高圧エアー用フィルタ試験に用いる計測機器の紹介

初めに

圧縮空気処理設備のテスト規格に、ISO 12500があります。
ISO 12500のテスト規格に沿って計測を行うには、従来の粒子測定器では問題点を抱えています。


【問題点】


1.0.01~40 μm粒子の自動計測ができない

2.高圧状態での粒子計測ができない

3.ISO 12500で規定されている重量での評価ができない

4.高圧下への試験粒子供給が安定して行えない


本資料では、ISO 12500の概要を説明し、問題点を解決する装置を紹介いたします。


ISO 12500 圧縮空気処理設備のテスト規格
【Compressed Air Treatment Equipment Test Standard】

ISO 12500-1 オイルミスト除去試験 [Oil Aerosol Removal]
ISO 12500-2 オイル蒸気除去試験 [Oil Vapor Removal]
ISO 12500-3 固体粒子除去 [Particulate Removal]
ISO 12500-4 ウォーターミスト除去 [Water Removal]
※赤字部分を本資料で紹介いたします

ISO 12500 圧縮空気処理設備のテスト規格の参考文献としてISO 8573【圧縮空気中の清浄度及び計測方法】が使用されている
[Compressed Air Purity Classes and Measurement Methods]
※JIS B 8392と同等

ISO 8573-1 純度クラス [Purity Classes – All]
ISO 8573-2 オイルミスト [Liquid oil]
ISO 8573-3 湿度 [Humidity]
ISO 8573-4 固体粒子 [Particulate]
ISO 8573-5 オイル蒸気 [Oil Vapor]
ISO 8573-6 ガス状不純物 [Gaseous Contaminants]
ISO 8573-7 微生物粒子 [Viable Organisms]
ISO 8573-8 [Bulk material]
ISO 8573-9 液滴 [Liquid water]
※赤字はISO12500の参考文献としての使用箇所

食品の安全における高圧エアー用フィルタの試験

外食や調理食品へのニーズの高まり、食品回収事例・食中毒の多発等を受け、2021年に、HACCP(Hazard Analysis Critical Control Point)による衛生管理導入が日本で義務化されました。
HACCPの中で、食品の安全マネジメントの規格として使用されているISO 22000も改定され、今まで管理対象ではなかった、ガス類についても埃・水・油・菌を管理する旨の記載が追加されました。
食品工場におけるガス類は、食品の異物を取り除くエアブローや、食品の劣化を防ぐガスの補充等で圧縮空気として使用されています。
しかし、ISO 22000では圧縮空気の測定方法について具体的に記されていない為、食品の規格ではありませんが、前頁で紹介させていただいたISO 8573を参考にして測定を行っているメーカーが多いのが現状です。

ISO12500で求められる粒子計測

ISO12500-3に記載されている測定器

従来の自動計測機器の問題点と改善策の目次

1. 0.01~40 μm粒子の自動計測ができない

→ナノ領域の計測が可能に
→最大40 μmの計測が可能に

2. 高圧状態での粒子計測がができない

→高圧状態での粒子計測が可能に

3. ISO 12500で規定されている重量での評価ができない

→オイルミストの計測が可能に

4. ISO 12500で規定されている重量での評価ができない

→粒子の安定発生

1~4の問題点を解決するオールインワンの計測器

→オールインワンでの計測が可能に

改善策1 ナノ領域の計測が可能に

【TSI社 SMPS3938シリーズの御紹介】

測定方法・・・静電分級器(DMA) + 凝縮粒子カウンター(CPC/CNC)=走査式モビリティーパーティクルサイザー(SMPS)


・1~1000 nmのナノ粒子を検出可能な粒子個数分布計測装置

・粉体/ダスト/ミスト粒子を計測

様々な業界、アプリケーションで使用実績あり→基礎エアロゾル研究 HEPA/ULPAフィルタ評価 標準粒子の評価など

SMPSシリーズの特徴

・ナノ粒子の測定が可能


・高い粒径チャンネル分解能


・高濃度測定が可能(最大107 個/cm3まで)

   ※一般的なパーティクルカウンターの濃度上限=100 個/cm3未満


・CNC/CPC(計数部)の計測の誤差は無視できるほど小さい


・単分散の粒子発生器としても使用可能

  ⇒DMA・CPCをそれぞれ単体で使用することが可能・DMAは単分散粒子発生器となる


・国内でのサポート体制あり
  ⇒修理・校正を国内対応

改善策1 ナノ領域の計測が可能に

・1~1000 nmの固体粒子

  ⇒・1~50 nm ・2.5~150 nm ・10~1000 nm 3種類の分級器を選択可能
  ISO 12500-3に規定される 『fine filter range』の最小計測対象粒径である0.01 μm(10 nm)に対応


・ 高い粒径チャンネル分解能

  ⇒最大128(decade)チャンネルの粒径情報を得ることが出来る

SMPS3938シリーズを使用した計測部フローライン例

welas Promo シリーズの特徴

・粒子検出部をヒーティング可能
  ⇒最大120 ℃まで加熱することで
    ① 高温下に存在する粒子を温度下降することなく計測可能
    ② 水分凝縮による計測精度への影響を低減


・簡易校正粒子によるチェック

 ⇒ユーザーサイドで装置状態の管理が可能

 ⇒計測時に汚れた粒子検出部をユーザーサイドでクリーニング可能


・頑丈なセンサー設計

 ⇒コントローラーとセンサーが分離した設計となっているために、センサー側にはエレクトロニクスが含まれず過酷な環境下での計測にも対応

改善策1 最大40 μmの計測が可能に

・0.2~40 µmの個体粒子/オイルミストを計測可能

 ⇒①0.2~10 µm ②0.3~17 µm ③0.6~40 µmの中から最適な計測モードを選択
 ISO 12500-3に規定される 『coarse filter range』の最大計測対象粒径である40 µmに対応
 

改善策2 高圧状態での粒子計測が可能に

【PALAS社 エアロゾルスペクトロメーター welas Promo 2000】
測定可能粒子径範囲:0.2~10 µm、0.3~17.5 µm、0.6~40 µm *計測時にソフトウェアより選択
測定可能濃度:最大200,000 個/cm3 *センサータイプにより異なる

改善策3 オイルミストの計測が可能に

・ソフトウェアにて重量濃度【mg/m3】に変換可能
  ⇒ISO 12500-1 / ISO 8573-2で規定される計測と同等の評価が可能

・フィルタ捕集による評価と比較すると・・・
  ⇒ ① 自動計測評価による試験工数の削減、② 粒径情報の取得を実現

・フィルタ捕集 (重量評価)では難しい、微小粒径側に存在する粒子挙動の把握が可能

補足.ISO12500-1にWELASの記載がある

7.5 Determination of oil aerosol concentration(オイルミストの濃度決定)

改善策4 粒子の安定発生

発生器を使用すれば、高圧下への粒子の安定供給が可能に

粒子発生例

発生装置:AGF2.0D
計測装置:Welas
発生粒子:DEHS
出口条件:流量60 m3/h

     圧力3 bar

     配管内

改善策1~4 オールインワンでの計測が可能に

【PALAS社高圧エアー用フィルタ試験装置DFP-3000の御紹介】

DFP-3000は高圧状態での粒子測定が可能なオールインワンの計測器
高圧エアー用フィルタがそのまま計測可能
ISO 12500-3の求める要件より優れた計測が可能

DFP-3000の特徴

• 高圧エアー用のフィルタをそのまま計測可能
• システム圧力に対する体積流量の自動調整
• ISO 12500-1に準拠した高質量のオイルエアロゾルローディングが可能
• フラットシートメディアテスト用特殊モジュールを使用すればろ材の計測も可能に
• ローディング試験及び捕集効率試験用のオイルエアロゾル発生器2台搭載
• 粉体発生器 RBG 1000D 最大耐圧3 barまで対応可能


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