YIDINGエアフィルター
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技術ガイド
2026-10-30
HEPA フィルターは細かいふるいではありません。その起源、ガラス繊維が繊維間のすき間よりはるかに小さい粒子を捕まえる仕組み、最も止めにくい粒子が約 0.1–0.3 µm である理由、そして設置後の性能を決めるものを解説します。
ポイント
高性能エアフィルター（HEPA）は 1940 年代に開発されました。米国の原子力計画では、作業者が放射性粒子を吸い込まないように、また研究所や工場から外へ放出しないようにする方法が必要でした。初期のフィルターは「アブソリュートフィルター」と呼ばれ、HEPA という名称は後に一般化しました。米国エネルギー省の空気浄化技術の歴史は、この技術がこれらの計画から一つの産業へ成長した過程を記録しています [1]。
当初の考え方は、今も米国の定義に残っています。米国エネルギー省の HEPA フィルター仕様は、0.3 µm の粒子に対して 99.97% 以上の効率を求め、すべてのフィルターを使用前に個別に試験します [2]。放射性粉じん対策として始まったものが、今ではクリーンルーム、手術室、製薬工場、安全キャビネット、空気清浄機の中核になっています。
フィルターを、止めたい粒子より小さい穴のふるいと考えるのは自然です。しかし HEPA フィルターはそのようには働きません。ろ材はガラスの極細繊維がランダムに重なったマットで、多くの繊維は 1 マイクロメートルより細く、繊維間のすき間は捕まえる粒子よりはるかに大きいのです。粒子が捕まるのは、繊維に触れてファンデルワールス力で付着するからで、繊維に触れる経路は主に三つあります [3]。
それぞれの機構は粒径の一方の端で強く、もう一方の端で弱くなります。衝突とさえぎりは粒子が大きくなるほど強まり、拡散は小さくなるほど強まります。その間に、フィルターの効率が最も低くなる粒径があり、最大透過粒子径（MPPS）と呼ばれます。HEPA のガラス繊維ろ材では、ろ材と風速によって通常約 0.1〜0.3 µm の間にあります [3]。
これには誤解されやすい実用上の意味があります。最も弱い点で評価されたフィルターは、それ以外のすべての粒径でより高い効率を示します。0.3 µm で 99.97% の HEPA フィルターは、より大きな粉じんにも、拡散で非常によく捕まるウイルス大の最小粒子にも、より高い割合で効きます。
主な評価体系は 2 つあり、同じ試験ではありません。米国式（米国エネルギー省と IEST 推奨実務）は 0.3 µm 固定で試験します [2]。欧州規格 EN 1822 と国際規格 ISO 29463 は各フィルターの MPPS で試験し、全数で局所リークを走査し、クラスに分けます [5][6]。MPPS は 0.3 µm より捕まえにくいため、両者の数値は正確には換算できません。仕様書が EN 1822 のクラスを指定している場合は、そのクラスの試験成績書で応えるべきです。
| クラス | 全体効率 | 透過数（10 万個あたり通過する粒子数） | 主な用途 |
|---|---|---|---|
| E11 | ≥ 95% | ≤ 5,000 | HEPA の前段、一般の清浄空気 |
| E12 | ≥ 99.5% | ≤ 500 | 病院の給気、プロセス空気 |
| H13 | ≥ 99.95% | ≤ 50 | ISO 7–8 クリーンルーム、手術室、多くの FFU |
| H14 | ≥ 99.995% | ≤ 5 | ISO 5 区域、無菌充填 |
| U15 | ≥ 99.9995% | ≤ 0.5 | 半導体および重要プロセス区域 |
EN 1822 では E10、U16、U17 も定義されています。ISO 29463 は並行する体系を用い、ISO 35 H が H13、ISO 45 H が H14 に相当します。
100% に近い効率の数字は、大きな違いを隠してしまいます。通過する粒子の割合である透過率で見る方がはるかに分かりやすくなります。H13 フィルターは MPPS で 10 万個あたり最大 50 個を通し、H14 は最大 5 個です。つまり H13 から H14 に変えると下流の粒子は 10 分の 1 になりますが、効率の数字は小数第 3 位が違うだけです。
同じ見方から、この一段に代償がある理由も分かります。より多くの粒子を止めるには、より密な、あるいはより多いろ材が必要で、通常は圧力損失が高くなるかフィルターが深くなり、ファンの電力も増えます。だから ISO 7 や ISO 8 の部屋では H13 が普通の選択で、H14 は部屋のクラスや仕様が求める場合に選ばれます。
工場試験に合格したフィルターでも、天井に取り付けると不具合が出ることがあります。空気は最も通りやすい経路を通り、その経路はフィルターを通り抜けるより周りを回ることが多いのです。ガスケットのすき間、傷んだ角、ハウジングに密着していない枠などです。立ち上げ時に見つかる漏れの多くはろ材ではなくシールと枠にあります。そのため ISO 14644-3 は、上流にエアロゾルを放出し、下流面全体とシール部をプローブで走査する設置後のリーク試験を定めています [4]。
設置した HEPA フィルターの長期的な性能を決めるものが、ほかに三つあります。上流のプレフィルターが良ければ、HEPA ろ材はすぐには目詰まりしません。風量は定格範囲内に保つ必要があり、風速が上がるほど最小粒子に対する効率は下がります。そしてフィルターは丁寧に扱うことです。現場で開梱し、点検し、ろ材には決して触れず、すぐに取り付けます。
実験室の試験はフィルターに何ができるかを示し、現場の研究は実際に何をしているかを示します。新型コロナの流行時、英国ケンブリッジの Addenbrooke's 病院のチームは、新型コロナ病棟と集中治療室に紫外線殺菌付きの移動式 HEPA ろ過装置を設置し、装置を停止、運転、再停止した各週に空気を採取しました。病棟では、装置停止中の週には空気中から SARS-CoV-2 が検出され、運転中の週には検出されず、ほかの細菌、真菌、ウイルスのバイオエアロゾルも減少しました [7]。
著者は限界について慎重でした。小規模な研究であり、測ったのは空気中のウイルスで、感染者数ではありません。これは HEPA ろ過に関する多くの証拠を読む際の適切な姿勢です。空気から粒子を除くことは十分に証明されていますが、それが結果をどこまで変えるかは、風量、部屋、そこで起こるほかのすべてに左右されます。
HEPA フィルターが除くのは粒子です。気体は除けません。臭い、溶剤の蒸気、アンモニアや酸性ガスは通り抜けます。分子は粒子よりはるかに小さく、ガラス繊維に付着しないからです。気体が問題になる場合は、HEPA に加えて活性炭や添着ろ材のケミカルフィルターが必要です。また HEPA フィルターは悪い気流パターンを補えません。清浄な空気が間違った場所に送られたり、ドアや熱源で作業位置からそらされたりすれば、何も守れません。
はい。0.3 µm は最も止めにくい粒径に近く、より小さい粒子は拡散で、より大きい粒子はさえぎりと衝突でより効率よく捕まります。
完全には同じではありません。0.3 µm で 99.97% は別の試験によるもので、H13 は MPPS で 99.95% 以上です。仕様書が EN 1822 のクラスを指定している場合は、そのクラスと試験成績書を求めてください。
漏れは通常シールや枠で起こり、工場試験では確認できません。設置後の走査で、取り付けたフィルターが性能を発揮していることを確認します。
いいえ。気体は HEPA ろ材を通り抜けます。気体には活性炭やケミカルろ材を使います。
