2019 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, 助教 (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 |
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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0.1～100 μmと広く，また圧力損失が低いにも関わらず集塵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，低騒音であり，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。令和元年度は既存の超音波装置による凝集について種々の検討を行った。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，装置内に流入する煙霧質の量が少ないほど凝集効果があることがわかった。煙霧質の流量が0.3 ～ 0.4 L/minの場合では，約70％の煙霧質を凝集し集塵することができた。これより，煙霧質に対して超音波を照射する時間が長いほど集塵効果が得られることがわかった。しかし，0.3 ～ 0.4 L/minの流量において，集塵率は約70％とほぼ同じ値であったため，これ以上流量を少なくしても集塵率の増加は困難であると考えられる。
また，流量が0.5 L/minの場合の粒子の直径についても検討を行った。その結果，超音波照射を行わない場合は，煙霧質全体に対して90％以上が約2.0 μm以下であった。一方，超音波照射を行った場合は，2.0 μm以下の粒子が煙霧質全体に対して10％程度となった。これより，超音波を照射した場合にPM2.5程度の粒子を集塵できていることを粒子の直径からも明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和元年度の研究計画では，既存の超音波装置による基礎的な凝集の検討と平成30年度に開発した28 kHzの小型超強力超音波発生装置による凝集の検討であった。前者は，研究実績の概要に記載の通り，超音波照射による凝集の効果を明らかにしている。その成果は，International Congress on Acoustics 2019等にて口頭発表5件を行った。一方，後者に関しては，凝集の効果を測定する測定装置の故障が発生し，小型超強力超音波発生装置を用いた実験装置の構築に至っていない。これより，研究の進捗状況はやや遅れていると判断するのが妥当である。
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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，令和2年度は以下の検討を行なう。
1. 平成30年度に開発した28 kHz用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。
2. 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。
3. 複数の周波数の超音波を照射できる実験装置を構築し，凝集の検討を行う。
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| Causes of Carryover |
（理由）測定装置の故障により，新たな実験装置の構築が滞ったため。
（使用計画）次年度の使用計画は，まず測定装置の修理費用に充てる予定である。そして，新たな実験装置の構築するための部品などの購入に充てる予定である。
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