JPS63311145A - 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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JPS63311145A
JPS63311145A JP14752587A JP14752587A JPS63311145A JP S63311145 A JPS63311145 A JP S63311145A JP 14752587 A JP14752587 A JP 14752587A JP 14752587 A JP14752587 A JP 14752587A JP S63311145 A JPS63311145 A JP S63311145A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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補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だめに捕集効率を測
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CI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/CI)X100  (%)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(Cz/C+)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.  U
LPAフィルタでは濃度比は17500000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.
3μm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 (c
f :キュービソクフィート、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.i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(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5X108〜5X109個/cf (1,5X 10
” 〜1.5 X 10S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10’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C,,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り。
P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DOPO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
lla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llbとすると、その中
間には測定対象となるエアフィルタ12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)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1501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)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)15
a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llb
に接続される。ダクトllb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llb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2
6の先端はレーザビームの光行路を介して排出ダクト2
7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3
0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33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llb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DOPi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)lla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02とする。その後弁14を開放しバイパスダクト1
3を介してエアロゾルを測定用ダクトllb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C8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)15aが充分長
ければその間の圧力差はダク)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15
a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llb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03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= Cz + C+ X q/ Q  −−−−−
−−421Cz / C+ −E       −−−
−−−−(31従って式(2)及び(3)より 従ってこの式を(11に代入することによって以下の式
が得られる。
、−−−−−(5) 従って弁14を閉成したときに得られる濃度C2と弁I
4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cl。
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。
表 この表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C0をあまり高くする必要がな(、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
ルタの補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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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C_2、C_3に
    基づいて次式 η={1−{(q/Q)/[(C_3−C_2)/C_
    2]}}×100(%)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. (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
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