(57)【要約】  【課題】  薄膜フィルタをひだ折りし、円筒状に構成したプリーツフィルタ材と、その内外両面を支持する剛性の高い支持体とを含む形式のフィルタ要素は、濾過すべき流体の流路は支持体の開口部に制限され、開口以外の領域ではフィルタ材への流れが十分に行き渡らないので、フィルタ材の実際の利用効率は限定される。一次フィルタ膜と二次フィルタ膜を重ねてひだ折りする上記従来例では有効濾過面積が減少する。一次濾材を二次濾材の周りに巻き付けたものは組み立て作業に時間を要する。  【解決手段】  本発明は、薄膜フィルタをひだ折りし、円筒状に構成したプリーツフィルタ材と、前記プリーツフィルタ材の少なくとも上流側の周面を支持する剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第１のフィルタ材と、を含むフィルタ要素を提供する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜フィルタをひだ折りし、円筒状に構成したプリーツフィルタ材と、前記プリーツフィルタ材の上流側の周面を支持する剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第１のフィルタ材と、を含むフィルタ要素。
【請求項２】
前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第２のフィルタ材で支持した請求項１のフィルタ要素。
【請求項３】
前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、多数の開口を有する剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第２のフィルタ材で支持した請求項１のフィルタ要素。
【請求項４】
前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、多数の開口を有する剛性を有し非多孔質の円筒状支持部材で支持した請求項１のフィルタ要素。
【請求項５】
前記第１のフィルタ材は上流側が大きい平均孔径を有し、下流側が小さい平均孔径を有する一体又は別体の２つの層よりなる請求項２又は３のフィルタ要素。
【請求項６】
薄膜フィルタをひだ折りし、円筒状に構成したプリーツフィルタ材と、前記プリーツフィルタ材の上流側の周面を支持する、多数の開口を有する剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第１のフィルタ材と、を含むフィルタ要素。
【請求項７】
前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第２のフィルタ材で支持した請求項６のフィルタ要素。
【請求項８】
前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、多数の開口を有する剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第２のフィルタ材で支持した請求項６のフィルタ要素。
【請求項９】
前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、多数の開口を有する剛性を有し非多孔質の円筒状支持部材で支持した請求項６のフィルタ要素。
【請求項１０】
前記第１のフィルタ材の下流側の面には、前記第１のフィルタの孔径よりも小さい孔径の剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第３のフィルタ材が設けられている請求項１〜９のいずれかのフィルタ要素。
【請求項１１】
多孔質の前記各円筒状板フィルタは平均孔径５−５００μｍを有する円筒状板フィルタ又は剛性を有する不織布を使用して構成される請求項１〜９のいずれかに記載のフィルタ要素。
【請求項１２】
多孔質の前記各円筒状板フィルタは平均孔径２０−５００μｍの孔径を有するポリエチレン製板フィルタを用いて構成され、前記プリーツフィルタはポリエチレン製であり、１０００ｃｐｓ（センチポアズ）から数万ｃｐｓの粘度を有するポリマー精製用の請求項１〜９のいずれかのフィルタ要素。
【請求項１３】
多孔質の前記各円筒状支持部材は平均孔径１０−５００μｍのフッ素樹脂製板フィルタを用いて構成され、前記プリーツフィルタは０．０５μｍから０．２μｍに孔径を有するポリテトラフロロエチレンで構成されている、フォトレジストを薬液を用いて剥離する工程において使用される請求項１〜９のいずれかの浄化用フィルタ要素。
【請求項１４】
請求項１乃至１３項のいずれかに記載のフィルタ要素を収納したハウジングであって、供給液の入口と、ろ過液の出口と、前記入り口を前記フィルタ要素の上流側に供給する流路と、前記フィルタ要素の下流側に結合する流路と、前記フィルタ要素の上流側と下流側を気密に区画する手段とを有する、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、薄膜フィルタをひだ折りし、円筒状に構成したプリーツフィルタ材と、その内外両面の一方又は両方の面を支持する剛性の高い支持体とを含む形式のフィルタ要素に関し、さらに詳しくは前記支持体の一方又は両方を、剛性を有し多孔質材料で構成したフィルタ要素に関する。このフィルタ要素は適当な流体入口と流体出口を備えたハウジングに収納されて使い捨て又は交換型のフィルタカートリッジを構成する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィルタ要素は、円筒状フィルタ材と、フィルタ材の内周を支持し多数の開口を有する樹脂製の内側円筒状支持部材と、フィルタ材の外周を支持し多数の開口を有する樹脂製の外側円筒状支持部材と、円筒状フィルタ材と内側円筒と外側円筒の上下端部を封着する樹脂製キャップ部とから構成されている。これらの構造は特開平５−１１１６２２号等に記載されている。円筒状フィルタ材としては典型的にはプリーツ状に折り曲げて両側縁を封着したいわゆるプリーツフィルタ材が使用される。
【０００３】
図１は従来のフィルターカートリッジの一例を示し、フィルタ要素１とそれを収納するハウジング１３とからなる。フィルタ要素１は薄膜分離フィルムをアコーデオンプリーツ状に折り曲げた円筒状プリーツフィルタ材３とフィルタ材の内周を支持し多数の開口２７を有する樹脂製の内側円筒５とフィルタ材の外周を支持し多数の開口２５を有する樹脂製の外側円筒７と、円筒状フィルタ材３と内側円筒５と外側円筒７の上下端部を封着する樹脂製キャップ９、１１とを具備している。
【０００４】
ハウジング１３はたとえば上側ハウジング部１５と下側ハウジング部１７をフィルタ要素１の組み込み後に溶着部１９で気密的に溶着したものである。ハウジング下端部には被処理液の入口２１と濾過液の出口３３が形成され、供給される被処理液はポンプから順に入口２１、フィルタ要素１の外周面とハウジング１３の内壁との間に形成された環状の一次側流路２３に流れて分配され、外側円筒７の開口２５を通り、円筒状フィルタ材３で濾過され、濾過液は内側円筒５の開口２７を経て中心の二次側流路２９に入り、ついで出口流路３１を経て出口３３から精製液として流出するようになっている。
フィルタ要素１の上側キャップ９には上方に突出する環状壁４１が設けられ、それがハウジング１３側のガスベントの下側部分を構成するスリーブ４５に嵌合し、Ｏリング４３により気密的に保持されている。ハウジング１３には通路５３を経て二次側ガスベント口３９が上方に突出している。一次側通路の上端にも一次側ガスベント口３５が設けられる。
フィルタ要素１の下側キャップ１１には下方に突出する環状壁４７が設けられ、それがハウジング１３側のスリーブ５１に嵌合し、Ｏリング４９により気密的に保持されている。
しかしながら、円筒状フィルタ材３の両面は多数の開口を有する内外円筒に接触して直接支持されているので、濾過すべき流体の流路は開口２５、２７の部分に制限され、開口以外の領域ではフィルタ材３への流れが充分に行き渡らず、フィルタ材の利用効率は限定され、開口周辺におけるフィルタ材の目詰まりが進行すると、フィルタ材の他の部分への流れはますます減少するため濾過効率が低下し、使用可能な部分が残存してもカートリッジを廃棄又はフィルタ要素１を交換する必要が生じる問題がある。
【０００５】
その他、一次フィルタ（プレフィルタ）膜と二次フィルタ膜を組み合わせて使用するフィルタカートリッジとして、一次フィルタ膜と二次フィルタ膜を重ね合わせてアコーデオンプリーツ状に折り込んだプレフィルタ機能付きフィルタ材が知られているが、多数の開口を有する内側円筒状支持部材（コア）及び／又は外側円筒状支持部材（ケージ）でプレフィルタ機能付きフィルタを支持する必要があるので、カートリッジ１本あたりに折り込めるフィルタ膜の面積が減少するため、有効濾過面積は減少し、フィルタの圧力損失の上昇を招く。
【０００６】
一方、実開平２−４０４０９号には、風呂の浄化用カートリッジに挿入するフィルタ要素として、有孔筒の周面にひだ折り加工した二次フィルタ膜を支持させ、さらにその外周面の一部に二次フィルタ膜より低い流動抵抗の不織布、スポンジシート、金属メッシュ等の一次濾材を巻き付けたものが記載されている。使用初期には一次濾材と二次フィルタ膜が重畳した部分を通して優先的に濾過を行い、目づまりが進行した段階で二次フィルタ膜が露出した部分から一次濾材の真下の二次濾材に直接液体が流入することにより、二次濾材の利用率が高まり濾過量を増大すると記載されている。しかし、この構成では一次濾材を二次フィルタ膜の周りに巻き付ける工程が必要であり、組み立て作業に時間を要する。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１１１６２２号公報
【特許文献２】実開平２−４０４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の従来のフィルタ要素又はそれを使用するフィルタカートリッジには、上記のように十分な円筒状フィルタ材が多数の開口を有する内側円筒又はそれと外側円筒に接触して直接支持されているので、濾過すべき流体の流路は開口の部分に制限され、開口以外の領域ではフィルタ材への流れが十分に行き渡らないので、フィルタ材の実際の利用効率は限定される問題がある。
一次フィルタ膜と二次フィルタ膜を重ねてひだ折りする上記従来例では有効濾過面積が減少する問題がある。
特許文献２に記載のフィルタ要素又はそれを利用するフィルタカートリッジでは、一次濾材を二次濾材の周りに巻き付ける工程が必要であり、組み立て作業に時間を要する問題がある。
さらに、前記従来の円筒状のフィルタ材の開口部に負荷された流体の圧力により、プリーツフィルタ材の一部は、内側の円筒状フィルタ材の開口部の角部に押し付けられて、破損し一気に濾過効率が低下するという問題も生じる。
本発明は、組み立ての容易な、耐用寿命の長い、利用効率の高いフィルタ要素を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、薄膜フィルタをひだ折りし、円筒状に構成したプリーツフィルタ材と、前記プリーツフィルタ材の上流側の周面を支持する剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第１のフィルタ材と、を含むフィルタ要素を提供する。
（２）本発明の他の好ましい形態では、上記（１）の構成において、前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第２のフィルタ材で支持する。
（３）本発明の他の好ましい形態では上記（１）において、前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、多数の開口を有し剛性を有する多孔質の円筒状板フィルタよりなる第２のフィルタ材で支持する。
（４）本発明のさらに他の好ましい形態では、前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、多数の開口を有し剛性を有する非多孔質の円筒状支持部材で支持する。
（５）本発明の他の好ましい形態では、上記（２）〜（３）において、前記第１のフィルタ材は上流側が大きい平均孔径を有し、下流側が小さい平均孔径を有する一体又は別体の２つの層よりなる。
（６）本発明はさらに、薄膜フィルタをひだ折り、円筒状に構成したプリーツフィルタ材と、前記プリーツフィルタ材の上流側の周面を支持する、多数の開口を有し剛性を有する多孔質の円筒状板フィルタよりなる第１のフィルタ材と、を含むフィルタ要素を提供する。
（７）本発明の他の好ましい形態では、上記（６）の構成において、前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第２のフィルタ材で支持する。
（８）本発明の他の好ましい形態では上記（６）において、前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、多数の開口を有し剛性を有する多孔質の円筒状板フィルタよりなる第２のフィルタ材で支持する。
（９）本発明のさらに他の好ましい形態では、前記プリーツフィルタ材の下流側の周面を、多数の開口を有し剛性を有する非多孔質の円筒状支持部材で支持する。
（１０）本発明の他の好ましい形態では、前記（１）〜（９）において、第１のフィルタ材の下流側の面には、前記第１のフィルタの孔径よりも小さい孔径の剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる第３のフィルタ材が設けられている。
（１１）本発明の好ましい形態では、上記（１）〜（９）において、前記各多孔質円筒状板フィルタは平均孔径５−５００μｍを有する円筒状板フィルタ又は剛性を有し不織布を使用して構成される。
（１２）本発明の好ましい形態では、上記（１）〜（９）において、多孔質の前記各円筒状板フィルタは平均孔径２０−５００μｍの孔径を有するポリエチレン製板フィルタを用いて構成され、前記プリーツフィルタはポリエチレン製であり、１０００ｃｐｓ（センチポアズ）から数万ｃｐｓの粘度を有するポリマー精製用に使用される。
（１３）本発明の好ましい形態では、上記（１）〜（９）において、多孔質の前記各円筒状支持部材は平均孔径１０−５００μｍのフッ素樹脂製板フィルタを用いて構成され、前記プリーツフィルタは０．０５μｍから０．２μｍに孔径を有するポリテトラフロロエチレンで構成されている、フォトレジストを薬液を用いて剥離する工程において使用される浄化用に使用される。
（１４）本発明はさらに、上記（１）〜（１３）のいずれかのフィルタ要素を収納したハウジングであって、供給液の入口と、濾過液の出口と、前記入口を前記フィルタ要素の上流側に供給する流路と、前記フィルタ要素の下流側に結合する流路と、前記フィルタ要素の上流側と下流側を気密に区画する手段とを有する、フィルタカートリッジを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、次の効果が得られる。
(1)プレフィルタ機能
適当な孔径（ポアサイズ）の板フィルタからなる円筒体でもって被処理液の供給側となる内側又は外側フィルタ材を構成し、これを適当な孔径のフィルタ膜よりなるプリーツフィルタ材と組み合わせることによって、内側又は外側フィルタ材にプレフィルタの機能を持たせることが出来る。
従来の一次（プレ）フィルタ膜と二次フィルタ膜を重ね合わせてアコーデオンプリーツ状に折り込んだプレフィルタ機能付きフィルタ材では、カートリッジ１本あたりに折り込めるフィルタ膜の面積が減少するため、有効濾過面積は減少し、フィルタの圧力損失の上昇を招くが、内外の円筒状フィルタ材の少なくとも上流側のものを剛性を有し多孔質の板フィルタで構成することによりプレフィルタとしての機能を持たせることによって、有効濾過面積を減少させることがない。
(2)メンブレン有効濾過面積の拡大
従来のフィルタでは、流体が上流側円筒状支持部材（ケージ）の多数の開口を通過した後にプリーツフィルタ材を通過するので、開口部に位置するプリーツフィルタ材は、集中的に異物が負荷され、開口部と重なっていないプリーツフィルタ材部分が有効に機能しない。この現象は、異物のサイズが大きい場合、あるいは異物濃度が高い場合において、特に顕著となる。プリーツフィルタ材の一部に集中的に異物が負荷されることによって、除粒子性能の低下、あるいは流量特性の低下等が早く生じる。剛性を有し多孔質体円筒状フィルタ材を使用することによって、流体の流れを分散させることが可能となり、プリーツフィルタ材全体を有効に機能させることが可能となる。
(3)フィルタ強度上昇
従来のフィルタは、上流側の円筒状支持部材の開口部、あるいは下流側の円筒状支持部材の開口部を集中的に流体が通過するため、高流量濾過、あるいは高粘度流体の濾過において、腰の弱いプリーツフィルタ材の一部分に応力が集中し、プリーツフィルタ材の破損や変形が生じることがあった。剛性を有し多孔質の円筒状フィルタ材は、流体の流れを分散させる為、プリーツフィルタ材へ負荷される応力も分散され、プリーツフィルタ材の破損の防止に有効となる。多数の開口を有する剛性を有し多孔質の円筒状フィルタ材を用いても同様な効果が得られる。特許文献２のように不織布等をプリーツフィルタ材の周りに巻き付けるとプリーツフィルタ材への巻き締め応力が作用し、供給流体の圧力により変形し、巻き締まりが生じて流体の流動が阻害される等の問題が生じるが、本発明はこのような問題がない。
(4)高流量における圧力損失上昇抑制
高流量下においては、多数の開口を有する内側及び／又は外側円筒状支持部材は、開口部に流体が集中することによって、乱流が生じ、フィルタの圧力損失を上昇させる要因となる。剛性を有し多孔質の内側及び／又は外側円筒状フィルタ材は、多数の開口を有さない形態では、流体の移動を層流にし、フィルタの圧力損失上昇を抑制する。また多数の開口を有し剛性を有する多孔質の内側及び／又は外側円筒状フィルタ材でも多孔質部分に流体を分配する作用があるので流体の移動をプリーツフィルタ材における圧力損失上昇を抑制する効果がある。
(5)組み立ての容易性
剛性を有し多孔質の内側及び／又は外側円筒状フィルタ材は取り扱いが簡単で、カートリッジを容易に組み立てることができるが、特許文献２のように腰の弱い柔軟なプリーツフィルタ材の周りにさらに不織布等を巻き付けることは容易ではなく、工程に時間がかかり、高コストになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のフィルタ要素及びそれを組み込むフィルタカートリッジの素材は、内外円筒状板フィルタを除いて全て公知である。例えば先に引用した特開平５−１１１６２２号には各部材の素材が詳しく記載されているので必要なら同公報を参照されたい。
【００１２】
本発明のフィルタ要素に使用される剛性を有し多孔質の内外円筒状板フィルタとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、テフロン等の適当な樹脂の粒状原料を選択し、所望の厚み及び形状の円筒形の成形キャビティーを有する金型に挿入し、次いで樹脂の軟化温度に上昇し粒子表面の接触個所のみを互いに溶着させて連続気泡多孔質体を形成させたものが使用できる。このような板フィルタは例えば、旭化成株式会社のサンファインＡＱ、三菱樹脂株式会社のフィルダス、フロン工業株式会社のプラスチックフィルタ等の様々な板フィルタから選択できる。
【００１３】
板フィルタの剛性は従来の多数の開口を有する非多孔質支持体に代わるに十分な強度を有するならば任意でよい。板フィルタの素材と孔径（ポアサイズ）は用途に応じて様々な選択が可能である。例えば被処理液中にゲル粒子と粗粒子が存在する場合にこれらを分離すべき場合には、プリーツフィルタ材の素材及び孔径と関連づけて選択した素材と孔径の板フィルタを使用する。一方、非多孔質支持体の場合に流れが開口部に集中したのを緩和してフィルタ膜全体に流体を分散させるには、内側及び／又は外側円筒状フィルタ材に多数の開口を設けても良い。
【００１４】
本発明のフィルタ要素では、プリーツフィルタ材の少なくとも上流側に剛性を有し多孔質の円筒状フィルタ材を配置する。プリーツフィルタ材の下流側には同様な剛性を有し多孔質の他の円筒状フィルタ材を使用しても良いし、従来と同様に開口を有する円筒状支持部材で支持しても良い。さらに、目的に応じて剛性を有しこれらの多孔質の円筒状フィルタ材には多数の開口を設けても良い。剛性を有し多孔質の内側及び外側円筒状フィルタ材はいずれが上流側でもよいが、一般には外側円筒状フィルタ材が被処理液の供給側となる。
【００１５】
多孔質の円筒状板フィルタの孔径は用途により異なった値が可能である。例えば半導体保護膜として使用される感光性ポリイミドあるいは非感光性ポリイミド溶液の濾過においては、外側円筒状支持部材及び／又は内側円筒状支持部材は、平均孔径２０μｍから５００μｍを有するポリエチレン製板フィルタが適している。この場合に組み合わされフィルター材としては平均孔径０．２μｍ以下の超高分子量ポリエチレン製プリーツフィルタ材が使用できる。ポリイミド溶液は通常１０００ｃｐｓ（センチポアズ）から数万ｃｐｓという高い粘度を有しており、濾過に際してはフィルタの上流側には数ｋｇ／ｃｍ2の濾過圧力が負荷される。
【００１６】
一方、フォトレジスト剥離液の濾過では、外側円筒状支持部材を、１０μｍから５００μｍの間に平均孔径を有するフッ素樹脂製板フィルタにて構成し、その内側に、０．０５μｍから０．２μｍに孔径を有するポリテトラフロロエチレン製プリーツフィルタ材を使用することができる。
半導体ウェーハ上に密着したフォトレジストを、灰化工程を経ずに、薬液を用いて剥離する工程においては、数十μｍから数百μｍの大きさを有する不溶化したフォトレジストの残渣が、剥離液中に多量に遊離してくる。また、数百μｍの大きな異物は、精密濾過膜のプリーツの間隙に侵入することができず、プリーツの山折り部分に集中して捕捉されるため、目詰まりがさらに加速されるばかりではなく、精密濾過膜の有効濾過面積減少に伴う、除粒子性能低下を早く招く原因にもなる。遊離してくるフォトレジスト残渣の大きさに応じて選択した孔径を有する板フィルタを、外側円筒状支持部材に用いることによって、外側円筒状支持体がプレフィルタとして機能し、比較的大きな異物は、円筒状支持体の表面および内部に保持される。その結果、フィルタが目詰まりを生じるまでに要する期間が延長する。
【００１７】
このように目的に応じて内外の多孔質内側及び／又は外側の円筒状板持部材を選択して使用する。一般にこのような目的に適した板フィルタの素材としては、平均孔径約５−１３５μｍで平均空孔率２５−５０％の超高分子量ポリエチレン（三菱樹脂（株）製「フィルダス（商品名）」）、平均孔径２０−４０μｍで平均空孔率３５−５０％の表層親水性のポリオレフィン系樹脂（旭化成（株）製「サンファインＡＱ（商品名）」、その他同様な平均孔径のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ＰＶＣ、ＡＣＳ、ＰＴＦＥ（何れも例えばフロン工業（株））が使用できる。
剛性の高い不織布も本発明の目的に対しては板フィルタと称することができる。例えば不織布形態の平均孔径約１０μｍで平均空孔率が７０−７６％のＰＴＦＥ（ダイセル（株）製）、平均空孔率８８−９３％のポリプロピレン（クラレ（株）製「ミクロフレックス（商品名）」なども使用できる。
総合的に平均孔径５−５００μｍ程度、平均空孔率２０−９５％程度の円筒状板フィルタ又は剛性を有する不織布を使用して多孔質の内外円筒状板支持体を構成する。
【００１８】
これらの多孔質の円筒状支持体を上流側に使用すると、流体の分配を一様にするだけではなくてプレフィルタの役目をし、粗粒を捕捉し、精密フィルタ材の目詰まりを防ぐ。一方下流側に使用すると、濾液の収集を円滑に行い、フィルタ材の全体の有効な利用を達成する。
【実施例】
【００１９】
実施例１
図２を参照して、剛性を有し多孔質の円筒状内側フィルタ材及び剛性を有し多孔質の外側フィルタ材を使用する例を記載する。図において図１と同様な部材は同一の参照符号で示す。
このフィルタカートリッジは、フィルタ要素１とそれを収納するハウジング１３とからなる。フィルタ要素１は、多孔質分離膜をアコーデオンプリーツ状に折り曲げた円筒状プリーツフィルタ材３と、フィルタ材の内周を支持する、剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる内側フィルタ材６５と、プリーツフィルタ材３の外周を支持する、剛性を有し多孔質の円筒状板フィルタよりなる外側フィルタ材６７と、円筒状プリーツフィルタ材３と内側フィルタ材６５と外側フィルタ材６７の上下端部を封着する樹脂製キャップ９、１１とを具備している。
外側フィルタ材６７はプレフィルタとして機能するようにプリーツフィルタ材３の孔径（ポアサイズ）よりも大きい孔径を有するか、あるいはそれとは異なった濾過機能を有するようにプリーツフィルタ材３とは異なった性質の樹脂から構成することができる。濾過液を通す内側フィルタ材６５については流動抵抗を充分に低下するようにプリーツフィルタ材３の孔径よりも大きい孔径を有するか、あるいは異なった濾過機能を有するようにプリーツフィルタ材３とは異なった性質の樹脂から構成することができる。
この内側フィルタ材６５は、場合によってはそれほど濾過機能を要しないので、従来と同じ内側円筒５を用いることもできる。
【００２０】
ハウジング１３はたとえば上側ハウジング部１５と下側ハウジング部１７をフィルタ要素１の組み込み後に溶着部１９で気密的に溶着したものである。ハウジング下端部には被処理液の入口２１と濾過液の出口３３が形成され、供給される被処理液はポンプから順に入口２１、フィルタ要素１の外周面とハウジング１３の内壁との間に形成された環状の一次側流路２３に流れて分配され、外側円筒状フィルタ材６７を透過し、円筒状プリーツフィルタ材３で濾過され、濾過液は内側円筒状フィルタ材６５を経て中心の二次側流路２９に入り、ついで出口流路３１を経て出口３３から精製液として流出するようになっている。
フィルタ要素１の上側キャップ９には上方に突出する環状壁４１が設けられ、それがハウジング１３側のガスベントの下側部分を構成するスリーブ４５に嵌合し、Ｏリング４３により気密的に保持されている。ハウジング１３には通路５３を経て二次側ガスベント口３９が上方に突出している。一次側通路の上端にも一次側ガスベント口３５が設けられる。
フィルタ要素１の下側キャップ１１には下方に突出する環状壁４７が設けられ、それがハウジング１３側のスリーブ５１に嵌合し、Ｏリング４９により気密的に保持されている。
この例では、内側及び外側フィルタ材６５、６７が濾過機能と支持機能を兼備しているので、従来の多数の開口を有する円筒状支持部材は不要となるだけでなく、流れをプリーツフィルタ材に一様に分配することが可能となり、濾過面積の向上と、フィルタカートリッジの小型化を可能にする。また外側フィルタ材６５プレフィルタとして機能し、内側フィルタ材６７はポストフィルタ材として機能することができる。
さらに、フィルタ要素の組み立てにおいては円筒状の内側フィルタ材６５の周りに円筒状にひだ折りしたプリーツフィルタ材を嵌め、その周りに円筒状の外側フィルタ材６７を嵌め、次いでそれらの上下端部にキャップ９、１１を溶着して気密封止するだけでよく、組み立てが容易になる。
【００２１】
実施例２
図３は本発明の他の実施例を示す。この例が実施例１と異なる点は、図２の剛性を有し多孔質の内側フィルタ材６５及び外側フィルタ材６７の代わりに、それぞれ多数の開口６６、６８を有する剛性を有し多孔質の内側フィルタ材６５ａ及び外側フィルタ材６７ａで置換されている点である。この例では処理液は外側フィルタ材６７ａの開口６８への集中が緩和され、また濾過液も内側フィルタ材６５ａの開口６６への集中が緩和され、ほぼ一様にプリーツフィルタ材３へ分配されるので有効濾過面積が増大する。また外側フィルタ材６５ａはプレフィルタとして機能し、内側フィルタ材６７ａはポストフィルタ材として機能することができる。
【００２２】
実施例３
図４は本発明のさらに他の実施例を示す。一般に濾過すべき供給液中には微細な粒子と粗大粒子が混在しているので、図２に示すような単一の外側フィルタを用いる例では目詰まりが比較的早く起こり、流動抵抗が増し、濾過効率が落ちる。従って、本実施例では図２の単一の外側フィルタ材６７の代わりに、上流側を平均孔径の比較的大きい円筒状フィルタ材６７ｂで構成し、下流側を微細な円筒状フィルタ材６７ｃよりなる外側フィルタ材で構成する。フィルタ材６７ｂと６７ｃの両者は一体的な非対称型の単一フィルタ材より構成しても良いし、２つのフィルタ材を重畳させた複合フィルタ材であっても良い。
【００２３】
変形例
濾過目的に応じて本発明の変形例として次のものも本発明に含まれる。
１）図２、４の実施例において、内側フィルタ材６５の代わりに、図３の多数の開口を有し剛性を有する多孔質内側フィルタ材６５ａを使用する。
２）図２、３、４の実施例において、内側フィルタ材６５、６５ａの代わりに、多数の開口を有する従来の円筒状支持部材を使用する。
３）図３の実施例において、内側フィルタ材６５ａの代わりに、図２の剛性を有し多孔質の内側フィルタ材６５を使用する。
４）図３の実施例において、外側フィルタ材６７ａの平均孔径を比較的大きいものから選択し、その内面に開口がなく平均孔径がより小さい多孔質円筒状フィルタ材から構成する。
なお処理液の供給通路と濾過液の排出通路が図２〜４とは逆の場合には、上記の関係は逆にする必要がある。
【００２４】
以上のように、本発明によれば発明の効果の欄で詳しく述べた作用効果を得ることができる。  
【００２５】
具体例１
高粘度ポリイミドの濾過
実施例１のフィルタ要素を使用して高粘度ポリイミドの精製を行う例を示すに、外側円筒状支持部材および内側円筒状支持部材を、２０μｍから５００μｍの間に平均孔径を有するポリエチレン製板フィルタを用いて構成し、両円筒状支持体の間に、孔径０．２μｍの超高分子量ポリエチレン製プリーツフィルタ材を設置したカートリッジフィルタを、半導体保護膜として使用される感光性ポリイミドもしくは非感光性ポリイミドの濾過に使用する。半導体保護膜として使用されるポリイミドは、通常、１０００ｃｐｓ（センチポアズ）から数万ｃｐｓという高い粘度を有しており、ポリイミドをボトルに充填する際に行われる濾過において、フィルタの上流側には数ｋｇ／ｃｍ2の濾過圧力が負荷される。多数の開口を有する円筒を、外側支持体および内側支持体とした、従来のフィルタカートリッジにおいては、高粘度の薬液がフィルタを通過する際に、支持体の開口部に応力が集中するため、支持体の開口部に位置する精密濾過膜が、使用中に破損し、濾過精度が著しく低下することがある。
多孔質板フィルタよりなる外側および内側円筒状支持体は、高粘度薬液の流れを分散させることから、精密濾過膜の一部に、応力が集中しない。その結果、フィルタカートリッジとしての強度が向上し、ポリイミドに代表される高粘度薬液の濾過を行っている際に、精密濾過膜が破損することが防止される。
【００２６】
具体例２
フォトレジスト剥離液の濾過
外側円筒状支持部材を、１０μｍから５００μｍの間に平均孔径を有するフッ素樹脂製板フィルタにて構成し、その内側に、０．０５μｍから０．２μｍに孔径を有するポリテトラフロロエチレン製プリーツフィルタ材からなる精密濾過膜を設置したカートリッジフィルタ、もしくはハウジング一体型フィルタを、半導体ウェーハ上からフォトレジストを剥離する工程における、薬液の循環濾過に使用する。
半導体ウェーハ上に密着したフォトレジストを、灰化工程を経ずに、薬液を用いて剥離する工程においては、数十μｍから数百μｍの大きさを有する不溶化したフォトレジストの残渣が、剥離液中に多量に遊離してくる。この剥離液の濾過に供されるフィルタには、０．２μｍ以下の微粒子を取り除く除粒子性能が求められることが多いが、精密濾過膜の孔径を大幅に上回るサイズを有する異物が、薬液中に大量に共存しているために、フィルタの目詰まりが早期に生じてしまう。また、数百μｍの大きな異物は、精密濾過膜のプリーツの間隙に侵入することができず、プリーツの山折り部分に集中して捕捉されるため、目詰まりがさらに加速されるばかりではなく、精密濾過膜の有効濾過面積減少に伴う、除粒子性能低下を早く招く原因にもなる。
遊離してくるフォトレジスト残渣の大きさに応じて選択した孔径を有する板フィルタを、外側円筒状支持部材に用いることによって、外側円筒状支持体がプレフィルタとして機能し、比較的大きな異物は、円筒状支持体の表面および内部に保持される。その結果、フィルタが目詰まりを生じるまでに要する期間が延長する。
さらに、プリーツ折りされた精密濾過膜には、プリーツの間隙に侵入可能な比較的小さな異物のみが負荷されることとなり、精密濾過膜全体が有効に機能するため、この点からも、フィルタ寿命の延長が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のフィルタ要素を組み込んだフィルタカートリッジの典型例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１によるフィルタ要素を組み込んだフィルタカートリッジの典型例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２によるフィルタ要素を組み込んだフィルタカートリッジの典型例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例３による多層フィルタ材によるフィルタ要素を組み込んだフィルタカートリッジの例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  フィルタ要素
３  円筒状プリーツフィルタ材
９、１１  樹脂製キャップ
１３  ハウジング
１５  上側ハウジング部
１７  下側ハウジング部
１９  溶着部
２１  被処理液の入口
２３  環状の一次側流路
３３  濾過液の出口
２９  二次側流路
３１  出口流路
３５  一次側ガスベント口
３９  二次側ガスベント口
４１  環状壁
４５  スリーブ
４７  環状壁
４９  Ｏリング
５１  スリーブ
６５  剛性を有し多孔質の円筒状内側フィルタ材
６５ａ  多数の開口を有し剛性を有する多孔質の円筒状内側フィルタ材  
６６、６８  開口
６７  剛性を有し多孔質の円筒状外側フィルタ材
６７ａ  多数の開口を有し剛性を有する多孔質の円筒状外側フィルタ材
６７ｂ  剛性を有し多孔質で平均孔径の大きい円筒状外側フィルタ材
６７ｃ  剛性を有し多孔質で平均孔径の小さい円筒状外側フィルタ材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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