JPH09239223A

JPH09239223A - プリーツ型フィルター

Info

Publication number: JPH09239223A
Application number: JP8079606A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakatani; 大中谷; Takeshi Maeda; 武士前田; Katsumi Okawa; 勝美大川; Yuichiro Sugiyama; 雄一郎杉山; Susumu Fujita; 進藤田; Shigeaki Kurohara; 林明黒原; Hirohisa Umezaki; 裕久梅崎
Original assignee: Nippon Glass Fiber Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維状活性炭フェルトの撓み変形を防止し
て、頂部間の間隔を短くしてフィルターとして使用する
単位面積当たりの繊維状活性炭フェルト量を増加する。【解決手段】目付 200g/m²のピッチ系繊維状活性炭フ
ェルト６の全面を、開口率68.2％で、かつ、 100個/mの
頂部を有するようにジグザグ状に屈曲させた金網５で挟
むとともに、金網およびピッチ系繊維状活性炭フェルト
６の外周縁を保形用枠部材７に保持してプリーツ型フィ
ルター２を構成し、被処理ガスを、頂部間を経てピッチ
系繊維状活性炭フェルト６を通過させ、アンモニアＮＨ
₃、硫酸ＳＯ_X、酸化窒素ＮＯ_X、塩化水素ＨＣｌなど
の微量な有害ガスをも吸着除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工場の
クリーンルーム内を循環する循環ガスや、クリーンルー
ム内に導入するフレッシュエアー中に微量に含まれるア
ンモニアＮＨ₃、酸化硫黄ＳＯ_X、酸化窒素ＮＯ_X、塩
化水素ＨＣｌなどの有害ガスを除去するために、繊維状
活性炭フェルトを、被処理ガスの流動方向に直交する方
向にジグザグ状に屈曲させた状態で保形用枠部材に保持
したプリーツ型フィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような有害成分を除去するための
フィルターとしては、従来一般に、吸着材としてペレッ
ト状吸着材を使用したものがあったが、微量なガスに対
する吸着能力が低く、その吸着性能を良好に発揮させる
ためには、多量の吸着材を必要として高価になるととも
に、交換作業が困難になり、更に、圧力損失が大になる
欠点があった。

【０００３】また、圧力損失を小にできるものとして、
ハニカム状吸着材を使用したものがあったが、吸着面に
沿って被処理ガスを流す、いわゆる平行流吸着であるた
め、除去率が低くてクリーンルームに対しては適用しづ
らいものであった。

【０００４】これらの欠点を改良するものとして、微量
ガスに対して吸着性能に優れた繊維状活性炭のフェルト
を用い、かつ、その寿命を増加するために、前述した、
繊維状活性炭フェルトを、被処理ガスの流動方向に直交
する方向にジグザグ状に屈曲させた状態で保形用枠部材
に保持したプリーツ型フィルターが開発された。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プリーツ型フィルターの場合、そのプリーツの山数、す
なわち、頂部の個数を増やした場合、頂部間の間隔が短
くなり、被処理ガスの圧力を受けて繊維状活性炭フェル
トが被処理ガスの流動方向下流側に膨らむように撓み変
形するに伴い、頂部を挟んだ両側部分が互いに接触し、
繊維状活性炭の全量を吸着に有効に寄与させることがで
きなくなる欠点があった。

【０００６】このため、せいぜい25個/m程度までと頂部
の数を余り多くできず、フィルターとして使用する単位
面積当たりの繊維状活性炭フェルト量が少なく、吸着容
量が少なくて吸着性能を十分高くできないとともに、通
気面積が小さくなって圧力損失を十分低下できない欠点
があった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、繊維状活性炭フェルトの撓み変形を防
止して、頂部間の間隔を短くしてフィルターとして使用
する単位面積当たりの繊維状活性炭フェルト量を増加で
きるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
目的を達成するために、繊維状活性炭フェルトを、被処
理ガスの流動方向に直交する方向にジグザグ状に屈曲さ
せた状態で保形用枠部材に保持したプリーツ型フィルタ
ーにおいて、目付50g/m²〜 500g/m²の繊維状活性炭フェ
ルトの全面を、開口率50〜90％以上でかつ30〜 120個/m
の頂部を有するようにジグザグ状に屈曲させた硬質多孔
体で挟むとともに、硬質多孔体および繊維状活性炭フェ
ルトの外周縁を保形用枠部材に保持して構成する。

【０００９】繊維状活性炭としては、ピッチ系、フェノ
ール系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、セルロー
ス系などが挙げられ、吸着特性の面から、比表面積が 7
00g/m²〜2500g/m²のものを使用するのが好ましい。ま
た、ＮＨ₃やＳＯ₂やＮＯ₂やＨＣｌなど、被処理ガス
によって、ＫＯＨ，ＮａＯＨ，Ｋ₂ＣＯ₃，Ｎａ₂ＣＯ
₃などの塩基や、有機酸、リン酸、硫酸などの酸、アニ
リン、エタノールアミンなどのアミン類、ＫＭｎＯ₄、
Ｋ₂Ｃｒ₂Ｏ₇などの酸化剤といった添着剤を繊維状活
性炭に添着処理したものを用いても良い。

【００１０】繊維状活性炭フェルトとしては、フェルト
状有機合成繊維を炭化、賦活処理したり、短繊維状活性
炭をニードルパンチ加工したり、あるいは、接着剤とし
ての熱溶融性合成繊維と混綿後にヒート加工したりして
製作することができる。

【００１１】また、繊維状活性炭フェルトは、単一シー
トでも複数層重ね合わせて使用するものでも良いが、目
付50g/m²〜 500g/m²であることが好ましい。50g/m²未満
ではガス除去効果が低く、特に除去率90％以上を達成す
る場合には、 200g/m²以上であることが好ましい。一
方、 500g/m²を越えると圧力損失が高くなって実用的で
は無い。

【００１２】頂部の数としては、30〜 120個/mにするの
が好ましい。30個/m未満では、繊維状活性炭フェルトの
量が十分増加できず、従来のものと変わらず、一方、 1
20個/mを越えると、頂部の間隔が短すぎ、頂部間を通る
被処理ガスが抵抗を受けて圧力損失を増大してしまう。

【００１３】硬質多孔体としては、永久歪みを有する材
質であれば良く、金属製あるいは硬質プラスチック製の
網やパンチングメタルなどが例示され、取り扱いの容易
さや価格を考慮すれば金属製のものを用いるのが一般的
である。また、金属材料としては、ステンレス鋼、一般
構造用圧延鋼、銅、黄銅などがあり、処理すべきガス
や、繊維状活性炭フェルト作製に使用された添着剤の腐
食性を考慮して選定すれば良い。

【００１４】硬質多孔体としては、開口率が50〜90％の
ものが使用される。50％未満では、繊維状活性炭フェル
トの有効面積を必要以上に減少してしまい、一方、90％
を越えると繊維状活性炭フェルトを保持する強度が低下
するからである。好ましくは65〜85％である。

【００１５】

【作用】本発明のプリーツ型フィルターの構成によれ
ば、繊維状活性炭フェルトの全面を硬質多孔体で挟んで
プリーツ形状にし、それらの外周縁を保形用枠部材に保
持し、頂部の間隔を短くした状態で繊維状活性炭フェル
トを保持できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明に係るプリーツ型フィルター
の実施例を示す使用状態の側面図であり、半導体製造工
場のクリーンルームに付設されるダクト１，１にプリー
ツ型フィルター２，２が接続されるとともに、そのプリ
ーツ型フィルター２，２の下流側に、ブロワー３に接続
されるダクト４が接続され、クリーンルーム内を循環す
る循環ガスや、クリーンルーム内に導入するフレッシュ
エアー中に微量に含まれるアンモニアＮＨ₃、酸化硫黄
ＳＯ_X、酸化窒素ＮＯ_X、塩化水素ＨＣｌなどの有害ガ
スを除去できるように構成される。

【００１８】プリーツ型フィルター２は、図２の正面
図、図３の横断面図（図２のＡ−Ａ線一部省略拡大断面
図）、および、図４の縦断面図（図２のＢ−Ｂ線一部省
略拡大断面図）に示すように、ジグザグ状に屈曲させた
硬質多孔体としての２枚の金網５により、２層に重ね合
わせた繊維状活性炭フェルト６を挟むとともに、金網５
および繊維状活性炭フェルト６の外周縁を保形用枠部材
７に保持して構成されている。

【００１９】保形用枠部材７は横断面形状コの字形状に
構成され、その保形用枠部材７と金網５および繊維状活
性炭フェルト６の外周縁との間に、シール用のパッキン
グ８が介装されている。また、二個のプリーツ型フィル
ター２，２が、保形用枠部材７の所定の対向する部分そ
れぞれが平板状のフレーム９に、リベットやビス（図示
せず）などによりＶ字状に一体的に取り付けられてい
る。

【００２０】（実施例１）繊維状活性炭フェルトとして
は、目付が100g/m²、公称比表面積が1000m²/gのピッチ
系繊維状活性炭に柿果汁液を添着加工したものにより得
た、単糸径が10〜20μｍのピッチ系繊維状活性炭フェル
ト(FN-100PSD：大阪ガスケミカル株式会社製) を２層に
重ねて用いた（全体としての目付は200g/m）。

【００２１】金網としては、開口率が68.2％の亜鉛メッ
キ処理したステンレス製金網を用い、全体として、10mm
ピッチ(100個/m）で高さが40mmの頂部を有するようにジ
グザグ状に屈曲させたものを用い、582mm × 420mmで厚
みが55mmのプリーツ型フィルターを作成した。保形用枠
部材によって隠れる部分を除いた有効領域内での頂部の
個数は97〜98個/mであった。

【００２２】（比較例１）平均粒径が7/12メッシュで充
填密度が600kg/m³の椰子殻活性炭を充填したアルカリガ
ス除去用粒状活性炭フィルター（ＧＴＸ：武田薬品工業
株式会社製）を用いた。

【００２３】次に、上記実施例１および比較例１それぞ
れのフィルターを用いて行ったアンモニアＮＨ₃除去実
験について説明する。

【００２４】図５の概略構成図に示すように、送気ブロ
ワー１１の配管１２に、第１のカラム１３を介装した第
１の配管１４と、第２のカラム１５を介装した第２の配
管１６とを第１および第２の開閉弁１７，１８を介して
接続し、第１のカラム１３に実施例１のフィルターを備
え、一方、第２のカラム１５に比較例１のフィルターを
備え、測定雰囲気温度20±２℃、測定雰囲気湿度60±10
％、入口ガス濃度80±20ppb で択一的に被処理ガスを流
し、アンモニアＮＨ₃を除去し、第１および第２のカラ
ム１３，１５から出たガスの濃度を測定した。分析方法
はイオンクロマトグラフによった。

【００２５】実施例１では、試料重量 0.15g、処理ガス
量 3.8リットル/min、通気線速度14cm/sec、接触時間0.
043secであり、一方、比較例１では、試料重量 10.8g、
処理ガス量12.7リットル/min、通気線速度40cm/sec、接
触時間0.088secであった。この条件下で90％破過に至る
までのアンモニアＮＨ₃の吸着量を求めたところ、実施
例１では41mg/gであったのに対し、比較例１では0.41mg
/gであり、実施例１のフィルターにおいて、極めて優れ
た吸着性能を有していることが明らかであった。

【００２６】次に、実施例１において、繊維状活性炭フ
ェルトの層数を１層、２層、３層と変え、被処理ガスの
通気線速度(m/sec) を変化させて測定した１パス効率お
よび圧力損失について説明する。

【００２７】図６の概略構成図に示すように、13cm角
（断面積＝0.0169m²）の評価用フィルター２１を保持す
るフィルター保持管２２に、ボンベ２３からの評価用の
標準ガスとヘパフィルター２４を通した清浄エアーとを
ブロワー２５によって流し、フィルター保持管２２の入
口と出口での濃度を分析計２６によって測定するととも
に出口での風速を風速計２７によって測定した。図中２
８は、標準ガスの流量を測定する流量計を示している。
標準ガスとしては、 20ppmまたは100ppmのアンモニアガ
スを用いた。流量計２８は、５リットル/minまたは20リ
ットル/minのマスフローコントローラを用い、ブロワー
２５は最大風量12m³/minのものを用いた。また、分析計
２６は、化学発光式アンモニア分析計を用い、そして、
風速計２７による測定位置の断面積は0.00229m²(内径＝
54mm）であった。

【００２８】上記構成により、温度が25℃で初期の入口
濃度が100ppbのアンモニアガスについて１パス効率を求
めたところ、図７のグラフに示す結果が得られ、また、
圧力損失を求めたところ、図８のグラフに示す結果が得
られた。なお、図７および図８のいずれにおいても、繊
維状活性炭フェルトの層数が１層のものをＦ１で、２層
のものをＦ２で、そして、３層のものをＦ３でそれぞれ
示す。横軸は通気線速度を示し、線速と略称表示してい
る。

【００２９】この結果、目付 200g/m²のもので通気線速
度を0.2m/sec以下に、そして、目付300g/m²のもので通
気線速度を0.4m/sec以下にしてそれぞれ処理することに
より、圧力損失面でも問題が無く、除去率90％を達成で
きることが明らかである。

【００３０】（比較例２）実施例１のものから金網５，
５を無くし、目付 100g/m²のピッチ系繊維状活性炭フェ
ルトを３層に重ね合わせたもの（目付 300g/m²）を、30
mmピッチ（33個/m）で高さが50mmの17個の頂部を有する
ようにジグザグ状に屈曲させた状態で保形用枠部材に保
持し、582mm × 420mmで厚みが55mmのプリーツ型フィル
ターを作成した。有効濾材総面積は 1.836m²であった。

【００３１】（比較例３）全頂部にわたり、くし形にワ
イヤーを刺して補強した以外は比較例２と同様に構成し
た。

【００３２】（実施例２）20mmピッチ (50個/m）で高さ
が40mmの26個の頂部を有するようにジグザグ状に屈曲さ
せてプリーツを形成した以外は実施例１のものと同様に
構成した。有効濾材総面積は 7.5m²であった。

【００３３】上記比較例２、比較例３および実施例２そ
れぞれのプリーツ型フィルターに 7m³/minの風量でガス
を流し、その圧力損失を測定するとともにピッチ系繊維
状活性炭フェルトの状況を観察したところ、次のようで
あった。

【００３４】ワイヤーや金網を除いた状態での圧力損失
（濾材の圧力損失）においては、比較例２のものが 7.3
mmAq、比較例３のものが 7.3mmAq、実施例２のものが
2.8mmAqであり、実施例２のものにおいて圧力損失を大
幅に減少できていることが明らかである。

【００３５】一方、ピッチ系繊維状活性炭フェルトの状
況においては、比較例２および比較例３のいずれにおい
ても、風圧によりピッチ系繊維状活性炭フェルトが撓み
変形して膨らみ、頂部のガスの流動方向下流側の両側部
分が互いに接触する状態になって干渉し、実質的に有効
濾材総面積が減少して吸着性能が低下していた。一方、
実施例２のものでは、風圧受けても、ピッチ系繊維状活
性炭フェルトが撓み変形して膨らむことが無く、有効濾
材総面積を減少せずに全体を吸着に寄与させることがで
き、吸着性能を向上できていることが明らかである。

【００３６】また、前述した金網が無い比較例３に加
え、実施例３、実施例４および実施例５それぞれとし
て、頂部の個数ならびに高さを変え、それぞれに応じて
保形用枠部材の被処理ガスの流動方向に平行な方向の厚
み（パネル厚み）と流動方向に直交する方向における周
縁部の幅（パネルフランジ幅）とを変え、それぞれにお
ける有効濾材面積やピッチ系繊維状活性炭フェルトの有
効重量（フェルト有効量）、 7m³/minの風量でガスを流
したときの通気線速度、ワイヤーや金網を除いた状態で
の圧力損失（濾材の圧力損失）、ならびに、ワイヤーや
金網を取り付けた状態での圧力損失（フィルターの圧力
損失）などを求めたところ、表１に示す通りであった。
なお、フェルト有効量の欄における括弧内の数値は、比
較例３を1.00とした相対値を示している。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記結果から、ピッチ系繊維状活性炭フェ
ルトの頂部の個数や高さを増加することにより、重ね合
わせる層数が少なくても有効濾材総面積およびフェルト
有効量を十分に大きくでき、しかも、圧力損失を少なく
でき、吸着性能を向上できることがわかる。

【００３９】また、実施例１のもので開口率の異なる金
網を用い、それぞれにおいて通気線速度を0.5m/sec（図
９において、Ｖ１で示す）、1.0m/sec（図９において、
Ｖ２で示す）、2.0m/sec（図９において、Ｖ３で示す）
と変更し、その開口率と圧力損失（図９において、圧損
と表示する）との相対関係を求めたところ、図９のグラ
フに示す結果が得られた。

【００４０】この結果、開口率が50％以上であるときに
は、その圧力損失が低く、それよりも開口率が小さくな
るにしたがって圧力損失が急激に増大することが明らか
であり、実用上、開口率を50％以上にする必要があるこ
とがわかる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のプリーツ型フィルターによれば、繊維状活性炭フェル
トの全面を開口率50％以上の硬質多孔体で挟んでプリー
ツ形状に保持するから、被処理ガスの圧力によって繊維
状活性炭フェルトが撓み変形することを防止でき、頂部
の個数を30〜 120個/mと頂部の間隔を短くできて、繊維
状活性炭フェルトの量を十分に増加できて吸着容量を増
加でき、また、通気面積を大きくできるから、同風量の
被処理ガスを処理する場合に、従来に比べて通気線速度
を低下できて圧力損失を十分低下でき、寿命長く吸着性
能を向上できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリーツ型フィルターの実施例を
示す使用状態の側面図である。

【図２】正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線一部省略拡大断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線一部省略拡大断面図である。

【図５】アンモニア除去装置の概略構成図である。

【図６】１パス効率および圧力損失を求める装置の概略
構成図である。

【図７】１パス効率の実験結果を示すグラフである。

【図８】圧力損失の実験結果を示すグラフである。

【図９】開口率と圧力損失との相対関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

２…プリーツ型フィルター５…硬質多孔体としての金網６…繊維状活性炭フェルト７…保形用枠部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ０１Ｄ 53/68 (72)発明者大川勝美大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者杉山雄一郎大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者藤田進大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者黒原林明大阪府羽曳野市駒ヶ谷82番地協成産業株式会社内 (72)発明者梅崎裕久大阪府羽曳野市駒ヶ谷82番地協成産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維状活性炭フェルトを、被処理ガスの
流動方向に直交する方向にジグザグ状に屈曲させた状態
で保形用枠部材に保持したプリーツ型フィルターであっ
て、目付50g/m²〜 500g/m²の繊維状活性炭フェルトの全面
を、開口率50〜90％でかつ30〜 120個/mの頂部を有する
ようにジグザグ状に屈曲させた硬質多孔体で挟むととも
に、前記硬質多孔体および前記繊維状活性炭フェルトの
外周縁を前記保形用枠部材に保持したことを特徴とする
プリーツ型フィルター。