特許 7705505 金属繊維フィルタ、フィルタユニット及び気化器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-01

(45)【発行日】2025-07-09

(54)【発明の名称】金属繊維フィルタ、フィルタユニット及び気化器

(51)【国際特許分類】

   B01D 39/20 20060101AFI20250702BHJP

   B01D 29/11 20060101ALI20250702BHJP

   B01J 7/00 20060101ALI20250702BHJP

   B01D 46/24 20060101ALI20250702BHJP

【ＦＩ】

B01D39/20 A

B01D29/10 510D

B01D29/10 510G

B01D29/10 530A

B01J7/00 Z

B01D46/24 B

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2024047076

(22)【出願日】2024-03-22

【審査請求日】2025-04-03

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000231556

【氏名又は名称】日本精線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(72)【発明者】

【氏名】小財 友樹

(72)【発明者】

【氏名】古角 憲弘

【審査官】瀧澤 佳世

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－７２８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１８９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１７６２４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５８－１１２０１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ３９／２０

Ｂ０１Ｄ ２９／１１

Ｂ０１Ｊ ７／００

Ｂ０１Ｄ ４６／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属繊維フィルタであって、
軸方向と径方向とを規定する筒状をなし、かつ、第１端を有する支持体と、
前記支持体の径方向の外側に配されたフィルタメディアと、
前記支持体の前記第１端の側に固着された第１エンド部材と、を含み、
前記支持体は、第１の外径を有する第１支持部と、前記第１支持部の前記第１端の側に、前記第１の外径よりも大きい第２の外径を有する第２支持部とを含み、
前記第１支持部には複数の貫通孔が形成されており、
前記第２支持部は、前記第１支持部に繋がり、かつ、前記第１端を形成しており、
前記フィルタメディアは、金属繊維の焼結体であり、
前記フィルタメディアは、前記第１支持部の径方向の外側に配され、かつ、流体を濾過するためのメディア本体と、前記第２支持部の径方向の外側に配され、かつ、前記第１エンド部材に接合された第１延長部とを含み、
前記メディア本体と前記第１延長部とは、第３の外径で軸方向に連続して延びており、
前記第１延長部は、第１接合部を介して、前記第１エンド部材に接合されており、
前記第１接合部は、前記第３の外径よりも大きい第４の外径を有する第１隆起部を含む、
金属繊維フィルタ。

【請求項2】

前記第１隆起部は、溶接ビードにより形成されている、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項3】

前記第１延長部の肉厚は、前記メディア本体の肉厚の５％～４０％の範囲である、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項4】

前記メディア本体の肉厚は４．０mm以上である、請求項３に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項5】

前記第１エンド部材は、前記第３の外径以上の第５の外径を有する、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項6】

前記第２支持部には、径方向に貫通する貫通孔が設けられていない、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項7】

前記第４の外径は、前記第３の外径よりも１．０mm以上大きい、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項8】

前記第１延長部の空隙率は、前記メディア本体の空隙率よりも小さい、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項9】

前記第１延長部の空隙率は７０％以下であり、前記メディア本体の空隙率は８０％以上である、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項10】

前記第１エンド部材は、前記支持体の前記第１端の側を閉塞するエンドキャップである、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項11】

前記支持体は、前記第１端と反対側の第２端を有し、
前記支持体は、前記第１支持部の前記第２端の側に、前記第１の外径よりも大きい第６の外径を有する第３支持部を含み、
前記第３支持部は、前記第１支持部に繋がり、かつ、前記第２端を形成しており、
前記支持体の前記第２端の側には、第２エンド部材が固着されており、
前記フィルタメディアは、前記第３支持部の径方向の外側に配され、かつ、前記第２エンド部材と接合された第２延長部を含み、
前記メディア本体と前記第２延長部とは、前記第３の外径で軸方向に連続して延びており、
前記第２延長部の前記第２端の側は、第２接合部を介して、前記第２エンド部材に接合されており、
前記第２接合部は、前記第３の外径よりも大きい第７の外径を有する第２隆起部を含む、請求項１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項12】

前記第２隆起部は、溶接ビードにより形成されている、請求項１１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項13】

前記第２延長部の肉厚は、前記メディア本体の肉厚の５％～４０％の範囲である、請求項１１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項14】

前記第１エンド部材は、前記支持体の前記第１端の側を閉塞するエンドキャップであり、
前記第２エンド部材は、前記支持体の前記第２端の側を、ハウジングに固着するためのハウジング装着部材であり、
前記第２エンド部材は、前記支持体の径方向の内部の空間の流体を取り出すための開口部を有する、請求項１１に記載の金属繊維フィルタ。

【請求項15】

請求項１４記載の金属繊維フィルタと、
前記金属繊維フィルタを収納可能な前記ハウジングと、を含み、
前記ハウジングは、
前記流体の入口と、
前記入口から進入した前記流体を前記フィルタメディアの外周面に案内する入口流路と、
前記フィルタメディアで濾過され、かつ、前記第１支持部の前記貫通孔と前記第２エンド部材の前記開口部とを経た前記流体を取り出すための出口とを有する、フィルタユニット。

【請求項16】

請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の金属繊維フィルタを用いた気化器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属繊維フィルタ、フィルタユニット及び気化器に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、焼結繊維媒質を備えるフィルタエレメントが記載されている。このフィルタエレメントは、該エレメントの中央部分から該エレメントの一端部分に向けて減少する外径を有する円筒状本体を備えており、前記繊維媒質は、前記エレメントの中央部分から前記エレメントの一端部分に向けて増大する密度を有する。このようなフィルタエレメントは、端部が高密度化されていることから、該端部での溶接が容易になるという作用効果が期待される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１１－５０２７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図５に示されるように、上述のようなフィルタエレメントａは、ハウジングｂ内に収容されてフィルタユニットｃとして用いられる場合があり得る。フィルタユニットｃのハウジングｂは、流体の入口ｄと、入口ｄから進入した流体をフィルタエレメントａの外周面に案内する入口流路ｅと、フィルタエレメントａで濾過された流体を取り出すための出口ｆとを有する。

【0005】

上述のようなフィルタユニットｃでは、入口流路ｅを流れる流体は、フィルタエレメントａの軸方向の端部に設けられた外径を減少させた部分ａ１付近で滞留しやすい。このような流体の滞留は、濾過効率を低下させる原因となる。

【0006】

また、例えば、図６に示されるように、フィルタエレメントａが、大型のチャンバー内の一つの壁面ｈに配された場合でも、壁面ｈとフィルタエレメントａの軸方向の端部に設けられた外径を減少させた部分との間の領域ａ２では、流体が滞留しやすい。

【0007】

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、フィルタメディア（フィルタエレメント）の端部での流体の滞留を抑制することができる金属繊維フィルタ等を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、金属繊維フィルタであって、
軸方向と径方向とを規定する筒状をなし、かつ、第１端を有する支持体と、
前記支持体の径方向の外側に配されたフィルタメディアと、
前記支持体の前記第１端の側に固着された第１エンド部材と、を含み、
前記支持体は、第１の外径を有する第１支持部と、前記第１支持部の前記第１端の側に、前記第１の外径よりも大きい第２の外径を有する第２支持部とを含み、
前記第１支持部には複数の貫通孔が形成されており、
前記第２支持部は、前記第１支持部に繋がり、かつ、前記第１端を形成しており、
前記フィルタメディアは、金属繊維の焼結体であり、
前記フィルタメディアは、前記第１支持部の径方向の外側に配され、かつ、流体を濾過するためのメディア本体と、前記第２支持部の径方向の外側に配され、かつ、前記第１エンド部材に接合された第１延長部とを含み、
前記メディア本体と前記第１延長部とは、第３の外径で軸方向に連続して延びており、
前記第１延長部は、第１接合部を介して、前記第１エンド部材に接合されており、
前記第１接合部は、前記第３の外径よりも大きい第４の外径を有する第１隆起部を含む、
金属繊維フィルタである。

【0009】

本発明において、前記第１隆起部は、溶接ビードにより形成されても良い。

【0010】

本発明において、前記第１延長部の肉厚は、前記メディア本体の肉厚の５％～４０％の範囲であっても良い。

【0011】

本発明において、前記メディア本体の肉厚は４．０mm以上であっても良い。

【0012】

本発明において、前記第１エンド部材は、前記第３の外径以上の第５の外径を有しても良い。

【0013】

本発明において、前記第２支持部には、径方向に貫通する貫通孔が設けられていないことが望ましい。

【0014】

本発明において、前記第４の外径は、前記第３の外径よりも１．０mm以上大きくても良い。

【0015】

本発明において、前記第１延長部の空隙率は、前記メディア本体の空隙率よりも小さくても良い。

【0016】

本発明において、前記第１延長部の空隙率は７０％以下であり、前記メディア本体の空隙率は８０％以上であっても良い。

【0017】

本発明において、前記第１エンド部材は、前記支持体の前記第１端の側を閉塞するエンドキャップであっても良い。

【0018】

本発明において、
前記支持体は、前記第１端と反対側の第２端を有し、
前記支持体は、前記第１支持部の前記第２端の側に、前記第１の外径よりも大きい第６の外径を有する第３支持部を含み、
前記第３支持部は、前記第１支持部に繋がり、かつ、前記第２端を形成しており、
前記支持体の前記第２端の側には、第２エンド部材が固着されており、
前記フィルタメディアは、前記第３支持部の径方向の外側に配され、かつ、前記第２エンド部材と接合された第２延長部を含み、
前記メディア本体と前記第２延長部とは、前記第３の外径で軸方向に連続して延びており、
前記第２延長部の前記第２端の側は、第２接合部を介して、前記第２エンド部材に接合されており、
前記第２接合部は、前記第３の外径よりも大きい第７の外径を有する第２隆起部を含むことができる。

【0019】

本発明において、前記第２隆起部は、溶接ビードにより形成されても良い。

【0020】

本発明において、前記第２延長部の肉厚は、前記メディア本体の肉厚の５％～４０％の範囲であっても良い。

【0021】

本発明において、前記第１エンド部材は、前記支持体の前記第１端の側を閉塞するエンドキャップであり、
前記第２エンド部材は、前記支持体の前記第２端の側を、ハウジングに固着するためのハウジング装着部材であり、
前記第２エンド部材は、前記支持体の径方向の内部の空間の流体を取り出すための開口部を有しても良い。

【0022】

本発明は、上記いずれかの金属繊維フィルタと、
前記金属繊維フィルタを収納可能な前記ハウジングと、を含み、
前記ハウジングは、
前記流体の入口と、
前記入口から進入した前記流体を前記フィルタメディアの外周面に案内する入口流路と、
前記フィルタメディアで濾過され、かつ、前記第１支持部の前記貫通孔と前記第２エンド部材の前記開口部とを経た前記流体を取り出すための出口とを有する、フィルタユニットであっても良い。

【0023】

本発明は、上記いずれかに記載の金属繊維フィルタを用いた気化器であっても良い。

【発明の効果】

【0024】

本発明の金属繊維フィルタは、フィルタメディアの端部での濾過流体の滞留リスクを低減して、濾過効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本実施形態の金属繊維フィルタの断面図である。

【図2】図１のII部の拡大図である。

【図3】図１のIII部の拡大図である。

【図4】本実施形態の金属繊維フィルタを用いたフィルタユニットの断面図である。

【図5】従来のフィルタユニットの断面図である。

【図6】他の従来のフィルタユニットの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図面は、本発明の理解を助けるために、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれていることが理解されなければならない。また、複数の実施形態がある場合、明細書を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本発明の内容理解のためのものであって、本発明は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。

【0027】

［金属繊維フィルタ］
図１は、本実施形態の金属繊維フィルタ１の断面図である。図１に示されるように、本実施形態の金属繊維フィルタ１は、支持体２と、支持体２の径方向の外側に配されたフィルタメディア３と、支持体２の軸方向の一端側に配された第１エンド部材４とを含む。また、本実施形態の金属繊維フィルタ１は、支持体２の軸方向の他端側に配された第２エンド部材５を含むものが示されている。

【0028】

本実施形態の金属繊維フィルタ１は、流体中の微粒子といった異物を捕捉するために用いられる。とりわけ、本実施形態の金属繊維フィルタ１は、極めて清浄な環境下で製造される工業製品（例えば、半導体等）の製造工程で用いられる流体から、高い濾過効率で異物を捕捉する高性能のフィルタとして利用される。ただし、本発明の金属繊維フィルタ１の濾過対象となる流体は、特定のものに制限されない。

【0029】

［支持体］
支持体２は、軸方向と、それに直交する方向である径方向とを規定する筒状に構成されている。支持体２の軸方向と直交する横断面において、その外表面に沿った方向は、周方向と定義される。支持体２は、軸方向において、第１端Ｅ１から第２端Ｅ２まで延びている。支持体２の径方向の内部は、空間ｉとされている。本実施形態の支持体２は、横断面が円形な円筒状とされている。他の態様では、支持体２は、横断面が多角形の筒状とされても良い。

【0030】

支持体２は、金属材料で形成されている。金属材料としては、特に制限されるわけではないが、例えば、ステンレス鋼が採用され、とりわけ加工性や耐食性に優れたオーステナイト系のステンレス鋼が好適である。本実施形態の支持体２は、好ましい態様として、より耐食性に優れたＳＵＳ３１６Ｌで形成されている。

【0031】

図２には、図１のII部の拡大図が示されている。図１及び図２に示されるように、支持体２は、第１支持部１１と、第１支持部１１の第１端Ｅ１の側に設けられた第２支持部１２とを含む。本実施形態において、第１支持部１１は、第２支持部１２に比べて、十分に大きい軸方向の長さを有する。

【0032】

［第１支持部］
第１支持部１１は、第１の外径Ｄ１を有する円筒状に形成されている。本実施形態の第１支持部１１は、第１の外径Ｄ１で軸方向に連続して延びている。

【0033】

第１支持部１１には、複数の貫通孔１１ａが形成されている。したがって、第１支持部１１の径方向外側の流体は、貫通孔１１ａを介して、第１支持部１１の内部の空間ｉに流入できる。本実施形態の第１支持部１１は、例えば、パンチングメタルなど規則的なピッチで形成された孔を有する金属プレートを円筒状に加工することによって形成されても良い。貫通孔１１ａの孔径や孔形状は特に制限されるものではなく、用途に応じて適宜設定される。本実施形態では、貫通孔１１ａは、直径１．５mmの円形とされており、これらが軸方向及び周方向にほぼ等間隔に配置されている。

【0034】

［第２支持部］
第２支持部１２は、第１の外径Ｄ１よりも大きい第２の外径Ｄ２を有する。すなわち、第２支持部１２は、第１支持部１１の外表面から径方向の外側に突出している。本実施形態の第２支持部１２は、円環状に形成されており、例えば、径方向の外周面１２１と、径方向の内周面１２２と、軸方向の内端面１２３と、軸方向の外端面１２４とを含む。なお、本明細書において、軸方向に関して、内、外は、軸方向の相対的な方向を示し、軸方向の端に向かう方向を「外」、軸方向の中心に向かう方向を「内」と定義される。

【0035】

第２支持部１２の外周面１２１は、例えば、第２の外径Ｄ２で軸方向に連続して延びている。

【0036】

本実施形態において、第２支持部１２の内周面１２２には、例えば、第１支持部１１の端部が固着されている。より詳細には、内周面１２２は、一定の内径で軸方向に延びる凹部１２２ａと、凹部１２２ａの第１端Ｅ１の側に位置し、かつ、凹部１２２ａから径方向の内側に突出する凸部１２２ｂとを含む段差面として形成されている。そして、凹部１２２ａには、第１支持部１１の端部が配置され、第１支持部１１の軸方向の外端面は、凸部１２２ｂの段差面に当接している。また、第１支持部１１と第２支持部１２とは、溶接等により固着されている。本実施形態では、第１支持部１１の内周面と、第２支持部１２の凸部１２２ｂの内周面とは、軸方向に連続するように形成されている。

【0037】

本実施形態において、第２支持部１２の軸方向の内端面１２３は、例えば、軸方向の内側に向かって外径が徐々に小さくなるようなテーパー面とされている。

【0038】

本実施形態において、第２支持部１２の軸方向の外端面１２４は、例えば、軸方向と直交するような平面に形成されており、この平面が支持体２の第１端Ｅ１を形成している。

【0039】

本実施形態の第２支持部１２には、径方向に延びる貫通孔を有しない中実の無垢材が用いられている。したがって、流体は、第２支持部１２内を通過することはできない。

【0040】

［フィルタメディア］
フィルタメディア３は、支持体２の径方向の外周面に固着されている。したがって、本実施形態のフィルタメディア３は、支持体２の筒形状に対応した筒状とされている。なお、本実施形態において、フィルタメディア３は、焼結時に、支持体２の径方向の外周面に固着される。ただし、フィルタメディア３と支持体２との固着方法は、特に制限されるものではない。

【0041】

フィルタメディア３は、金属繊維の焼結体から構成されている。フィルタメディア３を構成する金属繊維は、特に制限されるものではないが、例えば、ステンレス鋼、とりわけ耐食性に優れたオーステナイト径ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３１６Ｌ等）、ニッケル合金、純ニッケル等が適宜用いられる。フィルタメディア３に用いられる金属繊維の線径も、特に制限されるものではないが、例えば、濾過効率を高めるために、０．５～１０μｍ程度の短繊維が望ましい。このような金属繊維は、支持体２の外周面に配された後、金型等に投入されて外部から熱及び圧力を受ける。これにより、金属繊維の集合体は、筒状の焼結体として、支持体２の外周面に一体形成される。このようなフィルタメディア３は、内部に、流体が通過する微細な空隙が形成された多孔質構造であるため、高い濾過精度を有する濾過部材としての機能を有する。

【0042】

フィルタメディア３は、メディア本体３０と、メディア本体３０の第１端Ｅ１の側に形成された第１延長部３１とを含む。また、本実施形態のフィルタメディア３は、メディア本体３０の第２端Ｅ２の側に形成された第２延長部３２を含む。

【0043】

メディア本体３０は、フィルタメディア３のうち、第１支持部１１の径方向の外側に配された部分である。メディア本体３０は、フィルタメディア３の本来の機能として、濾過機能を発揮する部分である。本実施形態のメディア本体３０は、支持体２の形状に対応した軸方向に延びる円筒形状である。第１延長部３１は、フィルタメディア３のうち、第２支持部１２の径方向の外側に配された部分である。第１延長部３１は、メディア本体３０と一体化されている。第１延長部３１は、後述の第１エンド部材４との接合に利用される。

【0044】

図２において、本実施形態において、メディア本体３０と第１延長部３１とは、第３の外径Ｄ３で軸方向に連続して延びる。すなわち、メディア本体３０と第１延長部３１とは、実質的な段差なく、軸方向に同じ外径で連続している。ただし、フィルタメディア３は、金属繊維の焼結体であることから、ミクロ的観察によれば、フィルタメディア３の表面には、微小な凹凸が存在する。したがって、上述の「実質的な段差なく」という用語は、このような金属繊維焼結体として不可避的な表面の微小な凹凸の存在を許容することを意味する。より具体的には、上述の「実質的な段差なく」という用語は、当業者が、通常の注意力の下、メディア本体３０及び第１延長部３１を、肉眼観察（マクロ的観察）をしたときに、それらが軸方向に同一の外径で連続すると認識可能な程度で足りるものとして理解されるべきである。なお、ミクロ的観察の場合、フィルタメディア３の最大径と最小径との差は、例えば、２mm以下、好ましくは１．５mm以下とすることで流体の滞留をより効果的に抑制することができる。

【0045】

［第１エンド部材］
第１エンド部材４は、支持体２の第１端Ｅ１の側に固着されている。本実施形態の第１エンド部材４は、例えば、筒状の支持体２の第１端Ｅ１の側を閉塞するエンドキャップとして構成されている。第１エンド部材４は、金属材料、とりわけ耐食性に優れたオーステナイト系のステンレス鋼（本実施形態では、ＳＵＳ３１６Ｌ）で形成されたプレート形状を有する。第１エンド部材４は、第２支持部１２の軸方向の外端面１２４に当接する軸方向内側の端面を含む。第１エンド部材４により、支持体２の空間ｉ内の流体は、支持体２の第１端Ｅ１の側からは外部に流出することはできない。

【0046】

また、第１延長部３１は、第１接合部６を介して、第１エンド部材４に接合されている。本実施形態の第１接合部６は、第１エンド部材４と支持体２の第２支持部１２との間も接合しているが、第１接合部６は、少なくとも、第１延長部３１と、第１エンド部材４とを接合していれば良い。さらに、第１接合部６は、第３の外径Ｄ３よりも大きい第４の外径Ｄ４を有する第１隆起部６Ａを含む。

【0047】

［本実施形態の作用］
本実施形態のフィルタメディア３では、メディア本体３０と第１延長部３１とは、第３の外径Ｄ３で軸方向に連続して延びている。つまり、メディア本体３０及び第１延長部３１の径方向の外表面は、メディアのミクロ的な凹凸を除き、実質的な凹部を有さない連続面で形成されている。また、第１接合部６は、第３の外径Ｄ３よりも大きい第４の外径Ｄ４を有する第１隆起部６Ａを含む。したがって、本実施形態の金属繊維フィルタ１は、第１端Ｅ１の側において、濾過対象の流体の滞留を抑制することができる。また、外径（第４の外径Ｄ４）が相対的に大きい第１隆起部６Ａは、例えば、流体を、外径の小さいメディア本体３０側へと導くことも可能である。以上より、本実施形態の金属繊維フィルタ１は、濾過対象の流体の圧力損失の低減と均一な流速の生成に役立ち、濾過効率にも優れる。

【0048】

以下、本発明のさらに好ましい態様が説明されるが、以下はいずれも本発明の任意の構成要素である。

【0049】

第１接合部６は、種々の接合手段によって形成されても良い。第１接合部６は、例えば、溶接、ろう付け、拡散接合、又は摩擦圧接により生成されても良い。第１接合部６からの流体の漏れ（ショートパス）等を塞ぐ観点では、接合手段は、気密な接合部が容易に得られる溶接が特に望ましく、とりわけ、ＴＩＧ溶接などが望ましい。本実施形態の第１接合部６は、溶接によって形成された周方向に連続する溶接ビードであり、第１隆起部６Ａも、この溶接ビードが径方向外側に盛り上がった部分で形成されている。

【0050】

フィルタメディア３の外面から第１隆起部６Ａの径方向の突出量（すなわち、（Ｄ４－Ｄ３）／２）は、特に制限されないが、接合強度の向上や流体をメディア本体３０側へと導く作用を期待する観点では、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは０．９mm以上とされても良い。つまり、第４の外径Ｄ４は、第３の外径Ｄ３よりも１．０mm以上大きいことが望ましい。

【0051】

本実施形態では、フィルタメディア３の第１延長部３１は、メディア本体３０よりも小さい肉厚ｔ１を有する。また、第１延長部３１は、金属繊維の焼結体からなる多孔質構造であることから、溶接時の熱によって、変形等しやすい。しかし、本実施形態の第１延長部３１は、第２支持部１２によって径方向の内側から支持されているため、溶接時の溶け落ちや空孔の形成などを抑制しつつ、支持体２及び第１エンド部材４との接合が可能である。また、フィルタメディア３は、支持体２及び第１エンド部材４と接合された一体構造を有するため、高い剛性を有し、例えば、振動する環境下や高い圧力下においても優れた強度を発揮することができる。

【0052】

第１エンド部材４の外径（以下、「第５の外径Ｄ５」という。）は、特に制限されないが、本実施形態ではフィルタメディア３の第３の外径Ｄ３以上とされている。したがって、第１エンド部材４の周辺においても、流体の滞留が抑制され得る。

【0053】

メディア本体３０の肉厚ｔ０は、特に制限されるものではないが、濾過精度をより一層高めるために、例えば、３．０mm以上、好ましくは３．５mm以上とされても良い。

【0054】

第１延長部３１の肉厚ｔ１も、特に制限されるものではないが、例えば、メディア本体３０の肉厚ｔ０の５％以上、好ましくは１０％以上、さらに好ましくは１５％以上とされても良い。第１延長部３１の肉厚ｔ１がメディア本体３０の肉厚ｔ０の５％以上とされることにより、例えば、第１延長部３１と第１エンド部材４との溶接接合時、第１延長部３１の溶け落ち等をより確実に抑制し、ひいては、気密な第１接合部６を形成することができる。これは、第１接合部６付近での流体のショートパスなどを効果的に抑制するのに役立つ。

【0055】

一方、第１延長部３１の肉厚ｔ１が過度に大きくなると、第２支持部１２に達する深い第１接合部６を形成するのが困難なおそれがある。このような観点では、第１延長部３１の肉厚ｔ１は、例えば、メディア本体３０の肉厚ｔ０の４０％以下、好ましくは３５％以下、さらに好ましくは３０％以下とされても良い。

【0056】

上述の観点では、一つの態様として、メディア本体３０の肉厚ｔ０が５．０mmの場合、第１延長部３１の肉厚ｔ１は、例えば、０．２５～２．０mmの範囲、好ましくは０．５０～１．７５mの範囲、さらに好ましくは０．７５～１．５mmの範囲とされるのが望ましい。

【0057】

第１延長部３１の空隙率は、メディア本体３０の空隙率よりも小さいことが望ましい。これにより、第１エンド部材４と接合される第１延長部３１の剛性を相対的に高め、溶接時の接合不良等が抑制される。好ましい態様では、第１延長部３１の空隙率は、例えば、７０％以下、好ましくは６５％以下、さらに好ましくは６０％以下とされても良い。このような第１延長部３１の空隙率は、例えば、焼結工程時、第１延長部３１に作用する圧縮度をメディア本体３０よりも高くなるように調整するなどして得ることができる。また、第１延長部３１は、例えば、２～６μmの孔径を主体的に含む多孔質構造体とされるのが望ましい。

【0058】

本明細書において、多孔質構造の「空隙率」とは、対象領域の見かけの総体積に対する空隙部分の体積の割合で表される。本明細書において、空隙率は、計算で求める。その場合は、まず、フィルタメディアの質量を測定し、当該フィルタメディアの空隙も含めた体積を求める。次に、フィルタメディアの体積と同一とした無垢材の質量を測定する。そして、次の式（１）から空隙率を算出することができる。
空隙率（％）＝｛１－（フィルタメディアの質量／無垢材の質量）｝＊１００ …（１）

【0059】

メディア本体３０は、第１支持部１１によって径方向の内側から支持されることから、濾過時の流体圧に対する耐差圧強度を高く確保することができる。このため、流体の速度を高めてもフィルタメディア３の変形等が抑制され、その結果、濾過効率の向上に寄与することとなる。好適な濾過機能を十分に発揮させるために、メディア本体３０の空隙率は、第１延長部３１よりも大きい空隙率とされても良い。好ましい態様では、メディア本体３０の空隙率は、例えば、８０％以上、好ましくは８５％以上、より好ましくは９０％以上とされても良い。同様に、メディア本体３０は、第１延長部３１よりも大きい孔径を主体的に含む多孔質構造体とされても良い。好ましい態様では、メディア本体３０は、とりわけ５～３０μmの孔径を主体的に含む多孔質構造体とされるのが望ましい。

【0060】

［第３支持部］
本実施形態の支持体２は、第１支持部１１の第２端Ｅ２の側に、第１の外径Ｄ１よりも大きい第６の外径Ｄ６を有する第３支持部１３をさらに含む。すなわち、第３支持部１３は、第１支持部１１の外表面から径方向の外側に突出している。第３支持部１３の外周面１３１は、例えば、第６の外径Ｄ６で軸方向に連続して延びている。この実施形態では、第６の外径Ｄ６は、第２支持部１２の第２の外径Ｄ２と同一とされているが、異ならせても良い。

【0061】

第３支持部１３の構成は、第２支持部１２と同一の構成を有するため、その説明は省略される。すなわち、第３支持部１３の径方向の外周面１３１、径方向の内周面１３２、軸方向の内端面１３３及び軸方向の外端面１３４は、それぞれ、第２支持部１２の径方向の外周面１２１、径方向の内周面１２２、軸方向の内端面１２３及び軸方向の外端面１２４と同一の構成を備えている。また、第３支持部１３の内周面１３２には、第１支持部１１の第２端Ｅ２の側の端部が固着されている。

【0062】

［第２エンド部材］
支持体２の第２端Ｅ２の側には、第２エンド部材５が固着されている。本実施形態において、第２エンド部材５は、支持体２の第２端Ｅ２の側を、ハウジング（後述）に固着するためのハウジング装着部材とされている。より具体的には、第２エンド部材５は、中心部に開口部５ａが形成された円盤状をなす。第２エンド部材５は、その中心を、支持体２の軸心に揃えて、支持体２の第２端Ｅ２の側に固着されている。第２エンド部材５の外径は、金属繊維フィルタ１において、最も大きい第８の外径Ｄ８を有し、その外周部は、後述のハウジングに固着される。また、第２エンド部材５の開口部５ａは、支持体２の径方向の内部の空間ｉの流体を取り出すために用いられる。

【0063】

［第２延長部］
本実施形態のフィルタメディア３は、第３支持部１３の径方向の外側に配され、かつ、第２エンド部材５と接合された第２延長部３２を含む。第２延長部３２は、メディア本体３０と一体化されている。第２延長部３２は、後述の第２エンド部材５との接合に利用される。

【0064】

本実施形態において、メディア本体３０と第２延長部３２とは、第３の外径Ｄ３で軸方向に連続して延びる。すなわち、メディア本体３０と第２延長部３２とは、実質的な段差なく、軸方向に同じ外径で連続している。上で述べたように、上記「実質的な段差なく」という用語は、当業者が、通常の注意力の下でメディア本体３０と第２延長部３２との接続部分を、肉眼観察（マクロ的観察）をしたときに、それらが軸方向に同一の外径で連続すると認識可能な程度で足りるものとして理解されるべきである。

【0065】

また、第２延長部３２は、第２接合部７を介して、第２エンド部材５に接合されている。本実施形態の第２接合部７は、第２エンド部材５と支持体２の第３支持部１３との間も接合しているが、第２接合部７は、少なくとも、第２延長部３２と第２エンド部材５とを接合していれば良い。さらに、第２接合部７は、第３の外径Ｄ３よりも大きい第７の外径Ｄ７を有する第２隆起部７Ａを含む。

【0066】

このような実施形態では、メディア本体３０と第２延長部３２とは、第３の外径Ｄ３で軸方向に連続して延びている。つまり、メディア本体３０及び第２延長部３２の径方向の外表面は、メディアのミクロ的な凹凸を除き、実質的な凹部を有さない連続面で形成されている。したがって、本実施形態の金属繊維フィルタ１は、フィルタメディア３の第１接合部６と第２接合部７との間の区間が実質的に第３の外径Ｄ３で軸方向に連続する。したがって、本実施形態の金属繊維フィルタ１は、フィルタメディア３の第２端Ｅ２の側においても、濾過対象の流体の滞留を抑制することができる。また、外径（第７の外径Ｄ７）が相対的に大きい第２隆起部７Ａは、例えば、流体を、外径が小さいメディア本体３０側へと導くことも可能である。

【0067】

第２接合部７は、種々の接合手段によって形成されても良い。例えば、第２接合部７は、溶接、ろう付け、拡散接合、又は摩擦圧接により生成されても良い。第２接合部７からの流体の漏れ（ショートパス）等を塞ぐ観点では、接合手段は、気密な接合部が容易に得られる溶接が特に望ましく、とりわけ、ＴＩＧ溶接などが望ましい。本実施形態の第２接合部７も、溶接によって形成された周方向に連続する溶接ビードであり、第２隆起部７Ａも、この溶接ビードが径方向外側に盛り上がった部分で形成されている。

【0068】

フィルタメディア３の外面から第２隆起部７Ａの径方向の突出量（すなわち、（Ｄ７－Ｄ３）／２）は、特に制限されないが、接合強度の向上や流体をメディア本体３０側へと導く作用を期待する観点では、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは０．９mm以上とされても良い。つまり、第７の外径Ｄ７は、第３の外径Ｄ３よりも１．０mm以上大きいことが望ましい。

【0069】

本実施形態では、フィルタメディア３の第２延長部３２は、メディア本体３０よりも小さい肉厚ｔ２を有する。また、第２延長部３２は、金属繊維の焼結体からなる多孔質構造であることから、溶接時の熱によって、変形等しやすい。しかし、本実施形態の第２延長部３２は、第３支持部１３によって径方向の内側から支持されているため、溶接時の溶け落ちや空孔の形成などを抑制しつつ、支持体２及び第２エンド部材５との接合が可能であり、流体のショートパスなどを抑制することができる。また、フィルタメディア３は、支持体２及び第２エンド部材５と接合された一体構造を有するため、高い剛性を有し、例えば、振動する環境下や高い圧力下においても優れた強度を発揮することができる。

【0070】

第２延長部３２の肉厚ｔ２は、特に制限されるものではないが、例えば、第１延長部３１の肉厚ｔ１と同様の範囲とされることが望ましい。すなわち、第２延長部３２の肉厚ｔ２は、メディア本体３０の肉厚ｔ０の５％以上、好ましくは１０％以上、さらに好ましくは１５％以上とされても良い。

【0071】

一方、第２延長部３２の肉厚ｔ２が過度に大きくなると、第３支持部１３に達する深い第２接合部７を形成するのが困難なおそれがある。このような観点では、第２延長部３２の肉厚ｔ２も、例えば、メディア本体３０の肉厚ｔ０の４０％以下、好ましくは３５％以下、さらに好ましくは３０％以下とされても良い。

【0072】

上述の観点では、一つの態様として、メディア本体３０の肉厚ｔ０が５．０mmの場合、第２延長部３２の肉厚ｔ２も、例えば、０．２５～２．０mmの範囲、好ましくは０．５０～１．７５mの範囲、さらに好ましくは０．７５～１．５mmの範囲とされるのが望ましい。

【0073】

第２延長部３２の空隙率は、メディア本体３０の空隙率よりも小さいことが望ましい。これにより、第２エンド部材５と接合される第２延長部３２の剛性を相対的に高め、溶接時の接合不良等が抑制される。好ましい態様では、第２延長部３２の空隙率は、例えば、７０％以下、好ましくは６５％以下、さらに好ましくは６０％以下とされても良い。また、第２延長部３２は、例えば、２～６μmの孔径を主体的に含む多孔質構造体とされるのが望ましい。

【0074】

［ハウジング］
図４には、本実施形態の金属繊維フィルタ１を用いたフィルタユニット１００の断面図である。図４に示されるように、フィルタユニット１００は、金属繊維フィルタ１を収納可能な空間を有するハウジング１０１を含む。ハウジング１０１は、流体の入口１０２と、入口１０２から進入した流体をフィルタメディア３の外周面に案内する入口流路１０３と、フィルタメディア３で濾過された流体の出口１０４とを有する。

【0075】

ハウジング１０１は、例えば、ステンレス鋼からなり、好ましくは、オーステナイト系ステンレス鋼で形成される。本実施形態のハウジング１０１は、特に耐食性に優れたＳＵＳ３１６Ｌで構成されている。ハウジング１０１は、例えば、インラインフィルタとして実施する場合において、金属繊維フィルタ１の外装体を形成する。

【0076】

図４のフィルタユニット１００において、入口１０２から進入した濾過対象の流体は、ハウジング１０１と金属繊維フィルタ１との間の入口流路１０３を通ってフィルタメディア３の外周面側に回り込む。フィルタメディア３の外周面側に回り込んだ流体は、フィルタメディア３を通過する際に、微粒子などの異物がフィルタメディア３で捕捉され、清浄化される。さらに、清浄化された流体は、第１支持部１１の貫通孔１１ａを経由し、支持体２の内部の空間ｉ及び第２エンド部材５の開口部５ａを経て出口１０４から取り出される。

【0077】

上述の濾過工程において、上で説明したように、フィルタメディア３のメディア本体３０、第１延長部３１及び第２延長部３２の外表面は、実質的に同一の第３の外径Ｄ３で軸方向に連続する。また、フィルタメディア３の軸方向の両端に位置する第１接合部６及び第２接合部７は、それぞれ、第３の外径Ｄ３よりも大きい外径を有する第１隆起部６Ａ及び第２隆起部７Ａを備える。このため、流体が、第１隆起部６Ａ及び第２隆起部７Ａからメディア本体３０側に向けて流れやすくなり、メディア本体３０の軸方向の両側での滞留が抑制される。これにより、濾過工程中の圧力損失の低減と均一な流速が生成され得る。

【0078】

また、フィルタメディア３は、支持体２で径方向の内側から支持されているため、多孔質構造体であっても、濾過中の耐差圧強度を高く維持することができる。したがって、本実施形態の金属繊維フィルタ１及びフィルタユニット１００は、高い濾過圧力環境下においても好適に使用することができ、この点でも、濾過効率の向上にも寄与することが可能となる。

【0079】

本実施形態の金属繊維フィルタ１は、濾過に伴う圧力損失を小さくできることから、例えば、低蒸気圧液体を濾過する場合でも、フィルタメディア３内での再液化を防止することができる。したがって、本実施形態の、金属繊維フィルタ１は、気化器としても活用することが可能となる。例えば、半導体製造工程において、プリカーサを気化させた流体である低蒸気圧液体を濾過する場合は、フィルタメディア３内で再液化することが防止できる。

【0080】

本発明の金属繊維フィルタ１は、ハウジング１０１を用いずに使用されても良い。例えば、図６に示したように、濾過した直後の気体を直接次の工程に流す等、真空チャンバーに搭載されるディフューザー（ベントフィルタ）として実施される場合、ハウジング１０１は不要となる。

【0081】

以上、本発明の実施形態が詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な開示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、種々変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0082】

１ 金属繊維フィルタ
２ 支持体
３ フィルタメディア
４ 第１エンド部材
５ 第２エンド部材
５ａ 開口部
６ 第１接合部
６Ａ 第１隆起部
７ 第２接合部
７Ａ 第２隆起部
１１ 第１支持部
１１ａ 貫通孔
１２ 第２支持部
１３ 第３支持部
３０ メディア本体
３１ 第１延長部
３２ 第２延長部
１００ フィルタユニット
１０１ ハウジング
１０２ 入口
１０３ 入口流路
１０４ 出口
Ｅ１ 第１端
Ｅ２ 第２端

【要約】      （修正有）

【課題】フィルタメディアの端部での流体の滞留を抑制できる金属繊維フィルタ等を提供する。
【解決手段】金属繊維フィルタ１は、筒状をなし、かつ、第１端Ｅ１を有する支持体２と、支持体の径方向の外側に配されたフィルタメディア３と、支持体の第１端Ｅ１の側に固着された第１エンド部材４とを含み、支持体は、第１の外径Ｄ１を有する第１支持部１１と、第１の外径Ｄ１よりも大きい第２の外径Ｄ２を有する第２支持部１２とを含み、第１支持部には複数の貫通孔１１ａが形成されており、フィルタメディアは、金属繊維の焼結体であり、第１支持部の径方向の外側で、第２支持部の径方向の外側に配され、第１エンド部材に接合された第１延長部３１とを含むメディア本体３０を含み、第１延長部は、第３の外径Ｄ３で軸方向に連続して延び、第３の外径Ｄ３よりも大きい第４の外径Ｄ４を有する第１隆起部を第１接合部６で第１エンド部材４に接合される。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】