フィルターエレメントのしくみその2

2回にわたってお届けしてきた「フィルターエレメントのしくみ」ですが、今回はその成功の裏側を科学的に説明します。

ここでは、気体から固体粒子や液体エアロゾルを分離するフィルターエレメントが、さまざまな物理的原理を組み合わせて気体の純度を高めていることを説明します。

ブラウン運動
慣性の力
ダイレクトインターセプト
ふるい分け

最も浸透性の高い粒子」は、除去が最も困難で、0.1～0.3ミクロンの範囲に入るでしょう。粒子が繊維の近くを通り、ファンデルワールス力によってくっつくように、繊維が近くにあるようにフィルターを設計する必要があります。

ブラウン運動（拡散）とは、ガス流中の粒子やエアロゾルが分子スケールでガス中の原子と衝突することによって起こるランダムな運動のことである。ここでは、ガス流の中を自由に移動する粒子がファイバーに衝突している様子を見ることができる。

粒子が小さい（0.1ミクロン以下）ほど、この粒子がフィルターエレメントの繊維と衝突し、ガス流から濾過される可能性が高くなります。ブラウン運動を利用したフィルターエレメントは、分離すべき粒子径が小さいほど、優れた濾過性能を発揮する。

約0.3ミクロン以上の粒子は、慣性のため繊維の中を流れる気流に乗りません。これらの粒子は、繊維に触れることでキャッチされ、フィルターにかけられます。繊維の周りを流れるとき、ガスの流れは曲線を描きながら進み、重粒子は高速での慣性によって直線的に進むため、繊維に衝突することになる。

気体の流れに沿って粒子が移動しても、繊維の近くで流れが発生すれば、慣性の影響を受けずに粒子を拾い上げることができます。例えば、直径1ミクロンの粒子がガス流に乗ってファイバーを通過する際、<0.5ミクロンの距離を流れると、この粒子はファイバーに接触して除去されます。

粒子は繊維の間の孔より大きくなり、繊維の間に挟まれることになる。

フィルターエレメントのしくみ-その2