| 研究課題/領域番号 |
26249016
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
齋藤 隆之 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (10324328)
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| 研究分担者 |
松井 信 静岡大学, 工学部, 准教授 (90547100)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 流体工学 / 混相流 / 気泡 / 超音波 / キャビテーション / ソノルミ / 時間分解計測 / 粒子分離・分級 |
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| 研究実績の概要 |
超音波圧力変動計測と超音波キャビテーション気泡の時間分解分光計測とをカップリングした計測技術により、ガス種をN2、O2、CO2、純空気として、気泡崩壊に至る過程を高時間分解分光計測により明らかにした。溶存ガス種と気体溶存濃度による気泡崩壊過程の相違を明らかにして粒子凝集メカニズムを考察した。なお、結果の一部を論文化し、海外誌に投稿、掲載が決まった。
さらに、上記手法を用いて、粒子表面における気泡生成過程を高時間分解計測し、粒子グループ形成で重要な役割を担う粒子付着気泡の粒子表面での発生と成長メカニズムを捉えた。溶存ガス種による気泡発生と成長の相違を明らかにすることにより、球状と鎖状の粒子凝集メカニズムを考察した。なお、結果の一部を論文化し、海外誌に投稿、掲載が決まった。
加えて、粒子付着気泡間の音響相互作用を高時間分解計測し、粒子付着気泡間の音響相互作用と粒子運動との関係をガス種（純空気、CO2、純空気とCO2の混合ガス）とその溶存濃度毎に明らかにした。結果の一部を論文化し、海外誌に投稿し、査読中。
粒子間の液相運動を計測し、粒子グループ形成メカニズム、凝集メカニズムと液相運動との関係を考察した。また、溶存ガス種による相違、初期溶存ガス濃度による液相運動の相違を明らかにした。
超音波振幅レベルを制御することにより密度が同じで径の異なる粒子を精密に分級する手法ならびに超音波を変調することで径が同じで密度がわずかに異なる粒子を分離する手法を考案した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
溶存ガス種をN2、O2、CO2ならびに混合ガスとして、ガス混合率と初期ガス溶存濃度の相違による気泡崩壊に至る過程を明らかにすることにより、音圧振幅を制御することにより、同一密度で径の異なる粒子を径毎に分級する技術を開発した。
粒子表面付着気泡を構成する個々の気泡の３次元運動と界面振動、粒子凝集体内部と周囲の液相運動をSFV（Spatial Filter Velocimetry）により把握し、国際誌に論文投稿した。
ガス種をO2、CO2ならび混合ガスとして、気泡崩壊に至る過程を高時間分解分光計測により明らかにし、溶存ガス種と濃度による相違を明らかにするとともに、粒子凝集メカニズムを解明するデータを得た。
粒子グループ形成メカニズム、凝集メカニズムと液相運動との関係を考察し、溶存ガス種による相違、初期溶存ガス濃度による液相運動の相違を明らかにした。
これらの知見から、同一密度で径の異なる粒子を超音波により分級する手法を考案した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２８年度に引き続き、粒子グループ形成メカニズムと凝集メカニズムの解明を進める。純空気とCO2の混合濃度と初期濃度の影響を詳細に把握して、粒子の精密分離・分級を行う条件を見出す。
さらに、超音波の変調、ガス混合率の制御手法を確立し、かつ最適水槽形状を見出して、ｍｍ級粒子を精密に分離・分級する技術を完成させる。連続的に粒子を精密に分級する手法（操作ロッド、容器壁面の移動など）を開発して、産業応用を加速する。
特に、本手法を基本にして、セシウムを吸着したプルシアンブルー粒子をセシウム吸着レベルにより分級する手法を開発する。
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