ろ過の技術的側面を理解する
クラス 0 （粒子）ろ過を実現
進化し続ける産業プロセスの分野では、ろ過は業務の効率性と安全性を確保する上で重要な役割を果たします。この記事では、ろ過技術のさまざまな部分について説明します。その用途と、高品質のろ過を実現する方法について説明します。
ろ過の種類
さまざまな用途に適した複数の種類のろ過方法
- 機械式ろ過
物理的なバリアを使用して、液体から粒子を除去します。一般的な例としては、ふるいやストレーナーなどがあります。 - 化学的ろ過
不純物を除去するために化学反応を使用し、水処理プロセスで頻繁に使用されます - 生物学的ろ過
一般的に廃水処理で使用される汚染物質を分解するために生物学的プロセスを利用します
ろ過システムの主要な構成要素
一般的なろ過システムは、いくつかの主要な構成要素で構成されています。
- フィルターエレメント
紙、布、合成繊維などのさまざまな材料で作られた固体粒子を捕捉します。 - フィルターハウジング
フィルターエレメントを所定の位置に保持し、フィルタを通る流体の流れを誘導する構造になっています。 - ポンプとバルブ
ろ過される流体の流量と圧力を制御します
ろ過アプリケーション
ろ過技術にはさまざまな用途があります
水処理
水から汚染物質を除去し、飲料水や産業用途に安全に使用できます
食品および飲料業界
ビール、ワイン、ジュースなどの製品から不純物を除去します。これにより、品質基準を確実に満たすことができます。
空気の浄化
HVAC システムは、フィルターを使用して空気中のほこり、花粉、その他の粒子を除去します。これにより、室内空気の質が向上します。
空気が圧縮されると粒子の濃度は高まるので、圧力が増すほどろ過の必要性は大きくなります。
ろ過メカニズムの理解：圧縮空気ろ過の詳細
圧縮空気は多くの産業プロセスで重要です。しかし、ほこりやオイルエアロゾルなどの汚染物質が含まれることがよくあります。これらの不純物は、吸気、設置場所による汚染物質、コンプレッサー圧縮部の潤滑から発生する可能性があります。クリーンで効率的な圧縮空気を確保するために、コンプレッサーの後ろに 1 つ以上のフィルタを設置します。
ろ過の基本
ろ過は、コンプレッサーの圧縮空気から粒子を除去するために不可欠です。これらのフィルターの内部には、複数の薄い繊維層があります。これらはデプスフィルターと呼ばれ、繊維層には複数の捕捉点を作り、粒子容量を増加させます。
デプスフィルターはどのように機能しますか？
フィルターはふるいのように機能すると多くの人が考えています。フィルターの細孔よりも大きな粒子を捕らえるからです。しかし、これは誤解です。圧縮空気中の粉塵粒子の大きさは様々で、多くの場合、フィルターの細孔よりもはるかに小さいのです。
ふるい分けに加えて、3 つの異なるろ過メカニズムが働き、それぞれが特定のサイズの粒子を捕捉します。
慣性衝突
汚れた空気がフィルターを通過する際に発生します。重い粒子は慣性が大きいため、空気の流れの流線に沿わず、直線的な経路をたどり、繊維に衝突して空気から除去されます。粒子サイズが大きくなるにつれて、衝突はより重要になります。
捕捉
やや小さいサイズの粒子が関与します。これらの粒子は流線に沿って進むのに十分な軽さです。しかし、半径が端までの距離よりも大きい場合、粒子は繊維に衝突します。衝突すると、粒子は繊維に引っ掛かり、空気中から除去されます。粒子サイズが大きくなるにつれて、捕捉の重要性が増します。
拡散
最小の粒子を扱います。これらの小さな粒子は流線に厳密に従うわけではなく、気体分子と衝突するためランダムに動きます。この動きはブラウン運動と呼ばれます。この不規則な動きのため、粒子は繊維に衝突することになります。粒子が小さいほど、自由に動き回れる量が多くなります。これは、繊維に衝突する可能性が高くなることを意味します。粒子サイズが小さくなるほど、拡散によって捕捉されることの重要性が増します。
フィルター全体の効率は、これら3つのろ過メカニズムの組み合わせによって決まります。これらのメカニズムは、特に大きな粒子を捕捉するのに優れており、また、直感に反して、より小さな粒子も捕捉します。他には、MPPS ポイント（Most Penetrated Particle Size：粒子の慣性と拡散のどちらの捕集機構も有効に作用しな い粒子径）と呼ばれるろ過の「最も弱いポイント」が残ります。
最高の空気品質を達成 - メンブレンフィルターでクラス 0 を実現
最高レベルの空気品質が求められる用途では、これらのデプスフィルターの後ろに、MPPS ポイントと重なるように最終フィルターを設置します。この最終フィルターは通常、メンブレンフィルターです。メンブレンフィルターは、非常に小さな孔を多数備えているため、より優れた性能を発揮します。このフィルターは、細菌やウイルスなどの汚染物質を含む粒子を効果的に遮断しますが、汚染物質の保持能力には限界があります。
細孔径よりも大きな粒子は流路を塞ぎます。これにより、デプスフィルターよりもはるかに速い速度で圧力損失が増加します。上流にデプスフィルターを設置することで、ほとんどの粒子を捕捉しやすくなります。これにより、最終フィルターでの圧力上昇が軽減されます。結果として、圧力損失に対するより効率的なソリューションとなります。
メンブレン最終フィルターを使用することで、デプスフィルターの MPPS ポイントであっても、100% に近い効率を達成できます。デプスフィルターとメンブレンフィルターの組み合わせにより、最高のフィルター性能が得られます。これには、ろ過効率と粉塵保持能力の両方が含まれます。あらゆるサイズの汚染物質や粒子に適しています。
クラス 0 等級のろ過
最終ろ過は、特に医薬品、食品・飲料、化粧品、電子機器、バッテリー産業など、多くの産業プロセスで重要な工程です。
この工程には、残留汚染物質を除去し、最終製品の汚染を回避することが含まれ、バッチ全体のリコールを避けるためのカギとなります。
これらの重要なアプリケーションでは、リスクを確実に最小限に抑えるために絶対ろ過を行うことが推奨されます。
まとめ
空気をろ過するさまざまな方法と、圧縮空気ろ過に使用される部品を理解することが重要です。これにより、お客様の要件に最適なソリューションを選択し、高い空気品質を維持することができます。
デプスフィルターとメンブレンフィルターを組み合わせることで、最高レベルの空気品質を達成できます。これにより、最も困難な用途でも安全で信頼性が高く効率的な運転が保証されます。