フィルター効率が厚さとともに低下するのはなぜですか？

フィルターの最も重要なパラメーターは基本的に圧力降下と厚さであり、どちらも効率に影響することを理解しています。しかし、なぜ厚さが効率の変化を引き起こすのでしょうか？

フィルターとしてのナノファイバーの使用に特に興味があり、なぜ直径を小さくすると効率が向上するのですか。

流れの邪魔になるものが増えると、背圧が高くなります。

厚いフィルターは、2つのフィルターを直列に接続したものと考えてください。たとえば、100 CFMの空気の流れが通過するときに、フィルター全体で0.1 PSIが発生する場合、同じ100 CFMの空気の流れにある2つのフィルターは、それら全体で0.2 PSI低下する必要があります。

効率の基準が何であるかに応じて、より多くのフィルターを直列に接続すると、効率が低下する可能性があります。最初のフィルターが気になるすべての粒子をブロックする場合、追加のフィルターは、より良いフィルタリングなしに、より多くの背圧を引き起こすだけです。たとえば、同じウィンドウに2つのウィンドウ画面があるとします。外側のものはすべての蚊をすでにブロックしているので、内側のものは画面全体のパフォーマンスを向上させません。ただし、画面全体を見るのが難しくなります。遮光された蚊ごとに効率がブロックされると考えると、2つの画面は1つの画面よりも明らかに非効率的です。

フィルターは、いくつかの異なるパラメーターで評価できます。「効率」とは、このアプリケーションでの理解を深めることのできない広い用語です。考慮すべきいくつかのより良いメトリックがあります：

1. 最大流量（圧力降下による電力損失を考慮した場合の圧力降下または効率と同じ。フィルターの表面積に比例して増加します。）
2. 最大圧力（破裂前）
3. 材質（耐薬品性）
4. 保管（フィルターが保持できる汚染の量、圧力降下が増加する速さ）
5. 通過できる粒子の最大直径。（例：1ミクロン、10ミクロン、400メッシュ）
6. 利用されているその他のテクノロジー/原理（渦、オイル湿潤、珪藻土ろ過助剤、セルフクリーニング、重力沈降、スクラブなど）

綿（又は他の繊維）創傷フィルターカートリッジ 1ミクロンの最大粒子評価をアーカイブする必要があるものを超えた追加の厚さがあります。この追加のメディアにより、フィルターのストレージが増加します。フィルターが汚染されている場合でも、開いた表面積を提供します。外面に1ミクロンの膜が1つあれば、ほんのわずかな汚れでもすぐに詰まります。したがって、厚めのフィルターは、特定の流れと表面積に対して最初は大きな圧力降下を持っている可能性がありますが、すぐに詰まり、さらに大きな圧力降下をもたらす薄いフィルターよりもはるかに長く続きます。

空のスペースとファイバーのバルク比は、望ましい粒子サイズの評価でははるかに大きいため、ナノファイバーはフィルタリングに魅力的です。空のスペースが多いと、流動抵抗（圧力降下）が減少し、フィルターのストレージ容量が増加します。極端に視覚化する方が簡単かもしれません。直径1インチの機械加工されたロッドを並べて400ミクロンのフィルターを作成することはできますが、最大流量と保管量は、小さな繊維で構成された同じコットン生地の表面積に比べて非常に低くなります。