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2007 Fiscal Year Annual Research Report

気液相変化理論に基づくナノ・ミクロスケール乾燥モデルの構築と新規乾燥技術開発

Research Project

Project/Area Number 17360099
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

鶴田 隆治  Kyushu Institute of Technology, 工学部, 教授 (30172068)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長山 暁子  九州工業大学, 工学部, 准教授 (60370029)
谷川 洋文  九州工業大学, 工学部, 助教 (80197524)
Keywords乾燥 / ナノ・ミクロスケール / 分子動力学シミュレーション / マイクロ波減圧乾燥 / 多孔質体 / 気液相変化 / 熱工学 / 流体工学
Research Abstract

温風乾燥や凍結乾燥が主流である現在の乾燥技術は、蒸発・昇華潜熱を加える以外に、常温からの昇温や冷却のための余分なエネルギーが必要である。本研究では、そのエネルギーを一切供給することなく、常温で蒸発潜熱のみを供給し、加熱による変質や変性、および凍結による損傷とは無関係に、高品位で高効率な乾燥を実現する新規技術を開発している。これに関連して、乾燥に係わる固体面上の三相界面におけるナノスケールの輸送現象を解明し、これまでに構築した気液相変化理論に基づく乾燥モデルを固相による気液界面構造の特徴を考慮できるように発展させ、被乾燥体に適した乾燥プロトゴルを明確に示すことを検討した。具体的には、親水性面上における液膜蒸発実験を実施し、親水処理したシリコンウェーハの表面に薄膜熱電対を製作して表面温度を直接測定し、レーザー干渉膜による液膜の計測を行い、その蒸発特性に及ぼす固体面の影響を把握した。次に、非平衡分子動力学シミュレーションによる三相界面の構造と輸送機構の解析を行い、固体面上には、加熱しても蒸発しない吸着層や、気液界面の抵抗が律則となって蒸発速度が低下するミクロ液膜が存在することを確認し、固体壁の影響であるdisjoining pressureを評価し、界面における分子の蒸発と凝縮、反射特性を把握した。さらには、マイクロ波減圧乾燥実験を実施し、食品の乾燥特性の把握と乾燥試料の組織観察を行い、圧力、外気流量とマイクロ波照射に関する詳細な情報を得るとともに、MRIによる内部水分分布の計測を行い、その特徴を示した。

  • Research Products

    (8 results)

All 2007

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] On the Evaporation rate of Ultra Thin Liquid Film at the Nanostructured Surface: a Molecular Dynamics Study2007

    • Author(s)
      Gyoko Nagayama, Atsushi Tokunaga and Takaharu Tsuruta
    • Journal Title

      Proceedings of 5th International Conference on Computational Heat and Mass Transfer

      Pages: 205-210

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ナノ微細構造面の濡れ挙動に関する分子動力学的研究2007

    • Author(s)
      長山 暁子, 椎木 誠一, 鶴田 隆治
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(B) 73

      Pages: 1084-1091

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Internal Resistance to Water Mobility in Seafood during Warm Air Drying and Microwave-Vacuum Drying2007

    • Author(s)
      Takaharu Tsuruta and Tadahisa Hayashi
    • Journal Title

      Drying Technology 25

      Pages: 1393-1399

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 気液界面における物質伝達量の評価2007

    • Author(s)
      徳永 敦士, 鶴田 隆治, 長山 暁子
    • Organizer
      日本機械学会 熱工学コンファレンス
    • Place of Presentation
      京都市/京都大学工学部
    • Year and Date
      2007-11-24
  • [Presentation] MRI水分計測によるマイクロ波常温乾燥機構の研究2007

    • Author(s)
      河野 賢治, 田中 一成, 鶴田 隆治
    • Organizer
      日本機械学会 熱工学コンファレンス
    • Place of Presentation
      京都市/京都大学工学部
    • Year and Date
      2007-11-23
  • [Presentation] 食品のマイクロ波常温乾燥特性2007

    • Author(s)
      田中 一成, 河野 賢治, 鶴田 隆治
    • Organizer
      日本機械学会 沖縄講演会
    • Place of Presentation
      那覇市/琉球大学工学部
    • Year and Date
      2007-10-20
  • [Presentation] 製鋼細粒ダストケーキの乾燥特性2007

    • Author(s)
      梶原 裕司, 池部 政典, 鶴田 隆治, 佐藤 三郎, 武居 博道
    • Organizer
      日本機械学会 沖縄講演会
    • Place of Presentation
      那覇市/琉球大学工学部
    • Year and Date
      2007-10-20
  • [Presentation] 固液界面の熱伝達に及ぼすナノ微細構造の影響2007

    • Author(s)
      川越 政子, 長山 暁子, 鶴田 隆治
    • Organizer
      第44回日本伝熱シンポジウム
    • Place of Presentation
      長崎市/長崎ブリックホール
    • Year and Date
      2007-05-22

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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