(57)【要約】【課題】  液化ガスを変質させることなく継続的に濾過することができるフィルタ及びフィルタシステムを提供する。【解決手段】  液化ガスＧを濾過するためのフィルタ１である。略円筒状のハウジング２と、その内部を液化ガスＧの流れの上流側と下流側とに区分するように配された仕切部材３とを含んでいる。ハウジング２は、軸方向の第１端２ａ側に設けられたガス入口４と、軸方向の第２端２ｂ側に設けられたガス出口５と、外部からの熱供給を受けるための受熱部６とを含んでいる。仕切部材３は、ハウジング２と同軸に配されかつガス透過性を有する略円筒状の支持体７と、支持体７の周囲に配されかつハウジング２の内周面との間で液化ガスＧが流れ込む流路１０を画定する略円筒状の多孔質フィルタ部８と、支持体７の第２端２ｂ側をハウジング２に連結しかつ受熱部６からの熱を支持体７に伝えるための熱伝導部材９とを含んでいる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを濾過するためのフィルタであって、
略円筒状のハウジングと、その内部を前記液化ガスの流れの上流側と下流側とに区分するように配された仕切部材とを含み、
前記ハウジングは、軸方向の第１端側に設けられたガス入口と、軸方向の第２端側に設けられたガス出口と、外部からの熱供給を受けるための受熱部とを含み、
前記仕切部材は、
前記ハウジングと同軸に配されかつガス透過性を有する略円筒状の支持体と、
前記支持体の周囲に配されかつ前記ハウジングの内周面との間で前記液化ガスが流れ込む流路を画定する略円筒状の多孔質フィルタ部と、
前記支持体の前記第２端側を前記ハウジングに連結しかつ前記受熱部からの熱を前記支持体に伝えるための熱伝導部材とを含む、
フィルタ。
【請求項２】
前記ハウジング、前記熱伝導部材及び前記支持体は、それぞれ、前記多孔質フィルタ部よりも熱伝導率が大きい、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記仕切部材は、前記ハウジング内の前記ガス入口と前記ガス出口との間に配されている、請求項１又は２に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記仕切部材は、前記支持体の前記第１端側を閉塞するキャップを含む、請求項１ないし３のいずれかに記載のフィルタ。
【請求項５】
前記多孔質フィルタ部は、前記支持体に密着している、請求項１ないし４のいずれかに記載のフィルタ。
【請求項６】
前記多孔質フィルタ部は、複数の不連続層を有し、
前記複数の不連続層は、径方向の最も内側の最内層と、径方向の最も外側の最外層とを含み、
前記最内層の平均空隙率は、前記最外層の平均空隙率よりも小さい、請求項１ないし５のいずれかに記載のフィルタ。
【請求項７】
前記最内層の平均空隙率は、９０％未満であり、
前記最外層の平均空隙率は、９０％以上である、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項８】
前記複数の不連続層は、前記最内層と前記最外層との間の中間層をさらに含み、
前記中間層の平均空隙率は、前記最内層の平均空隙率よりも大きく、前記最外層の平均空隙率よりも小さい、請求項６又は７に記載のフィルタ。
【請求項９】
前記複数の不連続層は、それぞれ、長繊維の金属繊維焼結体である、請求項６ないし８のいずれかに記載のフィルタ。
【請求項１０】
前記支持体は、複数の孔が形成された金属板から形成される、請求項１ないし９のいずれかに記載のフィルタ。
【請求項１１】
前記液化ガスを濾過するためのフィルタシステムであって、
請求項１ないし１０のいずれかに記載のフィルタと、前記ハウジングに熱供給するためのヒータとを含む、
フィルタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化ガスを濾過するためのフィルタ及びフィルタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造等に用いられるガスの微細不純物を濾過するためのフィルタが知られている。近年、半導体の高集積化に伴い、フィルタに求められる濾過精度も年々上昇している。例えば、下記特許文献１の筒状濾過体は、微細な濾過特性を持つ第二濾過層を有することで、求められる濾過精度を保証している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０４４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
濾過されるガスが常温常圧では液体の液化ガスである場合、高温状態でガス化された液化ガスがフィルタを通過するときに温度が下がり、再液化してフィルタが詰まるという問題があった。この問題に対応するために、例えば、特許文献１では、ハウジング容器を加熱することで、筒状濾過体全体の温度を上げて、再液化を防止することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の筒状濾過体の濾過部は、ハウジング容器に比べて熱伝導率が小さく、この濾過部がハウジング容器から離間していることから、濾過部を十分に加熱することができなかった。一方、この筒状濾過体は、ハウジング容器をより高温に加熱することで濾過部を所望の温度まで加熱することができるものの、この場合、ハウジング容器の温度が高くなりすぎ、液化ガスを変質させるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、液化ガスを変質させることなく継続的に濾過することができるフィルタ及びフィルタシステムを提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、液化ガスを濾過するためのフィルタであって、略円筒状のハウジングと、その内部を前記液化ガスの流れの上流側と下流側とに区分するように配された仕切部材とを含み、前記ハウジングは、軸方向の第１端側に設けられたガス入口と、軸方向の第２端側に設けられたガス出口と、外部からの熱供給を受けるための受熱部とを含み、前記仕切部材は、前記ハウジングと同軸に配されかつガス透過性を有する略円筒状の支持体と、前記支持体の周囲に配されかつ前記ハウジングの内周面との間で前記液化ガスが流れ込む流路を画定する略円筒状の多孔質フィルタ部と、前記支持体の前記第２端側を前記ハウジングに連結しかつ前記受熱部からの熱を前記支持体に伝えるための熱伝導部材とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明のフィルタにおいて、前記ハウジング、前記熱伝導部材及び前記支持体は、それぞれ、前記多孔質フィルタ部よりも熱伝導率が大きいのが望ましい。
【０００９】
本発明のフィルタにおいて、前記仕切部材は、前記ハウジング内の前記ガス入口と前記ガス出口との間に配されているのが望ましい。
【００１０】
本発明のフィルタにおいて、前記仕切部材は、前記支持体の前記第１端側を閉塞するキャップを含むのが望ましい。
【００１１】
本発明のフィルタにおいて、前記多孔質フィルタ部は、前記支持体に密着しているのが望ましい。
【００１２】
本発明のフィルタにおいて、前記多孔質フィルタ部は、複数の不連続層を有し、前記複数の不連続層は、径方向の最も内側の最内層と、径方向の最も外側の最外層とを含み、前記最内層の平均空隙率は、前記最外層の平均空隙率よりも小さいのが望ましい。
【００１３】
本発明のフィルタにおいて、前記最内層の平均空隙率は、９０％未満であり、前記最外層の平均空隙率は、９０％以上であるのが望ましい。
【００１４】
本発明のフィルタにおいて、前記複数の不連続層は、前記最内層と前記最外層との間の中間層をさらに含み、前記中間層の平均空隙率は、前記最内層の平均空隙率よりも大きく、前記最外層の平均空隙率よりも小さいのが望ましい。
【００１５】
本発明のフィルタにおいて、前記複数の不連続層は、それぞれ、長繊維の金属繊維焼結体であるのが望ましい。
【００１６】
本発明のフィルタにおいて、前記支持体は、複数の孔が形成された金属板から形成されるのが望ましい。
【００１７】
本発明は、液化ガスを濾過するためのフィルタシステムであって、上述のフィルタと、前記ハウジングに熱供給するためのヒータとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のフィルタにおいて、仕切部材は、ハウジングと同軸に配されかつガス透過性を有する略円筒状の支持体と、前記支持体の周囲に配されかつ前記ハウジングの内周面との間で液化ガスが流れ込む流路を画定する略円筒状の多孔質フィルタ部と、前記支持体の第２端側を前記ハウジングに連結しかつ受熱部からの熱を前記支持体に伝えるための熱伝導部材とを含んでいる。
【００１９】
このようなフィルタは、ハウジングと支持体とが熱伝導部材を介して均一に加熱されるので、ハウジングを過度に高温にすることなく、フィルタ全体を加熱することができ、液化ガスの再液化を抑止し得る。また、本発明のフィルタは、熱伝導率の小さい流路及び多孔質フィルタ部を、ハウジングと支持体とで挟んで径方向の両側から加熱するため、流路及び多孔質フィルタ部を効率よくかつ均一に加熱することができ、液化ガスの変質を抑止し得る。このため、本発明のフィルタは、液化ガスを変質させることなく継続的に濾過することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のフィルタの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の部分端面図である。
【図３】フィルタの展開断面図である。
【図４】フィルタの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき詳細に説明される。
図１は、本実施形態のフィルタ１を示す断面図である。図１に示されるように、本実施形態のフィルタ１は、半導体製造等に用いられる液化ガスＧの微細不純物を濾過するためのものである。このフィルタ１は、略円筒状のハウジング２と、その内部を液化ガスＧの流れの上流側と下流側とに区分するように配された仕切部材３とを含んでいる。ここで、本実施形態の液化ガスＧは、常温常圧では液体のものを高温状態にしてガス化したものである。
【００２２】
ハウジング２は、軸方向の第１端２ａ側に設けられたガス入口４と、軸方向の第２端２ｂ側に設けられたガス出口５と、外部からの熱供給を受けるための受熱部６とを含むのが望ましい。このようなハウジング２は、ガス入口４とガス出口５とが軸方向の両端に設けられているので、ガス入口４から流入した液化ガスＧを、ハウジング２内で均一に分散することができる。また、ハウジング２内の液化ガスＧは、ハウジング２の受熱部６からの熱で加熱されたハウジング２の放射熱で、均一に加熱され得る。
【００２３】
本実施形態の仕切部材３は、ハウジング２と同軸に配された略円筒状の支持体７と、支持体７の周囲に配された略円筒状の多孔質フィルタ部８と、受熱部６からの熱を支持体７に伝えるための熱伝導部材９とを含んでいる。
【００２４】
支持体７は、ガス透過性を有するのが望ましい。このような支持体７は、その周囲に配された多孔質フィルタ部８を通過した液化ガスＧをその内側へ円滑に流すことができる。また、支持体７は、その内側がガス出口５に連通するのが望ましい。このような支持体７は、多孔質フィルタ部８を通過した液化ガスＧを円滑に流出することができる。
【００２５】
本実施形態の多孔質フィルタ部８は、ハウジング２の内周面との間で液化ガスＧが流れ込む流路１０を画定している。このような多孔質フィルタ部８は、ハウジング２と同軸に配された支持体７の周囲に配されているので、多孔質フィルタ部８とハウジング２の内周面との距離Ｌ１を周方向で均一にすることができる。このため、流路１０は、液化ガスＧを周方向に均一に分散することができる。
【００２６】
熱伝導部材９は、例えば、支持体７の第２端２ｂ側をハウジング２に連結している。このような熱伝導部材９は、上流側の液化ガスＧが多孔質フィルタ部８を通過せずに下流側に流れること、及び、多孔質フィルタ部８を通過した液化ガスＧが上流側に逆流することを防止することができる。
【００２７】
上述のフィルタ１は、ハウジング２と支持体７とが熱伝導部材９を介して均一に加熱されるので、ハウジング２を過度に高温にすることなく、フィルタ１全体を加熱することができ、液化ガスＧの再液化を抑止し得る。また、本実施形態のフィルタ１は、熱伝導率の小さい流路１０及び多孔質フィルタ部８を、ハウジング２と支持体７とで挟んで径方向の両側から加熱するため、流路１０及び多孔質フィルタ部８を効率よくかつ均一に加熱することができ、液化ガスＧの変質を抑止し得る。このため、本実施形態のフィルタ１は、液化ガスＧを変質させることなく継続的に濾過することができる。
【００２８】
次に、本実施形態のフィルタ１を含むフィルタシステム１１について説明される。
本実施形態のフィルタシステム１１は、半導体製造等に用いられる液化ガスＧの微細不純物を濾過するためのものであって、フィルタ１と、ハウジング２に熱供給するためのヒータ１２とを含んでいる。
【００２９】
ヒータ１２は、例えば、ハウジング２の第１端２ａ側に設けられた受熱部６に熱供給する。ヒータ１２及び受熱部６は、図示の位置に限定されるものではなく、ハウジング２を加熱可能な位置であれば、他の部分に設けられてもよい。このようなフィルタシステム１１は、フィルタ１にヒータ１２を設ける必要がなく、フィルタ１とヒータ１２との最適な配置を自由に選択することができる。なお、ヒータ１２は、例えば、半導体製造装置（図示省略）の構成要素であってもよい。
【００３０】
次に、フィルタ１の各構成要素のより好ましい態様が説明される。
ハウジング２は、例えば、ステンレス鋼により形成される。このようなハウジング２は、熱伝導率が良好であり、受熱部６から供給された熱をハウジング２全体に均一に伝えることができる。
【００３１】
ハウジング２は、第１端２ａ及び第２端２ｂに、それぞれ、半導体製造装置の液化ガス搬送管（図示省略）を接続可能な取付部１３が設けられるのが望ましい。取付部１３は、例えば、ねじ構造である。このようなハウジング２は、半導体製造装置への取り付けが容易であり、フィルタ１の交換及びメンテナンスに要する時間も短縮することができる。
【００３２】
本実施形態の仕切部材３は、ハウジング２内のガス入口４とガス出口５との間に配されている。このような仕切部材３は、ガス入口４からガス出口５へ流れる液化ガスＧの流れの中に配されるので、上流側と下流側とに確実に区分することができる。
【００３３】
仕切部材３は、支持体７の第１端２ａ側を閉塞するキャップ１４を含むのが望ましい。このようなキャップ１４は、上流側の液化ガスＧが多孔質フィルタ部８を通過せずに下流側に流れること、及び、多孔質フィルタ部８を通過した液化ガスＧが上流側に逆流することを防止することができる。
【００３４】
本実施形態の支持体７は、複数の孔１５が形成された金属板から形成される。この金属板は、例えば、ステンレス鋼のパンチングメタルである。このような支持体７は、熱伝導率が良好であり、熱伝導部材９から供給された熱を支持体７全体に均一に伝えることができる。
【００３５】
支持体７の孔１５は、好ましくは、１．０〜１．５mmの直径を有している。このような支持体７は、多孔質フィルタ部８を保持するのに十分な剛性を有し、かつ、多孔質フィルタ部８を通過した液化ガスＧをその内側へ円滑に流すことができる。
【００３６】
図２は、図１のＡ−Ａ線の端面図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態の多孔質フィルタ部８は、支持体７に密着している。このような多孔質フィルタ部８は、支持体７からの熱を効率よく受けることができ、多孔質フィルタ部８全体が均一に加熱され得る。
【００３７】
図２に示されるように、多孔質フィルタ部８は、複数の不連続層１６を有するのが望ましい。複数の不連続層１６は、例えば、それぞれ、ステンレス鋼の内部に空間を有する長繊維の金属繊維焼結体である。この長繊維の平均繊維径は、好ましくは、１〜１００μｍである。このような多孔質フィルタ部８は、液化ガスＧの微細不純物を高精度で濾過することができる。
【００３８】
複数の不連続層１６は、例えば、径方向の最も内側の最内層１６Ａと、径方向の最も外側の最外層１６Ｂとを含んでいる。最内層１６Ａの平均空隙率Ｐ１は、最外層１６Ｂの平均空隙率Ｐ２よりも小さいのが望ましい。このような多孔質フィルタ部８は、液化ガスＧに対する高い濾過精度を発揮しつつ、全体の径方向の厚さを低減することができ、フィルタ１を小型化することができる。
【００３９】
最内層１６Ａの平均空隙率Ｐ１は、好ましくは、９０％未満であり、より好ましくは、８０％〜８９％である。最外層１６Ｂの平均空隙率Ｐ２は、好ましくは、９０％以上であり、より好ましくは、９０％〜９４％である。このような多孔質フィルタ部８は、液化ガスＧを円滑に精度よく濾過することができる。
【００４０】
本実施形態の複数の不連続層１６は、最内層１６Ａと最外層１６Ｂとの間の中間層１６Ｃをさらに含んでいる。中間層１６Ｃの平均空隙率Ｐ３は、最内層１６Ａの平均空隙率Ｐ１よりも大きく、最外層１６Ｂの平均空隙率Ｐ２よりも小さいのが望ましい。中間層１６Ｃの平均空隙率Ｐ３は、好ましくは、８５％〜９２％である。このような多孔質フィルタ部８は、最外層１６Ｂから最内層１６Ａにかけて、その平均空隙率Ｐが段階的に小さくなっており、液化ガスＧに対する高い濾過精度を発揮しつつ、液化ガスＧをより円滑に濾過することができる。
【００４１】
上述の複数の不連続層１６では、３層の場合が例示されたが、複数の不連続層１６は、３層に限定されるものではない。複数の不連続層１６は、例えば、４層以上であってもよく、２層であってもよい。複数の不連続層１６が４層以上である場合であっても、多孔質フィルタ部８は、最外層１６Ｂから最内層１６Ａにかけて、その平均空隙率Ｐが段階的に小さくなるのが望ましい。
【００４２】
熱伝導部材９は、例えば、ステンレス鋼により形成される。本実施形態の熱伝導部材９は、径方向に突出するフランジ部９ａを備えている。フランジ部９ａは、その外径がハウジング２の外径に等しいのが望ましい。このような熱伝導部材９は、熱伝導率が良好であり、ハウジング２から供給された熱を支持体７に効率よく伝えることができる。また、この熱伝導部材９は、ハウジング２との位置決めが容易であり、高精度のフィルタ１を効率よく製造することができる。
【００４３】
キャップ１４は、例えば、ステンレス鋼により形成される。このような熱伝導部材９は、熱伝導率が良好であり、支持体７から供給された熱により効率よく加熱される。このため、キャップ１４は、高温状態が維持され、ガス入口４から流入した液化ガスＧがキャップ１４に接触して再液化することを防止し得る。
【００４４】
本実施形態のキャップ１４は、ハウジング２に接触することなく、支持体７に固定されている。このようなキャップ１４は、ガス入口４から流入した液化ガスＧの流れの抵抗を低減し、液化ガスＧの圧力損失を抑制し得る。
【００４５】
なお、キャップ１４は、例えば、その一部がハウジング２に接触していてもよい。このようなキャップ１４は、ハウジング２の受熱部６から供給された熱を支持体７に伝えることができ、支持体７及び多孔質フィルタ部８をより効率的に加熱することができる。
【００４６】
本実施形態のハウジング２、熱伝導部材９、支持体７及びキャップ１４は、それぞれ、多孔質フィルタ部８よりも熱伝導率が大きい。このため、ハウジング２の受熱部６から供給された熱は、効率よく熱伝導部材９、支持体７及びキャップ１４に伝えられる。そして、熱伝導率が小さい多孔質フィルタ部８及び流路１０は、ハウジング２、熱伝導部材９、支持体７及びキャップ１４から均一に加熱されて、所望の温度を維持することができる。
【００４７】
上述の実施形態では、ハウジング２、支持体７、多孔質フィルタ部８、熱伝導部材９及びキャップ１４が、いずれもステンレス鋼により形成されていたが、これらは、例えば、ニッケル又はニッケル合金により形成されてもよい。このようなフィルタ１は、腐食性を有する液化ガスＧを継続的に濾過することができる。
【００４８】
次に、本実施形態のフィルタ１の製造方法が説明される。
図３は、フィルタ１の展開断面図であり、図４は、本実施形態のフィルタ１の製造方法を示すフローチャートである。図３及び図４に示されるように、本実施形態のフィルタ１の製造方法では、まず、仕切部材３が形成される仕切部材形成工程Ｓ１が行われる。
【００４９】
仕切部材形成工程Ｓ１では、例えば、第１段階として、パンチングメタルを円筒状に形成した支持体７の周囲に、多孔質フィルタ部８の複数の不連続層１６が積層される。多孔質フィルタ部８は、最内層１６Ａから順に１層ずつ焼結されるのが望ましい。すなわち、多孔質フィルタ部８の複数の不連続層１６は、まず、支持体７の周囲に最内層１６Ａが焼結される。複数の不連続層１６は、次に、中間層１６Ｃが最内層１６Ａの周囲に焼結され、その後、最外層１６Ｂが中間層１６Ｃの周囲に焼結されることで形成される。
【００５０】
本実施形態の仕切部材形成工程Ｓ１では、第２段階として、不連続層１６が積層された支持体７が、熱伝導部材９に溶接される。仕切部材形成工程Ｓ１では、第３段階として、複数の不連続層１６が積層された支持体７にキャップ１４が溶接されるのが望ましい。溶接は、例えば、レーザー溶接が好適に採用され得る。このような仕切部材形成工程Ｓ１は、複数の不連続層１６を精度よく効率的に製造することができる。なお、この実施形態では、溶接としてレーザー溶接が例示されているが、溶接は、レーザー溶接に替えて、例えば、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接等の周知のものが適宜採用され得る。
【００５１】
本実施形態のフィルタ１の製造方法では、仕切部材形成工程Ｓ１の次に、ハウジング２が、ガス入口部２Ａ、ガス出口部２Ｂ及び円筒部２Ｃの３つの部材として形成されるハウジング部材形成工程Ｓ２が行われる。なお、ハウジング部材形成工程Ｓ２は、仕切部材形成工程Ｓ１の次に行われる必要はなく、例えば、仕切部材形成工程Ｓ１とは別工程で行われていればよい。
【００５２】
本実施形態のフィルタ１の製造方法では、ハウジング部材形成工程Ｓ２の次に、ガス入口部２Ａと円筒部２Ｃとが溶接される第１溶接工程Ｓ３が行われる。第１溶接工程Ｓ３は、仕切部材形成工程Ｓ１の溶接と同様、例えば、レーザー溶接が好適に採用され得る。
【００５３】
本実施形態のフィルタ１の製造方法では、第１溶接工程Ｓ３の次に、円筒部２Ｃのまだ溶接されていないガス出口部２Ｂ側から、仕切部材形成工程Ｓ１で形成された仕切部材３が挿入される組付工程Ｓ４が行われる。組付工程Ｓ４では、熱伝導部材９のフランジ９ａが、円筒部２Ｃに当接して位置決めされるのが望ましい。本実施形態の組付工程Ｓ４では、さらに、熱伝導部材９のフランジ９ａにガス出口部２Ｂが当接されるのが望ましい。このような組付工程Ｓ４は、熱伝導部材９とハウジング２との位置決めが容易であり、高精度のフィルタ１を効率よく製造することができる。
【００５４】
本実施形態のフィルタ１の製造方法では、組付工程Ｓ４の次に、円筒部２Ｃ、仕切部材３及びガス出口部２Ｂが溶接される第２溶接工程Ｓ５が行われる。第２溶接工程Ｓ５は、仕切部材形成工程Ｓ１の溶接及び第１溶接工程Ｓ３と同様、例えば、レーザー溶接が好適に採用され得る。このようなフィルタ１の製造方法は、良好な濾過精度を安定して発揮することができるフィルタ１を容易に製造することができる。なお、第１溶接工程Ｓ３及び第２溶接工程Ｓ５は、仕切部材形成工程Ｓ１の溶接と同様、レーザー溶接に替えて、例えば、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接等の周知のものが適宜採用され得る。
【００５５】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。
【符号の説明】
【００５６】
１    フィルタ
２    ハウジング
３    仕切部材
４    ガス入口
５    ガス出口
６    受熱部
７    支持体
８    多孔質フィルタ部
９    熱伝導部材
１０    流路
【図１】
2020018981.tif 000003
【図２】
2020018981.tif 000004
【図３】
2020018981.tif 000005
【図４】
2020018981.tif 000006