| 研究課題/領域番号 |
15K05816
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| 研究機関 | 大分工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
尾形 公一郎 大分工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50370028)
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| 研究分担者 |
佐野 博昭 大分工業高等専門学校, 都市・環境工学科, 教授 (50187275)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 廃石膏ボード / 二水石膏 / 半水石膏 / 乾燥 / 粒子径 / 有効熱伝導率 / 粒子レイノルズ数 / 熱流束 |
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| 研究実績の概要 |
廃石膏ボードを破砕・分離した後に得られる二水石膏を加熱すると半水石膏および無水石膏に変化する．この中で，半水石膏は加水によって固化する性質を持ち，土壌改良剤などと混合する固化材としての有効利用が期待されている．この背景から，本研究では廃石膏ボードから生成された二水石膏が半水石膏へ変化する際の加熱脱水メカニズムを明らかにすることを目的としている．また，本研究で得られた成果は，廃石膏ボードの加熱装置開発や有効利用へ繋げることができる可能性があるために，工業的意義および環境負荷低減などにおいて重要である．平成29年度は，平成28年度に改良した加熱透過試験装置を用いて得られた実験結果を基に，二水石膏から半水石膏への変化に及ぼす熱流動の分析を行った．その結果から得られた主な成果は以下の通りである．
1.大粒子（850～2000μm）を使用し，初期質量20g，加熱温度110℃の条件において，本試験装置を流れる加熱空気の熱流束の範囲や，熱流束の増加とともに粒子レイノルズ数が増加することを確認した．
2.二水石膏の充てん層は加熱時間の増加とともに，二水石膏に含まれる自由水が加熱されて蒸発しながら徐々に乾燥することを推定した．また，二水石膏の充てん層に与える粒子レイノルズ数や熱流束が高くなるほど半水化するまでの時間が短くなっており，石膏に与える熱流動が乾燥特性に大きく影響することが明らかとなった．さらに，これまでの結果と同様に二水石膏の充てん層の有効熱伝導率が二水石膏の乾燥に対して影響することが分かった．
3.廃石膏の適用先や方法についての検討を行った．
以上の結果は，二水石膏から半水石膏へ変化する加熱脱水メカニズムの影響因子を特定する有益な知見であると考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本研究の目的は廃石膏ボードから生成された二水石膏が半水石膏へ変化する加熱脱水メカニズムの詳細を明らかにすることであり，平成27年～28年の2年間はおおむね順調に研究は進展している．
平成29度は本研究の最終年度の計画であり，5種類の二水石膏を用いて充てん質量や加熱温度が一定条件で熱流束のみを変化させた場合の加熱透過試験の追加実験および，粒子の混合割合を変化させた二水石膏を用いた実験やデータ分析を行う，廃石膏の加熱脱水特性やその流動メカニズムを解明する予定であった．
しかしながら，研究代表者が平成29年度に国立高専機構の在外研究員として英国リーズ大学へ派遣されており，当該年度に予定していた実験的研究を行うことができなかった．このため，一年間の延長申請許可を受けて，平成30年度を本研究の最終実施年度として継続研究を進める．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究成果とその知見を基にした今後の研究の推進方策は以下の通りである．
1．5種類の二水石膏を用いて充てん質量，加熱温度や熱流束を変化させた場合の加熱透過試験とデータ分析を行う．また，同一粒子および同一加熱温度条件での恒温加熱炉を用いた場合の二水石膏から半水石膏へ転換する実験とデータ分析を行う．さらに，加熱透過試験と恒温加熱炉による二水石膏の半水石膏転換条件を比較して二水石膏の加熱脱水特性に及ぼす熱流束などの影響を明らかにする．加えて，混合割合を変化させた二水石膏の乾燥特性の知見を得る．
2．上記1の実験的研究を遂行することによって，平成29年度に実施予定であった，粉体充てん層の温度測定，空気速度や圧力測定の結果を分析し，かつ，粒子充てん層の有効熱伝導率，粒子レイノルズ数，粒子充てん層を通過する熱流束の推定を行って，二水石膏の加熱脱水特性に及ぼす熱流動の影響を解明する．さらに，二水石膏の水分量変化，熱流動（加熱温度，熱流束，粒子レイノルズ数など），熱伝導や熱伝達の理論を基に，二水石膏から半水石膏へ転換する際の加熱脱水メカニズムを提案する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究代表者が平成29年度に国立高専機構の在外研究員として英国リーズ大学に派遣されており，当該研究の実験的研究の遂行および，研究に必要な備品の購入や成果発表を行うことができなかった．このため，次年度使用額が生じた．
今年度は，（1）加熱透過試験に必要な消耗品の購入，（2）これまでの研究成果の国際学会での発表などで使用する計画である．
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