| 研究概要 |
本研究では超音速場での,ナノサイズ超微粒子の分級を目指して以下の研究を行った.
1)開孔を持つ障害物近傍の気流解析と粒子分離,分級特性の解析:気体の圧縮性を考慮した質量・運動量・エネルギ保存式を形状,大きさの異なる開孔,障害物に適用し,上流マッハ数,開孔内吸引流量とノズル障害物間距離を変化して計算し,その後,得られた粒子の運動を粒径,密度を種々に変化させた場合について理論分離特性を求めた.その結果,開孔部がある場合でも開孔側への吸引流量を十分に小さくすれば開孔のない場合と類似した開孔部全体に広がった衝撃波が得られ,開孔部のない場合と同様に粒子分離ができることが明かとなった.
2)ノズル出口幅は4mmと同じだが,形状の異なる4種類のノズルを試作した,その後,衝突板寸法,距離を変化させて20-1000nmの範囲の臭化スズを用いて分離実験を行ない試作インパクターの粒径毎の分離効率曲線を得た.このとき単分散臭化スズ粒子は蒸発・凝縮法で得られる多分散粒子を静電式粒子分級装置(DMA)で分級して使用した.実験中の入口,出口粒子の濃度と粒径の安定性は,相対的に大きな粒子について,本助成で購入したパーティクルカウンターにより監視した.さらに,分離粒子は粗粒子,細粒子とも液体クロマトグラフにより定量した.
3)実験的に得られた分離曲線は粒子径に対しては急激に上昇し,従来型のインパクターに比べ分離径が非常に小さく,かつ分離特性も非常にシャープであることが明かとなったが,ノズル形状ごとに,慣性力の無次元尺度であるストークス数と衝突板距離の関数となることが明かとなったので,ノズルごとにストークス数と衝突板距離を考慮した新しい無次元パラメータにより特性曲線の整理を行なった.
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