Flow rate (m/s)
1.5 L×10cycles/min 3L×5cycles/min
5L×3cycles/min Constant flow
0 10 20 30 40 50 60 70
0 15 30 45 60 75
P e n e tr a ti o n (% )
Flow rate (m/s)
0.3µm
1.5L×10cycles/min 3L×5cycles/min 5L×3cycles/min Constant flow
Discharged pp filter Discharged pp filter
139 44
44----6666 結論結論 結論結論
本章 人 吸波形 再生 吸 ュ 開発 そ 性能評価 行 吸 ュ 応用 電動 ン付 吸用保護具 防護性能 評価 吸 伴う流 変化 性能 え 影響 実験的 理論的 検証 そ 結果以 知見 得
1. 本研究 開発 吸 ュ PC 作 波形 複雑 波形 空気波形
出力 吸波形記録装置 採 吸波形 忠実 再生
2. 新 考案 電動 ン 置補 従来 高い精度
吸波形 再生 能 あ
3. 本 吸 ュ 開発 吸用保護具 防護性能 性能 力損 失 評価 様々 労働負荷条件 け 吸用保護具 ン や面体構造 妥当 性 検証
4. 吸 ュ 応用 電動 ン付 吸用保護具 防護性能 行い 実使用
時 防護性能 吸 大 影響 け い 示 電動
ン 稼働 吸 合わ 送風 長時間 高い防護性能 維持 実証
5. 吸 流 変化 う非定常流 け 捕集効率 流 応
変化 捕集機構 異 傾向 示 静電
吸回数 多 透過率 増加 傾向 定常流 基 い 従来 捕 集理論 明 い 流 変化量 静電捕集機構 関係 い 今後 詳細 検証 必要 あ
140 Literature cited
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144 第
第 第
第5555章章 章章 総 括総 括総 括総 括
空 気 中 浮 遊 害 微 粒 子 吸 入 防 目 的 広 く 利 用 そ
性 能 要 求 吸 負 担 減 防 護 性 能 向 効 性 実 証 得
多 岐 わ 代 高 度 化 い 本 論 文 性 能 決 定 主
因 子 あ 関 構 成 粒 子 サ 及 び 吸 い う 3
観 点 課 題 見 出 記 要 求 事 項 解 決 研 究 方 向 性 い 第
1章 議 論 そ 結 果 構 成 課 題 力 損 失 高
捕 集 効 率 達 成 可 能 ナ ノ 着 目 ナ ノ 積 層
繊 維 充 填 均 性 性 能 関 係 い 理 論 的 及 び 実 験 的 検 証 行 う
次 粒 子 サ 関 ナ ノ 懸 念 粒 子 ‐ ガ 子 境 界
求 研 究 焦 点 当 防 対 応 可 能 粒 子 サ 決 定
吸 保 護 観 点 要 あ 特 既 報 研 究 繊 維 表 面 跳 返
起 粒 子 サ 矛 盾 結 果 報 告 い 本 論 文 サ 10 nm
領 域 粒 子 発 生 制 御 技 術 捕 集 実 験 信 頼 性 評 価 方 法 注 力 必 要 あ
示 最 後 吸 関 装 着 人 吸 記 録 そ 吸
忠 実 模 擬 装 置 関 既 報 論 文 い 開 発 吸 シ ュ
制 御 方 法 新 規 考 案 置 補 効 性 検 証
吸 シ ュ 応 用 実 験 非 定 常 流 過 理 論 的 実 験 的 検 証 行 う
本 章 示 課 題 基 決 定 第2章 ～ 第4章 研 究 実 施
第2章 ナ ノ 繊 維 充 填 均 性 捕 集 性 能 及 影 響 実
験 的 理 論 的 解 明 ナ ノ 性 能 向 資 得 目 的
ナ ノ 積 層 調 節 サ ン 液 過 法 及 び 力 降 法 2 通 積 層 方 法 作 製 均 性 捕 集 性 能 検 証 そ 結 果 力 降 法 繊 維 充 填
均 性 く 捕 集 効 率 高 い わ ナ ノ 性 能 予 測
い 均 性 因 子 単 繊 維 捕 集 効 率 補 実 際 性 能 推 定
示 既 報 PAN 試 験 比 今 回 作 成 サ
ン 均 性 因 子 く 力 損 失 高 捕 集 効 率 あ わ 本 研
究 成 果 ナ ノ 積 層 い 繊 維 均 充 填 及 び3次 元 的 積 層 高 捕 集 効 率 化 効 あ 実 証
145
第3章 エ サ 10nm領 域 粒 子 捕 集 い 子
オ ン 用 い 捕 集 効 率 測 定 法 構 築 び 粒 子 用 捕 集 限 サ
実 証 目 的 エ 用 い 発 生 PEG 子
オ ン 電 気 移 動 度 布 基 そ 発 生 特 性 解 明 荷 電 状 態 制 御 試 結 果
エ 発 生 PEG 子 オ ン 多 価 帯 電 電 気
移 動 度 布 中 粗 大 粒 子 含 い 明 帯 電 状 態 制 御
PEG 単 子 オ ン 用 い SUS び ナ ン ッ シ ュ 捕 集 実 験 単
荷 電 及 び 衡 荷 電 状 態 PEG 子 単 繊 維 捕 集 効 率 拡 散 理 論 粗 大 粒 子 含 多 荷 電 エ 用 い 得 単 繊 維 捕 集 効 率 拡 散 理 論 線
外 あ 跳 返 起 い う 本 実 験 既 報 矛 盾 解
決 子 1000 g/mol PEG単 子 オ ン 電 気 移 動 度 1.8 nm
サ い 跳 返 観 測 本 研 究 跳 返 現 象
解 明 PEG 子 オ ン 用 い 捕 集 性 能 評 価 法
確 立
第4章 外 部 入 力 吸 忠 実 再 生 吸
記 録 際 吸 気 気 差 気 流 再 生 課 題 解 消
吸 シ ュ 開 発 目 的 開 発 吸 シ ュ 吸 再 生
精 度 い 検 証 10～40 L/min 元 吸 対 -5 ％ 以 内 測 定 誤 差
高 い 精 度 吸 ン 再 生 可 能 あ 確 認 置 補
搭 載 置 再 生 精 度 解 消
吸 シ ュ 用 い 電 動 ン 付 吸 用 保 護 具 評 価 作 業 者 吸 波
形 再 生 実 用 性 能 調 査 結 果 人 吸 流 防 護 性 能
使 用 間 密 接 関 わ い 実 証 う 評 価 従 来 試 験 困
難 あ 新 い 評 価 手 法 確 立 考 え 吸 吸 気 気 繰
返 通 過 空 気 流 非 定 常 流 従 来 捕 集 理 論 定 常
場 定 流 仮 定 構 築 非 定 常 流 力 損 失 捕 集 効
率 適 応 性 明 あ そ 脈 動 流 通 気 力 損 失 流 側
粒 子 濃 度 計 測 透 過 率 通 気 流 関 係 求 定 常 流 求
力 損 失 及 び 透 過 率 比 較 結 果 力 損 失 ガ 繊 維 及 びpp
定 常 流 脈 動 流 定 常 流 脈 動 流 力
損 失 推 定 わ 透 過 率 関 ガ 繊 維 及 び 除 電
146
pp 定 常 流 脈 動 流 透 過 率 帯 電 pp 透
過 率 吸 回 数 多 く 高 い 透 過 率 示 現 象 従 来 捕 集 理 論
異 非 定 常 流 静 電 捕 集 挙 動 対 流 変 化 影
響 示 唆 い 本 研 究 関 更 検 討 必 要 あ 思 わ
要 求 性 能 代 高 度 化 続 い 用 エ
性 能 や そ 評 価 手 法 高 度 化 い く 必 要 あ 本 論 文 各 章 得 知 見 発 展 途 部 多 い 将 来 新 規 開 発 吸 保 護 発 展 原 動 力
期
147
Nomenclature Nomenclature Nomenclature Nomenclature
A Hamaker constant [-]
Acyl cross sectional area of piston/filter [cm2]
Af filtration area of filter [m2]
a collection coefficient [-]
C particle concentration [particle/cm3]
Cblank particle concentration of blank holder [particle/cm3]
Cc Cunningham’s slip correction factor [-]
CD drag coefficient [-]
Cdown1 down-stream pulse count of counter1 [pulse]
Cdown2 down-stream pulse count of counter2 [pulse]
Cfilter particle concentration of filter fixed holder [particle/cm3]
Cin particle concentration of inlet [particle/cm3]
Cout particle concentration of outlet [particle/cm3]
Cup1 upstream pulse count of counter1 [pulse]
Cup2 up-stream pulse count of counter2 [pulse]
D diffusion coefficient of particle [m]
d diameter [m]
df fiber diameter [m]
dp particle diameter [m]
ds area of test filter/screen [m2]
E collection efficiency [-]
e elementary unit of charge [C]
F drag force [N/m]
fc breathing frequency [cycle/min]
h thickness of filter [m]
hk hydrodynamic factor [-]
I current measured by the electrometer [A]
I.D. inner diameter [m]
KC Coulombic force parameter [-]
148
Kf hydrodynamic factor of fan model filter [-]
KIn induced force parameter [-]
Kn Knudsen number [-]
KP compressive-elastic coefficient of particles [-]
KS compressive-elastic coefficient of wall surface [-]
L thickness of filter [m]
Lcyl cylinder stroke [cm]
LDMA rod length of DMA [m]
M number of data for summation of positon displacements [-]
ms mass of screen [kg]
l total fiber length per unit filter area [m/m2]
l’ total fiber length per unit filter volume [m/m3]
Mw molecular weight [Da]
N particle number concentration [particle/cm3]
np number of charges on a particle [-]
O.D. outer diameter [m]
P penetration [-]
Pave average penetration [cycle-1]
Pe Peclet number [-]
p number of charges [-]
pi instantaneous penetration [-]
PI integrated penetration per cycle [cycle-1]
PI1min integrated penetration per minute [min-1]
Q charge density [C/m2]
Qa volumetric flow rate of aerosol [L/min]
Qc volumetric flow rate of sheath gas [L/min]
Qe volumetric flow rate of carrier gas [L/min]
Qs volumetric flow rate of sampling aerosol [L/min]
Qv volumetric flow rate of Ion Counter [L/min]
q quality factor of filter [1/Pa]
149
qe volumetric flow rate of aerosol into electrometer [L/min]
R interception parameter [-]
R1 inner radius of center electrode for DMA [mm]
R2 outer radius of center electrode for DMA [mm]
Re Reynolds number [-]
S sum of piston displacements [mm]
SA sum of piston displacements from 2M to M+1 [mm]
SB sum of piston displacements from 0 to M [mm]
T temperature [K]
t time [min]
u filtration velocity [m/s]
V voltage [V]
Vave minute volume [L/min]
Vcr critical velocity [m/s]
VD voltage of DMA [V]
VE voltage of electrospray [V]
Vfr volumetric flow rate [m/s]
Vi tidal volume [L/cycle]
Vim impact velocity [m/s]
Vmax breathing peak air flow rate [L/min]
vcont control voltage of servo cylinder [V]
vin voltage input [V]
Vt breathing air flow rate [L/min]
wf mass of filter [kg]
xi piston position [mm]
y time per cycle [s]
Zp electric mobility [m2/(V･s)]
Za allowance of piston displacements [mm]
z mass fractions of fibers [-]
150 Greek
α packing density of filter [-]
α’
packing density of filter considering variance of fiber
[-]
δ inhomogeneity factor of filter [-]
ε dielectric constant [-]
ε0 space permittivity [C2/(Nm2)]
λ mean free path of gas molecules [m]
µ viscosity of air [Pa・s]
θ dimensionless polar coordinate tangential direction [-]
k Boltzman constant [J/K]
ρ density [kg/m3]
σ variance of fiber [-]
τ coefficient connected with gas slip near fiber surface [-]
∆p pressure drop [Pa]
η single fiber collection efficiency [-]
λ mean free path [nm]
µ viscosity of air [Pa s]
ν time of a cycle [s]
ρ density [kg/m3]
σ variance of fiber [-]
σp-s adheasion energy between particle and wall [-]
151 Superscripts
Superscripts Superscripts Superscripts
exp Experimental f fan model filter r real filter
th Theory
Subscripts
Subscripts Subscripts Subscripts
blank blank holder C Coulombic force
D diffusion
down down-stream
f fiber
fg geometric
filter filter holder In induced force
in inlet
out outlet
p particle
R Interception
up up-stream