2019 Fiscal Year Research-status Report

高効率捕集性能を有する排気装置POL-CAPTUREの革新的開発手法に関する研究

Research Project

Project/Area Number	19K22011
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	山中俊夫大阪大学, 工学研究科, 教授 (80182575)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	袁継輝大阪大学, 工学研究科, 助教 (10781437) [Withdrawn] 崔ナレ大阪大学, 工学研究科, 特任助教(常勤) (10826481) 小林知広大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90580952)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2022-03-31
Keywords	排気装置 / 限界風量比 / キャノピー型フード / フランジ付きフード / ダクト排気 / CFD
Outline of Annual Research Achievements	汚染物のCaptureとContainmentに関する理論的検討を行い、第１限界制御面風速Vc1、第２限界制御面風速Vc2、第３限界制御面風速Vc3の理論的な試算方法や、パルス法を用いた場合の応答関数との関連性について理論展開を行った。その上で、高性能排気装置POL-CAPTUREの評価を行う上での最も基本的な評価値として、「限界排風量」を定義し、各種フードの性能を評価することが必要と考えた。そこで、外乱として最も一般的な横風を与えた条件下で、様々なフード形状と位置関係を設定し、CFD（数値流体解析）を用いて、フードに捕集される汚染物の移流拡散性状を明らかにするとともに、排風量と汚染物捕集率との関係を明らかにした。なお、ここでは、最も基本的な汚染物発生源として、パッシブ・スカラーを対象として検討を行った。CFDで用いた乱流モデルは、標準k-ε２方程式モデルである。対象としたフードは、キャノピー型、フランジ形、ダクト型の3種類であるが、その結果、最も捕集効率が高いのが、フランジ形であり、キャノピー型とダクト型では大きな差異は見られないことが明らかになった。フランジ形は、ダクトの先端にフランジをつけただけの形状であり、フードとは言えないものである。しかし、フードのように内包する容積を持たないことから、Captureした汚染質は確実に排気し、Contain性能が極めて優れているものと考えることができる。現在の厨房では、キャノピー型が主流であるが、より高性能な排気装置として、フランジ型の採用の検討が今後必要であると言える。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 実験の計画をしていたが、その前段階として、CFDによる検討を行った上で、実験条件などの選定をし、実験の計画と実験装置の作成をすることにした。しかし、CFDが予想外に時間がかかり、年度中の実験開始を行うことができなかった。CFDに関しては、３種類のフード形状を対象として、基本的な捕集性能を明らかにすることができたことから、一定の成果は得られたものの、当初の計画では、実験までを考えていたことから、やや遅れていると評価した。
Strategy for Future Research Activity	今後は、実験の計画を立てた上で、実験装置の設計、発注を行い、CFDで解析を行った結果を実験で再現することにより、捕集効率の予測精度について、検証を行う予定である。
Causes of Carryover	実験計画を決定するためのCDFD解析に予想外の時間を要し、実験装置の設計、発注が次年度となったことから、次年度の使用額が生じた。