ULPA エア フィルター ガイド: 効率、HEPA と ULPA の比較、選択のヒント

0.12 ミクロンの粒子は、最も浸透しやすい粒子サイズに位置します。 HEPAフィルター メディア - HEPA 効率が最も低くなるポイント。半導体工場では、その稀な 1 つの粒子がウェーハ全体を台無しにする可能性があります。病院の調剤薬局では、点滴製剤が汚染される可能性があります。 ULPA エアフィルターは、まさにこのような状況のために存在します。超低透過空気（一部の参考文献では超低粒子空気とも呼ばれる）の略で、ULPA は、EN 1822 でクラス U15、U16、および U17 として定義されているフィルターのファミリーについて説明しており、最も透過する粒子サイズでの最小捕集効率は 99.999%、99.9999%、および 99.99999% です。 HEPA と比較して、ULPA は重要な環境に対して有意な安全マージンを追加しますが、圧力降下、重量、コストも増加します。それらの中から選択するということは、「より良い」フィルターを選択することではありません。それは、パフォーマンスを実際の汚染リスクに適合させることです。

ULPAエアフィルターとは何ですか?

ULPA 認証は、メディアの種類ではなく、テスト規格によって定義されます。 EN 1822:2019 では、ULPA クラスは U15、U16、および U17 です。効率は最大透過粒子サイズ (MPPS) で測定されます。MPPS は、一般的な ULPA フィルター媒体の場合、0.1 ～ 0.2 ミクロンの範囲にあります。対応する ISO 29463 の評価は、ISO 45 H、ISO 50 H、および ISO 55 H です。実際、U15 フィルターは、最も捕捉が難しいサイズの粒子を 100,000 個あたり 1 個しか通過させません。このレベルは、視覚化するのが難しいですが、マイクロエレクトロニクスや医薬品の製造には不可欠なレベルです。

3 つの設計の選択肢により、これらの効率が可能になります。まず、メディア: ULPA フィルターは、高密度の不織布シートに配置された、通常直径 0.5 ～ 2 ミクロンの超極細ガラス マイクロファイバーを使用します。次に、プリーツの形状です。プリーツの間隔が狭くなり、プリーツの深さが最適化され、気流を均一に保ちながら特定のフレーム内のメディア領域を最大化します。第三に、シーリング システム: ハイグレード ULPA フィルターでは、パックはポリウレタンでフレーム内に、または液体ゲル (ナイフエッジ) チャネル内に密閉され、メディア周囲のバイパス漏れを防ぎます。

捕集メカニズム自体は、すべての繊維フィルターに適用されるものと同じ 4 つです。つまり、約 0.1 ミクロン未満の粒子の拡散、中サイズの粒子の遮断、より大きな粒子の慣性衝突、および帯電媒体を使用する場合の静電引力です。 ULPA が他と異なるのは、より細い繊維とより高密度な構造により、あらゆるメカニズムがより効率的に機能するということです。同じ物理学によってトレードオフも説明されます。メディア ベッドの密度が高いほど抵抗が大きくなり、通常、定格空気流量で 250 ～ 400 Pa となり、同等の HEPA フィルターよりもおよそ 50% ～ 100% 高くなります。

ULPA と HEPA: 実際に何が変わるのか?

長年にわたり、ヨーロッパにおける HEPA と ULPA の境界線は EN 1822 によって定義されてきました。HEPA は H13 と H14 をカバーし、ULPA は U15 から U17 をカバーします。 MPPS での効率は主な差別化要因ですが、実際にはそれと同じくらい重要な二次的な違いもいくつかもたらします。

最も重要な違いは圧力損失です。 H14 フィルターと同じ面面積と空気流量を備えた ULPA フィルターは、一般に 250 ～ 400 Pa の圧力降下で動作しますが、HEPA の場合は 150 ～ 250 Pa です。 HVAC システムでは、これはファンのエネルギーの増加、モーターのサイズの大型化、冷却コイルによって処理される熱利得の増大に直接つながります。 ULPA が本当に必要なシステムの場合、これらのコストは正当化されます。一般的な商業換気の場合はそうではありません。これが、HEPA がほとんどの企業にとって実用的な選択肢であり続ける理由です。 HVAC システムの濾過要件 一方、ULPA は、単一の侵入イベントが許容できない結果をもたらすゾーン用に予約されています。

ULPAフィルターが必要な場合

ULPA フィルターは汎用のアップグレードではありません。これらは、プロセスまたは患者の保護のために達成可能な最低の粒子透過性が要求される場合に指定されます。

クリーンルーム。 半導体工場や特定の医薬品製造ラインでは、HEPA が見逃してしまう可能性のある粒子を除去できるかどうかで、歩留まりと製品の品質が決まります。クリーンルームの天井の末端に取り付けられた U15 または U16 フィルターは、0.2 ミクロン以下の汚染に対してより広い安全マージンを持つ ISO クラスの環境を作り出します。クリーンルーム設計者は、無菌充填ラインにおける浮遊細菌を運ぶ粒子の浸透が低いという点でも ULPA を高く評価しています。の クリーンルーム空気濾過設計 このページでは、ろ過レベルがクリーンルームの分類にどのように影響するかを詳しく説明します。

病院と保護環境。 手術室、骨髄移植ユニット、火傷病棟では、免疫抑制患者を真菌胞子や細菌から守るために、HEPA を超える濾過が必要になることがよくあります。 ULPA フィルターは、ゲルシール フレームを備えた端末ユニットに配備されることもあり、感染管理チームが高リスク ゾーンに求める追加のマージンを提供します。これらのアプリケーションの詳細については、 病院グレードの空気浄化 ページ。

研究所と封じ込め施設。 動物研究施設、BSL 研究所、医薬品品質管理研究所では、環境とサンプルの両方を保護する必要がある排気経路または供給経路に ULPA を使用しています。クリーンルームを保護するのと同じ効率により、繊細な分析機器も粒子の干渉から保護されます。

輸送および特殊な機器。 航空機の客室、公共交通機関の換気設備、および特定の産業用エンクロージャでは、スペースが限られているものの空気純度の目標が高い場合に、コンパクトな ULPA グレードの要素が使用されています。

適切な ULPA フィルターの選択: 効率評価を超えて

ULPA フィルターの選択はシステム設計の作業であり、部品の選択ではありません。 3 つの決定が優勢です。

効率クラスと圧力損失バジェット

最初に決定するのは、どの ULPA クラスを指定するかです。 U15 では 99.999% の効率が得られ、U16 では 99.9999% の効率が得られ、U17 では 99.99999% の効率が得られます。各ステップで必要なフィルターの深さがおおよそ増加し、圧力損失が 15% ～ 30% 増加します。汚染に敏感な多くのプロセスでは、U15 と U16 の違いは限界点でのみ重要です。仕様は、「数値が大きい」という安心感ではなく、リスク評価に基づいて決定されるべきです。エア ハンドリング ユニットにファンのヘッドルームがない場合、適切に設計された U15 は、エアフローが不足している U17 よりも優れたパフォーマンスを発揮します。

構造とシール方法

ULPA のパフォーマンスは、メディア パックの構築方法と密封方法に大きく依存します。波形アルミニウムセパレーターではなく小さなフィラメントによってプリーツを開いた状態に保持するセパレーターレスパック構造は、パックをコンパクトに保ちながら媒体面積を増加させるため、今日の高効率 ULPA フィルターの標準となっています。設置深さが制限されているアプリケーションの場合、セパレーターレスのミニプリーツ高効率フィルターは、浅いフレームで最高のメディア密度を提供します。

シーリングも同様に重要です。ゲルシール (ナイフエッジ) フレーム、PU ガスケット、メカニカル クランプにはそれぞれ適切な場所があります。フィルターは効率的ですが、ハウジング内の密閉性が不十分であると、メディアの品質に関係なくスキャン テストに合格しません。クリーン ゾーン内から取り付けと取り外しが行われるクリーンルーム ターミナルの場合、多くの場合、流体ベースのシールを備えたゲルシール ハウジングが指定されます。の クリーンルーム設置用ミニプリーツフィルター パックの設計がこれらの端末ユニットにどのように適応するかを示しています。

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大型 HVAC エア ハンドリング ユニットやプロセス換気などの高気流用途では、表面積が制限要因になります。いくつかのミニプリーツパックを V 字型に配置して有効媒体面積を増やす V バンク構成により、フェース速度が低く抑えられ、圧力損失が管理しやすくなります。 Vバンク高エアフローフィルター設計 この役割では、特にフィルタ バンクが標準の 610 mm または 305 mm のフレーム深さに適合する必要がある場合に一般的に使用されます。

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ULPA フィルターのサプライヤーに求めるもの

ULPA の製造は本質的に HEPA の製造よりも要求が厳しくなります。単一のピンホール、損傷したプリーツ、または不完全なシールによって、実際の効率が桁違いに低下する可能性があります。したがって、信頼できるサプライヤーはすべてのフィルターを個別にテストし、校正済みの粒子カウンターで顔全体をスキャンし、各ユニットの透過レベルを認証します。サプライヤーを比較する場合は、各フィルターに付属するテスト証明書を要求し、テストがどの規格 (EN 1822 または ISO 29463) に基づいて実行されたかを確認してください。

カスタマイズは 2 番目に調査すべき領域です。 ULPA フィルターが既製の製品であることはほとんどありません。寸法、フレーム材質 (アルミニウム、亜鉛メッキ鋼板、PVC、またはプラスチック)、ガスケットの種類、プリーツの間隔、フィルターの深さなどはすべて、特定のハウジングに合わせて調整できます。社内にプリーツ加工とフレームの製造能力を備えたメーカーは、標準以外のサイズが必要な場合に非常に扱いやすく、自社のテスト装置で検証するためのサンプルを迅速に製造できます。

最後に、信頼できるサプライヤーのサポート インフラストラクチャを探します。品質管理の ISO 9001、環境管理の ISO 14001、および該当する場合は製品ラインの UL 認証です。フィルターを供給しているメーカー 産業 クリーンルーム、病院、外気システムなどの長期間にわたる生産記録や現場での経験は、短期間で再現するのが困難です。一貫した ULPA グレードのパフォーマンスに依存するプロジェクトでは、ラベル付けされた効率と同じくらいその歴史が重要です。