適切な真空フィルタサイズとは、エレメントの負荷を考慮したうえで、システムの実際の真空レベルにおいて必要な吸込流量を通し、許容圧力損失を超えない機種です。さらに、対象汚染物質に対する文書化された粒子除去定格を備え、想定する真空、温度、媒体、清掃方法、ブローオフサイクルに耐えなければなりません。
真空側フィルタを、エジェクタの圧縮空気消費量から選定してはいけません。駆動空気と吸込流量は異なる流路に属します。供給側のエア処理は、エジェクタの入口空気需要と空気品質要件から選定します。真空側フィルタは、ワークとエジェクタの間の吸込需要から選定します。
要点
- 供給側フィルタと真空側フィルタは、それぞれの流路からサイズを決めます。
- 目標真空における真空流量曲線で圧力損失を確認します。
- ミクロン値だけでなく、ろ過効率を仕様化します。
- SMCのZFCシリーズの一例では、機種により真空流量が2～100 L/minと示されています（SMC ZFCシリーズ）。
このガイドの内容
- エジェクタ回路で「真空フィルタサイズ」とは何を意味しますか？
- 供給側フィルタと真空側フィルタを別々に選定する必要があるのはなぜですか？
- 真空フィルタ選定前に必要なデータ
- 真空流量をフィルタ曲線にどう適合させますか？
- ろ過グレードは製品仕様です
- 複数カップシステムでフィルタはどこに置くべきですか？
- 抵抗とエレメント負荷はどのように監視しますか？
- 真空フィルタのRFQには何を記載しますか？
- 真空フィルタFAQ
エジェクタ回路で「真空フィルタサイズ」とは何を意味しますか？
真空フィルタのサイズは、ポートの横に刻印されたねじサイズだけではありません。空圧容量とろ過性能の組合せです。関連する製品データには通常、ポートまたはチューブサイズ、推奨流量、圧力損失曲線、ろ過グレードと効率、エレメント面積、内部容積、圧力範囲、環境限界が含まれます。
G1/8ポートを持つ2つのフィルタでも、ろ材面積が異なり、抵抗が大きく異なる場合があります。大きなポートが小さなエレメントにつながることもあります。ポートの互換性は設置に重要ですが、必要な流量をフィルタが通せることを証明するものではありません。
公称流量と同じくらい、動作点が重要です。たとえばSMCの現行ZFCカタログでは、機種によって正圧流量範囲を15～650 L/min、真空圧流量範囲を2～100 L/minと示しています。同じカタログでも、すべての条件に1つの容量値を当てはめず、別々の流量特性グラフを掲載しています（SMC ZFCカタログ）。
この違いは、短時間で排気する場合に特に重要です。ワークを把持した後の定常的な漏れを支えられるフィルタでも、初期のポンプダウンを遅らせることがあります。逆に、内部容積を確認せずに非常に大きなハウジングを選ぶと、カップ付近のデッドボリュームが増える場合があります。適切な選定では、清浄時圧力損失、負荷時圧力損失、応答時間、利用可能なスペース、保守アクセスのバランスを取ります。
要求結果は「1/4インチのフィルタを使う」ではなく、動作エンベロープとして記載すべきです。適切な要求には、目標真空での吸込流量、清浄時と保守限界時に許容される最大圧力損失、ろ過性能、汚染物質、想定する保守方法を含めます。
供給側フィルタと真空側フィルタを別々に選定する必要があるのはなぜですか？
ベンチュリエジェクタには、圧縮空気入口と真空入口があります。圧縮空気がノズルとディフューザを通過して吸引を作り出し、真空入口がカップ、治具、または工程から空気を吸い込みます。これらの流れはエジェクタ内部で相互作用しますが、流量値を相互に置き換えることはできません。
供給側は、圧縮空気中の汚染からノズル、バルブ、圧力検知部品を保護します。SMCのZK2マニュアルは上流側のエアろ過とミスト分離を推奨し、その製品に対するISO 8573-1の供給空気清浄度クラスを示し、汚染物質が内部部品に付着して性能を低下させる可能性を警告しています（SMC ZK2取扱説明書）。必要な空気品質クラスは製品ごとに異なる場合があるため、指定する正確なエジェクタの現行マニュアルを適用してください。
ISO 8573-1圧縮空気品質ガイドでは、粒子、水、油のクラスの表し方を説明しています。これらのクラスは、エジェクタメーカーまたは工場標準が要求する場合に限り、供給側仕様へ記載します。
供給側のエア処理は、次の項目からサイズを決めます。
- 選定した入口圧力でのエジェクタ最大空気消費量
- 稼働するすべてのエジェクタの同時需要
- ピーク流量時の許容入口圧力損失
- 必要な粒子、水、油の制御
- コンプレッサと配分システムの条件
真空側フィルタは、カップまたは工程接続部を通って吸い込まれる物質から吸込ポートを保護します。次の項目からサイズを決めます。
- 排気中のピーク吸込流量
- ワークが密閉された後の漏れ
- 目標真空レベル
- カップとエジェクタ間で許容される圧力損失
- 汚染物質のサイズ、濃度、負荷率
L/minで表す圧縮空気消費量を、安全率を掛けるだけでフィルタのCvに直接変換することはできません。L/minは指定された基準条件での流量であり、Cvは圧力と流量の関係に用いる係数です。さらに重要なのは、駆動空気の値が真空フィルタを通る吸込流量ではないことです。
エジェクタの基礎、つまり供給圧力、ノズル形状、吸込流量、到達可能な真空の関係については、ベンチュリエジェクタと真空制御弁の物理を参照してください。
真空フィルタ選定前に必要なデータ
エジェクタ曲線と工程デューティから始めます。メーカーが使用する単位の定義を記録してください。「標準」リットルと実際の体積流量は、自動的に同じものではありません。
| 入力 | 重要な理由 | 要求する証拠 |
|---|---|---|
| エジェクタ機種とノズルオプション | 正しい吸込曲線を特定する | 現行データシートと構成済み部品番号 |
| 目標真空 | 実際の動作点を特定する | 工程限界とエジェクタ曲線 |
| ピーク排気流量 | フィルタの短時間容量を決める | サイクルプロファイルまたは妥当性確認済みモデル |
| 密閉後の漏れ | ピックアップ後の保持需要を決める | 代表的な表面での漏れ試験 |
| 同時に動作する分岐数 | 合計流量を決める | バルブシーケンスと最悪状態 |
| フィルタ最大圧力損失 | カップ真空と応答時間を保護する | システム圧力予算 |
| 汚染物質 | ろ材とグレードの選定を左右する | サンプル、工程知識、粒子分析 |
| 負荷率 | 保守間隔とエレメント面積を決める | サイクルごとの捕集質量または時間を決めた点検 |
| ブローオフ構成 | フィルタ内の流れを逆転させる場合がある | 回路図とフィルタ限界 |
| 環境 | ハウジング、シール、ろ材に影響する | 温度、薬品、湿度、洗浄データ |
単一の平均値ではなく、想定される最悪の組合せを使用します。多孔質の段ボール、粗い鋳物、反ったシートでは、密閉カップを使ったベンチ試験にはない漏れが生じることがあります。通常は順番に動かす複数の真空分岐も、同時に開く場合があります。
排気流量もサイクル中に変化します。配管とカップの容積が大気圧に近い間は大きく、真空が形成されるにつれて低下します。エジェクタの自由空気吸込値だけでは、目標真空で利用できる流量を証明できません。吸込流量曲線全体を読み取ってください。
真空排気時間計算ツールは、容積、目標真空、漏れ、サイクル時間の感度を比較するのに役立ちます。結果はシステム推定値として扱ってください。フィルタはメーカー自身の真空流量データと圧力損失データで確認する必要があります。
用途レビューでは、真空フィルタを真空ライン全体の圧力予算の一部として扱うと、より良い診断につながることが分かりました。チューブ長、継手、バルブ、ろ材、マニホールドはすべて、その予算の一部を消費します。フィルタだけを確認すると、すぐ隣にある抵抗の大きなエルボや細すぎるチューブが隠れてしまうことがあります。
空圧システムの流量不足を診断する際も、同じシステムレベルの確認を行います。設置経路の別の場所にある抵抗を、部品のカタログ容量で補うことはできません。
真空流量をフィルタ曲線にどう適合させますか？
真空専用の流量曲線上で動作点を確認します。横軸と縦軸はメーカーによって異なるため、製品を比較する前に試験条件と単位を読み取ってください。正圧曲線を真空流量曲線の代わりにしてはいけません。
次の順序で選定します。
- 必要なピーク吸込流量を特定します。同時に吸い込む可能性のあるすべての分岐を含めます。関連する真空でのエジェクタ曲線に、測定可能な場合は漏れを加えます。
- 許容圧力損失の予算を設定します。把持力、工程限界、排気時間に違反せずに、ワークとエジェクタの間でどれだけ真空を失えるかを決めます。
- 清浄エレメントの性能を読み取ります。清浄時の圧力損失限界内で、候補品が目標真空における必要流量を通すことを確認します。
- 負荷エレメントの限界を定義します。保守を開始する差圧または性能変化を定めます。製品マニュアルに限界が示されている場合は、それを使用します。
- 過渡挙動を確認します。フィルタ、配管容積、バルブ、実際の漏れを含めて排気時間を確認します。保持状態だけの確認では不十分です。
- すべての限界を確認します。許容真空、ブローオフを使用する場合の正圧、温度、媒体、取付方向、ハウジング強度、エレメント互換性を確認します。
古いSMC ZFCカタログは、流量値に条件を添える必要性を示しています。初期圧力損失が3 kPa以下の場合、サイズごとに10、20、30、50 L/minの推奨流量を掲載しています。これらの値はその製品範囲と試験条件を表すもので、汎用的なフィルタサイズ表ではありません（SMC ZFC技術データ）。
メーカーが実測した真空フィルタ曲線を公開している場合、配管流れの式や圧縮空気のCv表で代用しないでください。ダストが蓄積するとろ材の抵抗が変化し、多くのカタログでは、単一の理想化係数よりも実測された製品性能を直接報告しています。
清浄時の動作点と許容保守限界の間にほとんど余裕がない場合は、次のハウジングサイズまたは面積の大きいエレメントを比較します。余裕の目的は、文書化された負荷とばらつきを吸収することであり、すべてのシステムに固定割合を適用することではありません。
ろ過グレードは製品仕様です
ミクロン値は、除去効率と試験条件が組み合わされていなければ不完全です。「10 µm」は、公称定格、指定粒子径での効率、またはサプライヤーが定義した別の慣例を意味する場合があります。フィルタを比較する前に、カタログの定義を読んでください。
絶対ミクロン定格と公称ミクロン定格の違いで、この区別を説明しています。RFQでは、単独のミクロン値を受け入れるのではなく、効率曲線または正確な定格方法を要求してください。
現行メーカーのデータからも、環境だけでミクロン値を決める表が信頼できない理由が分かります。
| 公式製品の例 | 公表されたグレードまたは効率 | 関連する公表流量データ |
|---|---|---|
| SMC ZFC | 標準5 µm、効率95%。引用カタログでは10 µmもオプション | 真空流量2～100 L/min、機種による |
| Festo ESF | 10 µm | -0.075 MPaで公称流量100、260、270 L/min |
| Festo VAF-PK | 50 µm | -0.075 MPaで公称流量50.8、70、210 L/min |
| Festo VAF-DB | 80 µm | 同じカタログに製品固有の選定データ |
| Festo OAFF | 40 µm | 同じカタログに製品固有の選定データ |
| Piabインライン真空フィルタ | 製品バリエーションに5、10、50 µmを含む | 正確な製品のデータと接続から選定 |
Festoの数値は、同社の真空フィルタ技術資料から引用しています（Festo真空フィルタ）。Piabは、汎用的な1つのグレードではなく、別々の真空フィルタ製品とバリエーションを公開しています（Piab 5および10 µm真空フィルタ；Piab 50 µmインラインフィルタ）。
これらの例は、細かいほど常に良いことを証明していません。細かいろ材は粒子の侵入を減らせますが、抵抗が増えたり、早く負荷したりすることがあります。粗いろ材は大きな異物を防ぎながら流量を維持できる場合があります。正しい選択は、止めるべき対象、必要な効率、利用可能な圧力予算、保守計画によって決まります。
引用したカタログを比較すると、真空フィルタと説明される製品には少なくとも5、10、40、50、80 µmのグレードがあることが分かりました。この範囲は、一般的な「清浄」または「ほこりの多い」環境ラベルだけでグレードを選ぶことが不適切である証拠です。各グレードには、製品固有の効率と流量データがなお必要です。
ろ材の構造も重要ですが、紙、プラスチック、金属といった広い分類だけでは適合性を確立できません。正確なエレメントのつぶれ抵抗、清掃性、化学的適合性、水分挙動、粉落ちのリスク、逆流への応答を確認します。真空ラインがブローオフ圧力を受ける可能性がある場合は、その条件を明示的に確認してください。
空気中のダストを扱う工程には、空圧機器の汚染制御ガイドが、侵入経路の特定と点検計画の広い方法を示しています。真空側のろ材には、それとは別に検証済みの曲線と定格が必要です。
複数カップシステムでフィルタはどこに置くべきですか？
真空フィルタは、汚染がエジェクタに到達する前に捕集でき、敏感な機器の上で汚れた配管を開かずに点検できる位置に置きます。必要な応答時間に合わせて、接続容積と抵抗を一定に保ってください。
中央フィルタは、少ない保守箇所で1台のエジェクタまたはマニホールドを保護します。分岐の汚染が似ており、1つの抵抗で安全でない負荷を検知なしに停止させることがない場合に適することがあります。容量は、接続された分岐の同時流量をカバーしなければなりません。
この判断は、集中型と使用点エア処理のトレードオフに似ていますが、真空回路では流量、故障、ブローオフを別々に確認する必要があります。
個々のカップの近くに置く分岐フィルタは、汚染を局所化し、汚れたピックアップを特定しやすくします。一方で、部品、接続、デッドボリューム、保守箇所が増えます。負荷の偏りによって、時間とともに分岐性能が分かれることもあります。
配置を選ぶ際は、次の問いを使います。
- 1つの汚染した分岐が共通マニホールドを汚染する可能性はありますか？
- 中央エレメントが1つ負荷すると、すべてのピックアップ点が停止しますか？
- 分岐流量と汚染物質は似ていますか？
- 保守担当者は各フィルタに到達して特定できますか？
- ブローオフは共通ですか、それとも分岐ごとですか？
- 安全分析では、共通の抵抗を許容できますか？
複数カップの配置レビューでは、フィルタの数はカップの数ではなく、汚染と故障の境界に従うことが分かりました。すべてのカップに専用フィルタが必要という普遍的な規則はありません。汚染源、故障の影響、保守アクセス、流路をマッピングし、清浄時と負荷時の両方で中央配置と分散配置を比較してください。
メーカーがその用途を明示的に定格していない限り、一般的な圧縮空気ラインフィルタを真空側に取り付けないでください。正圧用に設計されたハウジングは外圧下で異なる挙動を示す可能性があり、ドレン、ボウル、シール、流量データが真空に適さない場合があります。コアレッシングフィルタガイドが扱うのは供給側のオイルエアロゾル除去であり、吸込ラインで工程ダストを捕集する用途とは異なります。
抵抗とエレメント負荷はどのように監視しますか？
試運転後に清浄時の基準値を確立します。カップまたはマニホールドの真空、可能ならエジェクタ入口の真空、排気時間、エジェクタの供給圧力、試験に使った機械状態を記録します。後からの変化が役立つのは、基準条件を再現できる場合だけです。
フィルタに適切なポートまたはインジケータがある場合、エレメント前後の差圧が抵抗を直接測る最も確実な方法です。それ以外では、同じ試験状態で排気時間と真空測定値を組み合わせて追跡します。エジェクタだけで測った真空値では、エジェクタとカップの間の損失が隠れることがあります。
500時間ごとのような一般的な交換間隔を設定してはいけません。ダスト濃度、粒子特性、デューティ、湿度、エレメント面積、ブローオフ挙動によって、エレメント寿命は大きく変化します。試運転中は頻繁に点検し、その後は測定した負荷とメーカーの保守基準から間隔を定めます。
現行のSMC ZFCカタログは、正圧用途では差圧0.1 MPa、真空圧用途では20 kPaという製品固有の交換基準を示しています。これらの値は引用した機種と現行指示にのみ適用してください。別のフィルタには異なる限界、または許可された清掃方法がない場合があります。
真空性能が低下した場合は、清浄時の基準値を次の順で比較します。
- エジェクタが空気を消費している間の供給圧力を確認します。
- カップシール、ワークの多孔性、チューブ、継手、バルブの漏れを確認します。
- 真空フィルタの圧力損失を測定するか、検証済みの清浄エレメントで一時的に試験します。
- 供給側と真空ラインの条件が正しければ、マニュアルに従ってエジェクタを点検します。
- ガードを復元し、ピックアップ、保持、ブローオフ、アラーム、安全な故障時挙動を検証します。
サイクル時間を取り戻すために、必要なろ過を外したまま生産を行わないでください。一時的な診断変更は管理下で短時間だけ行い、承認済み回路を復元してください。
真空フィルタのRFQには何を記載しますか？
正確なRFQは、サプライヤーがポートサイズだけを照合することを防ぎます。次の内容を含めてください。
- エジェクタのメーカー、機種、ノズルオプション、供給圧力
- 目標真空での吸込流量要件
- ピークおよび定常の運転状態
- 同時に動作するカップまたは分岐の数
- 清浄時と保守限界時に許容される圧力損失
- 汚染物質の説明と想定負荷
- 必要な粒子除去効率とその試験根拠
- ハウジングとエレメントの材質制約
- 温度、湿度、薬品、洗浄への曝露
- 真空範囲、正圧ブローオフがある場合の圧力、流れ方向
- ポートまたはチューブ接続、取付け、外形、保守クリアランス
- インジケータ、差圧ポート、センサの要否
- 交換用エレメントの部品番号と許容される清掃方法
- サンプルまたは初品検証の計画
サプライヤーには、選定に使用した正確な曲線と動作点を返すよう依頼します。軸、試験条件、機種の識別情報がないカタログのスクリーンショットでは不十分です。承認済み部品番号とともに文書改訂を記録してください。
複数ソースの計画では、寸法適合と機能同等性を区別します。2つのフィルタが同じチューブに接続できても、ろ材効率、内部容積、圧力損失、ブローオフ定格、エレメントの入手性が異なる場合があります。提案する代替品は、同じRFQと機械受入試験に対してそれぞれ検証してください。
真空フィルタFAQ
真空側フィルタのサイズはエジェクタの空気消費量を基準にすべきですか？
いいえ。エジェクタの空気消費量は圧縮空気の供給経路を表します。真空側フィルタは工程から吸い込む空気を通すため、実際の目標真空での吸込流量、漏れ、同時に動作する分岐、許容される真空配管の圧力損失から選定します。
ミクロン定格は小さいほど常に優れていますか？
いいえ。細かいグレードは粒子捕集を改善できますが、圧力損失が増えたり、早く負荷したりする場合があります。指定粒子径での効率、流量と圧力損失のデータ、エレメント面積、汚染負荷、エジェクタに必要な保護を比較してください。
標準的な圧縮空気フィルタを真空配管に取り付けられますか？
メーカーがその製品を真空用途に明示的に承認し、用途が定格範囲内に収まる場合に限り可能です。真空下でのハウジングの挙動、流れ方向、シール、ろ材、圧力損失データ、逆流条件を確認してください。
すべての吸着カップに専用フィルタが必要ですか？
必ずしもそうではありません。配置は、同時流量、相互汚染のリスク、故障の影響、保守アクセス、デッドボリューム、機械の安全分析から、中央方式または分岐方式を選びます。
真空フィルタエレメントはいつ交換すべきですか？
メーカーの保守限界と試運転で取得した基準値を使用します。再現性のある試験状態での差圧、排気時間、真空低下は、全システムに共通する時間間隔より適切な判断基準です。