2013 Fiscal Year Research-status Report
マンガン系ヒュームの無害化のためのヒューム粒子径・粒子形状制御技術の開発
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25420779
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田代 真一 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (70432424)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | アーク / 溶接 / ヒューム |
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| Research Abstract |
ヒュームとは、アーク溶接中の溶接ワイヤー等から蒸発した金属蒸気から発生する、ナノ～マイクロメーターサイズの微粒子であり、これを溶接作業者が吸入し続けた場合、じん肺やパーキンソン病等の深刻な健康被害を生じる事が指摘されている。本課題では、実験と数値シミュレーションの両面から、溶接ワイヤー組成やシールドガスの反応性がヒュームの生成機構に及ぼす影響を解明すると共に、吸入時に人体への危険度が特に高い微小粒子の含有率を低下させ、更に防じんマスクでの捕集率も向上させる為の粒子径・粒子形状制御の学術基盤を確立する。そして、これらの知見を通じて、特にパーキンソン病の発症に深く関わるマンガン系ヒュームの無害化を実現する事を目標とする。
ここでは、空間温度勾配が小さいシンプルな一方向プラズマ流を発生させる事が可能な2重シールドガスプラズマトーチによるヒューム発生計測装置を製作し、反応性の高いアルゴン-二酸化炭素混合シールドガスを用いたアーク溶接における、溶接ワイヤーの先端部の溶滴からの金属蒸気によるヒューム生成を模擬的に再現する。これにより、ヒュームの生成・成長過程を実験観察し、ヒュームの粒子径・粒子形状や成分等に及ぼす溶接ワイヤー組成、シールドガスの反応性等の影響因子について個別に検討できる。平成25年度は装置製作に向け、基本的な設計を行った。併せて、特にマンガン系ヒュームの捕集効率を向上させるための粒子径・粒子形状制御の学術基盤の確立を目的として、溶滴からの金属蒸気の蒸発にはじまり、アーク中での金属蒸気の輸送及び化学反応、そしてヒュームの生成に至る一連の過程を扱うことが可能なシミュレーションモデルの開発を行い、最も基本的な条件での検討を実施した。
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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25年度は、主に実験装置の製作及び数値シミュレーションモデルの開発を行い、これらを用いて最も基本的な条件にて検討を行う予定としていた。数値シミュレーションモデルについては、予定通り開発を進め検討を開始できた。実験装置については基本的な設計は行ったが、装置の作成費用が当初予定額を上回ったため、来年度の予算と合わせて製作することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は、実験装置の製作を行うと共に、主に溶接ワイヤー組成の各成分がヒューム特性に及ぼす影響を中心に検討する。ここではワイヤー組成は溶接に一般的に用いられる鉄またはマンガン、珪素、炭素等の単一成分とし、アルゴン-二酸化炭素混合ガスについては、酸化の影響が無視できる純アルゴンガスから、酸化の影響が大きくなる純二酸化炭素ガスに近い条件まで、段階的に混合比を変化させる。これにより、各成分の基本的なヒューム特性を理解するとともに、反応性がヒューム特性に及ぼす影響についても検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度に、実験装置について基本的な設計は行ったが、装置の製作費用が当初予定額を上回ったため、一部の予算を繰り越しし、平成26年度の予算と合わせて製作することとした。
平成25年度の予算の繰り越し分と平成26年度分を合わせて実験装置を製作する。
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