(57)【要約】脱気用の装置と固形粒子用フィルタ装置を別々に必要とした従来の処理液濾過装置の省スペース化と低コスト化をはかる。  被処理液の導入口５、濾過液の吐出口７及び脱気用の吸引口９を有するヘッド部３、前記ヘッド部に一体又は着脱自在に気密結合されたハウジング１、前記ハウジング内の上流側に収容された複数の脱気用中空糸３３、及び前記ハウジング内において前記脱気用中空糸の下流側に収納されたフィルタエレメント１３よりなり、前記導入口５は前記中空糸３３の外面側に連通し、前記吐出口７は前記フィルタエレメント１３の下流側に連通し、前記吸引口９は前記中空糸３３の内部通路に連通している、フィルタユニット。
2004096410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理液の導入口、濾過液の吐出口及び脱気用の吸引口を有するヘッド部、前記ヘッド部に一体又は着脱自在に液密結合されたハウジング、前記ハウジング内に収容された複数本の脱気用中空糸を含む脱気部、及び前記ハウジング内において前記脱気部の上流側または下流側に収納されたフィルタエレメントよりなり、前記導入口は前記ハウジングの上流側に連通し、前記吐出口は前記ハウジングの下流側に連通し、前記吸引口は前記中空糸の内部通路に連通している、フィルタユニット。
【請求項２】
処理液の導入口、濾過液の吐出口及び脱気用の吸引口を有するヘッド部、前記ヘッド部に一体又は着脱自在に液密結合されたハウジング、前記ハウジング内の上流側に収容された複数本の脱気用中空糸を含む脱気部、及び前記ハウジング内において前記脱気部の下流側に収納されたフィルタエレメントよりなり、前記導入口は前記中空糸の外面側に連通し、前記吐出口は前記フィルタエレメントの下流側に連通し、前記吸引口は前記中空糸の内部通路に連通している、フィルタユニット。
【請求項３】
脱気部はハウジングの軸線に沿って垂直に延びた支柱と、前記支柱の上下端部にそれぞれ一体に形成された大径部と、前記大径部に支持され前記支柱に沿って延長する複数の中空糸より構成されている請求項２のフィルタユニット。
【請求項４】
支柱の上端側にはヘッダ部の処理液導入流路に整列した縦通路、及びこの通路の下端から放射状に延びて支柱の周面に開口する複数の横通路が設けられている請求項３のフィルタユニット。
【請求項５】
前記複数の中空糸の下端部は前記下端部の大径部に埋め込まれて封止され、中空糸の上端部は前記上端部の大径部に貫通状態で埋め込まれ、前記中空糸の内孔は前記吸引口に通じている請求項３又は４のいずれかのフィルタユニット。
【請求項６】
中空糸部の周りには前記支柱と前記中空糸との間に処理液のための流路を形成する円筒が設けられており、前記円筒の下端部には脱気した処理液をフィルタエレメントへ導くための複数の開口が設けられ、さらに前記円筒の外面は脱気後の処理液を前記フィルタエレメントの上流側の面に導く格子状に配置された分配通路を有する請求項３〜５のいずれかのフィルタユニット。
【請求項７】
粒状物等の固形分を除去するためのフィルタエレメントは円筒の外周面に配置されたプリーツ折りした濾過材と、その周りに配置された多孔外筒と、濾過材の上下端を液密封着する上蓋及び下蓋より構成されており、前記濾過材の内面は処理液のための流路を形成する前記円筒の外周面により支持されている請求項６のフィルタユニット。
【請求項８】
前記導入口及び前記吐出口を逆に接続して前記導入口を吐出口に、前記吐出口を導入口にした請求項２〜７のいずれかのフィルタユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は過酸化水素等の気泡を含んだ液体を濾過する際に脱気を同時に必要とする濾過装置に取り付けて使用され、濾過と脱気処理を一緒に行う単一のフィルタユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】  半導体工業におけるフォトレジスト工程など、薬液や純水洗浄液などの処理液を供給して現像、塗布、洗浄などの工程で、粒子や夾雑物及び過酸化水素、酸素炭酸等の溶存気体または気泡を除去することがしばしば必要となる。気泡が存在すると処理不良が生じるので、一般に、粒子等の固形分を除去するフィルタ装置の他に、気体を吸引濾過する脱気装置が使用される（例えば、ミリポア社特開平５−１９２６５８号、菊池特開２０００−１５２４６号、富士フィルム社特開平１１−４７５０８号、栗田工業社特開平９−２９２５１号）。【０００３】  これらの技術においては、別々の脱気装置とフィルタ装置が直列に接続されて使用されるものであり、脱気装置では気体透過性膜の片面に沿って加圧された処理液が流され、他面側が吸引ポンプ等の低圧源に接続されて気泡又は溶存気体が脱気され、脱気された処理液はフィルタ装置に供給されて固形粒子分離用フィルタ膜により濾過される。
【特許文献１】：特開平５−１９２６５８号公報
【特許文献２】：特開２０００−１５２４６号公報
【特許文献３】：特開平１１−４７５０８号公報
【特許文献４】：特開平９−２９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記の従来技術では、別々の脱気装置とフィルタ装置を直列に接続して使用するため、製造コストが高くなり、取付けスペースが大きくなり、しかも保守に要するコストも大きくなる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、脱気部分とフィルタ部分を一個のハウジング内に収納することにより、装置の製造コストを減じ、スペースを節約し、装置の交換に要する労力と時間を節約する。【０００６】  即ち、本発明は、処理液の導入口、濾過液の吐出口及び脱気用の吸引口を有するヘッド部、前記ヘッド部に一体又は着脱自在に液密結合されたハウジング、前記ハウジング内に収容された複数本の脱気用中空糸を含む脱気部、及び前記ハウジング内において前記脱気部の上流側または下流側に収納されたフィルタエレメントよりなり、前記導入口は前記ハウジングの上流側に連通し、前記吐出口は前記ハウジングの下流側に連通し、前記吸引口は前記中空糸の内部通路に連通している、フィルタユニットにより課題を解決する。【０００７】  本発明のフィルタユニットでは、加圧された処理液はヘッド部の導入口から、ハウジングの上流側に流れ、次いで脱気用中空糸が上流側にある場合には中空糸の周りを流れる。中空糸の内部は吸引口を通じて吸引ポンプ等の低圧源に接続されているから、処理液中に溶存している気体及び気泡は脱気用中空糸の膜を透過し、中空糸の内部通路からユニット外に抜き出される。気体が除去された処理液は次いで粒子等の固形分を分離するためのフィルタエレメントにより濾過され、固形分はフィルタエレメントの濾材の上流側の面に捕捉されて保持され、透過した液は濾過液としてヘッド部の吐出口に出てくる。【０００８】  或いはまた、本発明のフィルタユニットでは、加圧された処理液はヘッド部の導入口から、ハウジングの上流側に流れ、次いでフィルタエレメントが上流側にある場合には粒子等の固形分を分離するためのフィルタエレメントにより濾過され、固形分はフィルタエレメントの濾材の上流側の面に捕捉されて保持され、透過した液は濾過液として脱気用中空糸の周りに流れ、中空糸の内部は吸引口を通じて吸引ポンプ等の低圧源に接続されているから、濾過液中に溶存している気体及び気泡は脱気用中空糸の膜を透過し、中空糸の内部通路からユニット外に抜き出される。気体が除去された濾過液は次いでヘッド部の吐出口に出てくる。【０００９】  このように、本発明では処理液の脱気と濾過を別々の装置により実施することなく単一のハウジング内で実施することを可能にした。このため装置がコンパクトであるにも拘わらず、効率の良いフィルタユニットを提供することができ、製造、交換、及び保守に要する労力や時間を節約することが可能となった。
【発明の効果】
【００１０】  このように、本発明では脱気と濾過とを単一のハウジング内で実施することを可能にした。このため装置がコンパクトであるにも拘わらず、濾過作業及び脱機作業が連続して行われるので、効率の良いフィルタユニットを提供することができる。【００１１】  好ましい形態では、中空糸は支柱及び上下大径部により固定的に支持されるので取り扱いが容易であり、組み込み作業も単に脱気部をフィルタユニットの内部に挿入するだけでよく、又中空糸束は上下大径部の外周よりも内側に位置するので工程の際に中空糸が損傷される機会も減少する。【００１２】  好ましい他の形態では、支柱の上端側にはヘッダ部の処理液導入流路に整列した縦通路、そこから放射状に延びて支柱の周面に開口する複数の横通路が設けられており、処理液を中空糸の全体に供給することが可能となり、脱気の効率化が可能となる。【００１３】  好ましいさらに他の形態では、前記複数の中空糸の下端部は前記下端部の大径部に埋め込まれて封止され、中空糸の上端部は前記上端部の大径部に貫通状態で埋め込まれ、前記中空糸の内孔は前記吸引口に通じ、これにより処理液と中空糸の内部通路との流れ方向が逆になり、より能率的な脱気が可能となる。【００１４】  好ましい他の形態では、中空糸の周りには前記支柱と前記中空糸との間に処理液のための流路を形成する円筒が設けられており、前記円筒の下端部には脱気した処理液をフィルタエレメントへ導くための複数の開口が設けられ、さらに前記円筒の外面は脱気後の処理液を前記フィルタエレメントの上流側の面に導く格子状に配置された分配通路を有する。これによると、処理液は中空糸の周面に拘束された流れとなって中空糸の上端から下端まで接触を保ち、それにより十分に脱気され、次いで下流側のフィルタエレメントに導かれる。さらに前記円筒は脱気部の流路を形成するだけでなく、濾過部への処理液分配通路としても役立ち、また濾過材に対する支持体としても役立つ。フィルタエレメントによる濾過部が上流側に、中空糸による脱気部が下流側にあって流れが逆方向になる場合にも同様な作用効果が達成されることは明かであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  好ましい形態では、脱気部はハウジングの軸線に沿って垂直に延びた支柱と、前記支柱の上下端部にそれぞれ一体に形成された大径部と、前記上下大径部に支持され前記支柱に沿って延長する複数の中空糸より構成されている。【００１６】  これによると、中空糸は支柱及び上下大径部により固定的に支持されるので取り扱いが容易であり、組み込み作業も単に脱気部をフィルタユニットの内部に挿入するだけでよく、また中空糸は上下大径部の外周よりも内側に位置するので組み立て工程中に中空糸が損傷される機会も減少する。【００１７】  好ましくは、支柱の上端側にはヘッダ部の処理液導入流路に整列した縦通路、及びこの通路の下端から放射状に延びて支柱の周面に開口する複数の横通路が設けられている。これにより処理液を中空糸の上方端部から中空糸に沿って流すことが可能となり、処理液と中空糸との接触する時間を長くすることができるので、脱気が効率化する。【００１８】  好ましくは、前記複数の中空糸の下端部は前記下端部の大径部に埋め込まれて封止され、中空糸の上端部は前記上端部の大径部に貫通状態で埋め込まれ、前記中空糸の内孔は前記吸引口に通じている。これによると処理液と中空糸の内部通路の気体の流れが互いに向流の方向になり、能率的な脱気が可能となる。【００１９】  好ましくは、中空糸の周りには前記支柱と前記中空糸との間に処理液のための流路を形成する円筒が設けられており、前記円筒の下端部には脱気した処理液をフィルタエレメントへ導くための複数の開口が設けられ、さらに前記円筒の外面は脱気後の処理液を前記フィルタエレメントの上流側の面に導く格子状に配置された分配通路を有する。これによると、処理液は中空糸の周面に拘束されながら中空糸の上端から下端まで接触を保ち、それにより効率よく脱気され、次いで下流側のフィルタエレメントに導かれる。【００２０】  粒状物等の固形分を除去するためのフィルタエレメントは円筒の外周面に配置されたプリーツ折りした濾過材と、その周りに配置された多孔外筒と、濾過材の上下端を液密封着する上蓋及び下蓋より構成されており、前記濾過材の内面は処理液のための流路を形成する前記円筒の外周面により支持されている。これによると前記円筒は脱気部の流路を形成するだけでなく、濾過材への処理液分配通路としても役立ち、また濾過材に対する支持体としても役立つ。【００２１】  上記のように、本発明の実施の形態では、上流側に中空糸による脱気部を下流側にフィルタエレメントによる濾過部を設けても良く、上流側にフィルタエレメントによる濾過部を下流側に中空糸による脱気部を設けても同様に動作する。【００２２】  従って、上記の実施の形態において、前記導入口及び前記吐出口を逆に接続して前記導入口を吐出口に、前記吐出口を導入口にすればこの実施の形態とすることができる。
【実施例】
【００２３】  本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳しく説明する。【００２４】  図１は本発明の好ましい実施例による脱気及び濾過一体型のフィルタユニットの断面図である。この実施例ではフィルタユニットの内側に脱気用中空糸を配置し、その外側に固形分除去用のフィルタエレメントを配置しているが、外周部に脱気用中空糸を配置しその内側にその固形分除去用のフィルタエレメントを配置しても良いことは当業者には明らかである。この場合に処理液の導入口、吐出口、及び吸引口の位置は適宜に修正することができる。【００２５】  また以下の実施例では上流側に中空糸による脱気部を、下流側のフィルタエレメントによる濾過部を設けたが、上流側にフィルタエレメントを、下流側に中空糸による脱気部を設けても良いことは上に説明した通りである。【００２６】  図１を参照するにフィルタユニットはハウジング１とヘッド部３とよりなる液密容器部を備え、ハウジング１とヘッド部３はこれらが合成樹脂製の場合には両部材の突き合わせ周縁部を互いに溶着して溶着部１１で一体に結合するか、または合成樹脂又はステンレス鋼等の金属ハウジングを使用する場合には適宜なシール部材を介在した状態で両周縁部を互いに締着することが可能である。ハウジング１の内部には、中央に脱気用の中空糸脱気部１５が、その外周にフィルタエレメント（濾過部）１３が配置される。【００２７】（ヘッド部）
ヘッド部３の中央には処理液の導入口５、外側部には濾過液の吐出口７、及び吸引ポンプ等の外部の減圧源に接続される吸引口９が形成されている。処理液を加圧する場合には吸引口は減圧源に接続されていてもいなくてもよい。ヘッド部３の下面側には処理液導入口５から中空糸脱気部１５を構成する中空糸（後述）の外側に連通する処理液用流路３５、フィルタエレメント１３の外周部とハウジング１との間に形成される濾過液用流路を濾過液吐出口７に連通させる濾過液用流路４１、及び中空糸の内部通路を吸引口９に連通させる気体流路３７が形成されている。【００２８】（中空糸脱気部）
図１〜４を参照してハウジング１の中央部に収納される中空糸脱気部１５の詳細を説明するに、中空糸脱気部１５はハウジング１の軸線に沿って垂直に延びた支柱２７を具備している。支柱の上下端部には大径部２９及び３１がそれぞれ設けられており、支柱２７の上端側にはヘッド部３の処理液用流路３５に整列した通路３４、この通路の下端から放射状に延びて支柱２７の周面に開口する複数の通路３２が設けられている。【００２９】  支柱２７の周りには支柱に沿って延びる複数の中空糸（中空糸束）３３が配置されている。中空糸３３の下端部は大径部３１に埋め込まれ、中空糸の内部通路は封着により塞がれている。中空糸３３の上端部は大径部２９に貫通状態で埋め込まれ、中空糸の内部通路は開口部３０から気体流路３６に通じており、流路３６はヘッド部の流路３７を介して吸引口９に連通している。中空糸３３としては加圧下に処理液に溶存した気体又は気泡を構成する気体の透過を可能にする膜を使用する。例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等が使用できる。【００３０】（流路形成用円筒）
中空糸脱気部１５の周りには流路を形成するための円筒１７が設けられている。図１、図５〜図９に示したように、円筒１７の内面５１は支柱２７の外周面と共に中空糸脱気部１５の周りに処理液が流れる流路を形成し、円筒１７の外面は脱気後の処理液をフィルタエレメント１３の内側に導く格子状に配置された分配通路４５（水平）、４７（垂直）を有する。円筒１７の下端部には脱気した処理液をフィルタエレメント１３側の分配通路４５、４７へ導くための複数の開口４３が設けられている。【００３１】  この円筒１７は次に述べるようにフィルタエレメント１３のための内側支持部材を兼ねる。【００３２】（フィルタエレメント）
図１のように、粒状物等の固形分を除去するためのフィルタエレメント１３は円筒１７の外周面に配置されたプリーツ形濾過材１９と、その周りに配置された多孔外筒２１と、濾過材１９の上下端を液密封着する上蓋２３及び下蓋２５より構成されている。濾過材１９としてはＰＴＦＥ、ポリエチレンその他一般的なフィルタ素材よりなる微細孔フィルタ膜の両面に、流路を形成するためのネット又は不織布を沿わせ、プリーツ状に折り曲げ、環状にし、そして両側縁を重畳させて互いに封着したものであり、さらに濾過材１９の上下縁を上下蓋２３、２５に対して熱封着することにより形成される。内側の円筒１７と多孔外筒２１は流路を提供すると共に、腰の弱い濾過材１９に対する補強と支持を行う。【００３３】  本発明のフィルタユニットの組み立ての一例は次の通りである。ハウジング１、ヘッド部３、中空糸脱気部１５、及びフィルタエレメント１３（ただし上蓋２３の封着前の状態）がそれぞれ製造された状態にあるものとする。【００３４】  先ずフィルタエレメント１３の一部を構成している流路形成用円筒１７の内孔に中空糸脱気部１５を上から挿入する。中空糸脱気部１５の支柱２７の下端部の大径部３１の外径は円筒１７の内径より少しだけ小さく設計しておく。上側の大径部２９は円筒１７の上端に設けた肩４９により位置決めされる。【００３５】  次いで上蓋２３に濾過材１９の上縁を封着することにより、中空糸脱気部１５とフィルタエレメント１３は一体構造となる。この構造体をハウジング１に挿入し、ヘッド部３を熱封着又は締着手段によりハウジング１に固定することによりフィルタユニットを完成する。【００３６】（動作）
図１及び図１０を参照して動作を説明する。加圧された処理液は導入口５から処理液用流路３５、次いで通路３４を経て、放射状通路３２から支柱２７と円筒１７の内面５１との間に形成される環状流路の上端部に入る。処理液は各中空糸３３の外面と接触しながら下方に流れる間に次第に脱気される。透過した気体は図１０の白丸のように中空糸３３の内部通路を上方に吸引されて、通路３６、３７を経て吸引口９から引き出される。一方、脱気された処理液は中空糸３３の下端部において円筒１７の開口４３を経て円筒１７の外周面に形成されている案内溝４５、４７により濾過材１９の上流側の面に分配され、濾過材１９により濾過される。図１０の黒丸は粒子等の固形物を示す。一方濾過液は多孔外筒２１の多孔を経てハウジング１とフィルタエレメント１３の外周部の間に形成された流路を上方に流れ、脱気された濾過液として流路４１を経て吐出口７に流出する。【００３７】  上記の実施例では、ヘッドの中央部の導入口から処理液を入れて、ヘッドの周辺部に設けた吐出口から処理された濾過液を吐出するようにしたが、この構造のまま逆に周辺部の吐出口を導入口として処理液を入れ、濾過した後に脱気機構部を通して脱気をして、その後に中央の導入口から吐出させてることもできる。この場合、従来からの中央から処理された液を取出せるので違和感なく使用することができる。【００３８】  さらに他の実施例として、上記の実施例のように、フィルタエレメントの内部に脱気機構を設ける構成とは逆に、エレメントの外部に脱気機構部を設けて通常使われるエレメントをそのまま又は同様な構造で使うこともできる。すなわち、従来のフィルタエレメントを取り囲むように中空糸による脱気機構部を設けることにより、容易に本発明を他の実施例として構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】［図１］本発明の中空糸による脱気部と粒子等の固形分の分離用フィルタエレメントを備えたフィルタユニットの中央縦断面図である。
［図２］本発明の複数の中空糸を主体とする脱気部の構造を示す断面図である。
［図３］図３の脱気部の平面図である。
［図４］図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
［図５］本発明で使用する円筒部の正面図である。
［図６］図５の円筒部の平面図である。
［図７］図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
［図８］図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
［図９］図５のＩＸ−ＩＸ断面図である。
［図１０］図１主要部を拡大した図式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４０】１  ハウジング
３  ヘッド部
５  処理液の導入口
７  濾過液の吐出口
９  吸引口
１１  溶着部
１３  フィルタエレメント（濾過部）
１５  中空糸脱気部
１７  円筒
１９  濾過材
２１  多孔外筒
２３  上蓋
２５  下蓋
２７  支柱
２９、３１  大径部
３２  複数の通路
３３  中空糸
３４  導入通路
３５  処理液用流路
３６、３７  気体流路
４１  濾過液用流路
４５、４７  分配通路
４９  肩
５１  円筒内面
【図１】
2004096410.tif 000003
【図２】
2004096410.tif 000004
【図３】
2004096410.tif 000005
【図４】
2004096410.tif 000006
【図５】
2004096410.tif 000007
【図６】
2004096410.tif 000008
【図７】
2004096410.tif 000009
【図８】
2004096410.tif 000010
【図９】
2004096410.tif 000011
【図１０】
2004096410.tif 000012
【国際調査報告】
2004096410.tif 000013
2004096410.tif 000014
2004096410.tif 000015