2016 Fiscal Year Research-status Report
電磁力を利用した分離装置でのバラスト水無害化への挑戦
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15K14265
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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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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ローレンツ体積力 / 海水・油分離装置 / バラスト水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電極付近にメッシュを設置することで，分離装置内の分離空間に電気分解で発生する気泡を混入させなないことが可能であるかどうかに関する検証実験を行った．メッシュの素材をナイロンからテフロン樹脂にすることで，観測時間内では，電気分解により発生する次亜塩素酸等に起因したメッシュの損傷が起きないことを確かめた．この対策により，大電流を海水に流しても気泡による分離空間の海水擾乱が抑制でき，分離能率の向上が期待できると考えられる．
分離実験と数値計算結果を比較する場合，分離空間を流れる海水流量の時間的安定度が非常に重要であることが分かっている．ところが，昨年度製作した分離プラントでは，メイン貯槽タンクの海水量に依存して分離装置に送水する海水流量が変化する傾向があった．この問題点の原因をつきとめ，ポンプ送水方式から自重式送水方式へと送水システムを変更し，プラントを作製し直した．同時に，海水流量を精密に計測するため流量計の較正も行った．
また，アルテミアの卵の孵化状態を観測した．卵の状態変化が研究当初想定したものより早いことがわかった．分離能率の卵の状態依存性を観測するためには，できるだけ短時間で分離実験を行う必要があることがわかった．当初計画していたメイン貯槽タンク内に卵を入れ分離装置に送水するのではなく，調整された状態の卵を分離空間直前で海水に一定濃度で混入し，分離実験を行う必要があることがわかった．この卵を海水に混合する機構について考察を行い，卵の混合法を決定し，混合部の設計を行った．
さらに，簡単な数値計算実験により，従来から行っている対向電極型分離セルよりも，円筒流路型分離セルの方が分離性能は向上する可能性が示唆された．このため円筒流路型分離セルの試作機の設計を行い，３Dプリンターで製作を行った．これにより円筒流路型分離セルで分離実験をするための知見を得た．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度から懸案となっていた分離装置に送水する海水の流量の安定に関しては問題点をほぼ解決でき，流量の数値的信頼性も含め完全なものになったと考えている．
一方，卵は当初考えていた以上に短時間で形態を変化させることがわかった．一様な形態の卵を流路に一定の濃度で流すことができる新たな混合機構を分離空間直前に導入する必要が出てきた．この問題の対策に時間がかかり，当初予定していた分離実験までは進めなかった．しかしながら，この問題点の対策は見つかっており，混合機構が設計通り作製できれば，問題なく分離実験は遂行できると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
気体の圧力を用いて海水中に卵の押し出し，一様な形態の卵を一定濃度で海水に混合させる機構の設計はできている．流量を安定させるために加圧気体の流量は，マスフローコントローラを用い制御することにしている．このマスフローコントローラが受注生産品であるため手配に時間がかかっており，マスフローコントローラが到着しだい速やかに混合部の作製にかかる予定である．
分離プラントの完成後に，まず，アルテミアの卵と同じ大きさの樹脂製模擬粒子の分離実験を行う予定である．次に，アルテミアの卵を用い，卵の形態の注目して分離実験を行う予定である．これらの分離実験結果の比較から，ローレンツ力を利用した分離装置でどのような形態の卵が分離可能なのかを実験的に明らかにする予定である．
また，新たに分離能力の高い可能性が示唆された円筒流路型分離セルの分離能力について，実験と数値計算シミュレーションから検証を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
卵を正確な濃度で海水に混合する手法を考案することに時間がかかった．この手法にマスフローコントローラを用いることが決まったが，希望するマスフローコントローラは受注生産品であったため，長い納期が必要であった．このためマスフローコントローラ周辺機器は年度内に納入されたが，マスフローコントローラ本体の年度内に納入ができなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
マスフローコントローラ本体の納入により，繰り越し金はほぼ使用される．
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