HEPAフィルターのミクロンサイズの説明: 0.3ミクロンが性能標準である理由

仕様書に「0.3 ミクロンで 99.97%」と書かれている場合、本能的にそれを孔径、つまりふるいのように、0.3 ミクロンを超える粒子を阻止するのに十分小さな開口部を備えた濾材と解釈します。その解釈は理解できますが、間違っています。 0.3 ミクロンという数字はテスト ポイントであり、物理的なカットオフではありません。これは、最も透過性の高い粒子サイズ、つまり HEPA フィルターの性能が最も悪くなる粒子直径を表します。フィルターがその最悪のサイズで 99.97% の効率を達成すると、それより大きい粒子も小さい粒子も同等以上の効率で捕捉されます。この違いを理解することは、空気清浄機フィルター、HVAC フィルター、クリーン ルーム パネル、外気システム カートリッジの比較方法を変えるため、重要です。

HEPA 評価における 0.3 ミクロンが意味するもの

HEPA 効率は、最も浸透する粒子サイズ (MPPS) で公式に評価されます。 MPPS はメディアに印刷されている固定の数値ではありません。それは繊維の直径、媒体の密度、気流の速度によって異なります。通常の面速度で動作するほとんどのガラス繊維および合成 HEPA メディアの場合、MPPS は 0.15 ～ 0.3 ミクロンの範囲内になります。古典的な 0.3 ミクロンの値は、物理的メカニズムによる捕捉が最も弱い困難な中間ゾーンを表すため、業界標準で採用されました。

物理的な理由は単純です。大きな粒子は重すぎるため、ファイバーの周りの空気の流れに従うことができないため、慣性衝突によって捕らえられます。中粒子が繊維表面をかすめる際に捕集されます。非常に小さな粒子は、ブラウン運動によって繊維の中に押し込まれるため、拡散によって捕捉されます。 0.3 ミクロン付近では、これらのメカニズムはどれも最大限の力で機能していません。このサイズの粒子は他の粒子よりもすり抜けやすいため、まさにそれがテスト ポイントとして使用されます。

HEPAメディアが粒子を除去する仕組み

HEPAフィルターは単純な膜ではありません。高密度でランダムに配置されたマイクロファイバーのマットで、内部表面積が大きくなります。粒子の除去は 4 つのメカニズムを通じて行われます。

• 慣性衝突: 重い粒子は空気の流れに従うことができず、繊維に衝突します。
• 遮断: 空気の流れに従う粒子がファイバーの 1 つの粒子半径内を通過し、捕捉されます。
• 拡散: 0.1 ミクロン未満の粒子は空気分子との衝突により不規則に移動し、最終的に繊維に接触します。
• 静電引力: 帯電した繊維または粒子は、圧力降下を加えることなく小さな粒子の捕捉率を高めます。

組み合わせた結果は、MPPS で低下し、両側で上昇する効率曲線になります。そのため、0.3 ミクロンの粒子に対して 99.97% と評価された HEPA フィルターでも、ウイルスを運ぶ多くの飛沫を含む小さな粒子を、記載された評価よりも高いパーセンテージで除去できるのです。

HEPA クラスと効率基準

さまざまな規格が、物理的な細孔直径ではなく、MPPS での効率によって HEPA クラスを定義しています。最も一般的な参照は、ヨーロッパでは EN 1822、国際的には ISO 29463、および多くの北米仕様では IEST-RP-CC001 です。換気用フィルターやクリーンルーム用フィルターの分類は下表のとおりです。

H13 と H14 の差は、わずかなパーセンテージの差であると誤解されることがよくあります。実際、許容される針入度は 0.05% から 0.005% に低下し、10 分の 1 に減少します。これは、フィルターが最終的な保護バリアである製薬用のクリーン ルーム、病院の隔離室、研究室では重要です。ほとんどの商業用および住宅用の空気清浄用途では、どちらのクラスも良好なパフォーマンスを示します。通常、より良い決定は、効率の主張の最後の小数点ではなく、圧力降下、媒体面積、およびフレーム構造に帰着します。

状況に応じた粒子サイズ

0.3 ミクロンのベンチマークを一般的な浮遊粒子の隣に置くことで、顧客、同僚、エンド ユーザーに仕様を説明しやすくなります。

最小のバクテリアは 0.3 ミクロン付近にあり、これがベンチマークが医療用濾過の標準となった理由の 1 つです。ウイルスは個々の粒子としては小さいですが、単独で循環することはほとんどありません。それらは液滴内、塵上、または凝集体として移動し、HEPA メディアはこれらのキャリアを効果的に捕捉します。 0.3 ミクロンのテストに合格したフィルターは、0.3 ミクロンに制限されません。最も効率が低いサイズで検証されます。これはまさにテストで必要な情報です。

真の HEPA および HEPA 類似製品

HEPA という用語は、一部の地域では規制によって保護されていますが、他の地域ではより緩やかに使用されています。ヨーロッパでは、HEPA として販売されるフィルターは少なくとも EN 1822 H13 を満たす必要があります。他の市場では、HEPA 類似、HEPA タイプ、または 99% HEPA などのラベルが表示されます。これらの用語には固定された基準はありません。主張されている効率は、異なる粒子サイズ、より低い空気流量、またはメーカー独自の方法で測定された可能性があります。このため、基礎となるテストデータを調査せずにフィルターを購入することは、実際の調達リスクとなります。

フィルターのサプライヤーを承認する前に、次のことを尋ねてください。

1. どの粒子サイズと気流で効率が測定されましたか?そのサイズが MPPS ですか?
2. フィルタの独立したテストレポートまたはUL認証を提供してもらえますか?
3. 定格空気流量での初期圧力降下はいくらですか?また、推奨される最終圧力降下はいくらですか?
4. システムの設計流量でメディア領域は面速度にどのような影響を及ぼしますか?

フィルタの仕様は完成したデバイスのコンプライアンスおよび保証義務の一部となるため、これらの詳細は OEM 購入者にとって特に重要です。

アプリケーションに合わせた HEPA フィルターの選択

ミクロンの評価が明確になると、次は機械的に決定されます。つまり、どのフレーム、プリーツの形状、メディア領域がデバイスとそのエアフローに適合するかということです。テストベンチでは完璧に機能するフィルターであっても、圧力降下がファンに対して高すぎる場合、またはシール方法がハウジングに適合しない場合は、使用できない可能性があります。

家庭用空気清浄機は、コンパクトな筐体内の低圧ファンで動作するため、小さな体積で大きな媒体面積と適度な初期抵抗が優先されます。円筒形およびパネル形式は、限られた設置面積内により多くのメディアを包み込むため、一般的です。の 家庭用空気清浄機用円筒型エアフィルター は、このクラスのアプライアンスで使用される一般的な形式です。 HEPA メディアの前の粗いプレフィルター層も、細かいメディアをロードする前に糸くずや大きな塵を阻止することで耐用年数を延ばします。

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HVAC および外気システムでは、空気の流れが継続的でスペースが狭いダクト内にフィルターが配置されます。 V バンク ジオメトリにより、浅いフレームでより多くのメディア領域が設計者に提供され、同じ気流での面速度と圧力損失が軽減されます。の利点 HEPA エアフィルターの大面積媒体設計 十分に文書化されており、これが理由です 商業用HVACフィルター設置 大容量の V バンクとミニプリーツ構成が引き続き好まれています。あ 紙フレームVバンク一体型高エアフローフィルター は、軽量フレームに高通気量 HEPA フィルターを搭載した実用例です。

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クリーンルーム、研究室、病院エリアの場合は異なります。フィルターは検証された環境プロセスの一部であるため、認証とシールの完全性はコストよりも重要です。剛性フレームを備えたミニプリーツ フィルターは、通常、設置前に個別にスキャンおよびテストされます。の クリーンルーム濾過用ミニプリーツエアフィルター まさにこの種の任務のために作られています。

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実践的なポイント

表面に印刷されているミクロン数は、 HEPAフィルター は試験点であり、ふるいの目ではありません。 0.3 ミクロンのベンチマークが存在するのは、メディアが捕捉するのが最も難しい粒子サイズであるためであり、その時点でテストに合格したということは、フィルターが他のすべてのサイズで少なくとも同等の性能を発揮することを意味します。フィルターを比較するときは、検証された効率クラス、テストされたエアフロー、圧力降下、および構造の品質を比較してください。これらの詳細を文書化できるサプライヤーは、より小さなミクロン数に関する宣伝文句よりもはるかに多くの費用とトラブルを節約できます。