１－プロパノール水溶液の赤外分光技術室第二班長俊広アルコール分子は、親水基と疎水基の両方を持つ。このため、水との相互作用はアルコール分子の場所ごとに異なる。可視光の波長以上のスケールでは、均一に混合しているように見えるアルコール水溶液は、微視的に見ると均一ではない。この微視的に均一ではないアルコール水溶液の混合状態が、実際どうなっているのかということが大きな疑問であり、興味のあることである。これまで、アルコール水溶液に対して様々な実験が試みられたが、その混合状態についてはっきりとは分かっていない。最近では、水とアルコールが混合の状態について知るため、通常のラマン散乱の測定が行われた。混合系のスペクトルを純物質の重ね合わせによって表し、ずれの程度が濃度によってどう変わるかが測定された。その結果、1-プロパノール-水系では、2800 cm−1領域で水のモル分率が0.8付近で極大を取り、3500 cm−1領域で水のモル分率が0.7付近で極大を取ることが分かった。そこで、本研究では、ATR法による赤外分光を用いて、ラマン分光と同じ波長領域で1-プロパノール水溶液の測定を行い、混合状態が濃度によってどう変化していくか検討した。測定は赤外吸収分光器FT/IR-410 (Jusco)を用いて測定した。試料溶液をセルにピペットマンで十分な量を流し込み、各濃度（0.00、0.07、0.14、0.21、0.28、0.35、0.42、0.49、0.56、0.63、0.70、0.77、0.83、0.88、0.92、0.96、1.00）の試料を測定していった。測定結果は、図1のようになった。図1に見られるように、2800～3000 cm−1に現れているCH伸縮振動モードと3000～3800 cm−1に現れているOH伸縮振動モードを減衰振動の重ね合わせにより再現しようと試みたが、濃度変動に対して特徴ある変化が見られなかった。そこで、同じ範囲について、純1-プロパノールと純水の測定スペクトルを用いた純物質の重ね合わせによるフィッテイングを行い、そのずれを評価した。純物質からの重ね合わせからのずれを各濃度についてプロットすると図2のようになった（3000～3500 cm−1間についてフィッテイングしたもの）。図2より、純物質の重ね合わせからのずれが最も大きかったのは水のモル分率が0.8付近であることが分かる。ここの範囲に合わせてフィッテイングを行ったにもかかわらずこれだけのずれが出た。この濃度は過去の様々な実験の結果から異常が起きているのではないかと指摘されてきた濃度である。赤外の実験でもこの異常が見られた。最近行われた高振動ラマン分光の結果と比較すると、赤外分光の方がずれが大きかったが、最大値を示す濃度は近い値を示した。2800～3000 cm−1間についても同様のフィッテイングを行い、そのずれを評価した。3000～3500 cm−1間についてと同様に、水のモル分率が0.8付近で最大値を示した。やはり、水のモル分率が0.8付近で異常が起こることは確からしい。間接境界要素法による二次音源を装備したスリット状共鳴器の音響特性の解析鶴岡工業高等専門学校２．実験装置および方法実験に使用している装置を図 1 に示す。スリット状共鳴器は、中心に通風のための開口穴(直径175mm)を有する 2 枚のアクリル板によって、同じく中心に円形または楕円形などの形状の穴を持ったスペーサを挟んで構成されている。これにより、内部には、円形、楕円形などの空気薄膜層が形成される。ANC を行なう場合、制御スピーカにより空気薄膜層を音響加振させ、スリット開口部の円周上から制御音が放射される。この複合した二次音源装置は機器を模した拡散箱前面の開口部に装着している。この音源装置から放射される音を開口部の中央、スリット状共鳴器前面から20mm の位置に設置したマイクロホンで集音し、測定を行なった。

鈴木 大介４．音源を装備したスリットの放射特性図 2 に、楕円形スリット（短軸/長軸、210/410mm）の開口部からの放射音圧の実験及び解析結果を示した。ほぼ実験結果に近い傾向が解析により得られたことから、同様の条件で他のモデルについても解析を行なった。図 3 は、共鳴器内部の音圧分布をColor Map を使用してマッピングしたものを示したものである。共鳴点で、音源部とその外側の全てのレベルが高くなっていることがわかる。
f1Lp (dB)１．はじめに機器開口部から放射される騒音を能動制御(ANC)する上で、スリット状共鳴器とスピーカとの複合化した二次音源により、有効な周波数領域の拡張および広範囲な音場での消音が実現される。
その消音効果はスリットの形状によるところが大である。そこで、本研究は、二次音源を装備した円形スリットおよび楕円形スリットさらに、楕円形状をクロスにしたクロススリットの音響伝達特性について、間接境界要素法による数値音響解析ならびに実験を行なった。

技術第一班10dB100I- BEMMeas ure50010005000Frequency (Hz)図 2 楕円形スリットの放射特性図 3 楕円形スリットの内部分布Diffuse BoxSlit ResonatorSourceMicro Fan930mmSPL MaterSPLMeterFFT Analyzer20mmGlass WoolAmp.

Signal Generator750mm図 1 実験装置３．解析方法解析は、種々の径に変化させた円形スリット、楕円形スリット(スリットの長軸を 410mm に固定し、短軸を変化させた)、さらにクロススリットを作成して行なった。スリットの厚さはすべて一定の7mm としている。音源の位置は開口部 (直径：175mm)の中心から左右に 150mm の位置に点音源として配置した。配置する点音源は、円形スリット及びクロススリットの場合 4 個、楕円形スリットの場合 2 個とした。

５．クロススリットでの放射特性の実験と解析結果図 4 に示すように、楕円形スリット(260/410mm)
をクロスに組み合わせた形状のクロススリットを作成した。このクロススリットの効果を楕円形スリット及び円形スリットの特性と比較した。モデルの寸法は、円形スリット (径 410mm)、楕円形スリット、長軸を 410mm 一定、短軸を(180､260､310mm)と変化させたクロススリットとした。
Sound Source500mm

tCross Slit500mm図 4 クロススリット状共鳴器モデル

図 5 は、短軸を変化させたクロススリットの解析結果である。短軸が小さいほど共鳴周波数が高い位置に移動する傾向がある。また、高周波域では短軸が短いほど音圧レベルが上昇している。また、解析によってこのクロススリットの効果を円形スリットおよび楕円形スリットの特性と比較した。図６より、円形スリットでは、反共鳴点(1500Hz付近)で放射特性が大幅に減少しているが楕円形スリットおよびクロススリットでは共鳴点が多く、これにより、放射特性のレベルの低下が少ないと考えられる。また、クロススリットと楕円形スリットを比較すると装着した点音源の数が多いため放射音のレベルが増加する。

6．1．2 共鳴器の放射分布の解析結果図 8 には、楕円形スリット状共鳴器(短軸/長軸、Da/Db=210/410mm)、音源配置を 120mm としたときの放射音圧の結果より第 1、第 2、第 3 共鳴点を求め、共鳴器内部の音圧分布を Color Map を使用してマッピングしたものと示したものである。
共鳴器内部について、第 1 共鳴点は、音源部とその外側の全てのレベルが高くなっていることがわかる。第 2 共鳴点では、配置した位置とは逆に音圧が高くなっており、第 3 共鳴点では、配置した位置の音圧が高くなっている。
10090Lp(dB)100Lp(dB)9080701201501806070

50180cross slit260cross slit310cross slit60508010002000 3000 4000Frequency (Hz)500010002000 30004000Frequency (Hz)5000図 7 楕円形スリットの音源配置変化による結果図 5 クロススリットの放射特性100Lp(dB)908070410 circular slit260 elliptic slit260 cross slit605010002000 3000 4000Frequency (Hz)第 1 共鳴点 (720Hz)5000図 6 各スリットの放射特性6．音源を非対称に装備したスリット状共鳴器の特性6．1 楕円形スリット状共鳴器の解析結果楕 円 形 ス リ ッ ト 状 共 鳴 器 (Da/Db ＝210mm/410mm）について音源の配置位置は片側を通常の 150mm の位置、もう一方を中心から120mm と 180mm 離した場合の放射特性を解析した。
6．1．1 放射特性の解析結果図 7 は、楕円形スリット状共鳴器の音源配置変化による解析結果である。円形スリット状共鳴器と同じように第 1 共鳴点に関しては、それぞれ変化は生じないが反共鳴点に関して、音源の配置位置が中心より遠いほうが共鳴周波数は高い位置に移動する傾向がある。配置位置を 120mm した場合、共鳴点と反共鳴点がはっきりしている。それに対して、配置位置を 180mm した場合、第 2 共鳴点以降は共鳴点と反共鳴点の差がほとんどないことがわかる。

第 2 共鳴点 (1680Hz)第 3 共鳴点 (2600Hz)図 8 楕円形スリットの音源配置 120mm の内部分布7．まとめ二次音源を装備した、異なる形状のスリット状共鳴器開口部からの音響放射特性の結果を比較すると、円形スリットでは、放射特性の悪い周波数があるのに対し、楕円形スリット、クロススリットでは周波数のほぼ全域にわたり、良好な放射効果が認められた。
以上のシミュレーションの結果は、ANC 用の二次音源を装備したスリット状共鳴器の設計に利用できると思われる。
参考文献1. 鈴木大介,柳本憲作,渡部誠二,高橋光：二次音源を装備したスリット状共鳴器の音響特性,日本機械学 会 2004 年 度 年 次 大 会 講 演 論 文 集 , 講 演No.15352. 鈴木大介,柳本憲作,渡部誠二：間接境界要素法による二次音源を装備したスリット状共鳴器の音響特性の解析、鶴岡工業高等専門学校 平成 16年度専攻科特別研究論文集,p.63-70「酸性雨とエアロゾルの化学成分の分析」鶴岡工業高等専門学校 技術専門職員 八幡喜代志１，緒 言本校物質工学科には優れた分析機器、測定機器が数多く備わっており、それらの中で特にＩＣＰ発光分光分析装置や原子吸光分析装置等の無機分析機器を担当しながら研究や教育に技術支援をしてきている。
本発表会では、環境分析研究室の研究に係わってきたことから、鶴岡市に降る酸性雨(雨水と雪)とエアロゾル(大気浮遊物質)中の化学成分の分析方法の検討やその結果、あるいは解析方法について発表する。
併せて、機器のメンテナンスに係わる事例、学生実験および卒業研究における支援の実例についても紹介する。
２，方 法2-1 試料採取と試料の調製1) 降水（雨水と雪）の試料採取◎ 物質工学科棟の屋上等にジョッキをセットして採取2) エアロゾル（大気浮遊物質）の試料採取◎ 物質工学科棟屋上に設置したエアサンプラーでフィルターに採取◎ ５日間毎にサンプリング◎ 5×5 cm に切断したフィルターを水抽出法、酸抽出法、酸分解法で処理2-2 分析項目と分析方法1) ｐH：東亜電波社製 HM-30V 型 ｐH 計2) 電気伝導度：堀場社製 DS-14 型 電導度計－2－－3) 陰イオン(Cl ､NO3 ､SO4 ) ：DIONEX 製 QIC イオンクロマトグラフィー装置：ORION 社製 SA520 型イオンメーター4) NH4＋5) Na、Mg、Al、Ca、Fe、Ｚn ：セイコー電子社製 SPS-4000 型 ICP 発光分光分析装置6) K、Pb：日立 Z-5000 偏光ゼーマン原子吸光分析装置３，結果及び考察4.91) 降水とエアロゾルのｐＨ変動エアロゾル4.8平成１１年から平成１６年までの4.7
降水６年間の降水とエアロゾルのｐＨ
pH4.6は、いずれも pH4.8 以下の強い4.54.4酸性状態になっている｡4.32) 酸性化成分と中和成分4.2H11H12H13H14H15H16酸性化成分[nss-SO42－]＋[NO3－]2＋＋と中和成分[nss-Ca ]＋[NH4 ] を降水とエアロゾルの過去６年間のｐＨ変動当量濃度でプロットした解析方法により、酸性化の要因の一つを探ることができる。3) Na＋、Cl－、Ca2＋の月別濃度 (降水）Na＋、Cl－は海塩成分であるが、特に冬季間の季節風の影響が大きいCa2＋が春先に多いのは黄砂の影響と見られる4) ４種類に分類した気圧配置 （採水毎に天気図で分類）（但し、気圧配置の名称は低気圧の位置で便宜的に付けたもの）冬型低気圧型 ： いわゆる西高東低の冬型の気圧配置で、季節風が強い日本海低気圧型 : 3 月～5 月の黄砂期に見られるパターンで、風向きは巾広い: 中国・シべリア大陸に低気圧があり、夏季と秋季に見られる大陸低気圧型南岸低気圧型 ： 6 月の梅雨時と 9 月に出現し、台風もこれに含めた5) 気圧配置別の Na＋、Cl－、NO3－の平均濃度 (降水）西風の強い冬型と大陸型（秋季）では Na＋、Cl－が多く、風向きの影響が大きい例NO3－は風向きに左右されずほぼ一定； 排気ガス等の現地性物質1810090＋Na＋Na14－Cl－Cl12103-NONO3-86％ｐｐｍ16(Pb/Zn)＞0.4580(Pb/Zn)＞0.570605040304202100

0冬型日本海型大陸型＋－－南岸型気圧配置別のNa ,Cｌ ,NO3 の濃度西風東風北風南風その他Ｐｂ／Ｚｎ比の風向き別割合6) Ｐｂ／Ｚｎの風向き別割合 (エアロゾル）Ｐｂ／Ｚｎは人為的起源の指標； 特にＰｂは車の排気ガス日本での年平均は０.３以下； 無鉛ガソリンの使用中国では有鉛ガソリンの使用により年平均０.８以上との報告もある０.４５以上と０.５以上に分けて解析すると、いずれも西風の時の割合が大きい7) エアロゾル中の nss-Ca2＋＋と[Al＋Fe]及び黄砂期における重量と[Al＋Fe]の相関いずれもその相関係数は０.９３ 以上と高いしかも黄砂にはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の観察で結晶状の塩分が認められた［参考］ 事例紹介1) 機器のメンテナンスに係わる事例メンテナンス費用の節約； 電話のやりとりによるメンテナンスと技術の習得Ｘ線管球の長寿記録； 冷却水の徹底した水質管理、管電圧・管電流の操作2) 実験・卒研における教育支援の実例実験テキストの工夫； 長文から箇条書き形式、ステップアップ方式実験結果のパソコン入力、データ整理のためのソフトの作成