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大学編

NO.240
3.2 工業的応用 3.2.7 環境対応素材
研究者名 日向 滋
所属 信州大学 繊維学部 機能機械学科 熱及び流体工学 教授
研究テーマ ゴミ焼却炉用集塵バグフィルターの寿命の光ファイバー利用による診断システム
概要 (文献10)

ゴミ焼却炉用集塵バグフィルターの寿命の光ファイバー利用による診断システム

近年,ゴミ焼却施設などの排ガス問題を抱える多くの施設では,粉塵を含む有害ガス,ダイオキシン及び重金属などを高効率で除去できる優れた方法としてバグフィルダが広く用いられているところがこのフィルターには粉塵摩耗による寿命があり,交換時期を誤ると大気中に汚染空気が排出してしまうという重大な事故が発生する。このような事故を防ぐことは社会的要請である。これまでにバグフィルターの寿命を延ばす材料の工夫は種々なされてきている。しかしながら,バグフィルターの摩耗は多くの要因があり,その寿命予測は困難なものとなっている。そこでバグフィルター安全性能向上の一つの試みとして,本研究では,光ファイバを使い光の減衰量からバグフィルターの寿命を予知するセンサ開発を目的として研究を行った。

光ファイバセンサは通信用光ファイバを使用した。コア径50μmクラッド径125μm,その外側にポリイミドを厚さ12,5μmで被覆したものである。このポリイミド被覆材はバグフィルターのフィルター繊維材料としても多用されており,被覆材の摩耗進行とフィルター繊維摩耗との相関は十分にあると予測される。そこでまず単繊維光ファイバのポリイミド被覆材の摩耗がどのような摩耗機構によって進行しその結果寿命に至るかを種々の条件下で単繊維摩耗実験装置を使って調べた。光ファイバの寿命を判定する方法としては、支持棒に光ファイバを張力が付加しない状態で設置し,投光側にLED安定光源(波長:650nm),受光側に光パワーセンサを装着し,平均粒径60μm,白色アルミナの粒子を直径5。35oのノズルより光ファイバに対してノズル出口から光ファイバまでの距離は20mmで,90°に噴出させファイバの摩耗実験を行い,そのときの光の伝送量の変化を計測した。光パワーメータを介してサンプリング周期1Sでパーソナルコンピュータに取込まれるポリイミド被覆が摩耗により剥ぎ取られるまで伝送量に変化は見られないが,クラッド表面に傷がつき始めると急速にその伝送光量を減少していき,やがて光ファイバコアが破損して光の伝送量はなくなるという変化特性を示す。伝送光量が急速に減少し始めるまでの時間を光ファイバ寿命時間とした。


キーワード 熱工学(混相流,伝熱工学,自然対流,熱交換器)