2022 Fiscal Year Annual Research Report
Challenge of sonic dust collection using ultra-strong ultrasonic waves
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18K11700
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
三浦 光 日本大学, 理工学部, 特任教授 (50157434)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河府 賢治 日本大学, 理工学部, 准教授 (10424748)
淺見 拓哉 日本大学, 理工学部, 助教 (60706571)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超音波 / 煙霧質 / 凝集 / 微粒子 / 集塵 / 定在波音場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化石燃料の燃焼等によって発生するPM2.5に代表される大気中の微粒子は，人体の健康への影響が懸念されている。これらの集塵方法の一つに音波を利用したものがある。従来の検討より，音波集塵・凝集は集塵可能な粒子径の範囲が0.1～100μmと広く，また圧力損失が低いにも関わらず集塵率が高いことが知られている。しかし，現在，音波集塵が実用化された例は殆ど無い。申請者らはその妨げになっているのは低騒音で，かつ，小型で強力な音波を発生させる集塵・凝集装置が開発されていないためと考えている。そこで，本研究では可聴周波数範囲外である超音波に着目し，低騒音であり，小型で強力な超音波が得られる装置を開発し，その装置を用いて音波集塵・凝集の定量的な評価を行うことを目的としている。
令和３年度までは，凝集率を向上させるために，周波数28kHzの2つの小型超強力超音波発生装置を用いた実験装置の構築モデルにおけるシミュレーション解析を行い，最適な形状を見出した。そして，その実験装置を製作し凝集の検討を行った。凝集対象の煙霧質として主粒径が約1.0μmである線香の煙を用いた結果，2つの超音波発生装置への合計の入力電力が10Wにて約62％の高い凝集率を達成できることを明らかにしている。
令和４年度は，より小型化にするために，周波数60kHzの2つの小型超強力超音波発生装置を用いた実験装置の構築，およびその実験装置による凝集の検討を行った。まず構築モデルのシミュレーション解析を行った結果，定在波が形成できる3つの装置の選出を行った。また，その装置を用いて凝集実験を行った結果，本装置における煙霧質の凝集率は，装置内に流入する煙霧質の流量が0.4 L/minの場合，入力電力が6Wにて約60％となった。これより60kHzの小型超強力超音波発生装置を用いた実験装置でも高い凝集率を達成できることを明らかにした。
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