| 研究課題/領域番号 |
21K03874
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
横山 博史 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60581428)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 二酸化炭素分離回収 / 物理吸着 / ゼオライト / 音響共鳴 / 音響加振 / 流体制御 / 二酸化炭素回収 / 共鳴 / 振動流 / 濃度場可視化 / キャビティ音 / モノリス / 吸着 / 圧縮性流体解析 / 熱音響エンジン / キャビティ流れ / 熱音響 / 空力音 / 流体解析 / 音波 / フィルタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
工場などの排熱を利用し熱音響エンジンを駆動し，音波によって二酸化炭素固体吸着剤を有するフィルタ周囲の流体混合および吸着を促進する高効率な二酸化炭素回収技術を提案する．スピーカを用いた音響加振により，吸着促進を引き起こす加振条件および促進メカニズムを実験および数値解析から明らかにする．次にフィルタ上流部にスタックを有する溝部（キャビティ）を設け，排熱を模したヒータによりスタック端部間に温度差を与え，吸着促進に効果的な音響加振を熱音響エンジンにより駆動する．さらに二酸化炭素回収実験を実施し，本提案手法により回収に必要となるエネルギーが抑制されることを実証する．
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| 研究成果の概要 |
二酸化炭素物理吸着への音響加振による制御効果およびその制御機構を解明するため，吸着特性評価，モノリスセル下流の速度場，二酸化炭素を含む平面噴流におけるBackground-Oriented Schlieren法を用いた濃度場の計測を行い, 次の知見を得た．1)吸着速度は音響加振により増加し，モノリスを速度変動の腹に設置した場合に特に大きな制御効果を得た．2)加振時には流路内で周期的に平坦かつ高い速度分布，高い二酸化炭素濃度が現れると推察され，これらが吸着促進に寄与している可能性があると考察された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
工場や発電所ではCO2排出量の削減が求められており, 排出ガス中のCO2を吸着し回収する手法が着目されている．吸着方法の一つにファンデルワールス力を利用した物理吸着があるが，実用化のためには吸着速度や回収率の改善が必要と考えられる．
本研究により音響加振を用いた制御がCO2物理吸着を促進可能であることが示された．さらに，吸着促進に適切な音響加振条件が明らかになり，今後CO2分離回収技術の確立に貢献する研究成果を得たと考えられ, 社会的意義は大きい．また，研究の中で得られたBOS法を用いた濃度場分析技術は種々の濃度場の分析に活用可能であり学術的意義も大きい．
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