ブラウン運動のフィルタリング原理

フィルターカートリッジの「洗浄魔法」：ブラウン運動と不純物の分離

1. フィルタエレメントのコア構造

フィルター要素のコアは、髪の毛ほどの細さ (直径約 1 ～ 10 ミクロン) のガラス繊維メッシュの高密度層で、千鳥状に積み重ねられ、「迷路」を形成しています。

多層設計: 通常、粗いフィルター層 (大きな粒子を遮断) と細かいフィルター層 (小さな粒子をターゲット) で構成されます。

超大型表面積: 繊維間の小さな隙間が高密度の遮断点を形成し、不純物を「捕捉」するように特別に設計されています。

2. 不純物分離の3つのヒント

フィルター要素は 3 つの方法で粒子を捕捉しますが、ブラウン運動が重要な役割を果たします。

① 直接迎撃（大粒子）

＜粒子径＞繊維間に隙間があると、繊維はふるいを通過するのと同じように、繊維の網目によって直接「くっついてしまう」のです。

- 主な対象: ほこりや花粉などの目に見える粒子

② 茶色拡散（小粒子）

小さな粒子 (<1 ミクロン) は不規則なブラウン運動を起こし、ガス分子に衝突するとその軌道は「無秩序」になります。

効果：気流の方向から外れた粒子が繊維表面に衝突して吸着されやすくなります。

主な対象：ウイルス、煙、PM0.3などの超微粒子

③慣性衝突（中粒子）

気流が急に曲がると、重い粒子は慣性により車を止めることができず、繊維に直接衝突します。

ブラウン運動はどのように効率を向上させるのでしょうか?

粒子にバフを追加: ブラウン運動により、小さな粒子が受動的に傍受を待つのではなく、能動的にドアに届けられるようになります。

低速の方が効率的です。気流速度が遅いほど、粒子がフィルター内に留まる時間が長くなり、ブラウン運動がより完了し、衝突の可能性が高くなります。

粒子が小さければ小さいほど、逃げるのが難しくなります。粒子が小さいほどブラウン運動が激しくなり、捕らえられやすくなります。

4. きれいな空気の誕生

不純物は繊維ネットワークに「閉じ込められて」います。粒子が繊維に接触すると、ファンデルワールス力または静電気によって吸着され、逃げにくくなります。

空気が軽やかに通過：きれいな空気が繊維の隙間をスムーズに通過し、浄化が完了します。

5. 高効率フィルターカートリッジの利点

純粋な物理ろ過：化学物質に依存せず、安全で汚染がありません。

PM10からウイルスレベルの粒子まで、あらゆるサイズの粒子を捕捉できます。

省エネと耐久性：抵抗が低く、圧縮空気システムの長期運転に適しています。

概要：フィルターエレメントは「インテリジェントトラップネット」のようなもので、ブラウン運動を利用して小さな粒子を自ら捕捉します。インターセプションと慣性衝突を組み合わせることで、あらゆるサイズの不純物が除去され、きれいな空気だけが放出されます。