2022 Fiscal Year Annual Research Report
New development of nanofiber air filter beyond single fiber theory
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21K18846
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
瀬戸 章文 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (40344155)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | エアフィルタ / エアロゾル / 分離 / ナノファイバ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エアフィルタは感染症対策やクリーンルームなど空気質の改善に広く用いられる、ろ過技術である。従来の単一繊維捕集理論（SNF理論）によれば、エアフィルタを構成する繊維の微細化は、捕集効率の向上と圧力損失（消費エネルギー）の低減によるエアフィルタ性能の向上が期待される。一方、微細繊維表面上における微粒子の挙動には不明な点が多く、実フィルタにおいて、SNF理論で予測される性能を達成できないことが課題となっている。本研究では、ナノファイバエアフィルタにおける微粒子の捕集機構を、１）固体、液滴に対するナノファイバエアフィルタの捕集効率の評価と、２）繊維周りの粒子の付着過程の理論解析、により検討した。
実験では、試験粒子を発生、分級後、ナノファイバで構成されるエアフィルタを通過させた。フィルタ前後の粒子個数濃度を、凝縮核計数器でそれぞれ計測し、その比からフィルタ透過率を求めた。また、圧力損失をマノメータにより計測した。対象としたエアフィルタとしては、平均繊維径85～90nm、素材PTFEのフィルタを2種類用いた。さらに、繊維充填層内での堆積状態を解析するため、電子顕微鏡と共焦点蛍光顕微鏡を用いて、エアフィルタ内部の直接観察を行った。
結果より、粒子径が繊維径よりも大きくなる100nm以上の粒子径範囲において、固体粒子の透過率が液滴および理論値よりも高い（捕集効率が低い）ことが明らかとなった。すなわち、固体粒子に対して繊維表面での粒子保持力が低下していると考えられる。そこで、ナノファイバ表面での粒子の保持力低下を検証するために、一定時間、300nmのPSL粒子を負荷した後のフィルタ表面を走査型電子顕微鏡により観察したところ、粒子付加時間の経過により、繊維間での粒子の凝集が進行していることが明らかとなった。このことにより、繊維表面に付着した粒子が、移動して固定化される様子が初めて明らかとなった。
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Research Products
(1 results)
