高性能, すなわち高捕集効率・低圧力損失を実現するため, 繊維層フィルタの繊維は, 微細化の方向へ急速に進んでいる.繊維の微細化は, 最近の超微粒子捕集の重要性とともに, 従来のフィルタ濾過理論では検討されなかった低Peclet数 (Pe) における粒子捕集の問題を引き起こしている.本研究では, モデルフィルタを用いて, 低Peclet数領域で繊維間隔 (充填率), 繊維配向の捕集効率への影響を検討することにより, 低Peclet数での粒子濾過の問題点を明らかにした.その結果, (1) Peが小さくなると濾材表面極近傍の繊維の単一繊維捕集効率ηは内部に比べて大きくなるため, 厳密には対数透過式は成立しない. (2) ηは, Peが小さくなると充填率によって決定される一定値に漸近する.このため, Peが約1以下で粒子を濾過する場合, 同じPeでは充填率の小さな繊維層ほどより高性能な濾材になる. (3) 流速Uの主流に対して繊維が傾斜していても, 傾斜角θがπ/4以上では繊維近傍での流れは繊維の軸に対して直角になる.このため, 傾斜繊維のηは, 代表速度としてU sinθを用いてPeを計算すれば, 流れに直角な繊維の推定式がそのまま適用できる. (4) 傾斜繊維の捕集効率への影響は小さく, 繊維層フィルタの粒子透過率は, 実質上すべての繊維が流れに対して直角として推定できる.
