JPH0733992B2 - エアフィルタの捕集効率測定装置 - Google Patents

エアフィルタの捕集効率測定装置

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JPH0733992B2
JPH0733992B2 JP14752587A JP14752587A JPH0733992B2 JP H0733992 B2 JPH0733992 B2 JP H0733992B2 JP 14752587 A JP14752587 A JP 14752587A JP 14752587 A JP14752587 A JP 14752587A JP H0733992 B2 JPH0733992 B2 JP H0733992B2
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一夫 鶴林
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日本科学工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高性能エアフィルタの捕集効率を測定するため
の測定装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来IC工場等では清浄度の高いクリーンルームが必要と
なり高性能のエアフィルタが用いられる。このようなエ
アフィルタはその性能を測定するために捕集効率を測定
する必要がある。従来エアフィルタの捕集効率測定方法
としては、所定の微粒子、例えば0.3μmのフタル酸ジ
オクチール(以下DOPという)のエアロゾルをエアフィ
ルタに与え、供給したエアロゾルの濃度C1とエアフィル
タを通過した後の清浄な空気の濃度C2とを直接測定する
と共に、その比によって以下の式によりエアフィルタの
捕集効率ηを測定していた。
η=(1−C2/C1)×100(%) そして捕集効率ηが99.97%以上のものをHEPA(ハイエ
フィシエンシーパーティキュレートエア)フィルタとい
い、捕集効率ηが99.9995%以上のものをULPA(ウルト
ラローペネトレーションエア)フィルタと称している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかるにこのような高性能のエアフィルタの捕集効率を
測定するためには、フィルタの上流側及び下流側の濃度
比(C2/C1)が極めて大きくなる。例えばHEPAフィルタ
の測定時には濃度比は約1/4000,ULPAフィルタでは濃度
比は1/500000となり、これらの濃度を1つの濃度計で測
定するためには極めて広いダイナミックレンジが必要で
あるという問題点があった。
又このような高性能フィルタの捕集効率測定時には0.3
μm程度の微小粒子が用いられる。従ってその濃度を測
定するために微小な粒子の粒子数を測定できる光学式の
微粒子カウンタが用いられる。そしてフィルタに供給す
る上流側のエアロゾルの濃度C1はフィルタを通過した後
の濃度C2が1000〜10000個/cf(cf:キュービックフィー
ト、即ち0.03〜0.3個/cc)となるような濃度を選択して
いた。これは光学式微粒子カウンタが光源として用いて
おり測定領域を小さくしているため吸引流量が比較的小
さく、例えば毎分0.5l程度の吸引流量であるため、測定
時間を充分短くしようとすれば後流の濃度C2を高くする
必要があるからである。従って上流側の濃度もHEPAフィ
ルタ又はULPAフィルタの捕集効率ηに対応して極めて高
い濃度とする必要がある。例えばULPAフィルタの場合に
は5×108〜5×109個/cf(1.5×104〜1.5×105個/cc)
程度の濃度のエアロゾルが用いられていた。しかるに通
常の大気の微粒子濃度は例えば104個/cc程度であるの
で、高性能エアフィルタの捕集効率測定時には通過の大
気よりも相当高い濃度のエアロゾルを用いて行うことと
なる。しかしながらこのような高性能フィルタは極めて
低濃度のクリーンルームにおいて空気を清浄化するため
に用いられるものであり、実際の使用環境とは極めて異
なった状況で捕集効率測定が行われていることになる。
そのためフィルタの圧力損失が大きくなり正確な捕集効
率測定を行うことができないという問題点があった。
本発明はこのような従来の捕集効率測定時の問題点に鑑
みてなされたものであって、通常の大気又はそれより低
い濃度の試料を用いて実際の使用環境に近い環境下で測
定すると共に、比較的狭い範囲のダイナミックレンジを
有する濃度測定装置を用いてもエアフィルタの捕集効率
を正確に測定できるようにすることを技術的課題とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はエアフィルタの捕集効率を測定する測定装置で
あって、第1図に示すように、測定用フィルタが中間に
接続された測定用ダクトと、測定用ダクトの一端に一定
濃度の所定の流量(Q)のエアロゾルを供給するエアロ
ゾル供給手段と、測定用ダクトの上下流間に接続される
バイパスダクトと、バイパスダクトを開閉する弁と、測
定用ダクトの上下流間にバイパスダクトを介して接続さ
れ所定の径のダクト、及びその両端の圧力を測定する圧
力測定手段を有し、弁の開放時に前記バイパスダクトを
流れるエアロゾルの流量(q)を測定する層流流量計
と、測定ダクトの下流側に接続され測定用ダクトを通過
するエアロゾルの濃度を測定する濃度測定装置と、を具
備し、弁の開閉時の測定濃度C2,C3に基づいて次式 によりフィルタの捕集効率(η)を測定することを特徴
とするものである。
〔作用〕
このような特徴を有する本発明によれば、試料となるフ
ィルタに一定の濃度のエアロゾルを所定の流量(Q)で
供給すると共にその一部をバイパスダクトを介して層流
流量計に導きバイパスダクトを流れる微小な流量(q)
を検出すると共に、フィルタの後流に加えるバイパス通
路を設けている。そしてこのようなバイパス通路の有無
によってフィルタの後流に得られるエアロゾルの濃度
(C2,C3)に基づいてフィルタの捕集効率を測定するよ
うにしている。
〔実施例の説明〕
第1図は本発明の一実施例によるエアフィルタの捕集効
率測定装置を示す図である。本図において貯留部1は所
定濃度のDOP溶液を貯留しており、DOP溶液は細いダクト
2を介してアトマイザ3に与えられる。アトマイザ3に
はコンプレッサ4よりフィルタ5及びレギュレータ6を
介して清浄な加圧空気が与えられている。アトマイザ3
は加圧空気をノズルに送り込むことによってDOP溶液を
霧化して拡散ドライア7に与える。拡散ドライア7は霧
化されたDOPの液滴を拡散乾燥することによって所定粒
径、例えば中心粒径0.3μmのDOPエアロゾルを得るもの
である。拡散ドライア7より得られるエアロゾルは希釈
器8に与えられる。希釈器8にはフィルタ5及び流量計
9を介して清浄な空気が与えられ、測定対象となるフィ
ルタに与えるエアロゾルの濃度が所望の値となるように
希釈量を選定するものである。希釈器8によって希釈さ
れたエアロゾルは濃度調節チャンバー10を介して測定用
ダクト11に与えられる。濃度調節チャンバー10は一端に
フィルタが設けられ測定ダクト11aからのエアロゾルの
吸引量と希釈器8から送り込むエアロゾルの量を調整す
るためのものである。測定用ダクト11は一定の径を有す
るダクトであり、上流側をダクト11a,下流側をダクト11
bとすると、その中間には測定対象となるエアフィルタ1
2が取付けられる。そしてダクト11のエアフィルタ12よ
り上流側とその下流側の間にはバイパスダクト13が設け
られバルブ14を介して層流流量計15が設けられている。
層流流量計15は一定の細い内径を有する所定の長さのダ
クト15aとその両端の気圧を測定する圧力測定装置によ
り構成され、ダクト15aの両端の気圧差によって流れる
流量を測定するものである。ダクト15aとしては例えば
内径が0.8mmφで長さが150mm、又は内径1.5mmφ,長さ
が150mmのダクトを用いる。又その両端には気圧測定用
のU字形ダクト15bが接続される。U字形ダクト15b内に
は図示のように液体、例えば水が封止されており、その
液面の差によってダクト15aを流れる流量を測定する。
さてバイパスダクト13の他端は図示のようにフィルタ12
の後流のダクト11bに接続される。ダクト11bの一端には
流量計16を介してポンプ17が接続されている。又ダクト
11bには微小な粒子が含まれるエアロゾルの濃度を測定
する濃度測定装置18が接続されている。尚本実施例にお
いて貯留部1から濃度調節チャンバー10は一定の濃度の
エアロゾルを測定用ダクト11に供給するエアロゾル供給
手段19を構成している。
濃度測定装置18は例えば第2図に示すように凝縮核カウ
ンタを用いた粒子測定装置を用いる。この粒子測定装置
は図示のように流量計21とフィルタ22を有しており、フ
ィルタ22を介して清浄な空気が高温飽和蒸気室23に与え
られる。高温飽和蒸気室23は水等の溶媒がヒータ24によ
って加熱されており、与えられた空気を清浄な高温の飽
和水蒸気として混合室25に与えるものである。混合室25
には更に前述したダクト11bからの微粒子を含むエアロ
ゾルが与えられている。混合室15は常温のエアロゾルと
清浄な高温の飽和蒸気とを混合しエアロゾルである微粒
子を核として蒸気を凝縮させ粒径を拡大する領域であっ
て、ノズル26と一体に形成されている。ノズル26の先端
はレーザビームの光行路を介して排出ダクト27に対向し
ている。排出ダクト27はノズル26から排出されるエアロ
ゾルを吸い込むものであって、その一端に流量計28を介
してポンプ29が接続される。ポンプ29は排出ダクト27か
らの排気を吸い込みフィルタ30を介して空気中に放出す
ることによってノズル26から測定用のエアロゾルを噴出
させるものである。
さてダクト26と27間には光源室31,計測室32及び検出室3
3から成り、光散乱によって微粒子数を計数する光学手
段が構成される。光源室31はレーザダイオード等のレー
ザ光源と集束レンズを有しており、レーザ光を計測室32
の測定領域内で集束するものである。計測室32ではレー
ザビームの光行路にエアロゾルを所定の速度で噴出させ
て光散乱させる領域であって、拡大した粒子の粒径を保
持し迷光による雑音を減少させるため密閉構造とする。
検出室33は散乱光を集光して電気信号に変換する部分で
あり、散乱光を集光する集光レンズと光電変換器が設け
られている。光電変換器の出力は計数部34に与えられ
る。計数部34は光電変換器から得られるパルス信号を計
数することによってエアロゾルに含まれる粒子数を検出
している。従って吸引流量と計数された粒子数との比に
よってダクト11bを流れるエアロゾルの濃度を測定する
ことができる。
次に本実施例の捕集効率測定装置における測定方法につ
いて説明する。捕集効率を測定する場合にはまずコンプ
レッサ4及びポンプ17,濃度測定装置18内のポンプ29を
動作させてアトマイザ3に清浄な空気を与える。そうす
れば貯留部1よりDOP溶液がダクト2を通じてアトマイ
ザ3に吸引されDOP溶液が霧化される。そして液滴とな
ったDOP溶液は拡散ドライア7によって乾燥されてDOP微
粒子が析出することとなって、微粒子を含むエアロゾル
が希釈器8に伝えられる。従って希釈器8より測定用の
ダクト11aに所定の粒径のエアロゾルを与えることがで
きる。ここで弁14を開放しない状態で測定用のフィルタ
12を通過した後の濃度を濃度測定装置18によって測定
し、このときの濃度をC2とする。その後弁14を開放しバ
イパスダクト13を介してエアロゾルを測定用ダクト11b
に与える。そしてバイパスダクト13を介して与えられる
清浄な空気と高濃度のエアロゾルを混合させた後の濃度
C3を測定する。ここでバイパスダクト13を流れるエアロ
ゾルは層流流量計のダクト15aを通過するため、その流
量はU字形のダクト15bの両端の圧力変化として検出さ
れる。そして第3図に示すようにダクト15aが充分長け
ればその間の圧力差はダクト15aを通過する流量に比例
しているため、その差圧Δhに基づいてダクト15aを通
過する流量qを測定することができる。そしてバイパス
ダクト13を介してフィルタ12を通過しない高い濃度のエ
アロゾルとフィルタ12を通過した低濃度のエアロゾルが
ダクト11bによって混合され、混合された後のエアロゾ
ルが濃度測定装置18によって検出される。このとき測定
された濃度をC3とすると、濃度C3と元の測定用ダクト11
に与えられるエアロゾルの流量Q及び濃度C1との間には
以下の式が成り立っている。
C3=C2+C1×q/Q……(2) C2/C1=E……(3) 従って式(2)及び(3)より 従ってこの式(1)に代入することによって以下の式が
得られる。
従って弁14を閉成したときに得られる濃度C2と弁14を開
放して得られる濃度C3及び2つの流量Q,qに基づいてフ
ィルタ11の捕集効率ηを測定することができる。この場
合測定用ダクト11を流れる流量は流量計16及び濃度測定
装置18を流れる流量の和によって与えられるが、本実施
例の凝縮核カウンタを用いた粒子測定装置のように濃度
測定装置で用いる流量がポンプ17を流れる流量に比べて
極めて低い値である場合はこの値を無視し、流量計16で
得られる流量をそのまま流量Qとして計算してもよい。
次表は測定用フィルタ12の前後の濃度C1,C2を直接測定
することによってフィルタの捕集効率ηを測定すると共
に、本実施例の装置を用いて弁14を閉成及び開放したと
きの濃度C2,C3及び流量Q,qを測定し、(4)式で示さ
れる濃度比E及びそれに基づいて捕集効率η′を求めた
ものである。
この表により示されているように直接フィルタの捕集効
率ηを測定した場合と本実施例のバイパス法を用いた方
法とでは捕集効率が極めてよく一致しており、正確に捕
集効率を測定することができる。この場合濃度C3はフィ
ルタ11を通過した清浄な空気と元のエアロゾルとを混合
したものであるため、元のエアロゾルの濃度より充分低
い濃度である。そのため濃度測定装置18のダイナミック
レンジをあまり高くする必要がなく、フィルタの捕集効
率を測定することができる。従って試料としてフィルタ
12に与えるエアロゾルの濃度C1をあまり高くする必要が
なく、大気中の微粒子濃度より充分低い濃度のエアロゾ
ルを供給することによって測定することが可能である。
尚本実施例は濃度測定装置として凝縮核カウンタを用い
た装置について説明しているが、通常のレーザ光を光源
として用いその光を測定領域に照射し、散乱光の有無に
よって粒子数を測定するいわゆるレーザパーティクルカ
ウンタを用いて吸引流量と計数された粒子数との比によ
って濃度を測定することも可能である。その場合にはダ
クト11bの下流側よりエアロゾルを取出して第2図に示
す計測室32にノズル26より噴出させるようにして測定す
ることができる。
〔発明の効果〕
そのため本発明によれば、通常の大気に含まれる微粒子
の濃度より高い濃度のエアロゾルをフィルタに供給する
必要がなく、実際の使用環境に近い濃度のエアロゾルを
フィルタに供給することによってエアフィルタの捕集効
率を測定することができる。又フィルタを通過した後流
の濃度を測定することによって捕集効率を測定すること
ができるため、ULPAフィルタ等の高性能のエアフィルタ
の捕集効率を測定する場合にもあまり高いダイナミック
レンジの粒子測定装置を用いる必要がなく、高精度で捕
集効率を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるエアフィルタの捕集効
率測定装置の全体構成を示すブロック図、第2図は濃度
測定装置を凝縮核カウンタによって構成した場合の例を
示すブロック図、第3図は層流流量計の気圧差と流量の
関係を示すグラフである。 3……アトマイザ、4……コンプレッサ、5……フィル
タ、6……レギュレータ、7……拡散ドライア、8……
希釈器、9,16,28……流量計、10……濃度調節チャンバ
ー、11a,11b……測定ダクト、12……被測定フィルタ、1
3……バイパスダクト、14……弁、15……層流流量計、1
5a……ダクト、15b……U字形ダクト、18……濃度測定
装置、19……エアロゾル供給手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エアフィルタの捕集効率を測定する測定装
    置であって、 測定用フィルタが中間に接続された測定用ダクトと、 前記測定用ダクトの一端に一定濃度の所定の流量(Q)
    のエアロゾルを供給するエアロゾル供給手段と、 前記測定用ダクトの上下流間に接続されるバイパスダク
    トと、 前記バイパスダクトを開閉する弁と、 前記測定用ダクトの上下流間に前記バイパスダクトを介
    して接続され所定の径のダクト、及びその両端の圧力を
    測定する圧力測定手段を有し、前記弁の開放時に前記バ
    イパスダクトを流れるエアロゾルの流量(q)を測定す
    る層流流量計と、 前記測定ダクトの下流側に接続され測定用ダクトを通過
    するエアロゾルの濃度を測定する濃度測定装置と、 を具備し、前記弁の開閉時の測定濃度C2,C3に基づいて
    次式 によりフィルタの捕集効率(η)を測定することを特徴
    とするエアフィルタの捕集効率測定装置。
  2. 【請求項2】前記濃度測定装置は、凝縮核カウンタを用
    いた微粒子数計数装置により構成したことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のエアフィルタの捕集効率測
    定装置。
JP14752587A 1987-06-12 1987-06-12 エアフィルタの捕集効率測定装置 Expired - Lifetime JPH0733992B2 (ja)

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