JPH09290116A

JPH09290116A - 低圧力損失型エアフィルタ

Info

Publication number: JPH09290116A
Application number: JP13124796A
Authority: JP
Inventors: Nobuyori Bessho; 信頼別所; Masanori Inoue; 正憲井上; Takaki Yoshida; 隆紀吉田; Takao Okada; 孝夫岡田
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Ebara Corp
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Ebara Corp
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】低圧損でガス状不純物の除去効率が高いエア
フィルタを提供する。【解決手段】処理空気流通方向１０２に開口する外枠
１０４ａ〜１０４ｄ内の空間にシート状フィルタ素材１
０６と隣接するシート状フィルタ素材間に処理空気流通
路を形成する波型または山谷型セパレータ１０８とを処
理空気の流通方向１０２に略平行に交互に積層して成る
低圧力損失型エアフィルタにおいて、セパレータの波型
または山谷型の稜線１２０、１２２が処理空気流通方向
と角度を持って交差するように配するとともに、多孔性
素材またはメッシュ素材から構成する。これにより、処
理空気がセパレータの多孔部や網目を通過する機会を飛
躍的に増大させることが可能となり、その際に空気流が
撹拌が生じ、ガス状不純物がフィルタ素材に接触し易く
なり、その結果、ガス状不純物の除去効率が大幅に向上
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、低圧力損失型エア
フィルタに係り、特に超ＬＳＩ、液晶基板などの精密電
子部品製造において用いられるクリーンルーム空気中の
微量不純物ガスを除去するエアフィルタに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの超微細化が進む
につれ、従来のＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタで
は除去できないガス状不純物（有機物、酸、アルカリ）
などが歩留まりに悪影響を及ぼすようになってきてい
る。これらのガス状不純物は、外気からの侵入、クリー
ンルーム内で使用される薬液のリーク、クリーンルーム
構成部材からの脱ガスなど様々な形で発生することが知
られている。

【０００３】これらのガス状不純物の除去には、活性炭
をベースとした吸着剤やイオン交換繊維などから構成さ
れる、いわゆるケミカルフィルタが広く使用されてい
る。かかるケミカルフィルタは、通常は、ＨＥＰＡフィ
ルタやＵＬＰＡフィルタなどの微粒子除去フィルタと併
用されるため、動力源であるファンやブロワの負荷を増
大させず、かつ所定量の送風量を確保するには、圧力損
失の低い構造にすることが求められている。

【０００４】低圧力損失型ケミカルフィルタとしては、
フィルタ素材をハニカム構造にして空気の流通性能を高
めたものの他、図８に示すように、処理空気の流通方向
（図中、白抜き矢印２で示す方向）に開口するように外
枠４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを組み立て、その内部空間に
物理的または化学的吸着作用を有するシート状フィルタ
素材６とセパレータ８とを、空気流通方向２に略平行に
交互に積層した構造を有するエアフィルタが知られてい
る。

【０００５】図８に示すエアフィルタのセパレータ８と
しては、金属箔などのようにある程度の剛性を有する板
状素材を、例えば、図９に示すように山谷に折り込んだ
構造の山谷型セパレータ１０や、あるいは図１０に示す
ように波型に曲げた構造の波型セパレータ１２が使用さ
れている。なお、山谷型セパレータ１０には、図９に示
すように、山側の折り線１０ａと谷側の折り線１０ｂが
形成され、また、波型セパレータ１２には、図１０に示
すように、波の最頂部を結んだ曲げ線１２ａと最底部を
結んだ曲げ線１２ｂとが表れるが、これらの山谷型セパ
レータに表れる折り線と波型セパレータに表れる曲げ線
とが、本発明にかかるセパレータの配置方向を決定する
ための重要な因子となるので、本明細書においては、こ
れら折り線と曲げ線とを稜線と総称することにする。た
だし、これらの用語は、本発明の説明を簡略化するとと
もに、本発明の内容を理解しやすくために便宜的に採用
したものであり、特許請求の範囲に表れる本発明の技術
的範囲は、かかる用法にのみに限定されず、当業者が容
易に理解できる明細書および図面に記載された技術内容
に基づいて決定されるべきである。

【０００６】さて、図８に示す従来型の低圧力損失型エ
アフィルタでは、図１１に示すように、セパレータ８の
稜線１４を空気の流路方向２と略同一方向に配置して、
圧力損失の低減を図っている。すなわち、かかる構成に
よれば、セパレータ８自体が空気流れの抵抗とならない
ので、処理空気は、スムーズにセパレータ８により形成
された空気流路を通過しながらシート状フィルタ素材６
と接触し、ガス状不純物が効果的に除去される。

【０００７】また、特開平７−１７１３２７号公報に記
載されているエアフィルタのように、セパレータに多孔
板や網状材料を用いることにより、セパレータ周囲の空
気の流れを乱し、処理対象空気とシート状フィルタ素材
との接触を促進し、除去効率の向上を図っているものも
ある。しかし、かかる構成によれば、セパレータ周囲の
限定された範囲での空気の流れを乱すことはできるが、
実際には、ほとんどの空気流はセパレータの多孔部や網
目以外の抵抗の少ない空間（すなわち、セパレータ面に
より形成された本来の空気流路）を通過するので、空気
流はあまり乱されず、除去効率を飛躍的に高めることは
できない。

【０００８】さらにまたシート状フィルタ素材６とセパ
レータ８とを積層させる場合に、図１２（ａ）に示すよ
うに隣接するセパレータ８ａ、８ｂ、８ｃの山同士、谷
同士が重なると、製造時、あるいは使用中に、図１２
（ｂ）に示すようにセパレータはシート状フィルタ素材
６ａ、６ｂに食い込むおそれがある。そして、特にシー
ト状フィルタ素材６ａ、６ｂの素材が軟質である場合に
は、食い込み現象が顕著に表れる。その結果、セパレー
タ８ａ、８ｂ、８ｃとシート状フィルタ素材６ａ、６ｂ
との間に形成される空気流のピッチも不均一になった
り、あるいは隣接するシート状フィルタ素材６ａ、６ｂ
同士が密着し、フィルタ面内での風速分布やガス状不純
物の除去性能のばらつきが生じやすくなるなどの問題が
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の低圧
力損失型エアフィルタが有する上記問題点に鑑みて成さ
れたものであり、その目的は、フィルタの圧力損失を低
く抑えながら、処理空気とフィルタとの接触機会を増大
させ、従ってガス状不純物の除去効率の大幅な向上を図
ることが可能であり、製造時や使用時に、セパレータが
隣接するシート状フィルタ素材に食い込み、空気流路の
ピッチが不均一になるような事態を効果的に回避するこ
とができ、従って、製品ごとの、あるいは所定期間にわ
たる使用前後のフィルタ面内での風速分布やガス状不純
物の除去性能のばらつきを少なくすることが可能であ
り、しかも従来品と比較して製造及び構造を複雑化する
ことなく上記の優れた効果を得ることができるような、
新規かつ改良された低圧力損失型エアフィルタを提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、処理空気の流通方向（１０２）に
開口する外枠（１０４ａ〜１０４ｄ）内に形成される空
間に、シート状フィルタ素材（１０６）と、隣接する該
シート状フィルタ素材（１０６）間に処理空気の流通路
を形成する波型または山谷型セパレータ（１０８）と
を、処理空気の流通方向（１０２）に略平行に交互に積
層して成る低圧力損失型エアフィルタ（１００）が提供
される。この低圧力損失型エアフィルタにおいて、セパ
レータ（１０８）は、請求項１に記載のように、その波
型または山谷型の稜線（１２０、１２２）が処理空気の
流通方向（１０２）と角度を持って交差するように配さ
れるとともに、多孔性素材またはメッシュ素材から構成
される。かかる構成によれば、処理空気がセパレータの
多孔部や網目を通過する機会を飛躍的に増大させること
が可能となり、その際に空気流が撹拌が生じ、ガス状不
純物がフィルタ素材に接触し易くなり、その結果、ガス
状不純物の除去効率が大幅に向上する。

【００１１】またセパレータ（１０８）を、請求項２に
記載のように、その波型または山谷型の稜線（１２０、
１２２）と処理空気の流通方向（１０２）とが成す角度
が隣接するセパレータ（１０８）間において相互に異な
るように、さらに好ましくは、請求項３に記載のよう
に、その波型または山谷型の稜線（１２０、１２２）が
隣接するセパレータ（１０８）間において処理空気の流
通方向（１０２）に対して線対称を成すように構成すれ
ば、従来のエアフィルタのように、隣接するセパレータ
間において、山同士または谷同士が重ならないので、セ
パレータが隣接するシート状フィルタ素材に食い込み、
空気流路のピッチが不均一になるような事態を効果的に
回避することができる。

【００１２】なお、シート状フィルタ素材を、請求項４
に記載のように、処理空気中に含まれる除去対象ガスを
物理的または化学的吸着作用により除去するケミカルフ
ィルタとすれば、処理空気と接触させるだけでガス状不
純物を除去できるので、低圧力損失のエアフィルタを構
成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照しなが
ら、本発明にかかる低圧力損失型エアフィルタの実施の
一形態について詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明にかかる低圧損型エアフィ
ルタ１００の概略的な分解組立図である。図示のよう
に、低圧損型エアフィルタ１００は、処理空気の流通方
向（図中、白抜き矢印１０２で示す方向）に開口するよ
うにアルミニウム製の外枠１０４ａ、１０４ｂ、１０４
ｃ、１０４ｄを組み立て、その内部空間に物理的または
化学的吸着作用を有するシート状フィルタ素材１０６と
セパレータ１０８とを、空気流通方向１０２に略平行に
交互に積層することにより構成されている。エアフィル
タ１００の外形および寸法は、設置空間に合わせて任意
に設計することができるが、図示の例では、例えば２７
０ｍｍ×２７０ｍｍ×１５０ｍｍの略矩形の構造とし、
フィルタの開口寸法を２４０ｍｍ×２４０ｍｍとするこ
とができる。

【００１５】使用されるシート状フィルムとしては、処
理空気中のガス状不純物を物理的にあるいは化学的に吸
着し除去することが可能な各種ケミカルフィルタの素材
を使用することが可能であり、例えば、市販の合成繊維
を原布とした不織布、イオン交換機能を付与するための
グラフト重合などの化学処理を施した素材で、例えば目
付５０〜５００ｇ／ｍ２、厚み０．２〜５．０ｍｍ、空
隙率５０〜９５％のものを使用することができる。な
お、図示の例では、イオン交換基としてスルホン基を付
与したポリオレフィン系不織布を使用している。ケミカ
ルフィルタとしては、ポリスチレン、ポリビニルアルコ
ール、ポリアクリル、ポリアミド、ポリフェノール、ポ
リエチレン、セルロースなどのベースポリマーにカチオ
ン交換基、例えばスルホン酸基、ホスホン酸基、カルボ
ン酸基などや、アニオン交換基、例えば、１〜３級アミ
ノ基もしくは４級アンモニウム基を導入したイオン交換
機能を不織布などのシート状物に加工したものや、活性
炭繊維や活性炭繊維にリン酸、炭酸カリウム、過マンガ
ン酸カリウムなどの酸またはアルカリ性物質や酸化物質
などを添着したものをシート状に加工したものを使用す
ることができる。

【００１６】図１に示すエアフィルタのセパレータ１０
８は、図５に示すような、アルミ製エキスパンドメタル
のような機械加工によりメッシュ構造にしたものを使用
することが可能であり、例えば、メッシュ寸法１０ｍｍ
×２０ｍｍ、線巾０．８ｍｍＷ×０．５ｍｍｔのメッシ
ュを、図９に示すように山谷に折り込んだもの（山谷型
セパレータ）や、あるいは図１０に示すように波型に曲
げたもの（波型セパレータ）を使用することができる。
隣接するシート状フィルタ素材との間に形成される空気
流路を決定するセパレータの高さは、処理空気量、圧損
などに応じて任意に設計することができるが、例えば、
図示の例では、４．０ｍｍ程度とすることができる。な
お、図示の例では、メッシュ状のセパレータを使用した
が、本発明はかかる例に限定されない。本発明によれ
ば、セパレータ素材として、隣接するシート状フィルタ
素材を支持して、その間に空気流路を形成することがで
きる程度の剛性を有し、かつ、セパレータ面を低い圧力
損失で空気流が通過できる構造であれば、各種構造のも
のを使用することができる。例えば、上記の例のよう
に、エキスパンドメタルのメッシュの他に、細線を編み
込んだメッシュ状のもの、もしくは多孔板などを使用す
ることができる。

【００１７】次に図２〜図４を参照しながら、本発明に
かかるエアフィルタの構造、特にセパレータの配置構造
について説明する。

【００１８】図２は、エアフィルタの一部を拡大して示
した説明図であり、厚さ０．６ｍｍの強酸性カチオン交
換繊維不織布１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとセパレー
タ１０８ａ、１０８ｂとが交互に積層された構造が示さ
れている。図示の例では、セパレータ１０８（１０８
ａ、１０８ｂ）として、山谷型セパレータを使用してお
り、その山部分の稜線を点線１２０ａ、１２０ｂで示
し、谷部分の稜線を一点鎖線１２２ａ、１２２ｂで示し
ている。そして、本実施の形態によれば、セパレータ１
０８の稜線１２０ａ、１２０ｂと１２２ａ、１２２ｂと
処理空気の流通方向１０２とが角度（例えば１５度）を
持って交差するように配される。その結果、図３に示す
ように、空気流通方向（紙面手前から奥に向かう方向）
１０２に沿って流れる空気流はセパレータ１０８の網目
を通過することになり、空気流の撹拌や混合が生じ、上
記強酸性カチオン交換繊維不織布１０６ａ、１０６ｂ、
１０６ｃと接触して、アンモニア、アミンなどのカチオ
ン性ガス状物質が化学的または物理的吸着作用によって
除去される。その際に、セパレータの稜線と空気流方向
が略平行をなすように構成された従来型のエアフィルタ
に比較して、本実施の形態によれば、空気流が網目を通
過する機会が飛躍的に増大し、従って、乱流も生じやす
くなり、処理空気と上記強酸性カチオン交換繊維不織布
１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとの接触機会も増大し、
カチオン性ガス状物質の除去効率も増大する。また、本
実施の形態によれば、セパレータ１０８は、メッシュ素
材または多孔板素材から構成されているので、エアフィ
ルタを通過する空気流の圧損を増加させることもないの
で、カチオン性ガス状物質の除去効率が高く、かつ圧損
の低いエアフィルタを得ることができる。

【００１９】さらに、本実施の形態によれば、セパレー
タの稜線と処理空気の流通方向が成す角度は、隣接する
セパレータにおいて、相互に異なるように構成される。
図２に関連して説明すれば、セパレータ１０８ａの稜線
１２０ａ、１２２ａと隣接するセパレータ１０８ｂの稜
線１２０ｂ、１２２ｂとは、処理空気の流通方向１０２
に対して、異なる方向を向いている。かかるセパレータ
１０８の稜線１２０、１２２の構成は、図３を参照する
ことにより、より容易に理解することができる。すなわ
ち、処理空気の流通方向１０２が紙面上方から下方に向
いている場合において、セパレータ１０８ａ、１０８ｃ
の稜線１２０ａ、１２２ａ、１２０ｃ、１２２ｃは、紙
面右上方から左下方に流れるように構成され、セパレー
タ１０８ｂ、１０８ｄの稜線１２０ｂ、１２２ｂ、１２
０ｄ、１２２ｄは、紙面左上方から右下方に流れるよう
に構成されている。すなわち、図示の例では、セパレー
タの各稜線は、隣接するセパレータにおいて、処理空気
の流通方向に対して線対称を成すように構成されてい
る。そして、かかる構成によれば、隣接するセパレータ
の稜線同士が重なることがない。従って、隣接するセパ
レータの山同士、谷同士が重ならないので、図１２
（ｂ）に示した従来例のように、セパレータが隣接する
シート状フィルムに食い込み、空気流路のピッチが不均
一になるような事態を効果的に回避することができる。

【００２０】以上、本発明にかかる低圧力損失型エアフ
ィルタの好適な実施の形態について、添付図面を参照し
ながら説明したが、本発明はかかる例に限定されない。
当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思
想の範疇内において各種の変更例や修正例に想到し得る
ことは明らかであり、それらについても当然に本発明の
技術的範囲に属するものと了解される。

【００２１】例えば、上記実施の形態では、隣接するセ
パレータ１０８の稜線１２０、１２２が空気の流通方向
を成すように配置したが、本発明はかかる例に限定され
ず、図８に示すように、セパレータ２０８ａ〜２０８ｄ
の稜線２２０ａ〜２２０ｄ、２２２ａ〜２２２ｄの角度
が空気の流通方向に対して同一方向をなすように配置し
た構造を採用することもできる。かかる構成によれば、
先の実施の形態に比較して、空気流路の均一性を維持す
る性能の向上は劣るものの、処理空気がセパレータ２０
８ａ〜２０８ｄの多孔部や網目を通過する機会を飛躍的
に増大させ、その際に空気流の撹拌が促進され、ガス状
不純物の除去効率を飛躍的に向上させることができる。

【００２２】また、フィルタの部材構成として、先の実
施の形態では、単一シートのフィルタ素材とセパレータ
を積層する構成を採用したが、本発明はかかる例に限定
されず、図７に示すように、長尺のセパレータ３０２を
織り込むことにより、隣り合うセパレータ３０２ａ、３
０２ｂの稜線の角度を対称となるようにし、その間にフ
ィルタ素材３０４を挿入することによりフィルタを構成
することも可能である。かかる構成によっても、先の実
施の形態にかかるフィルタと同様の効果を得ることが可
能である。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、セパレータとしてメッ
シュ素材や多孔板素材を使用し、またセパレータの山谷
や波の稜線が空気流方向と角度を成すように構成される
ので、処理空気がシート状フィルタ素材に接触する機会
を飛躍的に高め、処理空気中に含まれるガス状不純物を
圧損を高めることなく効果的に除去することが可能とな
る。

【００２４】また、本発明によれば、隣接するセパレー
タの山谷や波の稜線は空気流方向に対して異なる角度を
成すように配置され、山同士あるいは谷同士が重なるこ
とがないので、セパレータがシート状フィルタ素材に食
い込み、空気流のピッチが不均一になるような事態を未
然に回避することが可能となり、製品の品質が均一化さ
れた低圧力損失型のケミカルフィルタを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる低圧損型エアフィルタの概略構
成を示す分解組立図である。

【図２】図１に示す低圧損型エアフィルタのフィルタと
セパレータの積層構造を示す部分拡大見取図である。

【図３】図２に示す積層構造の正面図である。

【図４】本発明にかかる低圧損型エアフィルタのセパレ
ータの配置構造を示す説明図である。

【図５】本発明にかかかる低圧損型エアフィルタのメッ
シュ構造を示す説明図である。

【図６】本発明にかかる低圧損型エアフィルタのセパレ
ータのさらに別の配置構造を示す説明図である。

【図７】本発明にかかる低圧損型エアフィルタのさらに
別の部材構成を示す説明図である。

【図８】従来の低圧損型エアフィルタの概略構成を示す
分解組立図である。

【図９】従来の低圧損型エアフィルタに用いられる山谷
型セパレータの概略構成を示す見取図である。

【図１０】従来の低圧損型エアフィルタに用いられる波
型セパレータの概略構成を示す見取図である。

【図１１】従来の低圧損型エアフィルタのセパレータの
配置構造を示す説明図である。

【図１２】従来の低圧損型エアフィルタの積層構造を示
す説明図であり、（ａ）は正常時の状態、（ｂ）はセパ
レータがフィルタ素材に食い込んだ状態をそれぞれ示し
ている。

【符号の説明】

１００低圧損型エアフィルタ１０２空気流１０４（１０４ａ〜１０４ｄ）外枠１０６シート状フィルタ素材１０８セパレータ１２０稜線１２２稜線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田隆紀神奈川県座間市立野台３−35−15 (72)発明者岡田孝夫東京都町田市玉川学園２−16−13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理空気の流通方向に開口する外枠内に
形成される空間に、シート状フィルタ素材と、隣接する
該シート状フィルタ素材間に処理空気の流通路を形成す
る波型または山谷型セパレータとを、前記処理空気の流
通方向に略平行に交互に積層して成る低圧力損失型エア
フィルタにおいて、前記セパレータは、その波型または山谷型の稜線が前記
処理空気の流通方向と角度を持って交差するように配さ
れるとともに、前記セパレータは、多孔性素材またはメッシュ素材から
構成されることを特徴とする、低圧力損失型エアフィル
タ。
【請求項２】前記セパレータの波型または山谷型の稜
線と前記処理空気の流通方向とが成す角度は、隣接する
前記セパレータにおいて、相互に異なることを特徴とす
る、請求項１に記載の低圧力損失型エアフィルタ。
【請求項３】前記セパレータの波型または山谷型の稜
線は、隣接する前記セパレータにおいて、前記処理空気
の流通方向に対して線対称を成すことを特徴とする、請
求項１に記載の低圧力損失型エアフィルタ。
【請求項４】前記シート状フィルタ素材は、処理空気
中に含まれる除去対象ガスを物理的または化学的吸着作
用により除去するケミカルフィルタであることを特徴と
する、請求項１〜３のいずれかに記載の低圧力損失型エ
アフィルタ。