令和3年度 公害防止管理者 ばいじん・一般粉じん特論 問3を解説｜重力沈降室の分離限界粒子径
令和3年度 ばいじん・一般粉じん特論 問3は、完全な層流とみなせる重力沈降室の100％分離限界粒子径に関する問題です。各条件を変えたときに限界粒子径がどう動くかの記述のうち、誤っているものを選びます。
この問題のポイント
重力沈降室では、入口で最も不利な位置（最上部）に入った粒子が、出口までに床へ沈みきれば100％捕集できます。滞在時間は「奥行き÷気流速度」、沈む距離は「沈降速度×滞在時間」で、沈降速度は粒子密度と粒子径の2乗に比例し、ガス粘度に反比例します。限界粒子径は、気流速度や沈降室高さが大きいほど大きく、奥行きやガス粘度・粒子密度の効き方は式の位置で決まります。引っかけの核心は粒子密度と限界粒子径の向きで、重い粒子ほど小さな粒子まで捕まえられる関係を取り違えないことです。
※ 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）
各選択肢の正誤
| 選択肢 | 正誤 | 解説 |
|---|---|---|
| (1) | ○（正しい） | 気流速度が小さいほど滞在時間が長く、小さな粒子まで沈みきれるため、限界粒子径は小さくなります。正しい記述です。 |
| (2) | ○（正しい） | 沈降室の高さが低いほど粒子が床まで落ちる距離が短く、小さな粒子でも間に合うため、限界粒子径は小さくなります。正しい記述です。 |
| (3) | ○（正しい） | ガス粘度が大きいほど沈降速度が遅くなり、同じ大きさでも沈みにくくなるので、捕集できる限界粒子径は大きくなります。正しい記述です。 |
| (4) | ○（正しい） | 奥行きが短いほど滞在時間が短く、沈みきれる大きさが限られるため、限界粒子径は大きくなります。正しい記述です。 |
| (5) | ×（誤り） | 向きが逆です。粒子密度が大きいほど沈降速度が速く、より小さな粒子まで捕集できるため、限界粒子径は小さくなります。「大きくなる」は誤りです。 |
選択肢(5)のポイント（ここが誤り）
沈降速度は粒子密度に比例します。密度の大きい重い粒子ほど速く沈むので、同じ沈降室でもより小さな粒子まで床に届き、100％捕集できる限界粒子径は小さくなります。選択肢(5)は「粒子密度が大きいほど限界粒子径は大きくなる」として、密度と限界粒子径の向きを逆に書いた誤りです。ガス粘度（選択肢(3)）とは逆向きに効く点も合わせて押さえると、密度・粘度の混同を防げます。
覚え方
- 沈降速度は粒子密度と粒子径の2乗に比例・粘度に反比例。
- よく沈む条件（密度大・気流遅い・室が低い・奥行き長い）ほど、限界粒子径は小さくなる。
- 粒子密度大 → 限界粒子径は小。粘度大 → 限界粒子径は大（逆向き）。
理解度チェック
粒子密度が大きくなると、100％分離限界粒子径はどうなる？
小さくなります。密度が大きい粒子ほど速く沈むので、より小さな粒子まで沈みきれ、捕集できる限界の径が小さくなります。
ガス粘度が大きくなると、限界粒子径はどうなる？
大きくなります。粘度が大きいほど沈降速度が遅くなり、小さな粒子は沈みきれないため、捕集できる限界の径が大きくなります。
この問題に関連する用語解説
出典
- 一般社団法人 産業環境管理協会「令和3年度 公害防止管理者等国家試験 ばいじん・一般粉じん特論 問題・正解」（公式PDF）
※ この記事の確認日：2026年7月