遠心力を利用したサブミクロン粒子除去用エアフィルタ金沢大学理工研究域自然システム学系教授大谷吉生、瀬戸章文 1 フィルタの粒子捕集機構機械的捕集機構 Particle 粒子軌跡 trajectory ブラウン Brownian 拡散 diffusion 慣性 Inertia 流線 Streamline Fiber さえぎり Interception 2 従来技術とその問題点① 通常のエアフィルタでは最も取れにくい粒子径（最大透過粒子径）がサブミクロン域に存在。慣性＋拡散＋重力＋さえぎり単一繊維捕集効率  サブミクロン粒子は、気中に安定に浮遊し、視界低下の要因となるだけでなく、吸入による生体影響が大きい。  従来のエアフィルタは、最も捕りたい粒子に対して、捕集効率が最も低い最大透過粒子径繊維径小ろ過速度小繊維径小ろ過速度小繊維径小繊維径小ろ過速度大粒子径 3 従来技術とその問題点② サブミクロン粒子の捕集効率向上のためのこれまでの取り組み 静電気を利用したエレクトレットフィルタでは、粉塵負荷によって、捕集効率が低下 細い繊維からなるフィルタでは、フィルタ構造の制御が困難で、圧力損失が高い ナノファイバーフィルタは、高価。繊維充填率を低くして、繊維充填の不均一性を如何に抑えるかが課題。 4 回転フィルタとは？自分で回る画期的なフィルタ。フィルタを回転するために翼列をつける（Passive type）と、モーターで回す（Active type）がある。清浄空気 • サブミクロン粒子に対するフィルタ捕集効率を遠心力を用いて向上 • フィルタの回転させることで、フィルタ設計の自由度が増加モーターファンフィルタ粒子回収部エアロゾル 5 回転フィルタの特徴・メリット  翼列を付け、モータで回せば圧損ゼロのフィルタが実現。ファンと連結すれば追加のモータは不要。  翼列をつければ、外部からエネルギーの投入なしに、フィルタを回転させることができ、Staticなフィルタより高効率。慣性，さえぎり，拡散が有効に作用しないサブミクロン粒子に対して，遠心力により高い捕集効率を実現可能。  ミスト（ダストでも）遠心力で管壁方向へ飛ばして回収。気流への粒子の再飛散なし。  あらゆる流量に対応可能  オイルミストなど、様々なミストの回収・捕集に利用可能  洗浄液を満たして回転させれば，フィルタの自動洗浄も可能 6 回転フィルタの用途 • • • • • • • PM2.5の分離、捕集作業現場のもやの解消換気扇オイルミストの除去、回収粉体製品の回収スクラバーからの飛散ミストの除去粒度分布の測定回転数を変化させるだけで、分離限界径を調節可能 7 回転フィルタの設計パラメータの決定エアロゾル Q 基本設計パラメータ流量 Q, フィルタ内半径 R1,フィルタ外半径 R2, フィルタ長さ L, 回転数 ω/2π, フィルタ繊維径 Df, フィルタ繊維充填率 α はフィルタろ過理論より決定可能（エクセルで提供） 8 実用化に向けた課題 • 回転部との配管（ロータリジョイント、電磁流体シールの利用など） • 最適なフィルタ構造の選定 • フィルタの耐久性 • フィルタの洗浄法 9 企業への期待 • フィルタを回転させることにより、フィルタ設計の自由度が飛躍的に増加。 • これまで、フィルタは圧力損失が高くて使えない、スペースがなくて使えないところでも、設置可能 • 回転フィルタの応用特許取得のため、様々な分野で粒子の分離・捕集で課題を抱える企業との共同研究を希望あらゆる分野の粒子の分離、捕集に適用可能！ 10 本技術に関する知的財産権 • • • • 発明の名称：微粒子捕集装置出願番号：特願2014-081553 出願人：金沢大学発明者：大谷吉生、瀬戸章文 11 お問い合わせ先金沢大学ティ・エル・オーライセンシングアソシエイト木下邦則ＴＥＬ 076-264-6115 ＦＡＸ 076-234-4018 e-mail [email protected] 12