(57)【要約】  【課題】  被処理ガスと波板積層体の壁面に担持された機能材との接触効率を顕著に高めると共に、コンパクト化できるか、又は有効表面積が大きく採れる波板積層体フィルタを提供すること。  【解決手段】  機能材が担持された波板が、被処理ガスの流路となる隙間を保持して積層される波板積層体フィルタであって、山部の頂点間を結ぶ方向における隙間が、波板を形成する山部の山高（ｈ）から波板厚み（ｄ）を差し引いた寸法より小さい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能材が担持された波板が、被処理ガスの流路となる隙間を保持して積層される波板積層体であって、山部の頂点間を結ぶ方向における隙間が、波板を形成する山部の山高（ｈ）から波板厚み（ｄ）を差し引いた寸法より小さいことを特徴とする波板積層体フィルタ。
【請求項２】
前記隙間が、０．３〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の波板積層体フィルタ。
【請求項３】
前記波板間に前記隙間を形成させるスペーサーを介在させたことを特徴とする請求項１又は２記載の波板積層体フィルタ。
【請求項４】
前記波板積層体は串状固定治具で串刺しにより固定されたことを特徴とする請求項１又は２記載の波板積層体フィルタ。
【請求項５】
前記波板積層体は、１００ｍｍ当り６０〜２５０枚の波板が積層されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の波板積層体フィルタ。
【請求項６】
脱臭フィルタ、除湿フィルタ、ケミカルフィルタ又は有機溶剤除去フィルタであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の波板積層体フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理ガスと波板積層体の壁面に担持された機能材との接触効率を高めた波板積層体フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造・液晶製造等の先端産業では、製品の歩留まりや品質、信頼性を確保するため、クリーンルーム内における空気や製品表面の汚染制御が重要となっている。特に半導体産業分野では製品の高集積度化が進むにつれ、ＨＥＰＡ、ＵＬＰＡ等を用いた粒子状汚染物質の制御に加え、イオン性ガス状汚染物質の制御が不可欠となっている。
【０００３】
これら粒子状汚染物質やイオン性ガス状汚染物質を除去するために、イオン交換基などの機能材を、ケミカルフィルタに導入することが行われている。例えば、特開２００１−３１７２４３号公報には、少なくとも、イオン交換繊維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、特開平１０−１６５７３０号公報には、対向する一対の空気の流入口と流出口に形成された外枠の内部に、波形板もしくは山形板の形状をしたガス状不純物を吸着する性質のある複数枚の吸着シートを、空気の流通方向と平行にして互いに隙間を空けた状態で重ねて配置したガス状不純物吸着フィルタが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３１７２４３号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平１０−１６５７３０号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これら従来のケミカルフィルタは、実際には高い除去効率と低い圧力損失を両立させるためコルゲート状に積層された構造体を用いるものである。コルゲート状積層体は波形状の中芯材と平板状のライナー材を積層して形成される流路が真っ直ぐで且つ被処理ガスが通過する方向が該流路と同じであるストレート流型が多用されている。ストレート流型はフィルタの流入口近傍では被処理ガスの流れが乱流又は乱流に近い状態であり、該被処理ガスが攪拌されるため被処理ガスとコルゲート状積層体の壁面に担持された機能材との接触効率が高いものの、被処理ガスがコルゲート状積層体の内部を通過するに従って被処理ガスの流れが乱流から層流に近づいていき、出口近傍では略層流になって接触効率が低下する。このため、フィルタ全体としては、接触効率が高いとは言えず被処理ガスからの吸着物質の吸着効率は十分ではないという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、被処理ガスと積層体壁面に担持された機能材との接触効率を顕著に高めると共に、フィルタ全体をコンパクト化できるか、あるいは有効表面積を大きく採れる波板積層体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】
【０００６】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、従来のストレート流型コルゲート積層体フィルタにおいて、平板状のライナー材を省略し、且つ波板同士を狭い隙間を形成するように近接して積層させれば、圧力損失は生じるものの被処理ガスと波板積層体の壁面に担持された機能材との接触効率が顕著に高くなると共に、該積層体はコンパクト化できるか、又は有効面積を大きく採れること等を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明（１）は、機能材が担持された波板が、被処理ガスの流路となる隙間を保持して積層される波板積層体であって、山部の頂点間を結ぶ方向における隙間が、波板を形成する山部の山高（ｈ）から波板厚み（ｄ）を差し引いた寸法より小さい波板積層体フィルタを提供するものである。
【０００８】
また、本発明（２）は、前記隙間が、０．３〜１．５ｍｍである波板積層体フィルタを提供するものである。
【０００９】
また、本発明（３）は、前記波板間に前記隙間を形成させるスペーサーを介在させた前記波板積層体フィルタを提供するものである。
【００１０】
また、本発明（４）は、前記波板積層体は串状固定治具で串刺しにより固定された前記波板積層体フィルタを提供するものである。
【００１１】
また、本発明（５）は、前記波板積層体は、１００ｍｍ当り６０〜２５０枚の波板が積層されたものであることを特徴とする前記波板積層体フィルタを提供するものである。
【００１２】
また、本発明（６）は、脱臭フィルタ、除湿フィルタ、ケミカルフィルタ又は有機溶剤除去フィルタであることを特徴とする前記波板積層体フィルタを提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被処理ガスと波板積層体の壁面に担持された機能材との接触効率が顕著に高くなると共に、該積層体はコンパクト化できるか、又は有効表面積を大きく採れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態における波板積層体フィルタ（以下、単に「フィルタ」とも言う。）を図１〜図５を参照して説明する。図１は本例のフィルタの一部を示す鳥瞰図、図２は本例のフィルタに係る波板間の隙間を説明する図、図３は本例のフィルタに係る波板間の隙間形成方法を説明する図、図４は本例のフィルタに係る波板間の他の隙間形成方法を説明する図、図５は本例のフィルタの斜視図である。なお、図１は左右方向に連続し、また上下方向に積層する構造であるが、構造を明確にするため一部の記載を省略した。なお、図２における波板１１ｇ〜１１ｉの積層形態は、隙間を説明するための模式図であり、実際の波板の積層形態を示したものではない。
【００１５】
本発明において、フィルタとしては、特に制限されず、脱臭フィルタ、除湿フィルタ、ケミカルフィルタ又は有機溶剤除去フィルタが挙げられる。また、波板に担持される機能材としては、特に制限されず、被処理ガス中から除去したい物質に応じて適宜選択することができる。具体的には、脱臭フィルタの場合、活性炭及びゼオライトなどが挙げられ、除湿フィルタの場合、シリカゲル及びモレキュラーシーブなどが挙げられ、ケミカルフィルタの場合、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂及びイオン交換繊維等が挙げられる。ケミカルフィルタの場合、特に酸性ガスを目的とした場合には水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウム等を用いることも有効である。また、有機溶剤除去フィルタの場合、活性炭、ゼオライトが挙げられる。これら機能材は１種単独、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これら機能材を波板に担持する方法としては、特に制限されず、粉末状、粒状、塊状、繊維状などを接着材で接着する方法、機能材を含む懸濁液を塗布して接着する方法などが挙げられる。また、担持順序としては、特に制限されず、波板成形前のペーパーの段階で担持させる方法及び波板成形後、機能材を含む懸濁液に該波板を浸漬して担持する方法などが挙げられる。なお、機能材を担持した波板には、吸着剤をバインダ等のよって波板形状に固めたものも含まれる。これらの機能材はイオン交換機能、電荷的吸着機能あるいはミクロポア吸着機能により、被処理ガス中の汚染物質を除去するものである。
【００１６】
フィルタ１０は、機能材が担持された波板が、被処理ガスの流路となる隙間を保持して積層される波板積層体である。すなわち、波形状のピッチ、山高寸法が同一である多数の波板１１ａ〜１１ｄは被処理ガスの通気方向に直角な方向に互いに近接するようにして積層されるものである。波形状としては、特に制限されず、山形形状や三角形状なども含まれる。
【００１７】
図２に示すように、波板１１ｈと波板１１ｉ間の山部１２の頂点１２１を結ぶ方向において形成される隙間の最大隙間Ｃｍａｘは、波板を形成する山部１２の山高ｈから波板厚みｄを差し引いた寸法である。すなわち、最大隙間Ｃｍａｘを有して形成された積層体は側面視において隙間がない状態（反対側の景色が見えない状態）である。最大隙間Ｃｍａｘが（ｈ−ｄ）を超えると、従来の中芯材となる波板と平板で積層されるコルゲート積層体と同様に、被処理ガスと積層体の壁面に担持された機能材との接触が十分に行われない。波板間において形成される隙間の最小値としては、特に制限されないが、波板厚みｄと同じ寸法であることが好ましい。隙間の最小値が、波板厚みｄ未満であると、圧力損失が大きくなり過ぎ実用に耐えないものとなる。なお、波板の山部は谷部と同一形状であるため、隙間寸法は谷部１３の最底点間方向において形成される隙間を採ってもよい。
【００１８】
波板間の山部の頂点間方向において形成される隙間の好ましい範囲は、０．３ｍｍ〜（ｈ−ｄ）ｍｍであり、０．５ｍｍ〜ｈ/２ｍｍが特に好ましい。具体的には０．３〜１．５ｍｍが好ましい。なお、波板間隙間は前述の如く、山部の頂点間方向において形成される隙間Ｃ１を言うものであり、例えば図２中、Ｃ２で示されるような波板１１ｇ、１１ｈの山部の裾側間で形成される隙間寸法を言うものではない。但し、本発明においては、波板間のいずれの箇所においても、隙間寸法が（波板厚みｄ）〜（ｈ−ｄ）であることが、圧力損失が大きくなり過ぎることを抑制して被処理ガスと積層体の壁面に担持された機能材との接触効率が高くなる点で好ましい。なお、本発明において、前記波板間に形成される隙間は、波板の山部の頂点を結ぶ方向において形成される隙間を前記特定範囲とすることで決定される。従って、波板間の波形状が延出する方向（稜線に対して直角方向）における全ての箇所において、同じ隙間寸法であってもなくてもよいが、全ての箇所において略同一であることが、被処理ガスの片流れを防止できる点で好ましい。
【００１９】
波板積層体のフィルタの山高ｈは、通常０．７〜２．０ｍｍ、好ましくは１．０〜１．８ｍｍである。また、ピッチｐは、通常１．５〜３．５ｍｍ、好ましくは１．９〜３．３ｍｍである。また、波板の厚みｄは、０．１〜０．４ｍｍである。また、本発明のフィルタを構成する波板の枚数としては、被処理ガスの流量、使用場所、使用目的などによって適宜決定されるため、特に制限されないが、通常１００ｍｍ当り６０〜２５０枚で１個の枠体に収納するフィルタとすることが、製作のし易さ及び強度の観点から見て好ましい。
【００２０】
また、図３に示すように、フィルタ１０ａは、波板１１ａ、１１ｂ間、波板１１ｂ、１１ｃ間、波板１１ｃ、１１ｄ間に前記隙間を形成させるスペーサー１４を介在させることが、隙間の形成のみならず、積層体を固定できる点で好ましい。すなわち、本例のスペーサー１４は奥行き方向に延出する丸棒部材であり、波板の山部間に配設される。また、スペーサー１４は本例のものに限定されず、角棒部材、不定形断面部材、奥行き方向に不連続な部材等が挙げられる。また、スペーサーは剛性部材に限定されず、例えば接着剤の固化物であってもよい。また、配設場所としては、特に制限されず、上記の隣接する山部間以外に、例えば谷部間、裾部間であってもよい。波板間へのスペーサー１４の設置は接着剤を使用しても使用しなくてもよい。図５に示すように、本発明のフィルタ１０ｃは波板積層体の６側面のうち、通気空洞１６が開口する開口面以外は側板で形成される枠体２１内に収納されるため、波板間に配設されるスペーサー１４は接着剤を使用しなくとも安定して固定される。
【００２１】
また、図４に示すように、フィルタ１０ｂは、波板積層体の山部が串状固定治具１５で前記隙間を保持して串刺しにより固定されていてもよい。この串状固定治具１５は、奥行き方向に対して適宜のピッチで数箇所使用することが、安定な固定ができる点で好ましい。串状固定治具１５としては、特に制限されず、針状部材等が挙げられる。また、串状固定治具１５の使用場所としては、特に制限されず、前記山部の他、谷部であってもよい。また、波形状の数ピッチにおける一部の山部又は一部の谷部に使用してもよい。
【００２２】
フィルタ１０ｃは、図１〜図４に示すように、機能材が担持された波板を被処理ガスの流路となる狭い隙間を形成するように近接して積層されるため、波板の山部が連なる方向に延びた波状隙間が通気空洞１６として形成される。このため開口面１８から被処理ガスを導入すると、被処理ガスが狭い通気空洞１６を通過することができるようになっている。
【００２３】
本例のフィルタ１０ｃによれば、圧力損失は発生するものの、被処理ガスと波板積層体の壁面に担持された機能材との接触効率が顕著に高くなるため、被処理ガス中に含まれる汚染物質の除去効率が向上する。また、ストレート流型と比較して、除去効率を同等とした場合、高さ寸法は５〜４０％縮小させることができ、コンパクト化が図れる。また、本例のフィルタ１０ｃは、０．３〜１．５ｍ/ｓ、好ましくは０．３〜０．８ｍ/ｓのような低風量の被処理ガスの処理においては、圧力損失を最小限に抑制しつつ高い除去効率を達成することができる点で好ましい。
【００２４】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって本発明を制限するものではない。
【実施例１】
【００２５】
（波板積層体ケミカルフィルタの作製）
平均粒径が２０μｍで、イオン交換容量が５．０ｍ当量／ｇの強酸性陽イオン交換樹脂粉末（三菱化学株式会社製ダイヤイオン）と、シリカゾル（接着剤）とを、固形分の重量比が８：２となるように混合し、固形分濃度（スラリー濃度）３０重量％の混合スラリーを調製した。
【００２６】
シリカ・アルミナ繊維（平均繊維径５μｍ、平均繊維長２０ｍｍ）およびレーヨン繊維を７０：３０の割合で湿式抄紙し繊維間空隙率が９０％、厚みｔが０．２ｍｍの平坦状の繊維質ペーパーに、上記混合スラリーを含浸させ、乾燥させて、機能材が担持された平板状のライナー材を得た。
【００２７】
次に、機能材が担持された平板状のライナー材の一部について上下一対の波形コルゲータの間を通し、波板を作製した。波板は縦１００ｍｍ×横４０ｍｍになるようにカットし、次に直径０．７ｍｍ、長さ１００ｍｍのステンレス製丸棒部材を波板の山部間に配設し重ね合わせて積層して、アルミニウム製の枠材に嵌め込み、波板積層体ケミカルフィルタＡを作製した。なお、ケミカルフィルタの開口面における各部の寸法は波板の山部の頂点を結ぶ方向における隙間が０．７ｍｍ、ピッチｐが３．０ｍｍ、山高ｈが１．６ｍｍ、波板の使用枚数１２０枚であった。
【００２８】
上記波板積層体ケミカルフィルタの単位体積当たりのイオン交換容量は９００当量／ｍ３、ケミカルフィルタの単位体積当たりのイオン交換樹脂粉末の含有量は、１８０ｋｇ／ｍ３であった。なお、単位体積当たりのイオン交換容量は、フィルタに含有しているイオン交換樹脂粉末の重量にイオン交換樹脂粉末のイオン交換容量をかけて算出したものである。
【００２９】
（性能の測定）
上記ケミカルフィルタを用い、下記条件でアンモニアの除去率を測定した。なお、実際のクリーンルームで問題となるアンモニア濃度は数十μｇ／ｍ３であるが、加速試験とするためにアンモニア濃度を２４０μｇ／ｍ３にした。この条件でケミカルフィルタの圧力損失を測定したところ、２５Ｐａであった。結果を表１に示す。なお、表１中、ハニカム厚みは比較例１と同等の性能を発揮する場合の寸法比率である。
【００３０】
＜試験条件＞
・通気ガスの組成        ：アンモニアを２４０μｇ／ｍ３含む空気
・通気ガスの温度及び湿度：２３℃、５０％ＲＨ
・除去対象ガス          ：アンモニア
・通気風速              ：０．５ｍ／ｓ  
・  ケミカルフィルタの厚み：４０ｍｍ
・  試験時間；７４０時間
【００３１】
比較例１
（コルゲート状積層体ケミカルフィルタの作製）
実施例１で得られた機能材が担持された平板状のライナー材と、同様に機能材が担持された波板を用い、両者を重ね合わせて積層してコルゲート状積層体Ｂを得た以外は、実施例１と同様の方法で行った。両者の重ね合わせは波板の通気方向が同一方向になるようにして繰り返して行い、ストレート流型の積層体とした。同様に、ケミカルフィルタの圧力損失を測定したところ、１１Ｐａであった。その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2005342602.tif 000002
【００３３】
表１の結果から、実施例１のケミカルフィルタは比較例１と比べて、フィルタの高さが同じであれば、有効表面積が１．８倍（対比較例１）であり、有効表面積が同じであれば、フィルタの高さが０．６倍（対比較例１）とすることができる。また、有効表面積が同じであれば、波板積層体内において、被処理ガスと機能材が有効に接触するため、臭気ガス除去性能比（９９．８％除去効率）が１．５倍（対比較例１）とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のフィルタは、例えば半導体製造・液晶製造過程におけるクリーンルーム、クリーンブース、クリーンベンチ等に浮遊する微量のケミカル汚染物質を除去するのに好適である。特に被処理ガスを流す際、圧力損失は多少犠牲にしてでも、顕著な除去効率を望む場合やコンパクト化を図りたい場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本例の波板積層体の鳥瞰図である。
【図２】本例のフィルタに係る波板間の隙間を説明する図である。
【図３】本例のフィルタに係る波板間の隙間形成方法を説明する図である。
【図４】本例のフィルタに係る波板間の他の隙間形成方法を説明する図である。
【図５】本例のフィルタの斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１０ａ、１０ｂ        波板積層体
１０ｃ                      フィルタ
１１ａ〜１１ｉ              波板
１２                        山部
１３                        谷部
１４                        スペーサー
１５                        串状固定治具
１６                        開口面
Ｃｍａｘ                                        最大隙間
ｄ      厚さ
ｈ      山高
ｐ      ピッチ
【図１】
2005342602.tif 000003
【図２】
2005342602.tif 000004
【図３】
2005342602.tif 000005
【図４】
2005342602.tif 000006
【図５】
2005342602.tif 000007