(57)【要約】【課題】中心部内側流路に対するエア除去性能を高めることができるフィルタカートリッジを提供すること。【解決手段】円筒状のフィルタ部材１１の中心部空間が、入口３１に接続する内側流路４０と、出口３２に接続する外側流路４３とに分けられ、入口３１から導入された被ろ過液が、内側流路４０を通ってフィルタ部材下方の底部４１、次いでフィルタ部材１１の半径方向外側空間４２へと流れ、ここからフィルタ部材１１を中心部へと通過してろ過され、ろ過液が、外側流路４３を通って出口３２から吐出されるように構成されたフィルタカートリッジ１に対し、内側流路４０を形成する内筒１４の内周壁面１４’の下流側部分に螺旋状の溝５０を設ける。この溝５０により内側流路４０を通るろ過液の流れを乱し、層流の発生を防止して、壁面１４’に気泡が残存しにくくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のフィルタ部材の中心部空間が、入口に接続する半径方向内側の中心部内側流路と、出口に接続する半径方向外側の中心部外側流路とに分けられ、入口から導入された被ろ過液が、前記中心部内側流路を通ってフィルタ部材下方の底部へ、次いで底部からフィルタ部材の半径方向外側空間へと至った後、半径方向外側空間から中心部へとフィルタ部材を通過してろ過され、このろ過液が、前記中心部外側流路を通って出口から吐出されるように構成されたフィルタカートリッジにおいて、
前記中心部内側流路における下流側部分に被ろ過液の流れを乱すことができる手段を設けたことを特徴とするフィルタカートリッジ。
【請求項２】
前記手段は、前記中心部内側流路を形成する壁面に設けた凹部及び／又は凸部であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項３】
前記凹部及び／又は凸部は螺旋状に形成される請求項２に記載のフィルタカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタカートリッジに関し、更に詳しくは、半導体ウエハやＬＣＤ用ガラス基板等の製造時に用いるアミン系等の有機剥離液や顔料分散フォトレジスト、あるいは化学的機械的研磨装置の使用時に用いるスラリー等のろ過、純水の製造等に使用するフィルタカートリッジ、特にその構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタカートリッジ（以下、単に「カートリッジ」ともいう。）は、フィルタ組立体と、フィルタ組立体を収容するハウジング（ボウル）と、被ろ過液の入口、ろ過液の出口及びベントを有するハウジング蓋体（ヘッド）とから構成され、フィルタ組立体は、プリーツ折りを付けた多孔質膜を円筒状にしたフィルタ部材を半径方向内外の多孔筒間に収納し、上下のエンドキャップを融着等して成る。
【０００３】
カートリッジとしては、被ろ過液を、入口からまずフィルタ部材の半径方向外側空間に導入し、ここから中心部へとフィルタ部材を通過させ、中心部から出口へと吐出するものがある（例えば特開平５−３２９３３７号、特開２００４−１３０２５３号等参照）。このタイプのカートリッジでは、フィルタ部材半径方向外側空間のハウジング底部側で被ろ過液の流れが滞りがちで、そのため、底部付近に未ろ過の異物が残留したり、フィルタ部材の底部側が上部側（ハウジング蓋体側）に比べて使用効率が落ちる場合がある。
【０００４】
この点を改善するものとして、フィルタ部材の中心部空間を、半径方向内側の中心部内側流路（以下、単に「内側流路」ともいう。）と、半径方向外側の中心部外側流路（以下、単に「外側流路」ともいう。）とに分け、入口から導入した被ろ過液を、まず内側流路に通した後、ハウジング底部からフィルタ部材の半径方向外側空間へと送ることにより、ここでの滞留を防止し、ここから中心部へとフィルタ部材を均等に通過させ、ろ過液を、外側流路を通って出口から吐出させるように構成したフィルタカートリッジが知られている。
【特許文献１】特開平５−３２９３３７号公報
【特許文献２】特開２００４−１３０２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このタイプのカートリッジでは、被ろ過液の導入の初期段階において、内側流路から空気（気泡）を完全に除去する必要があり、もしそこに残存した気泡が後にろ過液にわずかでも混入すると、例えば製造中の半導体ウエハ等に不具合を発生させ得る。最初に内側流路内に存在する空気の大部分は、被ろ過液の導入により、内側流路外に押し出され、ハウジング蓋体のベントからハウジング外部に排出されるが、一部気泡が内側流路を形成する壁面の特に下流側（底部側）に付着して残る場合がある。これは、入口から内側流路に流入する液体は、該流路の上流側では比較的乱流で、これが下流に行くに従って安定した層流になり、この流路下流側の層流状態では、流路壁面に対する液体の粘性により、流れの中心部に比べて半径方向外側の流速が遅い速度勾配が水平断面に沿って生じ、そのため、気泡の浮力と壁面に沿う低速流が気泡を押し流そうとする力とが釣り合うためであると考えられる。
【０００６】
なお、内側流路中の液体の流速又は流量を増せば、エア除去性能も高まるが、カートリッジ構成要素の強度及び形状、あるいはカートリッジが連結される他の機器との関係等により、流速及び流量を高めるにも限度があり、また、水平断面に対し上下長が長くなる内側流路ではその下流側に上記層流が生じやすい。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、その目的は、中心部内側流路に対するエア除去性能を高めることができるフィルタカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、円筒状のフィルタ部材の中心部空間が、入口に接続する半径方向内側の中心部内側流路と、出口に接続する半径方向外側の中心部外側流路とに分けられ、入口から導入された被ろ過液が、前記中心部内側流路を通ってフィルタ部材下方の底部へ、次いで底部からフィルタ部材の半径方向外側空間へと至った後、半径方向外側空間から中心部へとフィルタ部材を通過してろ過され、このろ過液が、前記中心部外側流路を通って出口から吐出されるように構成されたフィルタカートリッジにおいて、前記中心部内側流路における下流側部分に被ろ過液の流れを乱すことができる手段を設けたことを特徴とするフィルタカートリッジが提供される。
【０００９】
本発明において、中心部内側流路における下流側部分とは、内側流路の軸方向中間よりも底部側の１／２部分であり、好ましくは、更にこの１／２部分の中間よりも底部側の１／４部分である。
【００１０】
被ろ過液の流れを乱すことができる手段としては、内側流路内に別個の部材を配置することも考えられるが、別部材とはせずに内側流路壁面に直接設ける（壁面を加工する）ことが望ましい。
【００１１】
本発明の実施形態において、前記手段は、前記中心部内側流路を形成する壁面に設けた凹部及び／又は凸部である。この凹部及び／又は凸部は、内側流路下流側の壁面に沿う流体と干渉し合い、流れを部分的に乱すことにより、安定した層流すなわち流れの速度勾配の発生を阻止したり、気泡が流れにより粉砕されやすくする。粉砕された気泡は浮力が低減し、排出が促進される。
【００１２】
本発明の実施形態において、前記凹部及び／又は凸部は螺旋状に形成される。凹部及び／又は凸部を螺旋状とすることにより、内側流路下流側において旋回状の乱流が発生し、この旋回流により気泡が一層粉砕されやすくなる。また、該内側流路を成す部材の成形時に回転を伴いながら型抜きできるため、成形プロセスを複雑にすることはない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、中心部内側流路における下流側部分に被ろ過液の流れを乱すことができる手段を設けたことにより、この部分における安定的な層流の発生を阻止し、水平断面に沿う流れの速度勾配をならし、相対的に壁面に沿う流速を高め、壁面上に気泡が残存しにくくし、また、乱流で気泡を粉砕し、浮力を低減して気泡の排出を促進することができる。なお、中心部内側流路の軸方向長さが長くなる程、安定的な層流が生じやすくなるため、中心部内側流路が長い程、本発明による作用効果が有効となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係るフィルタカートリッジを図面を参照して説明する。図１は、フィルタカートリッジ１の概略縦断面図である。カートリッジ１は、フィルタ組立体１０と、フィルタ組立体１０を収容するハウジング（ボウル）２０と、被ろ過液の入口３１及びこれに続く入口流路３１’、ろ過液の出口３２及びこれに続く出口流路３２’、並びにベント３３が組み込まれたハウジング蓋体（ヘッド）３０とから構成される。フィルタ組立体１０は、プリーツ折りを付けた多孔質膜を円筒状にして成るフィルタ部材１１と、フィルタ部材１１の半径方向外側を囲む多孔筒であるスリーブ１２と、フィルタ部材１１の半径方向内側を囲む多孔筒であるコア１３と、コア１３の内側中心部に配置される内筒１４と、フィルタ部材１１の上部に融着される上部エンドキャップ１５と、フィルタ部材１１の底部に融着される底部エンドキャップ１６とを備えている。コア１３と内筒１４とは一体の樹脂成形品であり、コア１３の下端部と内筒１４の下端部とは底板１３’で連結され、この間は閉鎖される。コア１３内部は、内筒１４によってその半径方向内側の内側流路４０と、外側の外側流路４３とに分割される。内筒１４の上端部は入口流路３１’に接続され、内筒１４対応部分を除くコア１３の上端部は出口流路３２’に接続される。フィルタカートリッジ１内部における液体の流通経路は、入口３１→入口流路３１’→内側流路４０→フィルタ部材下方のハウジング底部４１→フィルタ部材半径方向外側空間４２→フィルタ部材１１→外側流路４３→出口流路３２’→出口３２となる。なお、フィルタ部材半径方向外側空間４２の上端部は、ハウジング蓋体３０によって液密及び気密に閉鎖されている。
【００１５】
次に、カートリッジ１の特徴部分について説明する。内筒１４は、内径が一定の１０ｍｍで、軸方向長が１００ｍｍであり、その内周壁面１４’における下流側約１／４部分に、乱流発生手段として、螺旋状の溝５０が一例として４本形成されている。溝５０の断面はほぼ矩形で、深さが１ｍｍ、幅が１．５ｍｍ、対水平傾斜角度が６０度、溝−溝間ピッチが６．５ｍｍである。このような溝５０を有する内筒付きコア１３は、その成形時に回転を伴いながら型抜き可能である。
【００１６】
以上のように構成されたカートリッジ１では、入口３１及び入口流路３１’から導入された被ろ過液が内側流路４０を下方へと流れる際、溝５０と干渉して、流路４０内下流側部分で旋回状の乱流が発生する。そのため、この下流側部分では、安定した層流や流れの速度勾配が生じず、内筒壁面５０に気泡が残存しにくく、また、旋回流が気泡を破砕して浮力を低減し、気泡の排出を促す。
【００１７】
以上の例では、乱流発生手段として螺旋状の溝５０を挙げたが、これに限らず、内筒壁面１４’に凸部を散在させたり、下流側部分の内筒内径を例えば波状に変化させるようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るフィルタカートリッジの概略的な縦断面図である。
【図２】図１のフィルタカートリッジの中心部内側流路の下流側部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  フィルタカートリッジ
１０  フィルタ組立体
１１  フィルタ部材
１２  スリーブ
１３  コア
１４  内筒
２０  ハウジング
３０  ハウジング蓋体
３１  入口
３２  出口
４０  内側流路
４３  外側流路
５０  溝
【図１】
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【図２】
2008264603.tif 000004