2018 Fiscal Year Research-status Report
高等教育機関における環境教育を目的とした地球温暖化模擬実験装置の開発
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17K01059
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| Research Institution | Kobe City College of Technology |
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Principal Investigator |
熊野 智之 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80435437)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 温暖化模擬実験 / 光学系の設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続いて温暖化模擬実験装置の設計を行った。光源部には、(1)平行光の実現、(2)スペクトル分布の模擬、(3)光量の最大化の3点が求められる。(1)の観点から、当初は凹面鏡と光ファイバーを用いることを想定していたが、光量が大きく制限されることや近赤外ふく射が吸収されることが判明した。そこで、楕円鏡の焦点に設置したハロゲンランプからのふく射をもう一方の焦点に集め、アパーチャーを通してサファイア製コリメートレンズに導く方式に変更した。レンズを用いることによって収差が発生するが、装置を構築した後でもアパーチャーの孔径によって(1)と(3)を調整することが可能となる。一方、メインチャンバー部では、内壁が「大気層と宇宙との境界」と「ふく射が到達する宇宙の果て」という相反する２つの役割を担う必要があった。光源部の構成を大幅に見直すことによって、大気層は球と円筒空間を組み合わせた空間で模擬することが可能となり、チャンバー部におけるトレードオフの問題も解決することができた。このように装置の基本構造が確定したため、夏頃には設計製図を行い、装置の製作に取り掛かった。当初の予定よりも装置の構造が複雑となり、校内では製作が困難であったため大部分は外注した。装置の内部は見えない（窓をつけることを検討したが、実験精度の面から断念した）ため、実際のデモンストレーション時の教育効果を考慮し、３Ｄプリンタにより内部模型を別途作成した。また、ハロゲンランプの選定ができておらず、ランプ交換や位置調整機構など光源部詳細は未確定であったため、試作部品を３Ｄプリンタにより作成し、光源部の特性(1)(2)(3)を実際に検証するための準備を進めた。実験装置の大枠は完成しているため、今後はハロゲンランプの選定を進めるとともに、ガス供給部や冷却機構などの装置取り回し部分の製作を行い、模擬実験の試行を行う予定である。
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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
実験装置の構成を大幅に変更することになり設計期間が当初の予定よりも長引いたが、製作の大部分を外部業者に依頼したことで実験装置の製作期間を大幅に短縮することができた。まだ光源部の詳細など未確定な部分があることや、条件の最適化など模擬実験の実施に向けてはいくつか課題があり、当初の予定よりやや進捗が遅れているものの全体的にはおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験装置の大部分ができているため、今後は細部を詰めて完成させる。その後、模擬実験の試行を行い、条件の最適化を検討する。そこまで順調に進めば、実際に学生に向けたデモンストレーションを実施、教育効果について検証する。
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| Causes of Carryover |
装置製作の大部分を外注したため、予算の使途が大きく変わったため。次年度使用分についてはまだ未完成の部分の製作に充てる。
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Research Products
(1 results)
