| 研究課題/領域番号 |
23510222
|
|---|
| 研究機関 | 昭和大学 |
|---|
研究代表者 |
佐藤 満 昭和大学, 保健医療学部, 准教授 (10300047)
|
|---|
| 研究分担者 |
井野 秀一 独立行政法人産業技術総合研究所, ヒューマンライフテクノロジー研究部門, 研究グループ長 (70250511)
|
|---|
| キーワード | 地震災害 / 救命活動 / 救命機材 / 水素吸蔵合金 / シール技術 |
|---|
| 研究概要 |
本課題が目指す機器の実現に不可欠な技術要素は、機器備蓄時の水素吸収を維持しながら、より低温での水素放出特性に優れた「水素吸蔵合金の開発」、水素密閉性を高めた昇揚機構等の「動力変換部の開発」、水素放出に不可欠な「熱源と熱伝導部の開発」、救命隊員等が現場で使用する際の「ユーザビリティー」がある。このうち、「水素吸蔵合金」は低温での水素放出性能が高い組成（LaNi4.45Co0.5Mn0.05）の選定が終了している。また、この組成の合金を10～100μmの粒子として不織布に混ぜ込む方式での水素吸脱能力の評価も実施し、良好な特性を確認している。「動力変換部」は、目標昇揚能力の10000Nを満たす伸縮昇揚型装置の伸縮機構部の再設計を実施した。水素密閉性を担保するシール機構はOリングを基本としているが、さらにシール性を向上させるため昇揚機構の内部に複層アルミラミネートフィルムを加工した密閉伸縮部材を配置する機構を検討した。しかしこの膜材料を用いた水素密閉フィルム部の耐圧が目標昇揚能力の10000Nに至るには不足しており、根本的な解決策が見いだせないまま経過した。「熱源」については小型軽量で発熱量が高い生石灰60gで水素吸蔵合金からの要求される水素放出速度が得られることは確認済で、水と効率よく混合させるための機構と生石灰と水を分離して収納する熱源ユニットの設計までを実施している。熱源ユニットを昇揚機構部の作動時にその本体に装着するアタッチメント部については、上記の二重シール機構の設計が確定した後の設計となるため、具体的な方策は決定していない。「ユーザビリティー」に関しては現場で使用する特別高度救助隊（レスキュー）隊員等より、基本仕様についての聞き取り調査を実施済でその助言を基に機構全体の開発を行っている。
|
| 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
本課題が目指す装置の開発に必要な技術要素のうち、本装置に適した「水素吸蔵合金の開発」、機能本体への接続部を除いた「熱源と熱伝導部の開発」、および特別高度救助隊の指導による基本的な「ユーザビリティー」に関しては概ね良好な達成度に至っている。水素圧を救命作業に適した出力に変換する「動力変換部の開発」に関しては、昇揚推力１トン超の水平昇揚型機器の外殻部については設計と試作が達成されている。昇揚機構の水素気密性を担保する１次機構としてOリングを使用することで、当初より想定したシーリング性能が確保されている。
本申請課題で、当初のスケジュールを大きく逸脱して達成がなされていない要素は、筐体破損など万が一の事態に備えた内包二重シール部材の開発である。当初より見込んでいた水素気密姓に優れた複層アルミラミネートフィルムは、フィルムそのものの耐圧は仕様を満たすものの、内包部材として成形する際の熱圧着部の耐圧が不十分であることが大きな問題として残った。有望な代替品選定も滞り、際だった軽量さ魅力であるラミネートフィルムのみでは耐圧向上の根本的な解決策を見いだせないことから、重量増加を余儀なくされるが耐圧性能に優れた硬質ゴム性のエアバッグ機構をベースとして、それを複層アルミラミネートフィルムで覆う形式に構造を変更した。現在までに、硬質ゴム製のバッグ機構の選定が終了し、ラミネートフィルムの皮膜を施した部材の設計までに至っている。しかし、この二重シール機構は当初の計画よりも大型になるため、昇揚機構自体の再設計が必要となり、平成２５年度中の完成が困難となるに至った。そのため、本申請課題の実施期間を１年延長して試作機の製作とその評価実験を実施する予定とした。
|
| 今後の研究の推進方策 |
本申請課題の期間延長を申請した平成2６年度は、重量物排除用の垂直昇揚装置の実機試作を行う。試作に向けて残されている課題は２つあり、ひとつは本装置の水素機密性をより確かにし、過酷な使用環境においても、堅牢なシーリング機能を備えるために、装置内部のシーリング空間を設けて二重気密構造とする機構の開発である。耐圧を確保するために硬質ゴム製のエアバッグを複層アルミラミネートフィルムで覆い、仕様を満たす耐圧と水素シール性を実現した２次シール機構の設計と試作を実施する。さらに試作機の製作に向けたもうひとつの課題は、２次シール機構のサイズが増加したことによる、昇揚機構自体の設計の見直しである。これら２点の設計が固まることにより、熱源ユニットの生石灰と水との分離パッケージングと、熱源ユニットを昇揚機構の本体に組み込むアタッチメント部の設計の見通しも立つ。これらの課題の解決によって、平成２６年度上半期中に試作機を製作し、その昇揚出力や動作速度等の性能評価を平成２６年度中の目標とする。
|
| 次年度の研究費の使用計画 |
筐体破損など万が一の事態に備えた内包二重シール部材の開発において、当初より見込んでいた水素気密姓に優れた複層アルミラミネートフィルムは、内包部材として成形する際の熱圧着部の耐圧が不十分であり、ラミネートフィルムのみでは耐圧向上の根本的な解決策を見いだせないことから、耐圧性能に優れた硬質ゴム性のエアバッグ機構をベースとして、それを複層アルミラミネートフィルムで覆う形式に構造を変更した。しかし、この二重シール機構は当初の計画よりも大型になるため、昇揚機構自体の再設計が必要となり、平成２５年度中の試作機の製作およびその評価実験の実施が困難となるに至った。そのため、本申請課題の実施期間を１年延長して試作機の製作とその評価実験を実施する予定とした。研究期間を延長したことに伴い、試作費と評価実験関連の費用が未執行となり、助成金の未使用分が発生した。
平成25年度までで未執行の研究費（直接経費）約1,700,000円のうち、2次シール機構の材料費と製作費およびシーリング性能評価装置の製作費としてその一部を使用する。さらに小型熱源の試作に必要な生石灰のパッケージングとアタッチメント化に必要な部材購入費用にも上記経費を充当する予定である。また、再設計した昇揚機構の製作に必要なジュラルミン部材およびその加工費、配管部品とコネクト部品等に上記経費を充てる。これらはいずれも消耗品としての支出となる。さらに試作機完成後に実施する昇揚出力計測のための試験の外注費用や、試作機のユーザビリティーをさらに向上させるために京都府の消防特別高度救助隊等の機器利用者との情報交換、および分担研究者との研究打合せ等の旅費、成果を学会誌に投稿・掲載する費用等に使用する予定である
なお現在のところ、平成26年度も５０万円以上の主要物品の購入は想定していない。
|
