれば
、９対数減少を越える効率を得た。
【００２５】例２
例１の手順に於て、ディスクの厚さを０．０５８〜０．
１０７ｃｍ（０．０２３〜０．０４２ｉｎ．）に変化さ
せて行った。厚さを０．１７３ｃｍ（０．０６８ｉｎ．
）に換算すると全ての物質は、表１に示されているよう
に単位面積当りの比表面積が０．０６ｍ２／ｃｍ２を越
え対数減少が９対数を越えた。
１０７ｃｍ（０．０２３〜０．０４２ｉｎ．）に変化さ
せて行った。厚さを０．１７３ｃｍ（０．０６８ｉｎ．
）に換算すると全ての物質は、表１に示されているよう
に単位面積当りの比表面積が０．０６ｍ２／ｃｍ２を越
え対数減少が９対数を越えた。
【００２６】
【表１】
試 料 ２−Ａ
２−Ｂ
２−Ｃ厚さ（ｃｍ） ０．
０５９７ ０．０７８７ ０
．１０６７ （ｉｎ．） ０．０
２３５ ０．０３１０ ０．
０４２０分 透 過 ７．４ｅ
−０４ ６．７Ｅ−０５ ２．４Ｅ−
０６対 数 減 少 ３．１
３ ４．１７
５．６２０．１７３ｃｍ （０．０６８ｉｎ．）へ
修正後の対数減少 ９．０６
９．１６ ９．１０
密 度（ｇ／ｃｃ） ５．１７０４
５．３１０６ ５．１３７８比表面積 （ｍ２／ｃｍ２） ０．０６４５
０．０６８８ ０．０９５３
２−Ｂ
２−Ｃ厚さ（ｃｍ） ０．
０５９７ ０．０７８７ ０
．１０６７ （ｉｎ．） ０．０
２３５ ０．０３１０ ０．
０４２０分 透 過 ７．４ｅ
−０４ ６．７Ｅ−０５ ２．４Ｅ−
０６対 数 減 少 ３．１
３ ４．１７
５．６２０．１７３ｃｍ （０．０６８ｉｎ．）へ
修正後の対数減少 ９．０６
９．１６ ９．１０
密 度（ｇ／ｃｃ） ５．１７０４
５．３１０６ ５．１３７８比表面積 （ｍ２／ｃｍ２） ０．０６４５
０．０６８８ ０．０９５３
【００２
７】例３ 例１の手順に於てステンレス鋼粉末をニッケル基合金粉
末、ハステロイＣ２２に置換え、焼結温度を約１１２１
℃（２０５０°Ｆ）に上昇させて行った。物質は焼結後
の厚さが０．１７３〜０．１８３ｃｍ（０．０６８〜０
．０７２ｉｎ．）の範囲内になり、焼結後の密度が５．
８５〜６．１５ｇ／ｃｍ３範囲内になり、泡立ち点が２
０３．２〜２２８．６ｍｍ（８〜９ｉｎ．）Ｈｇの範囲
になった。
７】例３ 例１の手順に於てステンレス鋼粉末をニッケル基合金粉
末、ハステロイＣ２２に置換え、焼結温度を約１１２１
℃（２０５０°Ｆ）に上昇させて行った。物質は焼結後
の厚さが０．１７３〜０．１８３ｃｍ（０．０６８〜０
．０７２ｉｎ．）の範囲内になり、焼結後の密度が５．
８５〜６．１５ｇ／ｃｍ３範囲内になり、泡立ち点が２
０３．２〜２２８．６ｍｍ（８〜９ｉｎ．）Ｈｇの範囲
になった。
【００２８】例１の手順に於て、平均粒子径が２〜３μ
ｍであるニッケル２５５を用いて例１の手続きを繰返し
た。０．１５２４ｃｍ（０．０６ｉｎ．）の厚さのフィ
ルタディスクが密度５．８〜６．０ｇ／ｃｍ３を示した
。焼結されたディスクは、又、２５．４〜３０４．８ｍ
ｍ（１０〜１２ｉｎ．）Ｈｇの範囲内の泡立ち点を示し
た。どちらの例に於てもディスクは厚さを０．１７３ｃ
ｍ（０．０６８ｉｎ．）及び０．１５２４ｃｍ（０．０
６０ｉｎ．）に換算したとき、９対数減少を越える効率
を与えた。
ｍであるニッケル２５５を用いて例１の手続きを繰返し
た。０．１５２４ｃｍ（０．０６ｉｎ．）の厚さのフィ
ルタディスクが密度５．８〜６．０ｇ／ｃｍ３を示した
。焼結されたディスクは、又、２５．４〜３０４．８ｍ
ｍ（１０〜１２ｉｎ．）Ｈｇの範囲内の泡立ち点を示し
た。どちらの例に於てもディスクは厚さを０．１７３ｃ
ｍ（０．０６８ｉｎ．）及び０．１５２４ｃｍ（０．０
６０ｉｎ．）に換算したとき、９対数減少を越える効率
を与えた。
【００２９】例４
フィルタ・ユニットを例１により作られたステンレス鋼
ディスクで組立てた。フィルタ・ユニットは図にて示さ
れる構造を有する。構成されたフィルタ・ユニットは２
〜３０ＳＬＰＭの範囲の空気流速の範囲に於ける平均圧
力降下について試験され、フィルタ・ユニットの出口に
於ける周囲の圧力を基準にして０．３６〜８．８プサイ
の間にて変化する圧力降下を示した。フィルタ・ユニッ
トは、又、流速３０及び４５ＳＬＰＭにて粒子透過効率
について検査された。この試験により得られたデータは
表２に於て示されている。
ディスクで組立てた。フィルタ・ユニットは図にて示さ
れる構造を有する。構成されたフィルタ・ユニットは２
〜３０ＳＬＰＭの範囲の空気流速の範囲に於ける平均圧
力降下について試験され、フィルタ・ユニットの出口に
於ける周囲の圧力を基準にして０．３６〜８．８プサイ
の間にて変化する圧力降下を示した。フィルタ・ユニッ
トは、又、流速３０及び４５ＳＬＰＭにて粒子透過効率
について検査された。この試験により得られたデータは
表２に於て示されている。
【００３０】
【表２】
試 験
４−Ａ
４−Ｂ 空気流速（１）（ＳＬＰ
Ｍ） ３０
４５ 圧力降下（１
）（プサイ） ９．３
１２．０ 試験用
粒子濃度（２）（部／ｃｍ３） １．１ｅ６
６．０ｅ５ 粒子適応中の下流
側粒子濃度
（部／ｃ
ｍ３） ＜５ｅ−４ ＜５ｅ−４
下流側にて検出された粒子
０
０ 粒子透過（３）
＜４ｅ−１０
＜８ｅ−１０ 対数減少（４）
＞９．４
＞９．０（１）フィルタ出口の周
囲の圧力を基準としている。 （２）試験用エアゾルは多分散のＮａＣｌであって、中
間的な直径が０．１μｍであり、幾何学的基準偏差が２
．０である。 （３）３．３分間の粒子を適応した試験に於てフィルタ
の下流には粒子は検出されなかった。 （４）対数減少＝Ｌｏｇ（１／粒子透過）例５ 例４により作られたフィルタ・ユニットが市販のステン
レス鋼フィルタ、ウェファーガードＩＩ ＳＦ ｍ
ｉｎｉ ｉｎｌｉｎｅ ガスフィルタ（ミリポア（ Ｍ
ｉｌｌｉｐｏｒｅ）により販売、カタログＮｏ．ＷＧ２
Ｍ ０１Ｈ Ｒ１）とポール・コーポレイション（
Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐ．）によって販売されているステン
レス鋼繊維フィルタ（ＵＬＴＲＡＭＥＴ−Ｌ ＧＡＳ
ＫＬＥＥＮ ｆｉｌｔｅｒ）組立体と比較して評価さ
れた。
４−Ａ
４−Ｂ 空気流速（１）（ＳＬＰ
Ｍ） ３０
４５ 圧力降下（１
）（プサイ） ９．３
１２．０ 試験用
粒子濃度（２）（部／ｃｍ３） １．１ｅ６
６．０ｅ５ 粒子適応中の下流
側粒子濃度
（部／ｃ
ｍ３） ＜５ｅ−４ ＜５ｅ−４
下流側にて検出された粒子
０
０ 粒子透過（３）
＜４ｅ−１０
＜８ｅ−１０ 対数減少（４）
＞９．４
＞９．０（１）フィルタ出口の周
囲の圧力を基準としている。 （２）試験用エアゾルは多分散のＮａＣｌであって、中
間的な直径が０．１μｍであり、幾何学的基準偏差が２
．０である。 （３）３．３分間の粒子を適応した試験に於てフィルタ
の下流には粒子は検出されなかった。 （４）対数減少＝Ｌｏｇ（１／粒子透過）例５ 例４により作られたフィルタ・ユニットが市販のステン
レス鋼フィルタ、ウェファーガードＩＩ ＳＦ ｍ
ｉｎｉ ｉｎｌｉｎｅ ガスフィルタ（ミリポア（ Ｍ
ｉｌｌｉｐｏｒｅ）により販売、カタログＮｏ．ＷＧ２
Ｍ ０１Ｈ Ｒ１）とポール・コーポレイション（
Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐ．）によって販売されているステン
レス鋼繊維フィルタ（ＵＬＴＲＡＭＥＴ−Ｌ ＧＡＳ
ＫＬＥＥＮ ｆｉｌｔｅｒ）組立体と比較して評価さ
れた。
【００３１】ウェファーガードＩＩ フィルタは１５
及び３０ＳＬＰＭの流速にて試験され、その圧力降下は
各々６．３及び１１．１であった。このフィルタに関し
ての評価された効率が図９にて示され、ここにかかるフ
ィルタの対数減少は３０ＳＬＰＭの流速に於ては６対数
を下回る対数減少であり、１５ＳＬＰＭにて僅かに６対
数を越えている。
及び３０ＳＬＰＭの流速にて試験され、その圧力降下は
各々６．３及び１１．１であった。このフィルタに関し
ての評価された効率が図９にて示され、ここにかかるフ
ィルタの対数減少は３０ＳＬＰＭの流速に於ては６対数
を下回る対数減少であり、１５ＳＬＰＭにて僅かに６対
数を越えている。
【００３２】ＵＬＴＲＡＭＥＴ−Ｌフィルタが同様に７
．５〜６０ＳＬＰＭの範囲の流速にて試験された。この
範囲を越えるとこのフィルタは１．１６〜７．８プサイ
の圧力降下を示すステンレス鋼繊維フィルタについての
効率は３０ＳＬＰＭの流速に於て４対数を下回った。
．５〜６０ＳＬＰＭの範囲の流速にて試験された。この
範囲を越えるとこのフィルタは１．１６〜７．８プサイ
の圧力降下を示すステンレス鋼繊維フィルタについての
効率は３０ＳＬＰＭの流速に於て４対数を下回った。
【００３３】当業者のに於て容易に理解されるように、
前記の開示に於ける変更、適応、改良は本発明の教示す
るところは逸脱することなくなされるものである。
前記の開示に於ける変更、適応、改良は本発明の教示す
るところは逸脱することなくなされるものである。
【図１】本発明による構成を組入れているガス導管中に
設けられるためのフィルタ・ユニットの全体図。
設けられるためのフィルタ・ユニットの全体図。
【図２】図１のセル・フィルタ組立体内に採用されるフ
ィルタ・ディスクの上方からの平面図。
ィルタ・ディスクの上方からの平面図。
【図３】図２に於て線３−３から見たディスクの断面図
。
。
【図４】図１のフィルタ・ユニット内に用いられる終端
のフィルタ・ディスクの図３と同様の断面図
のフィルタ・ディスクの図３と同様の断面図
【図５】図
１のフィルタ・ユニット内に用いられるフィルタ・ディ
スクを組合わせた単体或いはフィルタ・セルの図３と同
様の断面図。
１のフィルタ・ユニット内に用いられるフィルタ・ディ
スクを組合わせた単体或いはフィルタ・セルの図３と同
様の断面図。
【図６】図１のフィルタ・ユニットの分解図であって、
長手方向の断面図。
長手方向の断面図。
【図７】図１の組立体の側面図。一部分が内部を示すた
めに取去られている。
めに取去られている。
【図８】種々の流速にて９対数減少を与えるのに必要な
フィルタの比表面積をプロットしたグラフ図。
フィルタの比表面積をプロットしたグラフ図。
【図９】二のつ市販されているフィルタと本願発明によ
るフィルタの対数減少を比較するグラフ図。
るフィルタの対数減少を比較するグラフ図。
１０…フィルタ・ユニット
１２…吸入側ステム
１４…吸入ポート
１６…吸入側端キャップ
１８…殻部
２０…排出側端キャップ
２２…排出側ステム
２４…排出ポート
２６…セル・フィルタ組立体
２８…フィルタ・セル
３０…フィルタ要素或いはディスク
３２…外縁部
３４…中央孔
３６…歪み部
４０…終端ディスク
４４…外縁部
４６…中央歪み部
４８…中央平坦部分
Claims (18)
- 【請求項１】半導体とマイクロ・エレクトロニクス製造
工程に於けるプロセス・ガスを濾過するのに使用される
超高効率微粒子エア・フィルタであって、多孔性焼結金
属からなるフィルタ要素を含み、該フィルタ要素の厚み
を０．１７３ｃｍ（０．０６８ｉｎ．）へ基準化した際
のフィルタ面積７２．９ｃｍ２（１１．３ｉｎ．２）当
り３０ＳＬＰＭの流速で測定した該フィルタ要素の最高
透過粒子径に対する濾過効率が少なくとも６対数減少で
あり、単位面積当りの比表面積が少なくとも０．０５５
ｍ２／ｃｍ２である超高効率微粒子エア・フィルタ。 - 【請求項２】請求項１の微粒子エア・フィルタであって
、前記焼結金属からなるフィルタ要素の焼結前の平均粒
子径が２０μｍ以下である金属粉末から形成される微粒
子エア・フィルタ。 - 【請求項３】請求項２の微粒子エア・フィルタであって
、前記平均粒子径が１０μｍ以下である微粒子エア・フ
ィルタ。 - 【請求項４】請求項１の微粒子エア・フィルタであって
、前記焼結金属からなるフィルタ要素が少なくとも５ｇ
／ｃｃの密度及び少なくとも２０３．２ｍｍ（８ｉｎ．
）Ｈｇのイソプロピルアルコール泡立ち点を有する微粒
子エア・フィルタ。 - 【請求項５】請求項１の微粒子エア・フィルタであって
、前記焼結金属からなるフィルタ要素が、それが使用さ
れる際に全ての粉末粒子がその場所に保持されるのに十
分な程度に焼結されている微粒子エア・フィルタ。 - 【請求項６】請求項１の微粒子エア・フィルタであって
、前記焼結金属からなるフィルタ要素が焼結粒子間結合
が低減しないような程度に焼結されている微粒子エア・
フィルタ。 - 【請求項７】請求項１の微粒子エア・フィルタであって
、大気圧下で３０ＳＬＰＭの定格流量での圧力降下が１
５プサイ以下である微粒子エア・フィルタ。 - 【請求項８】請求項１の微粒子エア・フィルタであって
、金属がステンレス鋼、ニッケル及びニッケル合金で構
成される群の中から選択される微粒子エア・フィルタ。 - 【請求項９】請求項１の微粒子エア・フィルタであって
、前記焼結金属からなるフィルタ要素が、該フィルタ要
素によって占められている空間の少なくとも約７倍の多
孔性表面積を与えるよう積重ねられている微粒子エア・
フィルタ。 - 【請求項１０】請求項１の微粒子エア・フィルタであっ
て、前記焼結金属からなるフィルタ要素が少なくとも９
対数減少の効率を有している微粒子エア・フィルタ。 - 【請求項１１】超高効率微粒子エア・フィルタであって
、焼結前の粒子径が実質的に２０μｍ以下であり焼結後
の密度が少なくとも５ｇ／ｃｃである多孔性の焼結され
た金属粉末からなるフィルタ要素を含み、焼結の程度が
前記金属粉末が永久的にその場所に保持されるのに十分
であり、濾過効率に於ける減少が９９．９９９９％以下
にならない程度である超高効率微粒子エア・フィルタ。 - 【請求項１２】請求項１１のフィルタであって、３０Ｓ
ＬＰＭの流量にて測定された前記濾過効率が少なくとも
６対数減少であるフィルタ。 - 【請求項１３】請求項１２のフィルタであって、前記効
率が少なくとも９対数減少であるフィルタ。 - 【請求項１４】請求項１１のフィルタであって、前記フ
ィルタ要素の厚さが０．１７３ｃｍ（０．０６８ｉｎ．
）に基準化されているときに該フィルタ要素の単位面積
当りの比表面積が少なくとも０．０５５ｍ２／ｃｍ２で
あるフィルタ。 - 【請求項１５】請求項１１のフィルタであって、圧力降
下が大気圧下で３０ＳＬＰＭの定格流量での１５プサイ
以下であるフィルタ。 - 【請求項１６】請求項１１のフィルタであって、前記粒
子径が１０μｍ以下であるフィルタ。 - 【請求項１７】請求項１１の微粒子エア・フィルタであ
って、前記金属粉末がステンレス鋼、ニッケル及びニッ
ケル合金により構成された群の中から選択される微粒子
エア・フィルタ。 - 【請求項１８】請求項１１の微粒子エア・フィルタであ
って、前記フィルタ要素が該フィルタ要素の占める体積
の少なくとも約７倍の多孔性表面積を有するよう前記微
粒子エア・フィルタの中に積重ねられている微粒子エア
・フィルタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/665,963 US5114447A (en) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | Ultra-high efficiency porous metal filter |
| US665963 | 1991-03-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04317710A true JPH04317710A (ja) | 1992-11-09 |
Family
ID=24672261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3103841A Pending JPH04317710A (ja) | 1991-03-12 | 1991-04-09 | 超高効率多孔性金属フィルタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5114447A (ja) |
| EP (1) | EP0504092A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04317710A (ja) |
| KR (1) | KR0172610B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011502743A (ja) * | 2007-10-24 | 2011-01-27 | モット・コーポレーション | 焼結繊維フィルタ |
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