2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high speed separation technology of nanoparticles for a wide range of particle loading and its application to analysis of dynamic behavior of environmental aerosol nanoparticles
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15K12185
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
古内 正美 金沢大学, 環境デザイン学系, 教授 (70165463)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
畑 光彦 金沢大学, 環境デザイン学系, 准教授 (00334756)
大谷 吉生 金沢大学, 自然システム学系, 教授 (10152175)
鳥羽 陽 金沢大学, 薬学系, 准教授 (50313680)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 慣性フィルタ / 高速 / 大流量 / 環境動態解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，大流量のナノ粒子分級装置を新たに開発し，これと粉塵負荷への対応技術を効果的に組み合わせて，最大1000 L/min，最大g/m3オーダの大流量・高粉塵負荷への対応を達成し，環境ナノ粒子動態解析から製造プロセスに適用できる「超ダイナミックレンジ・高速ナノ粒子分級技術」の開発を目指したものである。
気中ナノ粒子分離技術の大流量化・高速化を進めるうえで，本研究のナノ粒子分離基本技術である「慣性フィルタ」の弱点，すなわち分級用繊維上での300nm超域の粗粒反発による分級性能低下の解決は必須である。本研究では，慣性フィルタとの分級径差が100~150nmと接近した従来型慣性分離装置であるインパクタと慣性フィルタを組み合わせることで，圧損と粒子反発抑制を抑制すると同時にシャープな分級特性を実現する「ハイブリッド慣性フィルタ」を提案し，その有用性を実証した（雑誌論文１，学会発表２）。さらに，高粉塵濃度下の凝集体・粗粒子の排除がダイナミックレンジ化・高速化を実現したうえで「複合型慣性フィルタ」を大流量化する方法としてマルチサイクロン（分級径1mm）とマルチノズル化した複合型慣性フィルタで構成されるユニットを開発し，その分離特性（分離径0.10-0.13mm，シャープネス），処理能力（携帯用400L/min）の妥当性を証明した（雑誌論文２）。試作ユニットを装着したサンプラを用いて道路トンネル内で2時間毎のナノ粒子捕集を行い，様々な時間オーダのナノ粒子成分変動データを世界で初めて示した（学会発表２）。以後，さらなる大流量化（設置用～1000L/min）のための設計・試作を進めるだけでなく，タイ・バンコクでのナノ粒子フィールドデータを蓄積し，国際学会発表・雑誌論文投稿準備中である。
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