2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K11700
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
三浦 光 日本大学, 理工学部, 教授 (50157434)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河府 賢治 日本大学, 理工学部, 准教授 (10424748)
淺見 拓哉 日本大学, 理工学部, 助手 (60706571)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超音波 / 煙霧質 / 微粒子 / 凝集 / 集塵 / 定在波音波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化石燃料の燃焼等によって発生するPM2.5に代表される大気中の微粒子は，人体の健康への影響が懸念されている。これらの集塵方法の一つに，音波を利用した集塵がある。音波集塵は，微粒子が存在する気体中に強力な音波を照射することで，微粒子を凝集肥大化させ回収する技術である。
従来の検討より，音波集塵は集塵可能な粒子径の範囲が0.1～100μmと広く，また圧力損失が低いにも関わらず集塵効率が高いことが知られている。しかし，現在，音波集塵が実用化された例は殆ど無い。
申請者らは，その妨げになっているのは低騒音で，かつ，小型で強力な音波を発生させる装置が開発されていないためと考えている。そこで，本研究では可聴周波数範囲外の超音波に着目し，低騒音かつ小型で強力な超音波が得られる装置を開発し，その装置を用いて音波集塵の定量的な評価を行うことを目的としている。平成30年度は，既存の超音波装置による凝集の検討，及び小型で超強力な超音波を発生させる装置の開発を行った。
まず，既存の超音波装置は，他の配管への接続が困難であるという問題があるが，基礎的な凝集の検討としては問題ないため，本検討を実施した。その結果，凝集対象の煙霧質として線香の煙を用いた場合，最大で60％の煙霧質を凝集し集塵することができた。また，その際，煙霧質の粒子径，粘度等により，装置内で集塵する箇所が音波により形成される定在波の影響を大きく受けることがわかった。
次に，小型で超強力な超音波を発生させる装置の開発に関しては，28kHzの小型で超強力な超音波発生装置の設計方法について検討を行った。そして，有限要素法を用いた設計方法を考案し，その方法を用いた超音波発生装置を作成し，超強力な超音波を得ることに成功した。
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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
平成30年度の研究成果は，既存の超音波発生装置による凝集の基礎的な検討と28kHzの小型超強力超音波発生装置の開発である。前者は，線香の煙に対して凝集の検討を行い，凝集効率が60％程度得られること等を明らかにした。それらの成果を，電子情報通信学会超音波研究会等の口頭発表において，合計４件行った。
また，後者については，有限要素法（FEM）を用いた設計方法について検討し，その成果を電子情報通信学会超音波研究会の口頭発表で１件行った。更に，その成果を査読付き英語論文に投稿し，掲載された。これらから，凝集の検討及び装置の開発において，おおむね順調に研究が進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終的な目標は，小型で強力な超音波が得られる装置を開発し，その装置を用いて音波集塵の定量的な評価を行うことである。その目標のために，平成31年度は以下の検討を行なう。
1. 平成30年度に引き続き，既存の超音波装置による基礎的な凝集の検討を行う。具体的には，超音波の強度，煙霧質の種類，煙霧質の流量等を変化させた場合の凝集の検討を行う。
2. 平成30年度に開発した28kHzの小型で超強力な超音波発生装置を用いた凝集の検討を行う。具体的には，平成30年度の既存の超音波装置と同様の条件で検討を行い，比較検討を行う。
3. 小型で超強力な超音波発生装置の設計方法において，他の周波数でも適用できる方法に改良を行う。
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| Causes of Carryover |
（理由）測定装置の購入などが，学内予算にて支弁することが出来たために次年度使用額が生じた。
（使用計画）次年度の使用計画は，実験試料としてJIS試験用粉体，またパーティクルカウンターの消耗品などで使用する予定である。
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