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電磁力の作用する粉粒体のダイナミクスとその工学問題への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K06276
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 知能機械学・機械システム
研究機関早稲田大学

研究代表者

川本 広行  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50318763)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード粉体工学 / 静電力応用 / 個別要素法 / 電子写真 / 宇宙探査 / メガソーラー / 静電力 / 月面探査 / 粒子 / 帯電 / ルナダスト / ソーラーパネル / レーザープリンター / 宇宙 / 電磁力 / メカトロニクス
研究成果の概要

電磁力によって粉粒体の運動を精密に制御し,工学的な価値を得るシステムには,レーザープリンターをはじめとして様々なものがある.しかしながら粉粒体には,流体力学のような厳密な理論体系はなく,工学の現場では,経験に大きく依存する開発が行われている.本研究はこのような現状を打破し,工学的に利用可能な理論とシミュレーション技法,および計測法を構築し,さらにこれらを工学問題へ適用して,産業の発展に寄与することを目的とした.具体的には、粒子の帯電と付着力の解明,シミュレーション手法の開発,計測技術の開発であり,これをレーザープリンターや宇宙開発,およびメガソーラーの静電クリーニングに応用する研究を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

粉粒体の物理は,クーロン,ファラデー,レイノルズといった巨匠の研究に始まり,近年ではノーベル賞受賞者のPierre-Gilles de Gennesなども取り組んだ興味ある分野であるが,その大部分は未解明である.本研究によってそのすべてが解決されたわけではないが,粒子の帯電と付着力の関係を明らかにし,実用的なシミュレーション手法を開発した.またこの成果を,レーザープリンターや宇宙探査,およびメガソーラーの静電クリーニングに応用した.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2022 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 1件、 査読あり 14件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Texas A&M university at Qatar(カタール)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Teexas A&M University at Qatar(カタール)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Texas A&M University at Qatar(Qatar)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Groove fabrication on surface of soft gelatin gel utilizing micro-electrical discharge machining (Micro-EDM)2022

    • 著者名/発表者名
      T. Tamura, R. Akiyama, R. Tanaka, H. Kawamoto and S. Umezu
    • 雑誌名

      J. Food Engineering

      巻: 277 ページ: 109919-109919

    • DOI

      10.1016/j.jfoodeng.2020.109919

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved Electrostatic Precipitator in Martian Environment2020

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto
    • 雑誌名

      J. Aerospace Engineering

      巻: 33 号: 3 ページ: 04020011-04020011

    • DOI

      10.1061/(asce)as.1943-5525.0001127

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vibration Transport of Lunar Regolith for In-Situ Resource Utilization Using Piezoelectric Actuators with Displacement-Amplifying Mechanism2020

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto
    • 雑誌名

      J. Aerospace Engineering

      巻: 33 号: 3 ページ: 04020014-04020014

    • DOI

      10.1061/(asce)as.1943-5525.0001128

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatic Sampling and Transport of Ice for In-Situ Resource Utilization2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto and N. Yoshida
    • 雑誌名

      J. Aerospace Engineering

      巻: 31 号: 4

    • DOI

      10.1061/(asce)as.1943-5525.0000866

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatic Precipitation in the Martian Environment2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto and S. Kojima
    • 雑誌名

      J. Aerospace Engineering

      巻: 32 号: 3

    • DOI

      10.1061/(asce)as.1943-5525.0000995

    • NAID

      130007668174

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatic cleaning equipment for dust removal from soiled solar panels2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto
    • 雑誌名

      J. Electrostatics

      巻: 98 ページ: 11-16

    • DOI

      10.1016/j.elstat.2019.02.002

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 真空中での粉体のハンドリング技術2019

    • 著者名/発表者名
      川本
    • 雑誌名

      静電気学会誌

      巻: 43 ページ: 73-77

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Practical performance of an electrostatic cleaning system for removal of lunar dust from optical elements utilizing electrostatic traveling wave2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto and S. Hashime
    • 雑誌名

      J. Electrostatics

      巻: 94 ページ: 38-43

    • DOI

      10.1016/j.elstat.2018.05.004

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 月・火星・小惑星環境における静電力応用技術2018

    • 著者名/発表者名
      川本
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌

      巻: 26 号: 4 ページ: 497-504

    • DOI

      10.14243/jsaem.26.497

    • NAID

      130007608002

    • ISSN
      0919-4452, 2187-9257
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of an electrostatic cleaning system for removal of dust from solar panels2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto and B. Guo
    • 雑誌名

      J. Electrostatics

      巻: 91 ページ: 28-33

    • DOI

      10.1016/j.elstat.2017.12.002

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrostatic Sampler for Large Regolith Particles on Asteroids2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Adachi, Hiroyuki Kawamoto
    • 雑誌名

      Journal of Aerospace Engineering

      巻: Vol.30 号: 3

    • DOI

      10.1061/(asce)as.1943-5525.0000701

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Sampler for Regolith Particles on Asteroids2017

    • 著者名/発表者名
      M. Adachi, R. Obata, H. Kawamoto, S. Wakabayashi and T. Hoshino
    • 雑誌名

      J. Aerospace Engineering

      巻: 31 号: 2 ページ: 04017095-04017095

    • DOI

      10.1061/(asce)as.1943-5525.0000797

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vibration Transport System for Lunar and Martian Regolith Using Dielectric Elastomer Actua-tor2017

    • 著者名/発表者名
      M. Adachi, K. Hamazawa, Y. Mimuro and H. Kawamoto
    • 雑誌名

      J. Electrostatics

      巻: 89 ページ: 88-98

    • DOI

      10.1016/j.elstat.2017.08.003

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Particle-Size Sorting System of Lunar Regolith Using Electrostatic Travelling Wave2017

    • 著者名/発表者名
      M. Adachi, H. Moroka, H. Kawamoto, S. Wakabayashi and T. Hoshino
    • 雑誌名

      J. Electrostatics

      巻: 89 ページ: 69-76

    • DOI

      10.1016/j.elstat.2017.08.002

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 太陽電池パネルに堆積するダストの静電クリーニング2017

    • 著者名/発表者名
      川本
    • 雑誌名

      クリーンテクノロジー

      巻: 27 ページ: 65-68

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 静電インクジェットによる液滴形成とその成膜技術などへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      川本
    • 雑誌名

      静電気学会誌

      巻: 41 ページ: 218-222

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Vibration Transport of Lunar Regolith for In-Situ Resource Utilization Using Piezoelectric Actuators with Displacement-Amplifying Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Space Technology and Science (32th ISTS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved Electrostatic Precipitator in Martian Environment2019

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto
    • 学会等名
      49th International Conference on Environmental Systems (ICES 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrodynamic Dust Shield for Particle Repulsion in Solar Energy Applications2019

    • 著者名/発表者名
      8.B. Guo, W. Javed, B. Figgis, Y. S. Khoo, C-Yu Wu, J. Chesnutt and H. Kawamoto
    • 学会等名
      IOP Electrostatics Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrostatic Cleaning of Dust on Solar Panels of Mega Solar Power Generation Plants2019

    • 著者名/発表者名
      H. kawamto
    • 学会等名
      Workshop on International Standards Related to Solar PV Power Generation and Operating Solar PV Plants in Desert Environments
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イオン風を利用した火星環境におけるCO2ガスの導入機構2019

    • 著者名/発表者名
      川本、吉田、前田
    • 学会等名
      第31回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム (SEAD31)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 静電力を利用した太陽電池パネル上の砂のクリーニング機構2019

    • 著者名/発表者名
      川本
    • 学会等名
      D&D2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 鉛直振動による月レゴリスや氷の回収機構2019

    • 著者名/発表者名
      川本、久保
    • 学会等名
      機械学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 進行波電界を用いた月面における氷の垂直サンプリング機構2019

    • 著者名/発表者名
      秦、柴田、川本
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 磁力を利用した月・火星土壌のサンプリングシステム2019

    • 著者名/発表者名
      江川、鮎川、岩坪、川本
    • 学会等名
      第63回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 月レゴリスの振動搬送と粒度分別2019

    • 著者名/発表者名
      川本、郭、武田、陳
    • 学会等名
      第28回スペース・エンジニアリング・コンファレンス [SEC'19]
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ピエゾアクチュエータを用いた粒子振動搬送装置の開発2019

    • 著者名/発表者名
      郭、濱澤、小川、川本
    • 学会等名
      2018年度日本機械学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 進行波電界を用いた月の氷粒子の採取2019

    • 著者名/発表者名
      柴田、川本
    • 学会等名
      機械学会関東学生会第58回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrostatic Cleaning Equipment for Dust Removal from Solar Panels of Mega Solar Power Generation Plants2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto and M. Kato
    • 学会等名
      7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC-7)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真空中における月レゴリスの静電分級機構の開発2018

    • 著者名/発表者名
      市川、諸岡、野崎、川本
    • 学会等名
      第30回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウムSEAD30
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気力を用いた月・火星土壌のサンプリングシステム2018

    • 著者名/発表者名
      江川、小畑、舘野、川本
    • 学会等名
      Dynamics and Design Conference 2018 (D&D2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 火星環境における静電集塵機構2018

    • 著者名/発表者名
      川本、小早川、荻野、高掘
    • 学会等名
      第27回スペース・エンジニアリング・コンファレンス [SEC’18]
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 電磁界中における粒子のダイナミクスとその惑星探査への応用-ダストの静電クリーナーについて-2018

    • 著者名/発表者名
      川本
    • 学会等名
      宇宙科学談話会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Practical Performance of Electrostatic Cleaning System for Removal of Sand from Solar Panels2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto and B. Guo
    • 学会等名
      Desert PV Module Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrostatic Sampling and Transport of Water Ice in Space Environment2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto
    • 学会等名
      ISTS31: 31st International Symposium on Space Technology and Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrostatic Precipitation in the Martian Environment2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto, S. Kojima and S. Inari
    • 学会等名
      Planetary and Spacecraft Dust Properties and Mitigation Technologies ICES2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromagnetic Handling of Regolith Particles on Moon, Mars, Asteroids, and Comets2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto
    • 学会等名
      12th Low-Cost Planetary Missions Conference (LCPM-12)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrostatic Cleaning Equipment for Removal of Dust from Solar Panels2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kawamoto
    • 学会等名
      The 27th International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-27)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学機器に堆積するルナダストの進行波電界を利用したクリーニング機構2017

    • 著者名/発表者名
      橋目、尤,川本
    • 学会等名
      第29回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウムSEAD29
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 進行波電界を利用した月レゴリスの静電分級機構の開発2017

    • 著者名/発表者名
      野崎、諸岡、安達、川本
    • 学会等名
      日本機械学会、Dynamics and Design Conference 2017 第15回「運動と振動の制御」シンポジウム (MoViC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 静電力を利用した小惑星上の氷のサンプリング2017

    • 著者名/発表者名
      吉田、川本
    • 学会等名
      日本機械学会、Dynamics and Design Conference 2017 第15回「運動と振動の制御」シンポジウム (MoViC2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気力を利用した月・火星試料のサンプリングシステム2017

    • 著者名/発表者名
      舘野、小畑、川本
    • 学会等名
      第28回MAGDAコンファレンスin金沢 講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 月の極域における氷の静電サンプリング - Feasibility Study -2017

    • 著者名/発表者名
      川本
    • 学会等名
      月極域探査に関するワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] Kawamoto Lab

    • URL

      http://www.kawamoto.mech.waseda.ac.jp/kawa/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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