JP3113713B2 - シリカガラスフイルターユニットの製造方法 - Google Patents

シリカガラスフイルターユニットの製造方法

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JP3113713B2 JP03317192A JP31719291A JP3113713B2 JP 3113713 B2 JP3113713 B2 JP 3113713B2 JP 03317192 A JP03317192 A JP 03317192A JP 31719291 A JP31719291 A JP 31719291A JP 3113713 B2 JP3113713 B2 JP 3113713B2
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耕一 白石
久爾子 安藤
研司 高橋
優 新保
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東芝セラミックス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はシリカガラスフイルタ
ーユニットの製造方法に関し、特にフイルターとハウジ
ングとの接合方法の改良に関するものである
【0002】
【従来の技術】半導体製造で使用される反応ガスなどの
高純度の気体、その他薬液などの濾過に、最近セラミッ
クフイルタ−ユニットが使用されている。
【0003】このセラミックフイルタ−ユニットは、表
面に微細孔の濾過層を有するセラミックフイルタ−をハ
ウジングに接合したものである。これを用いて気体、液
体などの流体を濾過するには、ハウジングの一端に設け
られた流体注入口から流体を圧入し、これをセラミック
フイルタ−に通すことによって流体を濾過し、濾過した
流体をハウジングの他方に設けた注出口から取出すもの
である。
【0004】こうしたセラミックフイルタ−の多くは、
これまでアルミナ焼結体でつくられていたが、このフイ
ルタ−ユニットでは、セラミックフイルタ−をハウジン
グに強固に、しかも気密に固着することが是非とも必要
であった。
【0005】従来、セラミックフイルタ−とハウジング
の接合は、テフロンパッキンを用い、このパッキンをハ
ウジングの内部両端に装填して、その中間にセラミック
フイルタ−を挿入する方法などが採用されていたが、そ
の作業は非常に面倒な上に、こうした接合では気密性を
確実にすることは難しく各種の問題を残していた。
【0006】例えば、従来のこうしたフイルタ−にあっ
ては、液圧の上昇によってパッキンが押圧され、ハウジ
ングとフイルタ−との間に濾過すべき液体の流れを生じ
させ、せっかく捕集した微細粒子を流体の中に混入した
り、或いはパッキンの材質が樹脂であるため、水分の除
去などのために行うベ−キング温度を十分に上げること
が出来ないとった問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、フイルタ
ーとして用いたシリカガラスフイルターと石英ガラスの
ハウジングとを、パッキンを使用することなくシリカ質
接合部で強固に接合し、使用時に流体の圧力変動が生じ
ても気密性が保たれ、既に捕集した捕集粒子の漏れをな
くし、さらに接合部の耐熱性を上げ、十分な温度でベー
キングが出来るようなシリカガラスフイルターユニット
の製造方法を得ようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、純度99.
9%以上の非晶質シリカ粉末の焼結体からなる支持体の
表面に、これと実質的に同じ純度の非晶質シリカ粉末の
焼結体で形成した微細な多孔質の濾過層を一体に固着さ
せたシリカガラスフイルターを形成し、このシリカガラ
スフイルターの端部を加熱することで透明化した透明化
部分を形成し、この透明化部分の該フイルター側に気孔
および気孔面積が次第に増大する長さ1000μm以上
の接合部を形成し、前記シリカガラスフイルターの透明
化部分を上記支持体と同じ純度の石英ガラスのハウジン
グと溶着することを特徴とするシリカガラスフイルター
ユニットの製造方法である。
【0009】
【作用】この発明によって得られたシリカガラスフイル
ターユニットは、シリカガラスフイルターユニットの一
端に設けた石英ガラスのハウジングの流体導入口から濾
過すべき流体を導入し、これをハウジング内のシリカガ
ラスフイルターで濾過し、清浄な流体をシリカガラスフ
イルターユニットの他端に設けられた流出口から流出せ
るようにしたものである。
【0010】
【実施例】
(実施例1)図1はこの発明になるシリカガラスユニッ
トAの長手方向断面を示すものである。図1のシリカガ
ラスユニットAは、シリカガラスフイルタ−1と石英ガ
ラスのハウジング2,21 、22 とからなる。
【0011】図1で1はシリカガラスフイルタ−で、こ
れは純度99.9%以上の非晶質シリカの焼結体からな
る支持体3と、この支持体3の外表面にこれと一体形成
され、支持体3と実質的に同じ純度の非晶質シリカ粉末
の焼結体で形成されたと濾過層4とから構成されてい
る。
【0012】濾過層4は、図1では支持体3の外面に形
成したが、支持体3の内表面に形成したものでもよい。
シリカガラスフイルタ−1は、不純物としてアルカリ金
属、アルカリ土類金属、重金属を特に嫌い、これらは1
50ppm 以下とすることが好ましい。
【0013】支持体3は多孔質な焼結体で、例えば厚さ
2mmで気孔率を30〜40%とし、一方、支持体3の外
表面に形成される濾過層は、厚さが例えば50〜100
μmで、気孔径は0.2〜0.4μmと微細なものとす
る。
【0014】シリカガラスフイルター1の外周には、ハ
ウジング2, 、2が被覆されている。これらのハ
ウジングは、中央の主部2と端部2、2からなり、
これらは一体にされたものとする。このハウジングも純
度99.9%以上とする。ハウジングの端管2の端
は、このハウジング主部2内に装填されているシリカガ
ラスフイルター1と接合される。
【0015】図1の実施例では、シリカガラスフイルタ
−1の外径は15mm、内径11mm、長さ50mmである。
このシリカガラスフイルタ−1の外表面に形成されてい
る濾過層の気孔径は0.2μmとした。このシリカガラ
スフイルタ−1の端面を接合部5として、ここをリング
状カ−ボンヒ−タ−で1900℃に加熱し、端面から奥
を約2mm透明化した。次に、この接合部5に外径15m
m、内径11mm、長さ50mmの、ハウジングの一部であ
る石英ガラスの端管21 を溶着した。次に、シリカガラ
スフイルタ−1の外周に、ハウジングの主部2と端管2
2 からなるハウジングを被覆してシリカガラスフイルタ
−ユニットAとする。
【0016】このフイルタ−を軸方向に切断し、特に接
合部5を中心に、その断面を走査型電子顕微鏡(SE
M)で観察した。その結果、ハウジング部の石英ガラス
管の部分21 には気孔が見られなかったが、接合部5で
はハウジングの端管21 からシリカガラスフイルタ−1
の方向に進むにしたがって気孔が現れ始め、しかも気孔
径、気孔面積は次第に増し、やがてそれはフイルタ−1
の気孔と同じになることが認められ、緻密層から多孔質
層に連続的に変化している様子が確認された。
【0017】次に、この接合部の長さを測定した。ま
ず、SEMで観察して100μmの正方形の中の気孔面
積が10μm(0.1%)以下の部分を緻密層とし、
これを接合部の基端とした。他方、気孔率がフイルター
と実質的に同一(約32%)となっている部分で、基端
に最も接近した位置を接合部の他端とした。この間の長
さを測定したところ、上記実施例では3900μmであ
った。
【0018】上記と同様の実験をし、ただ加熱条件(加
熱温度、時間など)を変化させて上記の接合部の長さの
異なる数種のシリカガラスフイルタ−ユニットを得た。
このものの破断時の強度と破断位置を求め表1に示し
た。同表に示すように、接合部の長さを1000μm以
上とすることで、接合部からの破断の生じない強い接合
強度が得られることが認められた。
【0019】なお、接合部の長さの上限は特にないが、
接合部があまり長いと濾過領域が減少し好ましくなく、
15000μm未満とするとすることが好ましい。ま
た、接合部における気孔の変化率は、約30%/mm以下
が好ましい。
【0020】
【表1】 さらに、接合部における気孔の変化率と接合強度の関係
を示すと以下の通りである。
【0021】実施例1で得られたシリカガラスフイルタ
−ユニットを用いて、圧力変動、耐熱温度の測定実験を
行った。
【0022】圧力変動は、1kgf ・cm- 2 の圧力変動を
加えた後のパ−ティクル数を求めたところ、15/個cm
- 3 であった。これに対し、従来のテフロンパッキンに
よる接合の場合のパ−ティクル数は370/個cm- 3
あった。また、耐熱温度は、実施例のものは600℃で
も接合部の細孔分布に変化はなかったが、従来のテフロ
ンパッキンによるものは200℃以上の加熱は出来なか
った。
【0023】(実施例2)図2は、この発明の他の実施
例のシリカガラスフイルタ−ユニットBを示すものであ
る。
【0024】同図に示すものは、外形40mm、厚さ3
mmの円板状の支持器体6の片面に、0.2μmの微細
孔の濾過層7を一体に固着したシリカガラスフイルター
8の外周の接合部9をリング状カーボンヒーターで加熱
し、その外周部から約2mmを透明化した。この外周部
に外径40mm、内径35mm、長さ25mmの石英ガ
ラスの内側ハウジング10を加熱接合した。その後、こ
の石英ガラスの内側ハウジング10に石英ガラスの外側
ハウジング11を溶接してシリカガラスフイルターユニ
ットBとしたものである。
【0025】このフイルタ−ユニットBを軸方向に切断
し、特に接合部9を中心に、その断面をSEMで観察し
たところ、接合部9では内側ハウジングの外周から、シ
リカガラスフイルタ−8の中心に向けて微細孔が認めら
れ、その気孔径、気孔面積は連続的に増加している様子
が確認された。
【0026】
【発明の効果】以上この発明によれば、高純度のシリカ
ガラスを原料とし、さらにフイルタ−とハウジングの接
合も従来のごとくパッキングを必要とせず、しかもこれ
らの接合部を所定の長さとしかつフイルタ−の端からハ
ウジングの管端にかけて、多孔質層から緻密層に連続的
に変化しているようにしたので、高い気密性と接合強度
を有し、かつ接合部に応力集中が生じない、ハウジング
とフイルタ−と一体的となったフイルタ−ユニットを得
ることが出来る。
【0027】このため、使用中に流体の圧力変動の圧力
が生じても、せっかく捕捉した粒子が濾過流体に逆流す
るようなことが回避されるとともに、ベーキング温度も
必要な高温まであげることが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の1実施例によって作成されたシリカ
ガラスフイルターユニットの側断面図。
【図2】この発明の他の実施例によって作成されたシリ
カガラスフイルターユニットの側断面図。
【符号の説明】 A,B…シリカガラスフイルターユニット 1,8…シリカガラスフイルター、2,2、2,1
0,11…ハウジング、3,6…支持体、4,7…濾過
膜、5,9…接合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新保 優 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特許2934862(JP,B2) 特許2934863(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 39/20 B01D 71/04 C04B 38/00 - 38/00 304

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 純度99.9%以上の非晶質シリカ粉末
    の焼結体からなる支持体の表面に、これと実質的に同じ
    純度の非晶質シリカ粉末の焼結体で形成した微細な多孔
    質の濾過層を一体に固着させたシリカガラスフイルター
    を形成し、このシリカガラスフイルターの端部を加熱す
    ることで透明化した透明化部分を形成し、この透明化部
    分の該フイルター側に気孔および気孔面積が次第に増大
    する長さ1000μm以上の接合部を形成し、前記シリ
    カガラスフイルターの透明化部分を上記支持体と同じ純
    度の石英ガラスのハウジングと溶着することを特徴とす
    るシリカガラスフイルターユニットの製造方法。
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