令和6年度 ばいじん・粉じん特論 問5は、電気集じん装置のコロナ放電と粒子の荷電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。
電気集じんでは、粒子を帯電させる仕組みが粒径で変わります。比較的大きい粒子は電界に沿ってイオンが押し付けられる電界荷電が主役で、帯電量は粒子径の2乗や誘電定数に依存します。一方、小さい粒子はイオンの熱運動がぶつかって帯電する拡散荷電が効きます。引っかけの核心は拡散荷電と温度の関係で、熱運動はガスの絶対温度が高いほど活発になるため、拡散荷電による帯電量は温度に比例します。これを「反比例」とするのが誤りです。
※ 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(5)（誤っている記述）
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | ○（正しい） | 正コロナの火花電圧は負コロナの約1/2で、実用では火花電圧の高い負コロナが用いられるという正しい記述です。 |
| (2) | ○（正しい） | 電界荷電による帯電量は粒子径の2乗に比例します。大きい粒子ほど多く帯電する正しい記述です。 |
| (3) | ○（正しい） | 電界荷電による帯電量は粒子の誘電定数に比例します。誘電率の高い粒子ほど帯電しやすい正しい記述です。 |
| (4) | ○（正しい） | 電界荷電ではコロナ電流密度（イオン密度）が大きいほど、短時間で帯電が進む正しい記述です。 |
| (5) | ×（誤り） | 拡散荷電による帯電量がガスの絶対温度に反比例とする点が誤りです。熱運動が活発になるため、温度に比例します。 |
拡散荷電は、ガス中のイオンが熱運動で不規則に動きながら粒子に衝突して電荷を与える仕組みです。ガスの絶対温度（K）が高いほどイオンの熱運動は速く・激しくなり、衝突の頻度が増えるため帯電が進みます。したがって拡散荷電による帯電量は絶対温度に比例します。選択肢(5)はこれを「反比例」と逆に書いている点が誤りです。電界荷電（電界で押し付ける）と拡散荷電（熱運動でぶつかる）の仕組みの違いと、温度との向きを取り違えないことが要点です。
拡散荷電による帯電量は、ガスの絶対温度が上がるとどうなる？
増えます（温度に比例）。イオンの熱運動が活発になり、粒子への衝突頻度が増えて帯電が進むためです。
電界荷電による帯電量は粒子径とどんな関係にある？
粒子径の2乗に比例します。大きい粒子ほど電界で多くの電荷を受け取ります。比較的大きい粒子では電界荷電が主役になります。
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