令和6年度 ばいじん・粉じん特論 問4は、サイクロン（遠心力集じん装置）に関する正誤問題です。記述のうち誤っているものを選びます。
サイクロンは旋回流の遠心力で粒子を壁面に飛ばして分離する装置です。旋回流は外側の自由渦（外周ほど速度が遅い領域）と、中心付近の渦芯（うずしん）に分かれます。引っかけの核心は渦芯の運動の呼び方で、渦芯は流体が固体のように一体で回る強制渦に近い運動をします。これを「半自由渦」とするのが誤りです。圧力損失が入口流速の2乗に比例すること、ダスト濃度が増えると圧力損失が下がる傾向、入口流速の一般的な範囲なども合わせて押さえます。
※ 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(2)（誤っている記述）
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | ○（正しい） | 軸流サイクロンでは旋回流を起こす案内羽根（ベーン）部に流れが集中し、最も摩耗しやすい正しい記述です。 |
| (2) | ×（誤り） | 渦芯での旋回運動を半自由渦とする点が誤りです。渦芯は固体回転に近い強制渦の運動になります。 |
| (3) | ○（正しい） | 圧力損失は入口ガス流速の2乗に比例します。流速を上げると圧損が急増する正しい記述です。 |
| (4) | ○（正しい） | ダスト濃度が増えると、旋回流のエネルギーが粒子に奪われるなどで圧力損失が減少する傾向があります。 |
| (5) | ○（正しい） | 一般に入口ガス流速は7〜20 m/sの範囲にとられます。妥当な運転条件を示す正しい記述です。 |
サイクロン内の旋回流は二層構造です。外側は半径が小さくなるほど接線速度が速くなる自由渦、中心の渦芯付近は逆に半径に比例して速度が変わる強制渦（流体が一体で回る固体回転に近い運動）になります。選択肢(2)は、この渦芯の運動を「半自由渦」と呼んでいる点が誤りで、正しくは強制渦です。外周の自由渦と中心の強制渦を取り違えないことが要点で、語の置き換えだけで誤りを作る典型的な引っかけです。
サイクロンの渦芯（中心付近）の旋回運動は、自由渦と強制渦のどちらに近い？
強制渦です。渦芯は流体が固体のように一体で回る運動になります。外周側が自由渦です。
サイクロンの圧力損失は入口ガス流速とどんな関係にある？
入口ガス流速の2乗に比例します。流速を上げると集じん性能は上がりますが、圧力損失が急に増えます。
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