JP4594054B2 - 寿命判定用ファンフィルタユニット及びそれを用いたフィルタ寿命判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体、製薬、食品、病院等の製造ラインのように環境のクリーン化が必要な場所に用いられるフィルタの寿命を正確に判定するための寿命判定用ファンフィルタユニット及びそれに用いたフィルタ寿命判定方法に関する。

従来、半導体製造工場、精密電子製造工場、食品、医療用等のクリーンルーム等のように、空気の清浄化が必要な場所には、室の上方にフィルタを載置するフィルタ用固定枠を設け、前記フィルタ用固定枠に、有機ガス等を吸着するための吸着剤を備えたガス除去用フィルタを設け、天井の全面又は一部の面から清浄化した空気を吹き出すようにしている。前記ガス除去用フィルタは、使用中にガス吸着性能が徐々に低下していくので、フィルタの寿命を判定して、適宜、フィルタ内に設けた吸着剤の交換や、フィルタ自体の交換を行う必要がある。
しかしながら、前記フィルタは、例えば、縦７４０ｍｍ×横１４７０ｍｍ×奥行７５ｍｍと大きいため、フィルタ用固定枠から、前記フィルタを取り外して吸着剤の余寿命を測定することは困難であり、また、フィルタ１台を取り外して試験に供してしまうと、新品と交換する必要があり、経済性が悪いという問題があった。

そこで、例えば、特許文献１には、ガス除去用フィルタとして、多孔壁により区画形成されたケーシング内に活性炭等の吸着剤を充填した吸着層を備えたトレイ型フィルタにおいて、前記吸着層の所望箇所に円筒状の受け部材を設けて貫通孔を形成し、この貫通孔に着脱自在に装着されるサンプリングホルダを設け、前記サンプリングホルダ内にサンプリング用の吸着剤を充填したものが開示されている。このトレイ型フィルタを用いた場合は、一定のフィルタ運転時間が経過した後に、前記トレイ型フィルタからサンプリングホルダを取り外して、前記サンプリングホルダ内の吸着剤のガス吸着性能を測定し、この測定結果から、吸着剤の交換時期を判定することができる。
また、クリーンルーム等の室に実装されたフィルタの上流側及び下流側の空気を定期的にサンプリングし、このサンプリングした空気中のガス濃度を測定し、このガス濃度からフィルタの余寿命を推測する方法もあった。この方法は、例えば、フィルタのガス除去効率が７０％まで低下する場合におけるガス除去用フィルタの上流側の空気中のガス濃度と、フィルタの総運転時間の関係を示す検量線を予め求めておき、この検量線に基づいて、サンプリングした前記フィルタの上流側の空気中のガス濃度から、前記ガス濃度の場合のフィルタの総運転時間を求め、サンプリングした時の経過時間を、フィルタの総運転時間から引いて、ガス除去用フィルタの余寿命を推測していた。

実開平５−４９０２３号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示のトレイ型フィルタにあっては、トレイ型フィルタ内に充填された吸着剤の一部を抜き出してサンプリング可能な場合に、寿命の判定を行うことができるが、例えば、二枚の通気性基材の間に充填剤が固着されたろ材からなるフィルタパックを用いた場合は、フィルタパック自体を破壊しないと吸着剤を取り出すことができず、サンプリングができないという問題があった。
また、フィルタの上流側及び下流側の空気中のガス濃度を定期的に測定してフィルタの余寿命を判定する方法においては、フィルタの設置雰囲気によって、サンプリングした空気中のガス濃度がばらつき、サンプリングした下流側の空気中のガス濃度が上昇傾向を示した場合は、フィルタを交換する必要があり、予め求めておいた検量線から推測したフィルタの余寿命と、実際のフィルタの交換時期がずれる場合があり、正確なフィルタの交換時期の判定ができないという問題があった。
そこで、本発明は、室に実装されたフィルタの寿命を正確に判定することができる寿命判定用ファンフィルタユニット及びそれを用いたフィルタ寿命判定方法を提供することを目的とする。

本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットは、前記目的を達成するべく、請求項１記載の通り、室に実装され、気流の流入出方向にフィルタパックを積層して構成されるフィルタの寿命を判定するための寿命判定用ファンフィルタユニットであって、前記寿命判定用ファンフィルタユニットは、気流の流入側に設けられたファン部と、気流の流出側に設けられたフィルタ部とから構成され、前記フィルタ部は、サンプリング用フィルタパックとカセットホルダとを備えて構成され、前記サンプリング用フィルタパックは、気流の流入出方向に、前記室に実装されたフィルタパックの積層段数と等しい積層段数として配置され、それぞれの前記サンプリング用フィルタパックは、前記カセットホルダとともに前記寿命判定用ファンフィルタユニットから取り出し可能に構成されたことを特徴とする。
また、請求項２記載の寿命判定用ファンフィルタユニットは、請求項１記載の寿命判定用ファンフィルタユニットにおいて、前記フィルタ部は、前記寿命判定用ファンフィルタユニットの四側面の任意の側面から引き出して取り出し可能なように収容された複数個の前記カセットホルダを備えることを特徴とする。
また、請求項３記載の寿命判定用ファンフィルタユニットは、請求項１又は２記載の寿命判定用ファンフィルタユニットにおいて、前記サンプリング用フィルタパックの奥行寸法を、前記室に実装される前記フィルタを構成する前記フィルタパックの奥行寸法と同一にしたことを特徴とする。
また、請求項４記載の寿命判定用ファンフィルタユニットは、請求項１乃至３のいずれかに記載の寿命判定用ファンフィルタユニットにおいて、前記寿命判定用ファンフィルタユニットを、前記室の上方に設けられた、前記フィルタを固定する固定枠に取り付けるための取付部材を、前記寿命判定用ファンフィルタユニットに設けたことを特徴とする。
本発明のフィルタ寿命判定方法は、前記目的を達成するべく、請求項５記載の通り、前記室に実装された前記フィルタに空気を供給する通路内に、請求項１乃至４のいずれかに記載の寿命判定用ファンフィルタユニットを設け、前記寿命判定用ファンフィルタユニットを用いて、前記フィルタの寿命を判定するフィルタ寿命判定方法であって、気流を通過させる前の前記サンプリング用フィルタパック又は前記フィルタパックを構成するろ材について加速試験を行い、前記サンプリング用フィルタパック又は前記フィルタパックを構成する前記ろ材のガス除去効率が所定値まで低下するのに要した加速試験時間を測定し、この加速試験時間をＴ_０とし、前記室に実装された前記フィルタの使用開始時に、前記寿命判定用ファンフィルタユニットの使用を開始し、前記寿命判定用ファンフィルタユニットに流入させる前記ファンの風量を調整して、前記フィルタを通過させる気流の風速とほぼ等しい風速となる気流を前記寿命判定用ファンフィルタユニットに通過させたｎヶ月経過後に、一つの前記カセットホルダを取り外して、前記カセットホルダに収容された前記サンプリング用フィルタパック又は前記フィルタパックを構成する前記ろ材について前記加速試験を行い、前記サンプリング用フィルタパック又は前記フィルタパックを構成する前記ろ材のガス除去効率が前記所定値まで低下するのに要した加速試験時間を測定し、この加速試験時間をＴ_ｎとし、使用期間ｎ（ヶ月）における残有効吸着剤率Ｚ（％）を、加速試験時間Ｔ_ｎを使用開始前の加速試験時間Ｔ_０で除した値（Ｔ_ｎ／Ｔ_０）で表し、複数の使用期間についての前記加速試験を行って、各使用期間ｎ（ヶ月）における残有効吸着剤率Ｚ（％）をプロットして検量線を作成し、前記検量線から残有効吸着剤率Ｚが０となる使用期間を求めて、前記室に実装された前記フィルタの交換時期を判定することを特徴とする。

本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットによれば、一定時間経過毎に、カセットホルダをフレーム本体から引き出して、個々のカセットホルダのサンプリング用フィルタパックの測定を行うことができるため、室に実装されるフィルタの寿命の判定を容易に行うことができる。
また、前記サンプリング用フィルタパックの奥行寸法を、室に実装されるフィルタを構成するフィルタパックの奥行寸法と略同一とし、室に実装されたフィルタにより近い状態のサンプリング用フィルタパックの測定を行うことができ、サンプリング用フィルタを測定した結果から、室に実装されるフィルタの寿命を正確に判定することができる。
また、室に実装するフィルタとして、例えば、活性炭を吸着剤として用いたフィルタと、イオン交換樹脂等を吸着剤として用いたフィルタを二段積層して用いる場合がある。このような場合に、寿命判定用ファンフィルタユニットのカセットホルダの積層段数を、室に実装されるフィルタの積層段数と等しくすることにより、室に実装された一段目のフィルタ寿命を判定する場合は、一段目のカセットホルダのサンプリング用フィルタパックを測定し、室に実装された二段目のフィルタ寿命を判定する場合は、二段目のカセットホルダのサンプリング用フィルタパックについて測定することにより、室に実装されたフィルタにより近い状態のサンプリング用フィルタパックの測定を行うことができ、この測定結果から、室に実装されるフィルタの寿命を正確に判定することができる。
また、取付部材によって、フィルタ等を固定する固定枠に、寿命判定用ファンフィルタユニットを取り付けた場合は、室に実装するフィルタを設置する環境雰囲気中に、前記ユニットを簡単に取り付けることができる。
本発明のフィルタ寿命判定方法によれば、室に実装されるフィルタにより近い環境雰囲気に置かれた寿命判定用ファンフィルタユニットを用いて、前記フィルタの使用開始時に使用を開始した前記ユニットのサンプリング用フィルタパック又はフィルタパックを構成するろ材について、加速試験を行うことができ、この加速試験を複数回行って、各使用期間と残有効吸着剤率の検量線を作成し、この検量線から残有効吸着剤率が０となる使用期間を求めて、フィルタの正確な寿命の判定を行うことができ、室に実装されたフィルタの正確な交換時期の情報を得ることができる。

本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットの一実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は、本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットを示す斜視図である。図１に示すように、寿命判定用ファンフィルタユニット１には、アルミニウム製のフレーム本体２の気流の流入側に、軸流ファン３を備えたファン部４が設けられている。また、フレーム本体２の気流の流出側に、フィルタ部８が設けられている。フィルタ部８は、サンプリング用フィルタパック６を備えたカセットホルダ７によって構成されており、このサンプリング用フィルタパック６の気流通過面積の総和が、フレーム本体２によって画定された気流通過面積となるように、合計８個のカセットホルダ７が、フレーム本体２の両側面から４個ずつ引き出して取り出し可能なように収容されている。また、この８個のカセットホルダ７が、気流の流入出方向に対して、室に実装されるフィルタの積層段数と等しくなるように二段積層され、合計１６個のカセットホルダ７がフレーム本体２に収容された構成となっている。室に実装されるファンフィルタユニットのフィルタと同様に、上段のカセットホルダ７には、活性炭を吸着剤として充填した有機ガス除去用のサンプリング用フィルタパック６が備えられており、下段のカセットホルダ７には、イオン交換樹脂を吸着剤として充填したアルカリガス除去用のサンプリング用フィルタパック６が備えられている。尚、カセットホルダ７には、フレーム本体２から容易に引き出せるように取っ手７ａが設けられている。

図２に示すように、サンプリング用フィルタパック６は、不織布等からなる二枚の通気性基材の間に活性炭又はイオン交換樹脂等の吸着剤を充填したろ材を、ジグザグ状に折り畳み、前記ろ材の折山間隔をリボン材で保持したものである。また、サンプリング用フィルタパック６は、室に実装されるフィルタを構成するフィルタパックの奥行寸法と略同一の奥行寸法に形成されている。例えば、サンプリング用フィルタパック６は、縦１９５ｍｍ×横９５ｍｍ×奥行６５ｍｍの寸法に形成したものを用いている。

図１及び図３に示すように、ファン部４には、軸流ファン３の駆動を調整して、風量を調整する風量調整つまみ５が設けられている。この風量調整つまみ５によって、フレーム本体２内に流入させる風量を調整し、寿命判定用ファンフィルタユニット１を通過させる気流の風速が、クリーンルーム等の室に実装されたフィルタを通過させる気流の風速とほぼ等しくなるようにしている。また、図４に示すように、フレーム本体２の気流の流出側の最下流には、カセットホルダ７に収容されたサンプリング用フィルタパック６を保護するとともに、寿命判定用ファンフィルタユニット１から吹き出す空気の整流を行う多孔板１０が設けられている。

図５は、本発明の寿命判定用ファンフィルタユニット１をクリーンルーム等の室に設置した状態を示す説明図である。クリーンルーム等の室には、清浄空間１２の上方に、フィルタを載置する固定枠１１が設置されている。この固定枠１１に、天井の全面から清浄空間１２に清浄化した空気を吹き出すファンフィルタユニット１３が載置されている。ファンフィルタユニット１３は、ファン１４と、有機ガス除去用のフィルタ１５と、アルカリガス除去用のフィルタ１６が気流の流入側から順次積層された構成となっている。尚、フィルタ１５及び１６は、サンプリング用フィルタパックと同様に、不織布等からなる二枚の通気性基材の間に活性炭又はイオン交換樹脂等の吸着剤を充填し、前記吸着剤をホットメルト樹脂等で通気性基材に固着させたろ材を、ジグザグ状に折り畳み、前記ろ材の折山間隔をリボン材で保持したフィルタパックが用いられている。尚、フィルタ１５及び１６を構成するフィルタパックは、サンプリング用フィルタパック６の奥行寸法と同様に、奥行６５ｍｍのものを用いている。
寿命判定用ファンフィルタユニット１のフレーム本体２には、図５の要部拡大図に示すとおり、断面コ字形状の取付部材９が設けられ、寿命判定用ファンフィルタユニット１が取付部材９によって、固定枠１１にボルトで固定されている。尚、固定枠１１は、フィルタを載置するための固定枠に限らず、配電盤を固定するための固定枠や、フィルタ取り付け作業時に使用する通路固定用の固定枠であってもよい。この取付部材９によって、寿命判定用ファンフィルタユニット１を取り付けるための別部材を設けることなく、従来使用されている固定枠を使用して、室に実装されるフィルタ１５及び１６に気流を供給する通路内に、寿命判定用ファンフィルタユニット１を設置することができる。

尚、清浄空間１２の下方には、清浄空間１２を通過した気流を排気する排気通路１７が設けられており、この排気通路１７に連通して、清浄空間１２の上方に設置されたファンフィルタユニット１３に空気を供給する循環通路１８が、室の側壁の近傍に設けられている。
また、図５には、ファンフィルタユニット１３を設けたタイプのクリーンルームに寿命判定用ファンフィルタユニット１を設置した例を示しているが、フィルタ用固定枠１１にガス除去用のフィルタを設け、循環通路１８にシロッコファン等を設けて空気を循環させるようにした、加圧タイプのクリーンルームに本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットを設置してもよい。また、本発明の寿命判定用ファンフィルタユニット１は、天井の全面から空気を吹き出すタイプのクリーンルームの空気の通路内に設置してもよく、天井の一部の面から空気を吹き出すタイプのクリーンルームの空気の通路内に設置してもよい。

次に、前記実施の形態において説明した、本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットを用いて、クリーンルーム等の室に実装したフィルタの寿命を判定するフィルタ寿命判定方法について説明する。
まず、気流を通過させる前の寿命判定用ファンフィルタユニットから、一つのカセットホルダを取り外して、サンプリング用フィルタパック又はフィルタパックを構成するろ材の加速試験を行う。加速試験は、通常の使用環境下における数千倍以上の高濃度の有機ガス又はアルカリガスを含有した気流を、通常の使用環境下における風速の数倍程度の風速で、サンプリング用フィルタパックに通過させて行う。そして、サンプリング用フィルタパックのガス除去効率が、所定値まで低下するのに要した加速試験時間を測定し、この値をＴ₀とする。例えば、２０ｐｐｍの高濃度のアンモニアガスを含有した気流を、３ｃｍ／ｓｅｃで、サンプリング用フィルタパック又はフィルタパックを構成する濾材に通過させて加速試験を行う。
図６に示すように、気流を通過させる前のサンプリング用フィルタパックについて加速試験を行った場合に、例えば、ガス除去効率が８０％まで低下するのに要した加速試験時間が７時間であった場合は、Ｔ₀＝７となる。

次に、室内に実装したファンフィルタユニットの使用開始時に、寿命判定用ファンフィルタユニットの使用を開始し、ファンの風量を調整して、前記ファンフィルタユニットを通過する気流の風速とほぼ等しい風速の気流を寿命判定用ファンフィルタユニットを通過させる。そして、ｎヶ月経過後に、一つのカセットホルダを寿命判定用ファンフィルタユニットから取り外して、前記カセットホルダに備えられたサンプリング用フィルタパック又はフィルタパックを構成するろ材について、加速試験を行い、ガス除去効率が前記所定値まで低下した加速試験時間を測定し、この値をＴ_nとする。
図６に示すように、使用を開始してから、例えば、３カ月が経過した後、一つのカセットホルダを取り外して、このカセットホルダに備えられたサンプリング用フィルタパックについて加速試験を行う。このサンプリング用フィルタパックのガス除去効率が８０％まで低下するのに要した加速試験時間が６．５時間であった場合は、Ｔ₁＝６．５となる。
そして、使用期間ｎ（ヶ月）における残有効吸着剤率Ｚ（％）を、加速試験時間Ｔ_nを使用開始前の加速試験時間Ｔ₀で除した値（Ｔ_n／Ｔ₀）で算出する。例えば、３ヶ月経過後の残有効吸着剤率（％）は、６．５／７＝９３％となる。

図７に示すように、複数の使用期間についての前記加速試験を行って、各使用期間ｎ（ヶ月）における残有効吸着剤率Ｚ（％）をプロットして最小二乗法により検量線を作成する。そして、前記検量線から残有効吸着剤率Ｚが０となる使用期間を求めることにより、この使用期間が室に実装されたフィルタの寿命となり、フィルタの交換時期を正確に知ることができる。
尚、カセットホルダから加速試験を行うサンプリング用フィルタパックを取り外した後、新たなサンプリング用フィルタパックをカセットホルダに装着し、再び、前記カセットホルダをフレーム本体に収容しておく。

本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットの斜視図 サンプリング用フィルタパックを収容したカセットホルダを示す斜視図 本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットの平面図 本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットの裏面図 クリーンルームに本発明の寿命判定用ファンフィルタユニットを設置した状態を示す説明図 サンプリング用フィルタパックについて加速試験を行った場合に、前記サンプリング用フィルタパックのガス除去効率と、ガス除去効率が所定値までに低下するのに要した加速試験時間の関係を示す図 使用期間と残有効吸着剤率の関係を示す検量線を表した図

符号の説明

１ 寿命判定用ファンフィルタユニット
２ フレーム本体
３ ファン
４ ファン部
５ 風量調整用つまみ
６ サンプリング用フィルタパック
７ カセットホルダ
７ａ 取っ手
８ フィルタ部
９ 取付部材
１０ 多孔板
１１ 固定枠
１２ 清浄空間
１３ ファンフィルタユニット
１４ ファン
１５ フィルタ
１６ フィルタ
１７ 排気通路
１８ 循環通路

Claims (5)

1. 室に実装され、気流の流入出方向にフィルタパックを積層して構成されるフィルタの寿命を判定するための寿命判定用ファンフィルタユニットであって、前記寿命判定用ファンフィルタユニットは、気流の流入側に設けられたファン部と、気流の流出側に設けられたフィルタ部とから構成され、前記フィルタ部は、サンプリング用フィルタパックとカセットホルダとを備えて構成され、前記サンプリング用フィルタパックは、気流の流入出方向に、前記室に実装されたフィルタパックの積層段数と等しい積層段数として配置され、それぞれの前記サンプリング用フィルタパックは、前記カセットホルダとともに前記寿命判定用ファンフィルタユニットから取り出し可能に構成されたことを特徴とする寿命判定用ファンフィルタユニット。
2. 前記フィルタ部は、前記寿命判定用ファンフィルタユニットの四側面の任意の側面から引き出して取り出し可能なように収容された複数個の前記カセットホルダを備えることを特徴とする請求項１に記載の寿命判定用ファンフィルタユニット。
3. 前記サンプリング用フィルタパックの奥行寸法を、前記室に実装される前記フィルタを構成する前記フィルタパックの奥行寸法と同一にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の寿命判定用ファンフィルタユニット。
4. 前記寿命判定用ファンフィルタユニットを、前記室の上方に設けられた、前記フィルタを固定する固定枠に取り付けるための取付部材を、前記寿命判定用ファンフィルタユニットに設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の寿命判定用ファンフィルタユニット。
5. 前記室に実装された前記フィルタに空気を供給する通路内に、請求項１乃至４のいずれかに記載の寿命判定用ファンフィルタユニットを設け、前記寿命判定用ファンフィルタユニットを用いて、前記フィルタの寿命を判定するフィルタ寿命判定方法であって、気流を通過させる前の前記サンプリング用フィルタパック又は前記フィルタパックを構成するろ材について加速試験を行い、前記サンプリング用フィルタパック又は前記フィルタパックを構成する前記ろ材のガス除去効率が所定値まで低下するのに要した加速試験時間を測定し、この加速試験時間をＴ_０とし、前記室に実装された前記フィルタの使用開始時に、前記寿命判定用ファンフィルタユニットの使用を開始し、前記寿命判定用ファンフィルタユニットに流入させる前記ファンの風量を調整して、前記フィルタを通過させる気流の風速とほぼ等しい風速となる気流を前記寿命判定用ファンフィルタユニットに通過させたｎヶ月経過後に、一つの前記カセットホルダを取り外して、前記カセットホルダに収容された前記サンプリング用フィルタパック又は前記フィルタパックを構成する前記ろ材について前記加速試験を行い、前記サンプリング用フィルタパック又は前記フィルタパックを構成する前記ろ材のガス除去効率が前記所定値まで低下するのに要した加速試験時間を測定し、この加速試験時間をＴ_ｎとし、使用期間ｎ（ヶ月）における残有効吸着剤率Ｚ（％）を、加速試験時間Ｔ_ｎを使用開始前の加速試験時間Ｔ_０で除した値（Ｔ_ｎ／Ｔ_０）で表し、複数の使用期間についての前記加速試験を行って、各使用期間ｎ（ヶ月）における残有効吸着剤率Ｚ（％）をプロットして検量線を作成し、前記検量線から残有効吸着剤率Ｚが０となる使用期間を求めて、前記室に実装された前記フィルタの交換時期を判定することを特徴とするフィルタ寿命判定方法。

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