(57)【要約】      （修正有）【課題】被処理ガス中の腐食性酸性ガス（塩化水素、フッ化水素など）を、低い圧力損失で、効率よく除去する。【解決手段】腐食性の酸性ガスを含む被処理ガスと接触して、反応し、前記酸性ガスを除去するための金属フィルタを、ハニカム状又はフィン状に形成する。このような金属フィルタは、(i)スペーサを介して複数の金属板が積層した積層体、(ii)平板状金属板と波形状金属板とが交互に積層した積層体、又は(iii)ハニカム状金属成形体などで構成してもよい。前記金属フィルタを構成する金属は、アルミニウムなどであってもよい。このような金属フィルタはクリーンルームを浄化するのに有用である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食性の酸性ガスを含む被処理ガスと接触して、反応し、前記酸性ガスを除去するための金属フィルタであって、ハニカム状又はフィン状である金属フィルタ。
【請求項２】
(i)スペーサを介して複数の金属板が積層した積層体、(ii)平板状金属板と波形状金属板とが交互に積層した積層体、又は(iii)ハニカム状金属成形体で構成されている請求項１記載のフィルタ。
【請求項３】
金属がアルミニウムである請求項１記載のフィルタ。
【請求項４】
クリーンルームを浄化するために使用され、かつ塩化水素及びフッ化水素から選択された少なくとも一種の酸性ガスを除去するための請求項１記載のフィルタ。
【請求項５】
請求項１記載のフィルタに、腐食性の酸性ガスを含む被処理ガスを接触させる酸性ガスの除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩化水素やフッ化水素などの酸性ガスを除去するのに有用な金属フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気中の有害ガスを除去するための種々の方法が検討されており、これらの方法の１つとして、活性炭による吸着作用を利用した吸着方法が利用されている。活性炭を用いる方法には、活性炭に薬品を添着し、活性炭の吸着作用に加えて、薬品の化学的な作用を利用する方法も知られている。また、活性炭を他の繊維と組み合わせてフィルタ濾材として用いたフィルタも知られている。
【０００３】
例えば、特開２０００−３１７２４３号公報（特許文献１）には、少なくともイオン交換繊維（ポリスチレン系ポリマー繊維など）と活性炭とを含む濾紙がフィルタ濾材として枠材内に内蔵され、イオン性ガスと有機ガスとを同時に吸着・除去するケミカルフィルタが開示されている。また、前記フィルタ濾材を複数枚積層して３次元構造体として、この３次元構造体を、濾材内を通過する被処理流体が濾材の内壁面に沿って平行流となる位置に、枠材内に充填することが開示されている。文献１には、コルゲート加工した濾材が、単位体積あたりの充填量を大きくでき、かつ平行流で通気できるため、圧力損失が抑えられる点、熱圧着のみの工程で容易に加工できる点などから好ましいことが開示されている。特開２００３−２７５５１８号公報（特許文献２）には、スペーサとライナとがコルゲート形状に構成されたフィルタ濾材（紙基材にイオン交換樹脂を分散混合した紙又は不織布など）であって、前記スペーサの厚さより前記ライナの厚さを厚くしたフィルタ濾材が開示されている。上記文献２の実施例では、活性炭微粒子５０重量％、天然パルプ繊維４０重量％及び熱可塑性複合繊維１０重量％を用いて湿式抄造した濾材をコルゲート加工したフィルタ素材を用いている。
【０００４】
しかし、このようなフィルタで使用される活性炭は、吸着性が高く、非処理ガス中の種々の成分を除去できるものの、環境温度の変化などにより、一旦吸着した成分を再度脱着し、放出する場合がある。特にクリーンルームなど、高い精度で浄化する必要がある用途では、使用するのが困難である。
【０００５】
特開２００３−３３４４４０号公報（特許文献３）には、空気中の微量塩基性ガス（アンモニアなど）又は微量酸性ガス（硫化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物など）を除去するガス濾過材に関し、窒素吸着によるＢＥＴ比表面積が３００ｍ2／ｇ以下である担体（炭素繊維、樹脂繊維、ガラス繊維、シリカ・アルミナ繊維、羊毛、綿などの繊維など）を用いるガス吸着濾材が開示されている。また、上記文献３には、プリーツ状又はハニカム状に加工してケーシングしてもよいことも開示されている。しかし、このような濾材では、ハロゲン化水素などを効率よく除去するのは困難である。
【０００６】
クリーンルームの空調装置のフィルタとして、アルミニウム、ステンレス鋼などの細線の網状物又は不織布を濾材として用い、枠体に装着した金属繊維フィルタが知られている。このようなフィルタは、被処理ガス中に含まれる塩化水素やフッ化水素などの酸性ガスとの反応により、金属繊維が腐食することにより、前記酸性ガスを除去している。また、特許第３３０９２８８号（特許文献４）には、金属繊維フィルタに装着される未処理の濾材自体を所定濃度の塩酸溶液に所定時間浸漬して腐食させる工程と、前記濾材を引き上げて所定時間乾燥させる工程とを実施し、吸引空気中に含まれる酸性ガス・ミスト等に対する除去性能活性化処理を行うことにより、前記濾材の初期除去性能を向上する金属繊維フィルタの濾材の初期除去性能向上方法が開示されている。しかし、このような濾材を用いると、酸性ガスの除去性を向上するためには、不織布や網の密度を高くする必要があるが、密度を高くすると圧力損失が大きくなり、効率よく酸性ガスを除去するのが困難となる。また、このような濾材では、不織布の個々の繊維に酸性ガスが付着又は吸着するため、洗浄等により濾材を細部まで清浄するのが困難であるとともに、洗浄後乾燥するのにも時間を要し、再利用性に劣る。
【特許文献１】特開２０００−３１７２４３号公報（請求項１、３及び１２、段落番号[0029]及び図５）
【特許文献２】特開２００３−２７５５１８号公報（請求項１及び４、段落番号[0038]）
【特許文献３】特開２００３−３３４４４０号公報（請求項１及び６、段落番号[0001]及び[0025]）
【特許文献４】特許第３３０９２８８号（請求項１、段落番号[0009]及び[0011]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、圧力損失を低減しつつ、被処理ガス中の酸性ガスを効率よく除去できる金属フィルタ及び酸性ガスの除去方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、酸性ガスの除去性能を長期間維持できるとともに、容易に再利用可能な金属フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、ハニカム状又はフィン状の金属フィルタを、塩化水素、フッ化水素などの腐食性酸性ガスを含む被処理ガスと接触させると、低い圧力損失で、被処理ガス中の酸性ガスを高い除去率で除去できることを見いだし、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明の金属フィルタは、腐食性の酸性ガスを含む被処理ガスと接触して、反応し、前記酸性ガスを除去するための金属フィルタであって、ハニカム状又はフィン状に形成されている。このような金属フィルタは、(i)スペーサを介して複数の金属板が積層した積層体、(ii)平板状金属板と波形状金属板とが交互に積層した積層体、又は(iii)ハニカム状金属成形体などで構成してもよい。前記金属フィルタを構成する金属は、アルミニウムなどであってもよい。このような金属フィルタは、例えば、塩化水素及びフッ化水素から選択された少なくとも一種の酸性ガスを除去することができ、クリーンルームを浄化するのに有用である。
【００１１】
本発明には、前記金属フィルタに、腐食性の酸性ガスを含む被処理ガスを接触させる酸性ガスの除去方法も含まれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、塩化水素、フッ化水素などの酸性ガスを含む被処理ガスと接触させる金属フィルタとして、ハニカム状又はフィン状の金属フィルタを用いるので、圧力損失を低減して、被処理ガス中の酸性ガスを高い除去率で効率よく除去できる。また、酸性ガスの除去性能を長期間維持することもできる。さらに、金属フィルタは、不織布や網状などでなく、金属板などで構成できるため、洗浄等により、容易に再生及び再利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、必要に応じて添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の金属フィルタ（フィルタ構造）の一例を示す概略斜視図である。図１の例において、金属フィルタ（フィン状金属フィルタ）１は、複数のアルミニウム板２がスペーサ３を介して積層された積層構造を有している。なお、スペーサ３の形状を明確に示すため、図１では、スペーサ３部分で積層方向に切断した断面にハッチを付し、端面として示している。アルミニウム板２は、一方の面から他方の面に向かって厚み方向に開口した複数の孔２ａを有しており、この孔２ａは、アルミニウム板を積層させたとき、各アルミニウム板の孔が同じ位置になるように形成されている。そして、積層構造のアルミニウム板の前記孔２ａの一部には、ステンレススチール（ＳＵＳ，クロム鋼）製の支柱（連結又は固定手段）４が挿入され、積層構造を形成する全てのアルミニウム板を固定している。
【００１５】
なお、図１の例では、アルミニウム板２は、前記孔２ａ部分の周縁部が、厚み方向に折り曲げられ、アルミニウム板２の一方の面から突出（又は延出）している。そして、この折曲により形成された折曲部（又は延出部）を、前記スペーサ３として利用し、隣接するアルミニウム板を離間している。前記折曲部（スペーサ３）の一部を、隣接するアルミニウム板の折曲部に挿入可能に形成し、隣接するアルミニウム板同士を固定してもよい。なお、スペーサ３は、前記孔２ａの形成に伴って、形成されてもよく、スペーサ３及び孔２ａのうちいずれか一方を先に形成し、次いで他方を形成してもよい。
【００１６】
このような金属フィルタは、塩化水素、フッ化水素などの腐食性の酸性ガスを含む被処理ガスが、隣接するアルミニウム板間に形成された空間を通過（すなわち、図１中の矢印で示す方向に流通）するように、積層体の端面を被処理ガスの流路に向けて配設され、前記アルミニウム板を被処理ガス中の前記酸性ガスと接触させることにより、腐食される（すなわち、前記酸性ガスと反応する）。そして、この腐食作用により、被処理ガス中の酸性ガスを除去可能である。
【００１７】
図２は、本発明の金属フィルタ（フィルタ構造）の他の例を示す概略斜視図である。この例では、金属フィルタは、平板状のアルミニウム板12aと、波板状（コルゲート状）のアルミニウム板12bとが、交互に積層された積層構造を有しており、ハニカム状フィルタ１１を形成している。なお、複数のアルミニウム板12a及び12bは、支柱等の連結又は固定手段により少なくとも部分的に固定してもよい（図示せず）。そして、波板状アルミニウム板12bと平板状アルミニウム板12aとの間に形成された空間に、腐食性酸性ガスを含む被処理ガスを通過させて、アルミニウム板１２に被処理ガスを接触させることにより、前記酸性ガスを除去可能である。
【００１８】
図３は、本発明の金属フィルタ（フィルタ構造）のさらに他の例を示す概略斜視図である。図３の例では、横方向（水平方向）に所定間隔をおいて離間して配列した複数のアルミニウム板22aと、所定の間隔で離間され、かつ縦方向（垂直方向）に配列した複数のアルミニウム板22bとが、断面格子状に交差した状態で、アルミニウム製の角管状枠体２５に収容され、ハニカム状の金属フィルタ２１を形成している。
【００１９】
このような金属フィルタは、被処理ガス中に含まれる塩化水素及び／又はフッ化水素などの腐食性酸性ガスを、低い圧力損失、かつ高い除去率で効率よく除去することができる。そのため、金属フィルタで被処理ガスを処理した後、特にクリーンルームなど、高いレベルでの浄化が必要とされる場所などに処理ガスを循環させることもできる。なお、水分を含む被処理ガスでは、前記酸性ガスは、酸（例えば、塩化水素では塩酸、フッ化水素ではフッ酸）のミストとして被処理ガスに含まれる場合もある。
【００２０】
本発明において、フィルタの形状は、フィン状又はハニカム状である限り、上記の例に限定されず、複数の金属部材（金属板など）でフィン状又はハニカム状フィルタを形成してもよく、単一の金属部材でフィン状又はハニカム状フィルタ（フィン状又はハニカム状金属成形体）を形成してもよい。フィルタの形状は、例えば、複数の平板状及び／又は波板状金属板（アルミニウム板など）を、別部材として形成されたスペーサを介して積層した積層構造、少なくとも一方の面に突起部などの離間部を備えた平板状及び／又は波板状金属板を積層した積層構造、隣接する波板状金属板を波形の凸部同士が重なるように積層した積層構造、波板状金属板を、縦方向の端部を芯部にして巻いて形成される積層構造などであってもよい。なお、これらの形状のフィルタ及び前記図１〜３の形状のフィルタは、それぞれ単独で用いてもよく、二種以上組み合わせて使用してもよい。例えば、同種又は異種の複数のフィルタを上流側のフィルタと、下流側のフィルタとで構成してもよく、同種又は異種の複数のフィルタを縦、横及び／又は斜め方向に並列させて用いてもよい。
【００２１】
フィルタを構成する金属板の形状は、前記平板状又は波板状金属板に限られず、例えば、平面と湾曲面とを（例えば、交互に）有する金属板やプリーツ状金属板などであってもよい。また、金属板には、必要により、孔部、凹部及び／又は凸部などが形成されていてもよく、エンボス加工されていてもよい。なお、孔部や凹凸部を利用して、複数の金属板を連結又は固定してもよい。例えば、隣接する金属板にそれぞれ凹部と凸部とを形成し、この凹部と凸部との嵌合により金属板を連結又は固定してもよい。なお、複数の金属板を積層した金属フィルタでは、孔部や凹凸部などの位置は、金属板間で同位置に形成されていてもよく、異なっていてもよい。
【００２２】
複数の金属板を積層した金属フィルタでは、必ずしも全ての金属板を連結又は固定（又は締結）する必要はなく、一部の金属板を固定してもよい。また、各金属板を固定しなくてもよい。なお、固定又は締結手段も特に制限されず、前記の例に限らず、ボルト・ナットやネジなどにより隣接する金属板を固定又は連結してもよく、金属板の端部をクリップ、バックル又はワイヤ状の締結手段などにより固定してもよい。ワイヤ等により複数の金属板全体を巻回することにより固定してもよい。
【００２３】
また、必要により、枠体（アルミニウム、ステンレスなどの金属製枠体、樹脂製枠体など）などに金属フィルタを装着して用いてもよい。枠体の形状も特に制限されず、例えば、多角管状、円管状、楕円管状などであってもよい。
【００２４】
フィルタを構成する金属板の厚みは、例えば、０．０１〜３ｍｍ、好ましくは０．０２〜１．５ｍｍ、さらに好ましくは０．０３〜１ｍｍ程度である。隣接する金属板間の距離（層間距離）は、例えば、０．５〜３ｍｍ、好ましくは０．８〜２．５ｍｍ、さらに好ましくは１〜２ｍｍ程度である。なお、積層構造を有するフィルタでは、高さ方向の層数は、例えば、２０〜１，０００、好ましくは３０〜７５０、さらに好ましくは５０〜５００程度であってもよい。
【００２５】
なお、ハニカム状フィルタ（ハニカム状金属成形体など）において、ハニカムのセル数は、１平方インチ（２．５ｃｍ×２．５ｃｍ）あたり、１０〜１５００個、好ましくは２０〜１０００個、さらに好ましくは２５〜７５０個（例えば、３０〜４００個）程度である。
【００２６】
金属フィルタの厚みは、例えば、１ｃｍ以上（例えば、１〜１００ｃｍ）、好ましくは３〜５０ｃｍ、さらに好ましくは５〜３０ｃｍ（例えば、６〜１５ｃｍ）程度である。
【００２７】
金属フィルタを構成する金属としては、腐食性の酸性ガスの種類に応じて、アルミニウムに限らず、前記酸性ガスにより腐食可能な各種金属又は合金（ステンレスなど）が使用できる。なお、金属フィルタで処理したガスをクリーンルームなどの高いレベルでの浄化が要求される場所などに循環させる用途では、通常、アルミニウムを用いる場合が多い。
【００２８】
なお、金属フィルタは、酸処理（例えば、塩酸処理）してもよい。酸処理は、金属フィルタ（又は金属板などのフィルタの構成要素）を酸に浸漬し、乾燥することにより行ってもよく、酸をスプレー等により噴霧することにより行ってもよい。また、酸処理は、酸を含むガス又はミストを金属フィルタに通過又は流通させることにより行ってもよい。金属フィルタを酸処理すると、前記酸性ガスの除去性能を向上できる。酸処理の時期は、特に制限されず、前記被処理ガスの処理に先立って酸処理し、金属フィルタの初期の除去性能を向上してもよく、被処理ガスと接触させた金属フィルタを適宜酸処理（例えば、所定期間経過する毎に酸処理）してもよい。なお、酸処理の詳細は、例えば、特許第３３０９２８８号公報などを参照できる。
【００２９】
本発明の金属フィルタは、必要により、慣用の除塵フィルタ（電気集塵式フィルタ、帯電フィルタ、不織布フィルタなど）と組み合わせて用いてもよい。除塵フィルタは、通常、金属フィルタの上流側に配設する場合が多い。
【００３０】
本発明では、前記金属フィルタに、腐食性の酸性ガスを含む被処理ガスを接触させることにより、酸性ガスを除去する。被処理ガスの温度は、金属フィルタの酸性ガス除去能を損なわない範囲で、適宜選択でき、例えば、−３０℃〜１００℃、好ましくは−１０℃〜８０℃、さらに好ましくは０〜５０℃（例えば、０〜４０℃）程度であってもよい。
【００３１】
被処理ガスの線流速は、例えば、１ｃｍ／秒〜４ｍ／秒、好ましくは１０ｃｍ／秒〜３．５ｍ／秒、通常５０ｃｍ／秒〜３ｍ／秒（例えば、２〜３ｍ／秒）程度であってもよい。また、空間速度は、例えば、２０〜５００，０００ｈ-1、好ましくは１００〜３００，０００ｈ-1、さらに好ましくは１，０００〜２００，０００ｈ-1（例えば、１０，０００〜１５０，０００ｈ-1）、特に１００，０００〜１５０，０００ｈ-1（例えば、１２０，０００〜１５０，０００ｈ-1）程度であってもよい。
【００３２】
本発明の金属フィルタは、不織布や網状の金属繊維ではなく、フィン状又はハニカム状に形成されているので、低い圧力損失で、高い除去効率で、腐食性酸性ガスを除去できる。また、前記金属フィルタは、単位容積当たりの金属の割合（充填量）が大きいため、高い除去性能を長期間に亘り維持することもできる。さらに、酸性ガスとの接触によりフィルタに付着した酸性ガス成分を、洗浄等により容易に除去してフィルタを再生することができ、繰り返し使用することもできる。なお、金属フィルタは、例えば、使用した金属フィルタ（又はフィルタを構成する金属板、ハニカム状金属成形体などのフィルタエレメント）を水などの洗浄液により洗浄し、乾燥させることにより再生可能である。また、金属フィルタでは、接着剤等を用いる必要がないため、接着剤に由来する有機成分を放出することもない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の金属フィルタは、腐食性の酸性ガスを含む被処理ガスであっても、効率よく除去できるため、種々の気体浄化用途、例えば、排気口に配設して浄化された排気ガスを放出する用途などの他、浄化された処理ガスを循環させる用途、例えば、空調装置のフィルタなどとして有用である。特に、本発明の金属フィルタは、クリーンルーム（半導体や液晶製造用のクリーンルームなど）で使用されるフィルタ（例えば、空調装置のフィルタなど）として利用可能であり、クリーンルームを浄化するのに有用である。
【実施例】
【００３４】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３５】
実施例１
図１の構造を有するフィン状フィルタを、フィルタのアルミニウム板が被処理ガスの流れと平行になる状態で空調ダクトに装着し、矢印のように、温度２０±５℃、相対湿度５０±２０％で、７ｐｐｂの塩化水素及び３３ｐｐｂのフッ化水素を含む被処理ガスを、空間速度１２０，０００〜１５０，０００ｈ-1及び線流速（ＬＶ）２．５ｍ／秒で、フィルターに通過させた。そして、フィルタ通過後の処理ガスを、２Ｌ／分の供給量で１時間、超純水（１００ｍＬ）中に捕集し、得られた溶液をイオンクロマトグラフ分析したところ、塩化水素及びフッ化水素成分のいずれも検出されなかった。
【００３６】
なお、前記フィルタは、厚み０．５ｍｍのアルミニウム板（７５ｍｍ×１５０ｍｍ）を、アルミニウム板に形成された孔部（内径φ１０ｍｍ）の周囲に形成された折曲部（又は凸部、なお、アルミニウム板の反対面から見ると凹部に該当する）を利用して１．５ｍｍの層間隔で、７５枚積層し、積層した状態でＳＵＳ製の支柱（外径φ１０ｍｍ）を孔部に挿入して各板を固定することにより作製した。前記アルミニウム板は、フィルタの作製に先立って、予め塩酸（濃度０.５ｍｏｌ／Ｌ）を用いて、酸化被膜を除去し、乾燥したものを用いた。
【００３７】
表１に結果を示す。なお、表１には、上記フィルタを用いることなく、アルミニウム繊維不織布（線流速約０.４ｍ／秒）を用いた例（第１２回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会梗概集２８５〜２８８頁,「ガス・ケミカルイオンのウエハへの影響評価と汚染対策（その６）金属繊維フィルタの除去性能の解析」よりデータを抜粋）（比較例１）及び活性炭ハニカムを用いた例（第１２回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会梗概集２８３〜２８４頁,「クリーンルーム内酸性ガスの汚染対策」よりデータを抜粋）（比較例２）を併せて記載した。
【００３８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は本発明の金属フィルタの一例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は本発明の金属フィルタの他の例を示す概略斜視図である。
【図３】図３は本発明の金属フィルタのさらに他の例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１１，２１…金属フィルタ
２，１２，12a，12b，２２，22a，22b…金属板
３…スペーサ
【図１】
2006167688.tif 000004
【図２】
2006167688.tif 000005
【図３】
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