Development of electromagnetic force-type seawater-purification-unit for ballast water
| Project/Area Number |
19H02361
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
赤澤 輝彦 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (30346291)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅田 民樹 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (90243336)
岩本 雄二 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (80244680)
長松 隆 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (80314251)
青木 誠 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 基幹研究院研究員 (40796059)
細井 祥子 (田辺祥子) 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (80423226)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | ローレンツ体積力 / バラスト水 / バラスト水浄化 / 電磁力 |
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| Outline of Research at the Start |
バラスト水は，船舶からの取水・排水時に，混入した水生生物の無害化が求められている．様々な処理法が提案されているが，強固な膜で覆われた休眠卵，悪環境化で強固な膜を作り生体が休眠状態となったシストの除去には簡便で有効な手法が見出せておらず，新たな無害化技術の登場が待たれている．申請者のグループは電磁力を利用した海水・油分離装置の研究を行っており，この分離器の海水流れを分離実験と数値解析実験を比較しながら分離器を改良，最適化することで，これらの休眠卵やシストの除去が行えるバラスト水浄化のための海洋生物分離システムを開発することを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
海水から混入した分離対象物を除去するために対象物と海水に作用するローレンツ体積力の作用の違いを分離に利用する．これは海水と分離対象物の電気伝導率の差を利用していると言い換えることができる．海水や電解質溶液に含まれる不純物に作用するローレンツ体積力は単純な電磁気力の浮力として多くの先行研究では取り扱われた．しかしながら，海水と導電率が異なる不純物のまわりでは電流密度分布に歪が生じる．この結果，不純物まわりの海水は電磁場中で静止することができず，不純物まわりに局所的な海水流れが生じる．この海水流れにより不純物に作用する圧力勾配が従来研究で多く用いられた浮力モデルとは異なることを数値計算から明らかにした．さらに，不純物形状が異なる場合，生じる電流分布の歪も異なることから，不純物にはたらく圧力勾配や粘性力が異なることを数値計算により示した．また，磁場中での光学観測実験から，円柱形状のものが容器壁面に底部平面を接していた場合に分離力がはたらかないことが実験的にわかり，数値計算からも分離力が極めて小さくなることを確かめた．本分離法において，特定形状の分離対象物を分離する場合には，装置壁面に対象物を接触させないような装置形状の工夫が必要であることがわかった．
分離実験においては，局所流れによる分離力低下の抑制方法を検討するために，整流板を分離器内に設置し分離率の変化を調べた．分離器から排出される海水の偏り計測から整流板により装置内の海水流れは一様流に近づくことが示唆された．一方，分離率の計測実験からは，整流板の配置により分離対象物の分離速度が数値計算から見積もられる値よりも著しく低下していることが示唆された．局所流れと分離装置内の流れが強く結合していると考えられ，分離対象物が整流板に近づいたときの詳細な海水流れを明らかに必要するがあることがわかった．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(7 results)
