2013 Fiscal Year Annual Research Report
ガス濃縮用吸着筒内の水分吸着量を小型NMRコイルで計測する装置と解析モデルの開発
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25289044
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
小川 邦康 慶應義塾大学, 理工学部, 准教授 (50272703)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ガス濃縮筒 / 水分吸着 / NMR計測 / 解析モデル |
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| Research Abstract |
「圧力スウィング吸着法を用いたガス濃縮器では、ゼオライトなどのガス吸着層に水分が吸着することによってガス吸着性能が大幅に低下する。本研究では、筒内水分量の短時間・空間分布計測が可能となり、吸着性能の劣化を時系列的に評価することを目的として、供給ガスにPSA操作時にゼオライト吸着筒内に水分が吸着されていく様子を小型NMRコイルとNMR（核磁気共鳴）法を組み合わせて計測する。H25年度には以下の研究を行った。
PSA 操作時の小型NMR コイルによるゼオライト吸着筒内の水分分布の時系列計測を行うために、複数の小型NMRコイルを吸着筒内に挿入し、１つのコイルではあるがNMR信号を同時に計測できるシステムを構築した。NMR受信コイルでNMR信号強度を取得した後、信号強度からゼオライトの含水量に変換する必要がある。そこで、ゼオライトを水蒸気で加湿し、ゼオライトの含水量を増加した質量によって求めて検定曲線とした。この結果、含水量が４％以上での検定曲線が作成できた。それ以下の含水量では信号が微弱で、エコータイムを減少して取得する必要があることが分かった。
水の吸着・脱着に伴って発熱・吸熱が起き、ゼオライト温度が増減する。この温度計測をNMR計測と同時に行うために、NMR信号にノイズを与えない光ファイバー温度計を筒内に挿入してゼオライト粒子の温度分布を計測が必要であり、光ファイバー温度計を導入した。
水が吸着・脱着する際の発熱・吸熱量を考慮したPSA操作時のゼオライト吸着筒内のガス吸脱着モデルを構築することを目的として、解析水の吸脱着に伴う筒内の温度分布を加味した熱・物質移動解析の両方を行う。このために、質量保存式、エネルギー保存式、ガス吸着の式を用いたガス濃度とガス・ゼオライト温度の解析シミュレーションを開発している。これまでにゼオライト充填層内のガス濃度の時間変化が解析できた。
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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
交付申請書の実施計画に沿って研究が進展しているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
交付申請書の実施計画に沿って研究を進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
計測装置の一部の開発・納品が間に合わず、H26度に納品、支払いとなったため。
H26年度の早い時期に購入する。
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