令和5年度 ばいじん・粉じん特論 問4は、バグフィルターのダスト層の圧力損失がコゼニー・カルマンの式に従う場合の特性を問う問題です。誤っているものを選びます。
コゼニー・カルマンの式は、ダスト層を細い隙間の集まりとみなして圧力損失を表すものです。圧力損失が大きくなる方向を整理すると、層が厚いほど・空隙率が小さいほど・ガス粘度が高いほど大きくなります。最大の急所は比表面積径。これは粒子の細かさを表す指標で、比表面積径が大きい＝粒子が粗い＝隙間が広く通りやすいため圧力損失はむしろ小さくなります。「大きくなると圧力損失が大きくなる」と素直に読むと引っかかる、向きが逆になっている選択肢が誤りです。
※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。
正解：選択肢(1)（誤っている記述）
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | ×（誤り） | 比表面積径が大きくなる＝粒子が粗くなることで、圧力損失はむしろ小さくなります。向きが逆です。 |
| (2) | ○（正しい） | ダスト層が厚くなれば通り抜ける距離が長くなり、圧力損失は大きくなります。 |
| (3) | ○（正しい） | 空隙率が大きい＝隙間が多いほどガスは通りやすく、圧力損失は小さくなります。 |
| (4) | ○（正しい） | 同じ堆積質量なら密度が大きいほど層は薄く隙間も保たれやすく、圧力損失は小さくなる側に働きます。 |
| (5) | ○（正しい） | ガスの粘度が大きいほど流れにくくなり、圧力損失は大きくなります。 |
比表面積径は、粒子の表面積から逆算した「細かさ」の代表径です。比表面積径が大きいほど粒子は粗く、ダスト層の隙間が広がってガスは通りやすくなります。コゼニー・カルマンの式でも圧力損失は粒子径が小さいほど急に大きくなるので、比表面積径が大きくなれば圧力損失は小さくなるのが正しい向きです。選択肢(1)はこれを「大きくなると圧力損失も大きくなる」と逆向きに書いている点が誤りです。細かい粉ほど詰まって通りにくい、という直感で向きを押さえれば取り違えません。
比表面積径が大きくなると、ダスト層の圧力損失はどうなる？
小さくなります。比表面積径が大きいほど粒子は粗く隙間が広がるため、ガスが通りやすくなるからです。
ダスト層の空隙率やガス粘度は、圧力損失にどう効く？
空隙率が大きいほど圧力損失は小さく、ガス粘度が大きいほど圧力損失は大きくなります。層が厚いほど大きくなる点も合わせて押さえます。
この問題に関連する用語解説
出典
※ この記事の確認日：2026年6月