2015 Fiscal Year Research-status Report
地中環形生物に学ぶ土粒子非付着性掘削バケットの開発に関する研究
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15K14271
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高橋 弘 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (90188045)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
里見 知昭 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (80588020)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 付着 / 粘土 / ネイチャーテクノロジー / バケット / 濡れ機構 / 含水比 / 環形生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
油圧ショベルは，社会インフラなどの建設現場のみならず，資源開発現場，汚染土壌修復現場など様々な分野で用いられている汎用性の高い重機であり，全世界で最も多く稼働している重機である．油圧ショベルはアームの先に取り付けられたバケットで地盤を掘削するが，作業効率は地盤性状に大きく依存する機械でもある．地盤は大きく砂質土と粘性土に大別されるが，砂質土の場合，油圧ショベルの作業効率は非常に高いが，粘性土の場合，土砂がバケットに付着し，効率が著しく低下することが知られている．
本研究では，自然に学び自然の賢さを上手に活かすネイチャー・テクノロジーに注目した．環形生物に分類されるミミズは，付着性の強い粘性土壌の中でも容易に移動し，行動しているが，これはミミズが体表面から体液を分泌し，土粒子が体表面に付着しないようにしているためであると言われている．そこで，油圧ショベルが作業対象土壌を粘性土と判断した場合，バケット表面で土粒子が付着しやすい部分を自然に濡らすような機構をバケットに付加することにより作業効率の低下を防ぐことを目的とする．バケットの濡れ機構として，多孔質材料を通して，材料表面の複数の穴から水を染み出させる構造を考え，試作品を設計・作成し，土砂付着実験を行った．その結果，水を染み出させることにより，付着量が低下することが確認された．次年度は，付着低減が可能な最小水分量について検討する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
バケットに濡れ機構を設置し，バケットの材料表面を濡らし，材料表面を局所的に高含水比状態にすることにより，土砂の付着量を確認できたこと，また濡れ機構を多孔質物質を用いて作成し，実験装置を組み上げられたこと，さらには多孔質物質を流れる水量と付着量の関係を計測できる装置を設計・作製できたことなどを総合的に判断すると，おおむね順調に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
提案する濡れ機構の妥当性が確認できたので，今後は，様々な性状の粘土を用いて土砂付着実験を行い，付着量の計測を行い，土砂が付着しない最小限の水分量(含水比)を把握する．これは，当初計画していたものとほぼ同じであり，特段の変更点はない．
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| Causes of Carryover |
土砂の付着低減は，材料表面を局所的に高含水比状態にすることにより可能になると判断したため，平成27年度は，いかにして材料表面を局所的に高含水比状態にするか検討した．粘土成分を変えた付着実験を行い，付着の効果が出る最小水分量の把握なで至らなかったため，この検討は平成28年度に実施する．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
粘土成分を変えた付着実験を行い，付着の効果が出る最小水分量を把握するとともに，付着のメカニズムを探る．
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