(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側配管と下流側配管とを備え、上記両配管の間に配管内通路を遮った状態でエアフィルタろ材が配設され、このエアフィルタろ材が上記両配管で挟持され、上記上流側配管から下流側配管へ微粒子含有気体を通過させてエアフィルタろ材の捕集効率を測定する装置であって、上記エアフィルタろ材の、上記両配管で挟持される部分およびそれより周辺側の部分が、袋状密閉部材で覆われていることを特徴とするエアフィルタろ材の捕集効率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高性能エアフィルタろ材の捕集効率を測定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体工場を中心としたクリーンルームでは、清浄度が飛躍的に向上し、クラス０．１のスーパークリーンルームも実現している。かかる状況のもと、従来から使用されているガラス繊維製のエアフィルタよりもさらに高性能で、かつ、ガラス繊維製エアフィルタで問題となっているホウ素（Ｂ），リン（Ｐ）等の不純物の発生が少ないエアフィルタが望まれている。このような超高性能エアフィルタとして、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）多孔質膜を用いたメンブレンフィルタが開発され、上記用途に適用されつつある。このような高性能エアフィルタは、図４に示すように、厚み数μｍ〜数十μｍのＰＴＦＥ多孔質膜２１の両面に、厚み数十μｍ〜数百μｍの上流側不織布２０および下流側不織布２２が積層され、総厚みが３００〜５００μｍのフィルタろ材１８が形成されている。
【０００３】
そして、上記のようなエアフィルタの性能を評価する場合、捕集効率を測定する必要がある。そして、完成されたフィルタユニットだけでなく、フィルタろ材単体での評価も必要である。このような捕集効率の測定方法としては、所定の微粒子〔例えば、直径０．１μｍのフタル酸ジオクチル（以下、「ＤＯＰ」という）〕を含有した微粒子含有空気をフィルタろ材に通過させ、供給した微粒子含有空気のＤＯＰ濃度Ｃ1 とフィルタろ材を通過した後の微粒子含有空気のＤＯＰ濃度Ｃ2 とを測定し、下記の式（１）によりフィルタろ材の捕集効率ηを算出する。
【０００４】
【数１】
η＝（１−Ｃ2 ／Ｃ1 ）×１００（％）  …（１）
【０００５】
そして、従来の捕集効率測定装置は、図５に示すように、上流側（微粒子含有空気供給側）ダクト４６と下流側（微粒子含有空気透過側）ダクト４７とを備え、これら両ダクト４６，４７の間に、ダクト内通路を遮るようにフィルタろ材４５が挟持されている。そして、このフィルタろ材１８を両ダクト４６，４７間に挟持させるには、一般に、エアシリンダ（図示せず）等を用いて両ダクト４６，４７を突き合わせる方向に押圧し、フィルタろ材１８を両ダクト４６，４７間に挟み込む。これにより、フィルタろ材１８の両ダクト４６，４７間に挟持された部分を介してダクト内通路と外部がシールされる。そして、上記上流側ダクト４６から下流側ダクト４７へ微粒子含有空気を通過させてフィルタろ材１８の捕集効率を測定することが行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の装置では、上述したように両ダクト４６，４７に押圧力をかけることによりフィルタろ材１８を挟み込むことにより、フィルタろ材１８の両ダクト４６，４７間に挟持された部分（以下、「シール部」という）を介してダクト内通路と外部がシールされる。このようなシール方法では、ダクト内通路と外部のシールが不充分であり、外部からシール部を通過して大気塵がダクト内に漏れ込み、正確な捕集効率が求められない。しかも、大気の漏れ込みにより微粒子含有空気がフィルタろ材１８を通過する流速が変動する。一般に、フィルタろ材１８への透過流速が速くなると圧力損失が増大する傾向にあるが、シール部にリークが発生すると、実際のフィルタろ材の透過流速は低下し、圧力損失が低下する傾向が生じる。このため、圧力損失も正確に求められないという問題がある。
【０００７】
また、従来のＵＬＰＡ（ウルトラローペネトレーションエア）フィルタに用いられるガラス繊維製のフィルタろ材では、捕集効率が９９．９９〜９９．９９９％程度であるのに対し、ＰＴＦＥ多孔質膜２１を用いたフィルタろ材１８では、捕集効率が９９．９９９９９％以上である。このような高性能フィルタろ材１８では、上流側の微粒子濃度と、下流側の微粒子濃度との比（Ｃ2 ／Ｃ1 ）が非常に大きくなる（例えば、上流側微粒子濃度が、ＤＯＰ粒子の凝集の問題から１０5 個／ｃｃ程度が最大であるのに対し、下流側の微粒子濃度は、１０-3個／ｃｃ程度以下と極めて少ない）。したがって、ＰＴＦＥ多孔質膜２１を用いたフィルタろ材１８では、シール部のシールが不完全で、極めて微量の大気塵等が下流側ダクト４７内に流入しても、著しく測定精度が低下してしまう。したがって、高性能フィルタろ材１８では、特に、シールを完全にして測定する必要がある。
【０００８】
さらに、ガラス繊維製のフィルタろ材は、厚みが３００〜５００μｍのものが一般的であり、厚み方向の三次元的な捕集機構により微粒子を捕集している。そして、ガラス繊維製フィルタろ材の場合、捕集効率が比較的低いことから、シール部のリークによる測定精度への影響は、無視できるほど小さい。これに対し、ＰＴＦＥ多孔質膜２１を用いたフィルタろ材１８では、捕集効率の極めて高いＰＴＦＥ多孔質膜２１の両面に通気性のよい上流側不織布２０および下流側不織布２２が積層されている。このため、ＰＴＦＥ多孔質膜２１の上流側では気圧が高くなってシール部の上流側不織布２０から微粒子含有空気が漏れ出しやすく、下流側では気圧が低くなって下流側不織布２２からの外部大気塵が漏れ込みやすくなる。したがって、測定精度が大きく低下してしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、ＰＴＦＥ多孔質膜２１を用いたフィルタろ材１８を充分にシールすることができるよう、さまざまなシール方法が検討されている。例えば、両ダクト４６，４７のシール面（フィルタろ材１８との接触面）に凹凸を設け、上記凹凸で機械的にフィルタろ材１８をかしめてシールする方法や、フィルタろ材１８に接着剤等を塗布してシールする方法等が試みられている。
【００１０】
しかしながら、機械的にかしめる方法では、両不織布２０，２２からのリークを１００％防止することは困難であるうえ、ＰＴＦＥ多孔質膜２１そのものを破壊してしまい、正確な捕集効率を測定できなくなるという問題がある。また、接着剤を塗布する方法では、両不織布２０，２２やＰＴＦＥ多孔質膜２１に接着剤を充分浸透させることが困難で、時間がかかるうえ熟練も必要となり、測定結果にもばらつきが生じやすいという問題がある。このように、現在までのところ、ＰＴＦＥ多孔質膜２１を用いたフィルタろ材１８を完全にシールし、高精度で捕集効率を測定することができないのが実情である。
【００１１】
この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、フィルタろ材の捕集効率を高精度かつ容易に測定することができるエアフィルタの捕集効率測定装置を提供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、エアフィルタの捕集効率測定装置は、上流側配管と下流側配管とを備え、上記両配管の間に、配管内通路を遮った状態でエアフィルタろ材が配設され、このエアフィルタろ材が上記両配管で挟持され、上記上流側配管から下流側配管へ微粒子含有気体を通過させてエアフィルタろ材の捕集効率を測定する装置であって、上記エアフィルタろ材の、上記両配管で挟持される部分およびそれより周辺側の部分が、袋状密閉部材で覆われていることを要旨とする。
【００１３】
すなわち、この発明のエアフィルタの捕集効率測定装置は、エアフィルタろ材の、上流側および下流側配管で挟持される部分およびそれより周辺側の部分が、袋状密閉部材で覆われている。そして、上記袋状密閉部材で覆われた部分が、配管外部から遮断され、完全にシールされる。したがって、ＰＴＦＥ多孔質膜の両面に不織布が積層されたフィルタろ材について捕集効率を測定する場合であっても、上記両配管で挟持される部分およびそれより周辺側の部分が完全にシールされ、リークがほとんど生じない。このため、ＰＴＦＥ多孔質膜の上流側で気圧が高くなっても、エアフィルタろ材の上流側不織布の部分からの漏れ出しがほとんどなく、下流側で気圧が低くなっても、下流側不織布の部分からの漏れ込みがほとんどない。したがって、エアフィルタろ材に特別にシールのための加工を施す必要もなく、シール部のエアフィルタろ材からのリークや、エアフィルタろ材表面と配管のシール面との間からのリークが簡単に防止でき、高精度で捕集効率を測定することができる。さらに、通気性のよい不織布の部分からのリークがほとんどなく、エアフィルタろ材の透過流速が安定し、圧力損失も高精度で測定することができる。また、ガラス繊維製のフィルタろ材等捕集効率が比較的低いフィルタろ材に適用した場合でも、より精密な測定を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１５】
図１は、この発明のエアフィルタの捕集効率測定装置の一実施の形態を示す。この装置は、下広がり状の上流側ダクト１０と、上広がり状の下流側ダクト１１とを備えている。これら両ダクト１０，１１の間にダクト内通路を遮る状態でフィルタろ材１８が配設され、このフィルタろ材１８が上記両ダクト１０，１１に挟持されている。そして、上記上流側ダクト１０から下流側ダクト１１へ微粒子含有空気を通過させてフィルタろ材１８の捕集効率を測定するようになっている。
【００１６】
上記上流側ダクト１０には、導入配管２５から微粒子含有空気が導入されるようになっている。すなわち、図において、１は圧縮機であり、フィルタ２および圧力調節器３を介して所定圧力の清浄な加圧空気が噴霧器６に送り込まれるようになっている。４は所定濃度（例えば、０．０５〜１００重量％）のＤＯＰ溶液を貯留する貯留槽であり、溶液供給細管５を通してＤＯＰ溶液が噴霧器６に供給されるようになっている。噴霧器６内では、上記加圧空気およびＤＯＰ溶液がノズルに送られ、ＤＯＰ溶液が霧状に噴霧される。そして、霧状のＤＯＰ溶液が分級器８に送られ、この分級器８内で上記霧状のＤＯＰ溶液が分級され、導入配管２５を通じて上流側ダクト１０に導入される。そして、この所定粒径（例えば、中心粒径０．１μｍ）のＤＯＰ微粒子含有空気によって、単分散微粒子の捕集効率を測定することが行われる。なお、空気に限らず、不活性ガス等各種の気体を用いることもできる。
【００１７】
なお、上記ＤＯＰ溶液に代えてＮａＣｌ溶液を使用してもよい。この場合には、噴霧器６で霧状に噴霧されたＮａＣｌ溶液は、乾燥器７で乾燥されてから分級器８に送られる。また、多分散微粒子の捕集効率を測定する場合には、分級器８を使用する必要はない。
【００１８】
一方、下流側ダクト１１の下流端側にはポンプ１２が設けられ、上流側ダクト１０に導入された微粒子含有空気を吸引するようになっている。このとき、上流側ダクト１０の上流端に設けられた大気流入口２４からフィルタ９を介して空気を吸引し、この空気とともに微粒子含有空気を吸引するようになっている。上記ポンプ１２の吸引により、微粒子含有空気が上流側ダクト１０からフィルタろ材１８を通過して下流側ダクト１１に流れるようになっている。また、下流側ダクト１１には流量計１３が設けられ、下流側ダクト１１内の流量を測定しながら上記ポンプ１２の吸引量を変化させることにより、フィルタろ材１８を通過する微粒子含有空気の流速を所定値に設定するようになっている。
【００１９】
さらに、上流側ダクト１０と下流側ダクト１１には、差圧計１６が設けられ、両ダクト１０，１１間の圧力差を測定し、フィルタろ材１８の圧力損失を測定するようになっている。また、上流側ダクト１０および下流側ダクト１１には、それぞれ濃度測定器１４，１５が設けられ、上流側ダクト１０内および下流側ダクト１１内を通過する微粒子含有空気の微粒子濃度を測定するようになっている。上記濃度測定器１４，１５としては、例えば、単分散微粒子を測定する場合には凝縮核カウンタ（ＣＮＣ）が好適に用いられ、多分散微粒子を測定する場合には、レーザ光散乱粒子カウンタ（ＬＰＣ）が好適に用いられる。
【００２０】
上記フィルタろ材１８は、ＰＴＦＥ多孔質膜２１の両面に上流側不織布２０および下流側不織布２２が積層された３層構造になっており（図４参照）、図２（ａ）に示すように、四角形であり、袋状密閉部材１９に収容される。上記袋状密閉部材１９は、上記フィルタろ材１８を収容しうる大きさの四角形であり、一辺に開口２６を有し、他の三辺が接着，熱融着等で密閉シールされた袋状を呈している。また、袋状密閉部材１９には、その中央部に、上流側ダクト１０および下流側ダクト１１の大径側の開口部の内径と同じ大きさの穴２３が形成されている。そして、この袋状密閉部材１９にフィルタろ材１８が収容され、図２（ｂ）に示すように、開口２６が接着，熱融着等で密閉シールされる。
【００２１】
そして、上記袋状密閉部材１９に収容されたフィルタろ材１８は、図３に示すように、上流側ダクト１０の下側開口部と下流側ダクト１１の上側開口部との間にダクト内通路を遮った状態で配設される。そして、袋状密閉部材１９の穴２３と両ダクト１０，１１の開口部内径とが一致するように位置決めされ、この状態で両ダクト１０，１１が突き合わせられる方向に押圧されて挟持される。これにより、フィルタろ材１８の両面が両ダクト１０，１１内に露呈した状態で、このフィルタろ材１８の、上記両ダクト１０，１１間に挟持される部分（以下、「シール部」という）およびその周辺側の部分が袋状密閉部材１９で覆われ、この袋状密閉部材１９で覆われた部分がダクト外部から遮断され、完全にシールされる。図において、１７はシール材であり、袋状密閉部材１９表面に密着してダクト内通路と外部の気密を保つようになっている。
【００２２】
上記袋状密閉部材１９の材質としては、特に限定されるものではなく、銅，鉛，すず，アルミニウム，ニッケル，鋼，金，銀，ステンレス等の合金等の金属材料、ポリエチレン，ポリエチレンテレフタレート，ポリプロピレン，ポリエステル，ポリスチレン，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン，ポリビニルアルコール，ポリカーボネート，セルロースアセテート，ポリアミド，ポリイミド，変成ポリフェニレンエーテル，ポリスルホン，ポリアリレート，ポリエーテルスルホン，ポリエーテルエーテルケトン，ポリエーテルイミド，ポリフェニレンサルファイド，ＴＰＸポリマー，ポリパラキシレン等のプラスチック材料が使用される。特に、柔軟でフィルタろ材１８に密着しやすく、四辺を容易に密閉シールすることができるため、プラスチック材料が好適に用いられる。
【００２３】
また、上記シール材１７の材質としても、特に限定されるものではなく、金属材料，プラスチック材料，ゴム等の各種材料が用いられる。これらの中でも、袋状密閉部材１９表面との密着性が高いうえ、袋状密閉部材１９を損傷させ難いため、天然ゴム，ポリイソプレンゴム，ポリブタジエンゴム，アルフィンゴム，スチレンブタジエンゴム，ハイスチレンゴム，エチレン−プロピレンゴム，クロロスルホン化ポリエチレン，ブチルゴム，クロロプレンゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム，多硫化系ゴム，アクリルゴム，ケイ素ゴム，フッ素ゴム，エビクロロヒドリンゴム，ウレタンゴム等のゴム材料が好適に用いられる。
【００２４】
上記装置を用いてエアフィルタの捕集効率を測定する際には、上流側ダクト１０に微粒子含有空気を導入するとともに、この微粒子含有空気をポンプ１２で吸引することが行われる。これにより、微粒子含有空気を上流側ダクト１０から下流側ダクト１１へ流し、フィルタろ材１８に通過させることが行われる。このとき、ポンプ１２の吸引力で両ダクト１０，１１内部が外気より減圧されることにより、袋状密閉部材１９の内部も同様に減圧され、袋状密閉部材１９がフィルタろ材１８に密着し、この状態で両ダクト１０，１１を突き合わせる方向の押圧力がかかることから、微粒子含有空気がシール部より外へ漏れるのが防止される。そして、濃度測定器１４，１５によって上流側ダクト１０内および下流側ダクト１１内に流れる微粒子含有空気の微粒子濃度を測定し、この測定値をもとに、上記式（１）によって捕集効率を求めることが行われる。また、差圧計１６により、両ダクト１０，１１内の圧力差を測定し、フィルタろ材１８の圧力損失を測定することが行われる。
【００２５】
このように、この装置では、両ダクト１０，１１間に挟持される部分およびその周辺側の部分が、袋状密閉部材１９で覆われており、袋状密閉部材１９の表面と両ダクト１０，１１の開口部とがシール材１７によって密閉シールされているため、フィルタろ材１８の上流側不織布２０の部分からの微粒子含有空気の漏れ出しおよび下流側不織布２２の部分からの大気塵の漏れ込みがほとんどない。このため、捕集効率の高いＰＴＦＥ多孔質膜２１を用いたフィルタろ材１８であっても、正確な捕集効率が測定できる。また、通気性のよい不織布２０，２２部分からのリークが少なく、圧力損失も高精度で測定することができる。
【００２６】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００２７】
【実施例１】
フィルタろ材１８として、延伸法によって得られたＰＴＦＥ多孔質膜２１の両面に、上流側不織布２０および下流側不織布２２を積層した３層構造のものを用いた。上流側不織布２０としては、ユニチカ社製エルベスＴ０３０３ＷＤＯを用い、下流側不織布２２としては、ユニチカ社製エルベスＴ０７０３ＷＤＯを用いた。
【００２８】
図１に示す装置において、噴霧器６として定出力アトマイザ（ＴＳＩ社製ＭＯＤＥＬ３０７６）を、分級器８として、静電式エアロゾル分級器（ＴＳＩ社製３０７１Ａ）を、上流側の濃度測定装置１４として、凝縮粒子カウンタ（ＴＳＩ社製３０２２Ａ）を、下流側の濃度測定装置１５として、凝縮粒子カウンタ（ＴＳＩ社製３０１０）をそれぞれ用いた。また、袋状密閉部材１９として、生産日本社製チャック付ポリエチレン袋（商品名：ユニパック）を用いた。さらに、上流側ダクト１０および下流側ダクト１１の試験部有効面積、ならびに袋状密閉部材１９の穴２３の面積を、それぞれ１００ｃｍ2 とした。また、フィルタろ材１８を通過する流速を５．３ｃｍ／ｓｅｃに設定した。貯留槽４には、イソプロピルアルコールで０．１％濃度に調整されたＤＯＰ溶液を入れ、分級器８の調整により微粒子の中心粒径を０．１μｍに設定した。
【００２９】
捕集効率等の測定は、つぎのようにして行った。すなわち、まず、上流側に微粒子を発生させない状態で１０分間エージング動作を行ったのち、下流側の微粒子濃度を５分間測定し、シール部のリーク性を確認した。つぎに、上流側に微粒子を発生させて１０分間上流側および下流側の微粒子濃度を測定し、上記式（１）により捕集効率を求めた。また、上下流側の微粒子濃度の測定と同時に圧力損失を測定した。
【００３０】
【実施例２】
フィルタろ材１８として、下流側不織布２２としてシンテックスＭＹ  Ｒ−２９５（三井石油化学工業社製）を用いたものを使用する以外は、実施例１と同様にして捕集効率等を測定した。
【００３１】
【実施例３】
フィルタろ材１８として、ガラス繊維製ろ材（Ｉｙｄａｌｌ社製ＬＹＤＡＩＲ５４７１）を使用する以外は、実施例１と同様にして捕集効率等を測定した。
【００３２】
【比較例１】
袋状密閉部材１９を用いないこと以外は、実施例１と同様にして捕集効率等を測定した。
【００３３】
【比較例２】
袋状密閉部材１９を用いないこと以外は、実施例２と同様にして捕集効率等を測定した。
【００３４】
【比較例３】
袋状密閉部材１９を用いないこと以外は、実施例３と同様にして捕集効率等を測定した。
【００３５】
上記各実施例および比較例で測定されたリーク性，捕集効率，圧力損失の結果をそれぞれ下記の表１〜３に示す。
【００３６】
【表１】
0003661905.tif 000002
【００３７】
【表２】
0003661905.tif 000003
【００３８】
【表３】
0003661905.tif 000004
【００３９】
上記表１〜３から明らかなように、比較例よりも実施例の方が、シール部からのリークを防止でき、捕集効率および圧力損失を精度良く測定できることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明のエアフィルタの捕集効率測定装置によれば、袋状密閉部材で覆われた部分が、配管外部から遮断され、完全にシールされる。したがって、ＰＴＦＥ多孔質膜の両面に不織布が積層されたフィルタろ材について捕集効率を測定する場合であっても、上記両配管で挟持される部分およびそれより周辺側の部分が完全にシールされ、リークがほとんど生じない。このため、ＰＴＦＥ多孔質膜の上流側で気圧が高くなっても、エアフィルタろ材の上流側不織布の部分からの漏れ出しがほとんどなく、下流側で気圧が低くなっても、下流側不織布の部分からの漏れ込みがほとんどない。したがって、エアフィルタろ材に特別にシールのための加工を施す必要もなく、シール部のエアフィルタろ材からのリークや、エアフィルタろ材表面と配管のシール面との間からのリークが簡単に防止でき、高精度で捕集効率を測定することができる。さらに、通気性のよい不織布の部分からのリークがほとんどなく、エアフィルタろ材の透過流速が安定し、圧力損失も高精度で測定することができる。また、ガラス繊維製のフィルタろ材等捕集効率が比較的低いフィルタろ材に適用した場合でも、より精密な測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のエアフィルタの捕集効率測定装置を示す説明図である。
【図２】袋状密閉部材およびフィルタろ材を示す斜視図である。
【図３】Ａ部を示す拡大断面図である。
【図４】ＰＴＦＥ多孔質膜を用いたフィルタろ材を示す断面図である。
【図５】従来例の測定装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  上流側ダクト
１１  下流側ダクト
１８  フィルタろ材
【図１】
0003661905.tif 000005
【図２】
0003661905.tif 000006
【図３】
0003661905.tif 000007
【図４】
0003661905.tif 000008
【図５】
0003661905.tif 000009