2023 年度

博 士学位論文
内容の要旨および審査結果の要旨

第３５号（2023 年 9 月授与）

北九州市立大学大学院
国際環境工学研究科

目
学位の種類

学位番号

博士(工学)

次氏

名頁

甲第 235 号

Dewangga Oky Bagus Apriandanu（ﾃﾞﾜﾝｶﾞ ｵｷ ﾊﾞｸﾞｽ ｱﾌﾟﾘｱﾝﾀﾞﾇ）1

博士(工学)

甲第 236 号

Bimastyaji Surya Ramadan（ﾋﾞﾏｽﾁｱｼﾞ ｽﾘﾔ ﾗﾏﾀﾞﾝ）6

博士(工学)

甲第 237 号

王 帅 （ｵｳ ｽｲ）

10

博士(工学)

甲第 238 号

鲁 子良 (ﾙｰ ｼﾞﾘｱﾝ)

13

博士(工学)

甲第 239 号

王 京 (ｵｳ ｷﾝ)

17

博士(工学)

甲第 240 号

王 兴国 (ｵｳ ｼﾝｺｸ)

20

博士(工学)

甲第 241 号

王 迪 (ｵｳ ﾃｷ)

23

博士(工学)

甲第 242 号

Siswanti Zuraida(ｼｽﾜﾝﾃｨ ｽﾞﾗｲﾀﾞ)

27

博士(工学)

甲第 243 号

徐 阳 (ｼﾞｮ ﾖｳ)

31

博士(工学)

甲第 244 号

赵 秦枫 (ﾁｮｳ ｼﾝﾌｳ)

34

博士(工学)

甲第 245 号

Treza Chandra Julian(ﾄﾚｻﾞ ﾁｬﾝﾄﾞﾗ ｼﾞｭﾘｱﾝ)38

博士(工学)

甲第 246 号

刘 子浩 (ﾘｭｳ ｼﾞﾊｵ)

43

博士(工学)

甲第 247 号

刘 祖安 (ﾘｭｳ ｿｱﾝ)

47

博士(工学)

甲第 248 号

万 达 (ﾜﾝ ﾀﾞ)

51

博士(工学)

甲第 249 号

王 亚飞 (ﾜﾝ ﾔﾌｪｲ)

55学位の種類

学位番号

博士(工学)

氏名頁

甲第 250 号

余 海铭 (ﾕ ﾊｲﾐﾝ)

58

博士(工学)

甲第 251 号

王 鹏轩 (ｵｳ ﾎｳｹﾝ)

61

博士(工学)

甲第 252 号

张 霈 (ｼﾞｬﾝ ﾍﾟｲ)

64

博士(工学)

甲第 253 号

周 睿 (ｼﾞｮｳ ｳﾙｲ)

68

博士(工学)

甲第 254 号

宋 丽斐 (ｿｳ ﾚｲﾌｪｲ)

72

博士(工学)

甲第 255 号

付 瑶 (ﾌ ﾖｳ)

75

博士(工学)

乙第 12 号

Dian Sekartaji(ﾃﾞｨｱﾝ ｾｶﾙﾀｼﾞ)79氏名 （ 本 籍 ）ﾃﾞﾜﾝｶﾞ ｵｷ ﾊﾞｸﾞｽ ｱﾌﾟﾘｱﾝﾀﾞﾇ
Dewangga Oky Bagus Apriandanu（インドネシア）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２３５号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件学位規則 第４条

第１項 該当Study on Hematite Photoanodes for Photoelectrochemical
学位論文題目

Water Splitting（光電気化学的水分解のためのヘマタイト光アノードに関する研究）

論文審査委員

主

査 朝見

賢二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 工学博士）

審査委員

山本

勝俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

李

丞祐

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高巣

幸二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

天野

史章

（東京都立大学大学院都市環境科学研究科教授
博士（工学））-1-

論文内容の要旨
Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a strategy to decompose
water into oxygen and hydrogen molecules with the utilization of light energy
and semiconductor photoelectrodes. Hematite (α-Fe 2O3) is a potential
photoanode candidate for PEC water splitting owing to its inexpensive, highabundance in nature, and suitable band gap (~2.1 eV) under visible lightirradiation. However, Fe 2O 3 still suffers from low PEC efficiency, mainly due
to poor electrical conductivity and limited light absorption.
This thesis proposes methods for developing hematite photoanodes withimproved PEC performance for water splitting. Firstly, additional annealing
in argon atmosphere is employed to enhance the photocurrent response of thehematite photoanodes. Secondly, a macroporous conductive substrate withlarge surface areas is selected for fabricating hematite photoelectrodes.
Finally, the porous hematite photoanode is developed as a membraneelectrode assembly (MEA) for PEC water splitting in two-compartment cells.
Chapter 1 presents a general introduction to solar water splitting,semiconductor electrodes, and a brief overview of hematite photoanodes.
In Chapter 2, Ti4+ -doped Fe2O 3 was prepared by hydrothermal treatment
followed by annealing at 873 K in air and a second round of annealing at 473
K in argon. The two-step annealing process increased the PEC performance ofTi-doped Fe 2O 3 on a fluorine-doped tin oxide (FTO)-coated glass substrate(FTO/Ti-Fe2O3) for water oxidation in 0.1 mol L−1 NaOH solution. Ti4+ doping
was achieved by using TiCl 4 ethanol solutions of various concentrations. The
optimized Ti/Fe atomic ratio in the solution was 3%, which showed the highest
photocurrent densities. The two-step annealed FTO/Ti-Fe2O 3 generated a
photocurrent density of 0.55 mA cm−2 at 1.50 V vs. reversible hydrogenelectrode (RHE) under simulated one-sun illumination, which wasapproximately three times higher than that of the photoanodes annealed inair. Four-point probe resistivity measurements revealed that the two-stepannealing resulted in a higher electrical conductivity than that of the samples
annealed in air. The conductivity improvements induced by the additionalargon annealing at 473 K were ascribed to the increased donor density, which
was confirmed by Mott–Schottky analysis and diffuse reflectance UV-visible–
near-infrared spectra. The strategy of Ti4+ doping and two-step annealing
successfully fabricated Fe2O 3-based photoanodes with better photocurrent-2-density due to high electrical conductivity.
In Chapter 3, three-dimensional (3D) titanium microﬁber felt (Ti felt) wasused as a conductive substrate. Compared to conventional two-dimensional(2D) substrates, such as FTO-coated glass and Ti sheets, the loading amountof Ti-doped Fe2O3 on Ti felt was 2–5 times higher for a similar substrategeometric area. However, the thickness of Ti-doped Fe 2O 3 on the Ti felt (0.6µm) was less than that on the 2D substrates. The Ti-felt/Ti- Fe2O 3 exhibits ahigher photocurrent density than FTO/Ti- Fe2O3 and Ti-sheet/Ti- Fe 2O 3.
Analyses of the incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) andFaradaic efficiency indicated that Ti-felt/Ti- Fe 2O 3 showed higher PEC
activity for the oxygen evolution reaction than FTO/Ti- Fe2O 3. The enhanced
PEC activity is ascribed to the moderate thickness of the Fe2O3 layer, which
contributes to a short electron transport distance. Furthermore, the highloading of Fe2O3 on the Ti-felt substrate increased the photocurrent responseat wavelengths near the band edge, even at low light intensities. This study
provides new insights for preparing hematite photoanodes with higher PEC
activity for the OER using a 3D porous substrate, rather than conventional 2D
substrates.
Chapter 4 represents the successful fabrication of a MEA that incorporates
porous Fe2O 3-based photoanodes integrated with an anion exchange
membrane (AEM). The AEM-PEC system demonstrates water splitting undervisible light irradiation, operating even under low-conductivity andnear-neutral conditions (~1 mS/m and pH ~9), without the need for supporting
electrolytes. The IPCE action spectrum confirms a visible light response
extending up to 600 nm, surpassing that of previous reports on porous
photoelectrodes with solid electrolyte membranes. Importantly, this
AEM-PEC system differs from conventional PEC using liquid electrolytes,
where hematite photoanodes are active only in strongly alkaline solutions.
The combination of porous photoelectrodes and solid electrolyte membranes issignificant for water-splitting reactions without the reliance on electrolyte
solutions.
In summary (Chapter 5), this thesis explored alternative strategies forenhancing the PEC efficiency of hematite photoanodes. Additional annealing
in an argon atmosphere improves the PEC properties by simultaneously
increasing donor density and electrical conductivity. Furthermore, the use of
3D macroporous conductive substrates enables higher loading and thinner-3-

thickness of the hematite layer, resulting in enhanced PEC efficiency.
Additionally, the AEM-PEC system achieves water splitting in pure water
without supporting electrolytes, overcoming mass-transport limitations
through the synergistic combination of porous photoanodes and solid
electrolyte membranes. This low-cost and straightforward device integrationof porous hematite photoanodes with AEM exhibits promising potential foradvancing sustainable energy production through PEC applications.

-4-論文審査の結果の要旨
光電気化学的な水分解反応は、太陽光エネルギーを利用して水から水素を製造するための半導体電極技術である。ヘマタイト（α-Fe2 O 3 ）は、可視光利用に適したバンドギャップ（約 2.1 eV）を有し、原料の鉄は自然界に豊富に存在しているため、水分解による酸素発生のための光アノードとして魅力的な材料である。
しかし、その理論光電変換効率と比較して、ヘマタイト光アノードの性能が低い
ことが課題である。本論文では、水分解のためのヘマタイト光アノードの性能向上を目的として新しい電極調製法を提案するとともに、開発した多孔質ヘマタイ
ト電極を応用して、純水を原料とする光電解反応を初めて実証した。
本論文は５章からなり、第１章の序論では、太陽光水分解や半導体電極の基礎、およびヘマタイト光アノードの開発状況について概説した。
第２章では、ヘマタイト電極の導電性の向上を目的とし、高原子価カチオン（Ti 4+ 種）ドープの効果を検討した。２段階目の加熱処理をアルゴン気流下の還元的雰囲気で、200℃という低温度で行うことによって、適度に導電性が向上し、光電極特性が向上することを初めて見出した。
第３章では、上記ヘマタイト電極の光アノード性能に及ぼす導電性基材の影響を調べた。従来用いられてきた導電性ガラスやチタン板と比較して、多孔質なチ
タン繊維を使うことで光電極性能が向上することを見出した。膜厚を薄く保ったままヘマタイトの担持量を増加できるため、光吸収特性が向上することを明らかとした。
第４章では、開発したヘマタイト光アノードの多孔質構造を活かして、アニオン交換膜と複合化した反応システムを構築した。電解質フリーの純水を原料に用いても、可視光照射下において水の光電解反応が進行することを初めて実証した。
第５章では、本論文を総括するとともに、本研究で得られた知見を踏まえ、今後の展望を述べた。本研究で開発した２段階加熱処理や電極の多孔質化といった新しい性能向上手法、ならびにアニオン交換膜との複合化システムは、太陽光水電解技術の発展に貢献するものである。
よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

-5-

氏名 （ 本 籍 ）ﾋﾞﾏｽﾁｱｼﾞ ｽﾘﾔ ﾗﾏﾀﾞﾝ
Bimastyaji Surya Ramadan（インドネシア）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２３６号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Assessment of open waste burning activity and its mitigation
学位論文題目

strategy to control environmental pollution（廃棄物の野焼き活動の評価と環境汚染制御のための緩和戦略）

論文審査委員

主

査

松本

亨

（北九州市立大学環境技術研究所教授 博士（工学））

審査委員

加藤

尊秋

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

藤山

淳史

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））

審査委員

仲尾

晋一郎

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））-6-論文内容の要旨
This study has three primary focuses on open waste burning (OWB) study:
the first is the literature review on global and regional scale, the second is thecity-scale study (Semarang City), and the third is on regional-scale study(Southeast Asia). In the first chapter, a literature review on the OWB study ata global and regional scale is conducted using systematic literature network
analysis (SLNA), which employed bibliometric and qualitative content
analysis in the review process. The literature review focused on theenvironmental and health impact based on the published study, the recent
inventory assessment for OWB study, and factors affecting OWB practices.
The results showed that OWB topics, especially environmental and healthrisks, are the concern of researchers nowadays. Besides, severe gaps in thedata-specific country of emission factors must be addressed to better estimate
the emissions and risks of the people around the burned waste. More work on
the OWB field is needed to fill the gaps to reduce the open burning intensity,
especially in SEA countries.
The second chapter presents the temporal pattern of OWB in Semarang City.
Due to a gap in the specific-country data, an inventory assessment is needed
to reduce the climate and health risk impact due to OWB. The transect walksurvey methods were modified from previous methods in India, Mexico, and
Nepal. Only 11.38% of the total waste piles in the transect areas were notburned during visual inspection. Therefore, the highest burning intensity was
found in the urban area, which is surprisingly different from the previous
finding that peri-urban areas contribute the most to open burning in
Semarang City. Each person can be estimated to burn 1.098 kg of waste daily;
however, a lower number was found in urban areas. The total estimation ofwaste burned in Semarang City was 212.94 tons/day, or 12.81% of the total
waste generated in Semarang City in the dry season. This value is higher
than in the rainy season, which was estimated at only 161.17 tons/day.
Approximately 161.17 - 212.94 tons/day of municipal waste is burned in
Semarang City, ultimately accounting for 9.70 - 12.81% of the total waste
generated in the city. The outer peri-urban area cluster contributed the mostto open burning, representing 47.39% of the total open burning incidents inthe dry season.

-7-

The third chapter is focused on the health and environmental risks
assessment due to OWB practices. Several laboratory methods were applied toget a better estimation of the assessment. The result showed that plastic
burning contributed to the highest emission share among waste components,
and annual total emissions due to OWB were estimated at approximately
53,809.66 tons per year. Therefore, the emission of uncontrolled burning
varies on the composition of burned waste. Although the carcinogenic risk was
low, non-cancer disease risk exceeded the standard. Therefore, direct exposureof residents to OWB may pose significant health risks.
The fourth chapter is about the mitigation scenario of OWB practices in
Semarang City. Based on the number of waste collection sites (WCSs), a
spatial analysis was conducted to optimize the placement of WCS in
Semarang City. This study used the average nearest neighbor and kernel
density (ANN/KD) analysis, spatial multi-criteria decision analysis (SMCDA),
and location-allocation analysis to define the unserved area and analyze thepriority area of WCS development. The results showed that Semarang Tengah
and Semarang Selatan District have a thicker WCS density. Rural andperi-urban areas need more WCS, which may lead to improper waste
management. There are 32 new potential locations and 84 existing WCS
necessary to pretend its existence. The optimization of WCS may reduce
uncollected waste from 1,080 to 462 m 3/day, thus reducing other improper
waste management practices in Semarang City.
The fifth chapter is the regional-based study, which focuses on theprioritization of actions to reduce the OWB. Several experts are invited tojustify and determine the priority of the mitigation actions. Qualitative
content analysis and SWOT-QSPM methods are used to analyze several
initiatives that have already been taken and the questionnaire survey results,
thus identifying the priority actions to reduce OWB. The results showed thatbuilding the capacity of the national and local authorities or leaders is themost important thing to solve the OWB problems. Mitigation actions areneeded to reduce the OWB incidents. The results of this study could provide
valuable information for policymakers, especially in reducing theenvironmental pollution caused by OWB practices.

-8-論文審査の結果の要旨
東南アジアでは 57％を超える都市廃棄物（MSW）が回収されていないと推計されるなど、MSW の適切な管理は多くの発展途上国において重要な課題となっている。中でも、廃棄物の野焼き（OWB）は、人間の健康や環境に悪影響を及ぼしており問題視されている。OWB の削減のための戦略立案のためには、まず実態を正確に把握することが必要である。このような背景のもと、本研究は、OWB の実態把握、環境および健康への影響評価、OWB に与える影響要因の分析を行ったものである。その上で、OWB 活動を削減するための戦略を検討している。
本論文は全 6 章から構成される。第１章では、研究の背景について論じている。
系統的文献ネットワーク解析（SLNA）を利用して、世界および東南アジアの OWB
研究をレビューし、環境及び健康リスクが近年の研究の主要な関心事であること、
さらに、OWB の発生に関するデータが不足していることを明らかにした。その上で、本論文の目的と構成を明確にした。第 2 章では、インドネシア・スマラン市
における OWB の発生パターンを調査している。現地調査の結果、雨季には MSW 全体の 9.69%、乾季には 12.8%が野焼きされていること、枝葉、次いでプラスチックが多く、人間の健康に重大なリスクをもたらす可能性があることを明らかにした。
第 3 章では、OWB のリスク評価のために実験装置を用いて実測している。これにより、発がんリスクは低いが、それ以外の疾患リスクが基準を上回ることを示した。第 4 章では、スマラン市における OWB の緩和戦略として、廃棄物収集場（WCS）の最適配置を指向して、ANN/KD 分析、SMCDA 等の空間分析を用いている。その結果、既存の 84 か所の WCS の他、32 か所の新しい WCS が必要であることを示した。
第 5 章では、OWB を削減するための政策・対策の優先順位を分析するために、
SWOT-QSPM 法を適用している。OWB の解決のためには、国および地方自治体の職員や指導者の能力開発が最も重要であることを示した。第 6 章では、本研究を総括するとともに、今後に向けた検討課題を提示した。
以上要するに、本論文は、MSW の OWB 緩和のために、実態把握とリスク評価、改善のための WCS 最適配置、対策の優先度評価のための新たな手法の開発と適用を行ったものである。本研究の成果は、途上国の OWB 緩和に向けた新たな知見としてその新規性・有用性を高く評価され、環境システム工学上寄与するところが大きい。
よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

-9-氏名 （ 本 籍 ）ｵｳ ｽｲ
王 帅（中国）学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２３７号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件学位規則 第４条

第１項 該当Evaluation of citizen behavior on introducing new urban
学位論文題目transportation and facilities for low carbon strategies in China（中国における低炭素戦略のための新しい都市交通及び都市施設の導入に関する市民行動の評価）

論文審査委員

主

査 福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

保木

和明

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））

審査委員

藤山

淳史

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））- 10 -

論文内容の要旨
This study compares the circulation of materials and energy in cities to themetabolic system of life, considers the supply infrastructure as "arteries" andthe processing infrastructure as "veins", and evaluates citizens' willingness topay for "electric bicycle sharing" and "hydrogen energy bus", which correspondto the arterial system of low-carbon cities, and "smart garbage recycling
cabinets", which correspond to the vein system of low-carbon cities, using avirtual evaluation method. It proposes an evaluation method that contributes
to the formulation of urban policies to achieve carbon neutrality in China.
Chapter 1 summarizes the background and objectives of the research.
Chapter 2 reviews the theoretical background and literature of researchmethods, and describes the problems of the hypothetical valuation method,which is an environmental value evaluation method for urban environmental
policies, and how to deal with them.
Chapter 3 details experimental methods based on virtual evaluation
methods and planned behavior theory, and shows that the spike model, whichis the best estimation method for environmental value evaluation, is the best.
Chapter 4 uses a virtual evaluation method to analyze the factors that
affect residents' willingness to pay for "hydrogen energy buses" included in
low-carbon urban arteries, and showed that Beijing is willing to pay $0.45 perride, and the environmental value of Beijing as a whole is about $430,000 per
day.
Chapter 5 conducts a survey on "electric bicycle sharing" in Weihai City,
Shandong Province, and shows that the willingness to pay for "electric bicycle
sharing" is $0.1 per use.
Chapter 6 evaluates the willingness of residents to pay for a "smart garbage
recycling cabinet" in a low-carbon urban vein in Weihai City, Shandong
Province, and showed that the willingness to pay is $0.8 per household.
Chapter 7 provides conclusions, summaries of each chapter, and policy
recommendations.
This study focuses on the metabolic system of low-carbon cities, gives policy
examples that are positioned in arteries and veins, and evaluates citizens'willingness to pay and environmental value for them. This series of research
results will lead to the quantification of the environmental value of various
urban policies, contribute greatly to the promotion of low-carbon cities in
China, and provide new knowledge in the field of urban policy.
- 11 -

論文審査の結果の要旨
本研究は、都市の物質とエネルギーの循環を生命の代謝システムに例え、供給インフラを「動脈」、処理インフラを「静脈」として捉え、低炭素都市の動脈系にあたる「電動自転車シェアリング」及び「水素エネルギーバス」、低炭素都市静脈系にあたる「スマートゴミリサイクルキャビネット」に対する市民の支払い意欲と環境価値を仮想評価法で評価し、中国のカーボンニュートラル達成のための都
市政策の立案に資する評価手法を提案している。
第 1 章では、研究の背景と目的についてまとめた。
第 2 章では、研究方法の理論的背景と文献レビューを行い、都市の環境政策に対する環境価値評価手法である仮想評価法の問題点とその対処方法について述べている。
第 3 章では、仮想評価法と計画行動理論に基づく実験方法を詳述し、環境価値
評価には、推計方法としてスパイクモデルが最適であることを示した。
第 4 章では、仮想評価法を使用して、低炭素都市動脈に含まれる「水素エネル
ギーバス」に対する住民の支払い意志に影響を与える要因を分析し、北京市では
1 乗車当たり 0.45 ドルの支払い意志があり、北京市全体の環境価値は約 1 日 43
万ドルであることを示した。
第 5 章では、山東省威海市で「電動自転車シェアリング」に関する調査を行い、「電動自転車シェアリング」に対する支払い意志額が 1 利用当たり 0.1 ドルある
ことを示した。
第 6 章では、山東省威海市で低炭素都市静脈の「スマートゴミリサイクルキャ
ビネット」に対する住民の支払い意志額評価を行い、支払い意志額は、一家庭当
たり 0.8 ドルであることを示した。
第 7 章では、結論、各章のまとめと政策提言を行なっている。
以上、本研究は、低炭素都市の代謝システムに重点を置き、その中の動脈と静脈に位置づけられる政策例をあげ、それらに対する市民の支払い意欲及び環境価値の評価を行ったものである。一連の研究成果は、様々な都市施策の環境価値の定量化につながるとともに、中国の都市の低炭素化推進に大きく貢献する研究であり、都市政策分野に新しい知見を与えるものである。よって本論文の著者は博士(工学)の学位を受ける資格があるものと認める。

- 12 -氏名 （ 本 籍 ）ﾙｰ ｼﾞﾘｱﾝ鲁 子良（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２３８号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Study on improvement of indoor thermal environment of
学位論文題目

traditional dwellings based on subdivision of climatic region（気候地域の細分化に基づく伝統的住居の室内温熱環境改善に関する研究）

論文審査委員

主

査

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

李

丞祐

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））- 13 -

論文内容の要旨
Under China’s requirement to attain a carbon peak by 2030, and in the faceof energy consumption dilemmas and environmental crises, decreasingbuilding energy use has gained a widespread concern. Passive design is a
climate adaptive design method that can save energy and reduce carbon
emissions without using artificial energy resources and effectively improvethe building’s indoor thermal comfort. And climate conditions are a criticalfactor in determining the passive design scheme. Climate zoning helps
formulate building energy conservation standards and adapt building energy
conservation technology according to the region. In this research, by using the
spatial interpolation method, the Qinba mountainous area is divided into 5
climatic sub-regions, A1, A2, B1, B2, and C, based on HDD18 and CDD26. In
addition, the relative humidity, wind speed, and solar radiation intensity wereused as supplementary elements for sub-climate zoning. Then, the thermal
neutral temperatures of the 5 climatic sub-regions were calculated throughthe questionnaire survey and field measurement. Furthermore, the researchanalyzed the sensitivity of passive design parameters in each climatic
sub-region, and determined that the attached sunspace, and heat transfer
coefficients of the exterior wall, roof, and exterior window are effective passive
parameters. Finally, this research employs NSGA-2 and TOPSIS method to
optimize passive design strategies for traditional dwellings in the 5
sub-regions with multi-objectives of improving building energy efficiency,
thermal comfort, and cost-effectiveness. Through multi-objective optimization,
applying effective passive measures could save 60.43%, 58.02%, 62.30%,
65.12%, and 62.59% of annual building thermal loads in sub-region A1, A2, B1,
B2, and C, respectively. The structure is explored as follows:
Chapter 1, Research Background and Purpose of the Study.
Chapter 2, Literature Review.
Chapter 3, Methodology.
Chapter 4, The Climatic Subdivision in Qinba Mountainous Area.
Chapter 5, Field Survey and Traditional Dwelling’ Environmental
Measurement in the Climatic Sub-regions.
Chapter 6, Thermal Comfort Investigation of the Climatic Sub-regions.
Chapter 7, Effectiveness Study of Passive Design Parameters for
Traditional Dwelling.

- 14 -

Chapter 8, Multi-objective Optimization of Cost-effective Passive Strategies
for Traditional Dwelling.
Chapter 9, Conclusion and Prospect.

- 15 -

論文審査の結果の要旨
本研究は、伝統的な住居の省エネルギーの目標を達成するため、気候区分と熱快適性調査を活用して、伝統的な住居のパッシブデザインを最適化し、住居環境の環境性、快適性、経済性を向上させることを目的としている。
第一章では、論文の背景、研究の現状及び研究目的について述べた。
第二章では、気候区分、熱快適性およびパッシブデザインに関する関連研究を調査し、本研究の重要性を明らかにした。
第三章では、研究方法を提案し、気候区分、熱快適性調査及び伝統的な住居のパッシブデザインの多目的最適化の研究モデルを構築した。
第四章では、地域の気象データを用いて、研究地域を気候別に分析し、気候変化のパターンを明らかにした。
第五章では、現地調査と環境実測を行い、研究地域の伝統的な集落、庭園及び民家の気候適応性の特徴を明らかにした。
第六章では、細分化された気候区分における室内の熱環境を比較し、住民の熱
快適性を調査し、室内熱快適性の基準を制定した。
第七章では、エネルギーシミュレーションと感度分析を用いて、効果的なパッ
シブデザインのパラメータを評価した。
第八章では、多目的最適化の手法に基づき、細分化された気候区分における伝統的な民家のパッシブデザインの組み合わせを最適化し、居住空間の快適性を向上させ、建築のエネルギー消費および改修コストを削減する手法を提案した。
第九章では、各章の結論をまとめている。
以上、本研究は気候区分と多目的最適化の手法を活用して、地域の気候特性に適した住居の熱快適性、省エネルギー性および経済性を満たす伝統的な住居のパッシブデザインについて研究した。提案している手法は他の気候地域にも応用可能であり、伝統的な住居の保護、住民の生活品質の向上、住宅のエネルギー消費の削減に貢献している。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 16 -氏名 （ 本 籍 ）ｵｳ ｷﾝ
王 京（中国）学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２３９号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Study on the influence of retro-reflective coatings on the
学位論文題目

thermal environment of building groups（再帰反射材料が建築物群の温熱環境に及ぼす影響に関する研究）

論文審査委員

主

査

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

小山田

英弘

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

寺嶋

光春

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（学術））- 17 -

論文内容の要旨
The retro-reflective coatings can reflect the incoming solar radiation backalong the incidence direction. Compared with the high reflective coatings withthe optical property of diffuse reflection, the coating has greater potential in
reducing the building surface temperature, saving energy, and alleviating theurban heat island effect. Therefore, the scientific problem of the influence ofthe retro-reflective coatings on the regional thermal environment was put
forward. On the one hand, the optical properties of the coatings, including
solar reflectance and retro-reflectance, were studied. On the other hand,
retro-reflective coatings and high reflective coatings were applied on the outersurface of the model, respectively, the effect of two coatings on the thermal
environment of regional buildings were studied by monitoring the regional
albedos, wall temperatures and air temperatures. In addition, the influence ofbuilding forms on the thermal contribution of coatings and the thermal
performance of coatings in different seasons were further studied. Finally,
based on EnergyPlus software, the influence of building surface reflectance onbuilding energy load of an enclosed educational building in Qingdao wassimulated. The main works and results could be summarized as follows:
In Chapter 1, the background and purpose of the study were elaborated.
In Chapter 2, the literature review of the application of RR-coatings inbuildings were made.
In Chapter 3, the methodology and performance evaluation index werestudied.
In Chapter 4, study on spectral properties of retro-reflective coatings.
In Chapter 5, an experimental comparison on regional thermal environmentof the high-density enclosed building groups with retro-reflective andhigh-reflective coatings were made.
In Chapter 6, the influence of the building enclosed forms on thermal
contribution of retro-reflective and high-reflective coatings were studied.
In Chapter 7, an experimental evaluation on thermal contribution ofretro-reflective and high-reflective coatings in an enclosed building in summer
and winter were made.
In Chapter 8, the effect of building surface retro-reflectivity on energy loadand CO2 emission of an enclosed building.
In Chapter 9, the conclusion and prospect were drawn.

- 18 -

論文審査の結果の要旨
本研究の目的は、都市のヒートアイランド現象を緩和するために、太陽の放射を入射方向に反射する再帰反射材料の利用を提案するものである。論文では、材料の光学性能を研究し、再帰反射材料が建築群の温熱環境に及ぼす影響を調査した。
第一章では、研究の背景と目的について述べた。
第二章では、再帰反射材料の建築への応用に関する文献調査を行った。
第三章では、研究方法と評価指標を提案し、実験モデルを構築した。
第四章では、太陽の反射率と再帰反射率を分析し、再帰反射材料の光学特性を明らかにした。
第五章では、再帰反射材料と高反射材料による建築群の温熱環境に対する実験を行い、アルベド、壁面の温度と空気の温度の分析により、再帰反射材料が都市のヒートアイランド現象緩和の潜在力を示した。
第六章では、再帰反射材料と高反射材料による「ニ」の字型、「コ」の字型、「ㇿ」の字型の 3 つ建築群の外形形態が温熱環境に及ぼす影響を明らかにした。
第七章では、再帰反射材料と高反射材料が夏季と冬季における高密度合囲型の建築群の温熱環境に与える影響を明らかにした。
第八章では、建物の再帰反射材料が合囲型建築の日、月及び年間のエネルギー
負荷と CO2 排出量に与える影響を明らかにした。
第九章では、各章の結論をまとめ、展望を行った。
このように、本研究では再帰反射材料が地域建築の温熱環境に及ぼす影響を多角的に研究した。研究成果は、この分野における新たな知見を提供し、再帰反射
材料の建築の省エネルギー分野への応用を推進することに貢献している。よって、本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 19 -氏名 （ 本 籍 ）ｵｳ ｼﾝｺｸ王 兴国（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４０号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件学位規則 第４条

第１項 該当Study on Ciprofloxacin-Removal Membrane for Antibiotic
学位論文題目Treatment in Medical Building Wastewater（医療施設廃水における抗生物質処理のためのシプロフロキサ
シン除去膜に関する研究）

論文審査委員

主

査 福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高巣

幸二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

木原

隆典

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（学術））- 20 -

論文内容の要旨
With the increasing use of antibiotics and the rising concentration of
antibiotics in medical wastewater, the treatment of antibiotics in wastewaterfrom medical buildings has become increasingly important. To enhance theefficiency of antibiotic removal in medical wastewater treatment, we proposed
the design of a thicker membrane material with larger interconnected pores.
Additionally, we attempted to synthesize a layer of adsorptive polymer on themembrane surface to enhance its affinity for antibiotic molecules. Throughthis approach, we successfully synthesized polymerization adsorption
membranes (PAM) and tested their performance using Ciprofloxacin (CIP) asa model antibiotic. The results demonstrated the presence of adsorption
capacity and permeation inhibition for CIP molecules on the PAM.
Furthermore, to meet the demand for selective adsorption of specific types ofantibiotic molecules, we introduced molecular imprinting technology onto the
PAM membrane. This resulted in the synthesis of a Molecularly Imprinted
Membrane (MIM) using CIP as a template. The MIM exhibited significantly
improved absorption capacity and permeation inhibition for CIP molecules.
The structure is explored as follows:
In Chapter 1, the background and purpose of the research were elaborated.
In Chapter 2, the literature reviews of antibiotic removal methods were
sorted out and the membrane separation method was finalized.
In Chapter 3, the methodology of the research was purposed, synthesis andcharacterization methods were designed.
In Chapter 4, the data resource and membrane performance analysis are
introduced.
In Chapter 5, the synthesis and characterization of PAM is studied.
In Chapter 6, the synthesis and characterization of MIM is studied.
In Chapter 7, the performance comparison between PAM and MIM is
analyzed.
In Chapter 8, the conclusion was drowned.

- 21 -

論文審査の結果の要旨
抗生物質の使用量が増加し、医療廃水中の抗生物質濃度が高まる中、医療ビル
廃水内の抗生物質処理を行う建築設備の重要性が増している。本研究は、効率性、柔軟性で優れている膜分離技術を開発し、医療施設の排水設備の処理性能の向上をはかることを目的としている。
第 1 章では、抗生物質の使用の増加と医療廃水中の抗生物質濃度の上昇の状況を紹介し、研究の背景と抗生物質の危険性について述べている。第 2 章では、抗生物質除去に関する文献レビューを行い、生物学的処理、酸化法、物理的方法など廃水からの抗生物質を除去する様々な方法の中で膜分離技術が最適であることを示した。第 3 章では、吸着効率を向上させるために、膜厚を厚くし、犠牲テンプレート法を利用して孔構造を強化する方法を詳述した。第 4 章では、シプロフ
ロキサシンをターゲット分子として選び、膜への吸着と透過を評価するための実験手法を説明した。第 5 章では、重合吸着膜の合成プロセスを示し、その特性評価を行い、特にシプロフロキサシンへの高い吸着性能を明らかにした。また、透過吸着実験により、重合吸着膜(PAM)がシプロフロキサシンの透過を抑制することも示した。第 6 章では、分子インプリント膜（MIM）に焦点を当て、特定の抗生物質分子に対する MIM 膜の吸着能力を高めるため、シプロフロキサシンを鋳型とする分子インプリンティング技術を利用し、MIM を作成した。材料の特性評価により、各段階で合成が成功したことを確認し、シプロフロキサシンを含む構造的に類似した 4 種類の抗生物質について、選択的吸着および透過実験を行った。その結果、MIM がシプロフロキサシン分子に対して特異的に強い吸着能力を持つことを明らかにした。第 7 章では、分子インプリント膜（MIM）と重合吸着膜（PAM）の性能比較を行い、分子インプリント膜（MIM）は重合吸着膜（PAM）と比較して、
シプロフロキサシン分子に対する吸着性能が 4 倍高いことを明らかにした。また、
分子インプリント膜（MIM）はシプロフロキサシン分子に対して、優れた選択的分
離性能と透過抑制性能を示した。第 8 章では、各章のまとめと展望を述べている。
以上、本研究は医療廃水中の抗生物質処理における膜分離技術に、新たな手法
として分子インプリント膜（MIM）を加え、抗生物質の選択的吸着性能及び分離性能を大幅に向上させる技術を開発した。医療廃水からの抗生物質の効率的な除去が可能となり、建築排水処理設備の性能向上をもたらし、建築設備分野に大きく寄与する研究である。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 22 -氏名 （ 本 籍 ）ｵｳ ﾃｷ
王 迪（中国）学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４１号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Research on spatial distribution pattern and interaction
学位論文題目mechanism within rail transit station realm（地下鉄駅および周辺地域の空間分布パターンと相互作用メカ
ニズムに関する研究）

論文審査委員

主

査

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

龍

有二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 工学博士）

審査委員

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

松田

鶴夫

（北九州市立大学環境技術研究所教授 博士（工学））- 23 -

論文内容の要旨
With the rapid development of urban rail transit systems, station realms
have become important spatial hubs that accommodate various urban
functions and people's daily life. This study takes Xi’an Metro Line 2 as a casestudy and combines spatial pattern recognition techniques and spatial
relationship modeling to systematically analyze the spatial distribution
patterns of population activities and functional facilities, as well as theinteractive mechanisms between them. The aim is to provide strategic
guidance for improving the allocation of public resources and enhancing
spatial efficiency in station realms.
In Chapter 1, the research background, previous studies, research questions,research objectives, research hypotheses, and research content wereintroduced.
In Chapter 2, the foundational theoretical research that primarily covers
four aspects: the scope and types of transit station realms, spatial distribution
patterns, spatial interaction relationships, and station realm planning anddevelopment models.
In Chapter 3, a research methodology framework for studying the spatial
distribution patterns of station realms is established, focusing on four
dimensions: methods for defining the scope of station realms, methods for
categorizing station realm types, data processing methods, and methods foranalyzing spatial distribution patterns.
In Chapter 4, using the 16 stations of Xi'an Metro Line 2 as empiricalobjects, the scope and types of each station realm are determined. The spatial
distribution characteristics of population activities and functional facilities
within each station realm are identified, and the spatial relationships
between them are explored.
In Chapter 5, the Spearman correlation test is employed to analyze thecorrelation between population activities and various functional facilities indifferent types of station realms. This analysis provides a quantitative basis
for further establishing regression models.
In Chapter 6, two regression models are established: global OLS and local
GWR. These models provide further insights into the interactive relationships
and key variables between population activities and various functional
facilities in different types of station realms. The regression results are- 24 -

discussed in detail to provide insights into the findings and their implications.
In Chapter 7, the research conclusions and innovative points are
summarized, and the limitations of the study are discussed.

- 25 -

論文審査の結果の要旨
本論文の目的は、地下鉄駅および周辺地域の人口活動と各種施設の空間分布特性を体系的・網羅的に調査し、両者の空間的位置関係を明らかにすることである。
また、相関係数の有意性を検定するモデルの構築に基づき、駅構内および周辺地
域の人口活動と各種施設との相互作用を探り、公共資源配分を改善するための提言を提示する。
第 1 章では、研究の背景、目的及び論文の構成を述べた。
第 2 章では、従来研究を調査し、本論文の研究方法論の枠組みを構築するための理論的基礎を示した。
第 3 章では、研究方法を示し、各駅周辺地域の範囲、タイプ、空間分布パター
ン、相互作用メカニズムの四つの側面から研究方法論的の枠組みを構築した。
第 4 章では、中国西安市の地下鉄 2 号線を対象地域として、現地調査データに基づいて、各駅周辺地域の範囲とタイプを定義した。マルチソースビッグデータに基づいて、空間自己相関の分析とパターン認識技術を用いて、駅周辺の人口活動と各種施設の空間分布の特性を特定し、それらの空間的位置関係を探った。
第 5 章では、スピアマン相関検定を用いて、各駅周辺の人口活動と 10 種類の施設との相関を分析し、回帰モデルの変数体系を作成した。
第 6 章では、多重共線性と有意性検定のための最小二乗法（OLS）モデルに続
いて、 地理的加重回帰（GWR）モデルによって変数体系を最適化し、異なるタイ
プの人口活動と各種施設との相互作用の程度を明らかにした。最後に、回帰分析の結果に基づいて、各駅周辺の公共資源の配分を改善するための政策提言を行った。
第 7 章では、各章で得られた知見をまとめ、総括とした。
以上、本研究は、地下鉄駅を都市空間のミクロレベルとして焦点を当て、分布パターン特性、そして各駅周辺地域の人口活動と各種施設との相互作用を明らかにするものである。一連の研究成果は、当該分野に新しい知見を与えるものであり、地下鉄駅周辺の公共資源の配分を改善し、人口活動と各種施設の需給マッチ
ングを促進する一助となるものである。よって、本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 26 -氏名 （ 本 籍 ）ｼｽﾜﾝﾃｨ ｽﾞﾗｲﾀﾞ
Siswanti Zuraida（インドネシア）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４２号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Study on recycling of disposable diaper as ecofriendly-concrete
学位論文題目

material for the application on building（環境にやさしいコンクリート材料としての紙おむつのリサイ
クルに関する研究）

論文審査委員

主

査

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高巣

幸二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

櫻井

和朗

（北九州市立大学環境技術研究所教授 博士（理学））- 27 -

論文内容の要旨
Using disposable diapers in concrete and cement-based material has become
an alternative to reduce waste capacity and environmental impacts. The
findings of current research conclude that SAP (Super Absorbent Polymer) as
the highest component in disposable diapers could improve the self-healing of
concrete structures, as well increase yield stress values, flexural strength,
plastic viscosity and elastic modulus. However, the current research mainly
elaborated on the microstructure of the materials which makes theapplication of the findings become intangible. This doctoral research
investigated the application of disposable diapers to replace the use of fineaggregates on concrete and mortar. This study is aimed to investigate thefeasibility of materials to be implemented as building components. By
theoretical analysis and experiment, the study analyzes the mechanicalproperties of material, elaborates environmental impact and analysis thesource availability of materials, also estimates the utilization of materials forthe construction industry. For broad insight, the study also proposes a
construction system of the materials by prototyping an actual scale of thehouse.
In Chapter 1, research background, problem and objectives were introduced
as base of study.
In Chapter 2, theoretical background and literature reviews were
elaborated to find the factors that influence to waste capacity of disposable
diapers, indicators on environmental impact and the building standard.
In Chapter 3, the systematical methodology was introduced by conducting
laboratory experiments, calculating simulation based on database andprototyping.
In Chapter 4, the results of the laboratory experiment were investigatedwith the findings on mechanical properties on concrete and mortar consist
disposable diaper and its improvement, as well comparative study on similarmaterials.
In Chapter 5, feasibility study on environmental impact were assessed byanalysis embodied energy, carbon emission and eco-costs.
In Chapter 6, feasibility study on construction system were proposed to findthe proper implementation as building materials by designing the connection
system and prototyping in actual scale of the house.

- 28 -

In Chapter 7, evaluation on all the findings based on Chapter 4, 5 and 6,
were discussed to conclude the feasibility of using disposable diapers as a partof building materials component.
In Chapter 8, the main findings of study were summarized and suggestion
for future study.

- 29 -

論文審査の結果の要旨
本研究の目的は、コンクリート用骨材として紙おむつの利用を検討することである。また、二酸化炭素排出量、環境コストを算出し、環境への影響を分析する。
さらに、紙おむつの発生源への影響要因を分析し、建設業への利用可能性を推計するとともに、新しい材料の施工システムを提案する。
第 1 章では、研究の背景、目的及び論文の構成を述べている。
第 2 章では、紙おむつのリサイクルなどに関する既往研究を列記し、本論文の位置づけを示している。また紙おむつを建築材料としてリサイクルすることの可能性が高いことが分かった。
第 3 章では、紙おむつを骨材として使用する際の圧縮強度、密度、吸水率、ス
ランプ値などの機械的特性を調べるため実験を行った上、建設システムを提案し、実際の住宅のプロトタイプとコスト面からフィージビリティ・スタディを評価した。
第 4 章では、紙おむつを使用したコンクリートとモルタルの機械的特性を分析した。砂の代替材料に紙おむつを使用することで、構造部材に最大 27％、非構造部材に最大 40％使用できることがわかった。
第 5 章では、紙おむつを使用したコンクリートは、通常のコンクリート、PET
及びおがくずを使用したコンクリートと比較して、二酸化炭素排出量と環境コス
トが最も低かった。しかし、通常のコンクリートやおがくずを使用したコンクリートより製造エネルギーが高く、PET を使用したコンクリートよりは低かった。
第 6 章では、紙おむつを使用したコンクリートの住宅のシミュレーションを行い、戸建て住宅と 3 階建ての低層建築物の梁、柱、壁、床として使用できるが、中高層建築物については、非構造的部位に適用できることが分かった。
第 7 章では、一部の紙おむつの代わりにパルプ、ポリプロピレン、ポリエチレンを使用することは、複合材料の機械的特性に影響を与える可能性がある。また
環境への影響として紙おむつの洗浄、乾燥、破砕のためエネルギーと人件費が必要で現有プロセスには限界があることが分かった。
第 8 章では、各章で得られた知見をまとめ、総括としている。
以上、本論文は、コンクリート用骨材として紙おむつの利用を様々なデータを用いて総合評価及び分析を通じて、新しい材料の開発を提案し、エココンクリー
トの分野に大きく寄与するものである。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 30 -氏名 （ 本 籍 ）ｼﾞｮ ﾖｳ徐 阳（中国）学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４３号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Research on operation optimization of building energy systems
学位論文題目

based on machine learning（機械学習に基づく建物エネルギーシステムの運用最適化に関する研究）

論文審査委員

主

査

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高巣

幸二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

松本

亨

（北九州市立大学環境技術研究所教授 博士（工学））- 31 -

論文内容の要旨
Renewable energy has developed steadily in recent years in the context ofenergy shortages and safe supply requirements. Since over 40% of totalenergy consumption comes from buildings, increasing the self-sufficiency rateof renewable energy in buildings is critical. While Japan's implementation of
the feed-in tariff in 2011 led to explosive growth in household renewableenergy equipment, the trend slowed as the feed-in tariff price decreased.
Therefore, it is urgent to reduce further the cost of running household
renewable energy equipment. This research focuses on applying machinelearning in optimizing building energy system operations further to reduce
the operation cost of building energy systems and increase the self-sufficiency
rate of renewable energy.
In Chapter 1, Introduction and Purpose of the research.
In Chapter 2, Methodology. Chapter 2 focuses on the key concepts andmethods used in the study.
In Chapter 3, Materials and Data Preprocessing. Chapter 3 provides anin-depth analysis of the data resources and this study's preprocessing steps.
In Chapter 4, Potential Analysis of the Attention-based LSTM Model in
Building Energy System. Chapter 4 aimed to evaluate the potential of using
an attentional-based LSTM network (A-LSTM) to predict HVAC energy
consumption in practical applications.
In Chapter 5, Operational Optimization for Building Energy Systems Using
Value-based Reinforcement Learning. Chapter 5 presented the proposedmodel-based deep reinforcement learning algorithm called Model based
Double-Dueling Deep Q-Networks (MB-D3QN). This algorithm optimizes thecost-effective operation of a residential house equipped with a grid-connected
PV-battery system in Japan.
In Chapter 6, Operational Optimization for Building Energy Systems Using
Actor-Critic based Reinforcement Learning Considering Real-time Energy
Prediction. Chapter 6 proposed a model-based RL control method consideringreal-time prediction values for operation optimization of the residential
PV-battery system. The optimization goals aim at reducing the energy cost of
the microgrid and ensuring that the PV self-consumption ratio is not lower
than the baseline model.
In Chapter 7, Conclusion and Outlook. A summary of each Chapter isconcluded.
- 32 -

論文審査の結果の要旨
本研究は、機械学習を用いて、建築物のエネルギーシステムの運用コストを削
減し、再生可能エネルギーの自給率を向上させるために、建築物のエネルギーシ
ステムの最適化の運用手法を提案するものである。
第一章では、研究の背景と目的を述べた。
第二章では、本研究で使用されるコンセプトと最適化の手法を詳細に説明した。
第三章では、本研究で使用されるデータセットについての詳細な分析を行った。
第四章では、北九州学術研究都市のエネルギー消費データを対象に、注意力メ
カニズム（Attention）を用いた長短期記憶ネットワーク（LSTM）モデル A-LSTMを提案し、暖房・空調の短期的なエネルギー消費負荷を予測し、複数の機械学習
アルゴリズムの予測結果との比較評価を行い、提案モデルの有効性を検証した。
第五章では、城野ゼロカーボン先進街区の家庭のエネルギー消費データを対象にして、数値・モデルの融合に基づいた強化学習アルゴリズムを提案した。このアルゴリズムはデータ駆動型の手法を用いて、グリッド接続型の太陽光発電シス
テムの運用コストを最適化することを可能にした。また、複数の数値モデルに基づいた強化学習アルゴリズムの最適化結果に対する評価を行い、その有効性を明らかにした。
第六章では、リアルタイムのエネルギー予測モジュールを組み込んだ演者-評価者（Actor-Critic）強化学習アルゴリズムを提案し、複数の目標を最適化するための報酬関数を設計した。このアルゴリズムは、エネルギーシステムの運用コ
ストを最適化すると同時に再生可能エネルギーの自給率を向上させることができた。また、本章では、複数の演者-評価者強化学習アルゴリズムの最適化効果に対する評価を行い、提案された手法の有効性を検証した。
第七章では、各章の結論を総括した。
以上のように、本研究は建築エネルギーシステムの運用を機械学習の手法を用いて最適化し、複数のアルゴリズムの最適化結果に対して評価を行った。これらの一連の研究成果は、この分野に新たな知見をもたらし、建築分野の省エネルギ
ーや経済性の向上に貢献している。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 33 -氏名 （ 本 籍 ）ﾁｮｳ ｼﾝﾌｳ赵 秦枫（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４４号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Carbon emission prediction and driving force analysis in
学位論文題目construction industry on a city level（都市レベルにおける建設業の二酸化炭素排出量の予測と要因分析に関する研究）

論文審査委員

主

査

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

保木

和明

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））

審査委員

早見

武人

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））- 34 -

論文内容の要旨
This study focuses on the materialization and demolition processes within
the construction industry, examining carbon emission trajectory and key
driving factors within a city scale. Specifically, representative cities atdifferent stages of development, namely Hangzhou in China and Kitakyushu
in Japan, are selected to explore the potential for decarbonizing theconstruction industry and achieving carbon neutrality. The study takes into
account the synergistic decarbonization with upstream sectors and thesynergistic carbon reduction with downstream waste recycling sectors,
providing corresponding recommendations in light of these perspectives.
Chapter 1 provides an overview of the current global climate change
scenario, investigates the overall carbon emissions and building-related
carbon emissions across different nations. By examining the sources of CECI,
it underscores the imperative of active support from upstream anddownstream sectors in reducing carbon emissions in the constructionindustry.
Chapter 2 aims to provide an overview of the existing research on CECI bybibliometric analysis and manual review.
Chapter 3 introduces the two research objects and the carbon emission
accounting & analysis methods.
Chapter 4 quantitatively evaluates the CECI of Hangzhou and Kitakyushu.
The analysis tracks the sources of direct CECI and examines the trajectory of
indirect CECI. The LMDI method decomposes the carbon emission increment
into different factors, identifying the influences on CECI changes andreduction pathways.
Chapter 5 explores the synergistic decarbonization potential of theconstruction industry and upstream sectors. A building stock flow model isconstructed to estimate building demand and new construction area under 9scenarios. A process-based life cycle assessment method is employed to
calculate Materialization Stage Carbon Emissions (MSCE) in the constructionindustry. The core influencing factors of MSCE were identified and thepotential for decarbonization in the construction industry is explored.
Chapter 6 delves into the synergy between the construction and waste
recycling sectors in decarbonization efforts. Through a comprehensive
analysis of the waste treatment and recycling process, the carbon emissions of- 35 -

the life cycle of C&D waste were evaluated, the potential carbon reduction
contribution of the waste recycling in Kitakyushu were calculated.
Chapter 7 provides a concise summary of the entire thesis and discusses the
future work of research on CECI.

- 36 -

論文審査の結果の要旨
本研究は建築業界の材料生産、運輸、建設及び解体プロセスに焦点を当て、都市内の炭素排出の流れと主な影響要因を調査し、建築業界と関連部門の連携による脱炭素の潜在力を探り、建築業界のカーボンニュートラルを実現するための提案を行うことを目的としている。
第 1 章では、研究の背景を述べ、建築業界においてカーボンニュートラルの実現が重要であることを強調し、本研究の目的を明らかにした。
第 2 章では、建築業界の炭素排出に関する既存の研究を調査し、問題点を指摘したうえ、本研究の重要性を示した。
第 3 章では、研究対象と研究方法を紹介し、都市レベルの炭素排出の計算境界を明らかにし、炭素排出計算手法を提案した。
第 4 章では、都市レベルの炭素排出計算理論に基づき、研究対象の建築業界の現状の炭素排出を計算し、都市間及び産業間の炭素の流れとその排出変化要因を明らかにした。
第 5 章では、炭素排出の主な影響要因と建築物のストック・フロー・モデルに基づき、9 つのシナリオを構築し、建築業界と関連部門の連携による脱炭素の可能性を探り、要素分解解析法により、連携による炭素排出削減の巨大な潜在能力を明らかにした。
第 6 章では、建設副産物の処理と再利用プロセスを分析し、ライフサイクルの炭素排出を詳細に評価した。再生材料と新材料の炭素排出強度を比較し、3 つのシナリオにおける建設副産物の発生量と炭素削減への潜在的な貢献を予測した。
第 7 章では、各章で得られた結論をまとめた。
以上より、本研究は建築業界の脱炭素化を関連部門と連携する可能性を考察し、連携脱炭素化の観点から、建築業界の脱炭素化に新たな思考と解決策を提供した。
現在、建築業界の脱炭素化はカーボンニュートラル実現の鍵となっており、本研
究はカーボンニュートラル政策の策定と実施に貢献ができた。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 37 -氏名 （ 本 籍 ）ﾄﾚｻﾞ ﾁｬﾝﾄﾞﾗ ｼﾞｭﾘｱﾝ
Treza Chandra Julian（インドネシア）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４５号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Study on Indonesian Albasia Wood Through Compressed Wood
Method Under High Temperature and High Pressure to
学位論文題目

Improve Its Properties for Use as Construction Material（高温高圧下での木材圧縮技術によるインドネシア産アルバシ
ア材の建築材料としての性能向上に関する研究）

論文審査委員

主

査

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

城戸

將江

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

吉塚

和治

（北九州市立大学国際環境工学部教授 工学博士）- 38 -

論文内容の要旨
Evaluating the environmental impact of material selection is crucial toaddressing sustainability issues. Regarding ecological benefits, utilizing wood
as a construction material is the most effective method to reduce carbon
dioxide emissions. Unfortunately, trees grow slowly, threatening thesustainability of the current wood supply. Therefore, developing alternative
sources of wood is very important, one of which is the utilization of
fast-growing tree species. Albasia (Albizia falcataria ) is a fast-growing tree
species commonly found in Indonesian forests and plantations. Besides having
many advantages, such as a short harvest period (4-7 years) and simple siterequirements, the development of albasia is also in line with the Indonesian
government's goal to become the world's largest supplier of lightwood throughthe ILCF (Indonesian Lightwood Cooperation Forum) in 2018. However, thelow density, hardness, and strength of albasia wood limit its commercial use.
Therefore, it is essential to improve the density and properties of wood, as
denser wood is frequently preferred for commercial use, particularly inconstruction. To enhance the value of fast-growing wood with low properties,
increasing its density in a procedure known as wood modification technology
is advantageous. This study aims to investigate the potential of sustainable
Indonesian albasia wood as a more valuable wood by improving its physicaland mechanical properties through compressed wood method under hightemperature and pressure.
The following is a brief description of what was done in each chapter. In
Chapter 1, the advantages of wood as a sustainable construction material are
outlined, trends in Indonesian albasia wood are discussed, and wood
modification emerges as a viable strategy for enhancing the properties offast-growing wood. In Chapter 2, the literature review aims to provide acomprehensive and critical overview of albasia, wood as a construction
material and wood modification parameters. In Chapter 3, the researchmethodology demonstrates how to collect data, analyze data, and target
research results. The study employs a combination of qualitative andquantitative methods to collect data, using an ethnographic and experimental
approach, respectively. In Chapter 4, due to the lack of references regarding
the Indonesian government’s new initiative to promote the potential ofIndonesian albasia wood, an in-depth investigation was conducted in a case- 39 -

study on the construction workers' community in Sudalarang Village, West
Java, Indonesia. This study used a qualitative method with an ethnographic
study, and the results provided insight into the introduction of wood, wood
sources, language terminology, and the use of albasia wood as a construction
material. In Chapter 5, wood modification experiments were conducted underhigh temperature and pressure to determine the physical properties of theIndonesian albasia board. Different temperatures were applied to albasia
wood (100°C, 120°C, 140°C, 140°C sandwich). The treatment process
influences the properties of density, discoloration, thickness, compression
ratio, equilibrium moisture content, and anatomical properties of the material.
With this procedure, the density can be increased to 0.62 kg/L, an increase ofabout 112.78% compared to untreated wood. In Chapter 6, further
experiments were conducted to improve the physical and mechanicalproperties of Indonesian albasia wood by optimizing the Voronoi densification
process. The results found that wooden slats with a millimeter structure
resembling a Voronoi pattern may represent a new trend in woodenarchitecture. In addition, the albasia Voronoi composite can increase thedensity of albasia wood by 211.54%, provide more stable EMC stability,
morphological analysis with improved microstructure bonding that is stillcomparable to natural wood, and increase longitudinal compressive strengthby 100.88%, tangential compressive strength by 883.12%, longitudinalbending strength by 144.05%, tangential bending strength by 859.36%, andtensile strength about 10 times higher than the control wood. In Chapter 7, a
comparative analysis of the Voronoi wood densification process was conducted
on Indonesian albasia wood and Japanese cedar wood. This study compares
the effects of Voronoi densification on the physical and mechanical properties
of Indonesian albasia and Japanese cedar, two abundant and fast-growing
species from their respective countries. With the same Voronoi wooddensification treatment, the increase in wood density, longitudinal
compressive strength, tangential compressive strength, and bending strengthof wood were significantly greater in Indonesian albasia than in Japanesecedar. In Chapter 8, the last chapter concludes all the results of the researchand provides recommendation for the future. Based on the results there are
four key findings, they are: 1) Albasia plays an important role in theconstruction industry for construction workers in Indonesia although its
application is still very limited; 2) Wood modification experiments under high- 40 -

temperature and pressure in this study can improve the density (increased
about 112.78%) and anatomical properties of wood; 3) Besides being a new
trend in wood architecture, Voronoi wood densification can improve wooddensity (211.54% increase), longitudinal (100.88% increase) andtangential(883.12% increase) compressive strength, longitudinal (144.05% increase) andtangential (859.36% increase) bending strength, more stable EMC, and bettermorphology; 4) The effects of the Voronoi wood densification treatment on
increasing wood density, longitudinal compressive strength, tangential
compressive strength, and bending strength were significantly greater inIndonesian albasia wood than in Japanese cedar wood.
In this study, I argue that the development potential of Indonesia'sabundant and rapidly growing albasia makes it a promising local resource forthe construction industry. In the future, it will contribute significantly not
only to the field of architecture but also to the environment, as the use ofalbasia wood will reduce reliance on slow-growing hardwood species sourced
from natural forests. This helps to reduce deforestation and preserve valuableecosystems and biodiversity.

- 41 -

論文審査の結果の要旨
本研究は、インドネシア産アルバシア材を対象に、高温高圧下での圧縮木材製造法により、その物理的・機械的特性を改善し、建材として利用可能なより価値の高い木材へ改質することを目的としている。
第 1 章では、持続可能な建設材料としての木材の利点について概説し、インド
ネシア産アルバシア材の動向を調査した。木材圧縮技術により、成長の早く密度の小さいアルバシア材の特性が、圧縮技術によって向上できる可能性が高いことを述べている。
第 2 章では、木材技術に関する文献レビューを行った。
第 3 章では、本研究のデータ収集、データ分析などの研究方法を示した。
第 4 章では、インドネシア西ジャワ州スダララン村の建設労働者コミュニティ
へのエスノグラフィック調査により、アルバシア材の供給源、アルバシア材に関する用語、伝統的な建設資材としての利用方法について述べた。
第 5 章では、高温高圧下での木材圧縮実験を行い、インドネシア産アルバシア
板の圧縮後の物性を調べた。さまざまな温度をアルバシア板に適用し、処理工程での材料の密度、変色状況、厚さの変化、圧縮率、平衡含水率などについて調べ、この処理により、密度は 0.62kg/L（無処理材の 213%）にまで増加させることができることなどを明らかにした。
第 6 章では、高温高圧下でのボロノイ高密度化材製造のプロセスを最適化し、圧縮化材の物理的・機械的特性を明らかにし、高密度化により高い強度向上が得られることを示した。
第 7 章では、アルバシア材とスギ材に、同じボロノイ高密度化処理を施し、木材の密度、縦圧縮強度、接線圧縮強度、曲げ強度の比較を行い、スギよりもアルバシアの方が処理後の強度性能の向上が有意であることを明らかにした。
第 8 章では、結論と将来への提言を述べている。
以上、本研究は、密度が小さく強度性能の低いインドネシア産アルバシア材を高温高圧下で圧縮処理し高強度化することで、建設産業にとって有望な地域資源となることを示した。研究成果は、自然林から供給される成長の遅い広葉樹種への依存を減らし、東南アジアでの森林伐採を削減することによって、貴重な生態系と生物多様性の保全に貢献することにも繋がる。世界的にも大規模建築に木材利用が推進されており、建築材料分野にも新しい知見を与えるものである。よって本論文の著者は博士(工学)の学位を受ける資格があるものと認める。

- 42 -氏名 （ 本 籍 ）ﾘｭｳ ｼﾞﾊｵ
刘 子浩（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４６号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当A study on the properties of sustainable concrete with various
学位論文題目

industrial by-product（各種産業副産物を用いたサステナブルコンクリートの特性に関する研究）

論文審査委員

主

査

高巣

幸二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

龍

有二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 工学博士）

審査委員

小山田

英弘

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

西浜

章平

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））- 43 -

論文内容の要旨
This paper comprehensively investigates multiple properties, including
drying shrinkage, creep, compressive strength, carbonation, and pore
structure of concrete. The study focuses on the utilization of industrial
by-products such as fly ash, GGBS, and biomass fly ash as substitutes for a
portion of cement, the incorporation of recycled fine aggregates, as well as theproperties of geopolymer concrete. The findings demonstrate that theincorporation of industrial by-products and recycled aggregates yields
concrete that meets strength requirements while exhibiting low deformation
characteristics. These findings hold significant implications for practicalengineering applications. Furthermore, it was observed that geopolymer
concrete exhibits higher strength properties, suggesting its potential as ahigh-strength concrete alternative.
CHAPTER 1 RESEARCH BACKGROUND AND PURPOSE OF THE
STUDY focuses on the physical and chemical properties of fly ash, biomass fly
ash and GGBS. In addition, a review of the currently widely accepted creep
prediction equations was carried out.
CHAPTER 2 PREVIOUS LITERATURE REVIEW mainly introduces thecurrent status of research on fly ash concrete, GGBS concrete and geopolymer
concrete.
CHAPTER 3 A STUDY ON ENGINEERING PROPERTIES AND
ENVIRONMENTAL IMPACT OF SUSTAINABLE CONCRETE WITH FLY
ASH OR GGBS analyzed the deformation properties of concrete containingsome portion of fly ash or GGBS as fine aggregate or cement and introduced aparameter to capture the effect of fly ash content in the creep prediction model.
The results show that the incorporation of cementitious materials instead of
cement can reduce the creep and dry shrinkage of concrete, and theintroduction of a variable of cementitious materials can effectively improve
the accuracy of the continuation prediction model.
CHAPTER 4 THE EFFECT OF BIOMASS FLY ASH AND LIMESTONEPOWDER ON THE PROPERTIES OF CONCRETE carried out the propertiesof concrete with biomass fly ash or limestone power and the relationshipbetween the compressive strength and pore structure of concrete. The results
showed that, similar to fly ash, the incorporation of biomass fly ash could
improve the pore structure of concrete.

- 44 -

CHAPTER 5 THE EFFECT OF CEMENTITIOUS MATERIALS ON THE
ENGINEERING PROPERTIES AND PORE STRUCTURE OF CONCRETE
WITH RECYCLED FINE AGGREGATE examined the impact of incorporating
fly ash or GGBS in concrete and its relationship with the compressive
strength and pore structure. The findings indicated that the addition of fly
ash and GGBS to RFA concrete resulted in an increase in its compressive
strength. In terms of drying shrinkage, substituting cement with fly ash or
GGBS substantially reduced the drying shrinkage of RFA concrete. However,a higher content of cementitious materials (fly ash and GGBS) decreased thecarbonation resistance of RFA concrete. The introduction of FA or GGBS into
the concrete modified its pore structure, leading to a reduction in the volume
of capillaries larger than 0.05μm. Pores exceeding 0.05μm in diameter wereclassified as harmful pores, those ranging from 0.01μm to 0.05μm werecategorized as small harmful pores, while pores smaller than 0.01μm wereconsidered harmless pores.
CHAPTER 6 THE EFFECT OF FLY ASH AND VARIOUS RENEWABLE
AGGREGATES ON THE CREEP OF CONCRETE analyzed the effect of fly
ash and molten slag fine aggregate on creep. Results showed that the additionof fly ash in concrete showcased a strain suppression effect. While the impact
on creep strain at a 25% substitution rate of molten slag was relatively small,an increased substitution rate of 50% exhibited a tendency towards elevatedcreep strain.
CHAPTER 7 THE PROPERTIES OF FLY ASH, BIOMASS FLY ASH, AND
GGBS-BASED GEOPOLYMER CONCRETE showed that the mechanicalproperties of geopolymer concrete are different from those of ordinary concrete.
The equations of static modulus of elasticity versus dynamic modulus ofelasticity and static modulus of elasticity versus compressive strength ofgeopolymer concrete were determined by linear regression analysis.

- 45 -

論文審査の結果の要旨
本論文は、フライアッシュ（FA）、高炉スラグ微粉末（GGBS）、木質バイオマス
フライアッシュ（BFA）などの産業副産物をセメント代替若しくは細骨材代替として利用したジオポリマー（GP）コンクリートを含むサステナブルコンクリートに焦点を当て、さらに再生骨材を含む多種類の骨材の影響を加味した時の圧縮強度、
乾燥収縮、クリープ性状、中性化性状、空隙構造などの複数の特性を包括的に検討したものである。論文は 8 章から構成されている。第 1 章は、研究背景と研究目的を示している。第 2 章は、FA コンクリート、GGBS コンクリート、BFA コンク
リートおよび GP コンクリートに関連する先行文献のレビュー結果を示している。
第 3 章は、FA および GGBS を混合したサステナブルコンクリートの諸特性と環境負荷への影響に関する実験・解析を実施し、FA 含有量をパラメータとしてコンク
リートの変形特性を分析するとともに、既往のクリープ予測式に補正係数 K を与えることによりサステナブルコンクリートのクリープ予測モデルを構築した。
第 4 章は、BFA および石灰石微粉末を使用したコンクリートの圧縮強度と細孔構造の関係について検討し、混和材の違いの影響をモデル化した。第 5 章は、再生細骨材を使用したコンクリートの圧縮強度と細孔構造をセメント量と混和材量で評価するモデルを検討し、その適用性を評価した。圧縮強度は細孔直径 0.05～2
μm の細孔量と高い相関を有し、中性化速度係数は細孔直径 0.003～0.01μm の細孔量と高い相関を示した。第 6 章は、FA を 30％内割で溶融スラグ細骨材を使用したコンクリートについて検討し、溶融スラグ細骨材の増加に伴い乾燥収縮は抑制されるが、クリープ変形は増加することを明らかにした。第 7 章は、FA、BFA お
よび GGBS ベースの GP コンクリートの特性を実験により検討し、GP コンクリー
トの静弾性係数が通常のコンクリートより値が低くなることを明らかにした。さらに、静弾性係数および動弾性係数と圧縮強度の関係式は、線形関係を示すことを明らかにして、通常のコンクリートと同様に静弾性係数と動弾性係数から圧縮強度の予測式を提案した。第 8 章は、得られた成果をまとめると共に今後の展望を示して結論とした。上記に示したように、本論文はコンクリート工学分野において新しい知見を与える有用性に富んだ実測・実験研究で信頼性が高く学術的に価値があり優れた効用効果を有する論文であると認められる。
よって、本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 46 -氏名 （ 本 籍 ）ﾘｭｳ ｿｱﾝ
刘 祖安（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４７号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Study on the thermal performance of lightweight wall using
学位論文題目

Phase-Change Material（Phase-Change Material を用いた軽量壁の熱性能に関する研究）

論文審査委員

主

査

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

白石

靖幸

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

保木

和明

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））

審査委員

山本

勝俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））- 47 -

論文内容の要旨
The aim of this study is to ascertain the basic scientific problem of theinfluence laws and suitability of different PCM thermo-physical parameterson the thermal performance of lightweight walls under different thermalboundaries through theoretical analysis, numerical simulation, andexperiment, so as to realize the efficient application of PCM in lightweightwalls. Meanwhile, evaluate the energy-saving potential (cooling and heating)of lightweight walls using PCM applied to buildings and determine economic
feasibility in different climates/cities.
In Chapter 1, the background and current state of research are described,
and the purpose and content of this paper are determined.
In Chapter 2, the causes of the indoor thermal environment and the heattransfer process of the envelope were analyzed theoretically, and themathematical model and solution method were established. Meanwhile, theevaluation indexes were proposed.
In Chapter 3, the influence rules of PCM thermo-physical parameters(phase-transition temperature, location, thickness, latent heat, thermal
conductivity, density and specific heat) on the thermal performance oflightweight building walls were systematically evaluated.
In Chapter 4, the influence laws and contribution efficiency of different
PCM parameters on the thermal performance of lightweight walls withdifferent thermal resistances (Rwt) were assessed.
In Chapter 5, the difference, applicability and appropriate parameters forthe application effect of PCM integrated into different directions of walls are
determined.
In Chapter 6, the effectiveness of different kinds/configurations of PCM on
the thermal performance of lightweight building walls in winter and summer
are analysed, and suitable PCM kinds/configurations for both seasons were
proposed.
In Chapter 7, the regulation ability of PCM on the thermal performance oflightweight building walls and indoor thermal environments in different
seasons with natural environments (no mechanical equipment) werediscussed by experimental measurements.
In Chapter 8, the energy-saving potential (cooling and heating) of PCM
lightweight wall applied to building was obtained and their economic
suitability in different climates/cities were evaluated.
In Chapter 9, the main research results of this paper were summarized.

- 48 -

The research results can provide reference for decision-makers to selectsuitable PCM products in lightweight wall or building in terms ofenergy-saving and economics, and provide data support for manufacturers todevelop innovative energy-saving lightweight wall products using PCM.

- 49 -

論文審査の結果の要旨
本研究の目的は、異なる熱境界条件下における Phase-Change Material（以下、PCM）の各パラメータが軽量壁の熱性能に及ぼす影響及びそのメカニズムを明らかにし、軽量壁への PCM の効率的な適用をさらに実現することである。また、建築物における PCM を使用した軽量壁の省エネルギーポテンシャル（冷房および暖房負荷需要の削減）を求め、異なる気候下における軽量壁の経済性を明らかにする。
第 1 章では、研究の背景、目的及び論文の構成を述べている。
第 2 章では、PCM を用いた軽量壁の伝熱モデルを構築し、エンタルピー法を用い、数値シミュレーション（CFD）により検証を行った。そして、PCM が軽量壁の熱性能に及ぼす影響について評価指標を提案した。
第 3 章では、PCM の熱物理パラメータ（位置、厚さ、潜熱、熱伝導率、密度、
比熱など）が軽量壁の熱性能に及ぼす影響及びそのメカニズムを系統的に評価した。
第 4 章では、異なる熱抵抗を持つ軽量壁の熱性能に対する異なる PCM パラメー
タの影響パターンと寄与度を分析した。
第 5 章では、異なる方向の壁に PCM を一体化する際の効果の違い、応用可能性、
適切な熱パラメータを明らかにした。
第 6 章では、PCM の種類と組み合わせの違いが冬と夏の軽量壁の熱性能に及ぼす影響について考察し、両季節に適した PCM の種類と組み合わせを提案した。
第 7 章では、異なる季節の自然環境の下で、PCM が軽量壁の熱性能へ与える影
響と室内温熱環境を調整する能力についてモックアップ試験に基づいて分析した。
第 8 章では、建築物に使用する PCM 軽量壁の省エネルギーポテンシャルを求め、異なる気候や熱環境における経済的適合性を評価した。
第 9 章では、各章で得られた知見をまとめ、総括としている。
以上、本論文では、異なる熱境界条件下における軽量壁の熱性能に対する PCMの熱物理パラメータの影響及びそのメカニズムを解明し、軽量壁の熱性能とエネ
ルギー効率を向上させるための最適な PCM のパラメータと組み合わせを提案した。
この研究成果は、軽量壁への PCM の使用に関する研究を理論的に充実させ、異なる熱境界条件下における外壁構造の熱性能向上のための PCM の適用に関する体系的な評価方法を提供した。また、意思決定者が省エネルギーと経済性の観点から
軽量壁や建築物に適した PCM 製品を選択する際の有益なデータを提供するものであり、メーカーが PCM を使用した革新的な省エネルギー軽量壁製品を開発する際の支援も可能となる。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 50 -氏名 （ 本 籍 ）ﾜﾝ ﾀﾞ
万 达（中国）学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４８号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当EMPIRICAL RESEARCH ON HUMAN-AI COLLABORATIVEARCHITECTURAL DESIGN PROCESS THROUGH A DEEP
学位論文題目LEARNING APPROACH（ディープラーニングアプローチによる人間と AI の協働建築設
計プロセスの実証的研究）

論文審査委員

主

査

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

白石

靖幸

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

今井

裕之

（北九州市立大学国際環境工学部准教授
博士（環境科学））- 51 -

論文内容の要旨
In the current era of digitalization and information technology, the rapid
development of technology has a profound impact on architectural design.
Traditional architectural design paradigms are often limited to personal
experience and subjective consciousness, making it difficult tocomprehensively analyze and synthesize various factors and needs. The
emergence of AI technology provides a new approach and method forarchitectural design, injecting more creative and sustainable potential into
the design process.
The purpose of this thesis is to explore how AI technologies intervene in thearchitectural design process and to discuss the importance and approaches
that drive the paradigm shift towards human-AI collaboration inarchitectural design. The research is conducted from two perspectives:
theoretical and practical. At the theoretical level, how AI technologies affectarchitectural design through technological evolution is analyzed, as well as
the advantages, disadvantages and trends of different AI networks insustainably analyzing and optimizing different kinds of architectural designs.
Further, based on this, the methodology of how to develop a reflection on thenature of technology and data is discussed. At the practical level, AI methods
that are inventive and capable of performance-based design are constructed
and trained. And the basic process of human-AI collaborative architecturaldesign is presented with an empirical study.
Chapter 1 elaborates the research background and research purposes andpresents the research motivation and objectives by introducing the current
status of energy consumption in the B&C industry, resolving the developmentof performance-based design, and the interaction and development of AI andarchitectural design. The research framework is also organized.
Chapter 2 is a systematic review of recent literature and data analysis. The
aim is to sort out the hot spots of AI technology applications in different
research fields through systematic analysis of research trends combined withcross-comparative generalization. In other words, the answers to theaforementioned " Approaches Toolbox" questions are answered in this chapter.
At the same time, the research gaps are summarized to guide the next stages.
Chapter 3 is the methodological chapter. This chapter presents the researchstrategies to cope with the above research gaps. It also briefly addresses the- 52 -

research methods adopted under these strategies.
Chapter 4 to Chapter 7 present the implementation of the above strategies
in detail. This includes enhancing the performance of model generation
results through empowering of samples, improving model generation
capabilities through data augmentation and generator replacement, andconducting an empirical study of human-AI collaborative design processes andresults through practical projects.
Chapter 8, which concludes, summarizes the above overall research fromboth theoretical and practical aspects. Meanwhile, the imagination of futureadvancement is developed.
The results of this thesis not only provide a theoretical reference andmethodological basis for future research on human-AI collaborativearchitectural design at a broader and higher level but also attempt to explore
new ideas and methods for the field of architectural design during theevolution of the old and new paradigms, ultimately realizing the purpose ofsustainable development of the B&C industry.

- 53 -

論文審査の結果の要旨
本研究は建築設計方法の新たなパラダイムとなる可能性のあるディープラー
ニング（深層学習）を基盤とした、専門的知識を有する人間と AI の協働によるデザイン手法を開発することを目的としている。
第 1 章では、研究の背景と目的が述べられ、研究の枠組みが整理されている。
第 2 章では、既存研究に関するレビューと分析が行われ、他の研究分野での AI技術の適用例が整理され、建築デザインの生成に関する研究では、まだ、AI 技術の導入が進んでいないことを示した。第 3 章では、AI 技術導入のための戦略と、研究方法が提案されている。第 4 章では、Solar Decathlon コンペティションのエントリーをもとに、太陽熱を利用する省エネルギー建築の平面と立面をサンプ
ルとして利用する手法が示され、統一されたサンプル作成プロセスを通じて、98のサンプルが取得された。第 5 章では、離散特性画像合成（SD-GAN：Semantic
Decomposition-Generative Adversarial Networks）による初期トレーニングと生成結果を評価し、生成方法を改善することで、理想的なトレーニング効果が達成できることを明らかにした。第 6 章では、より複雑な建物ファサード生成の課題に取り組み、SD-GAN の生成能力を向上させる方法を提案した。専門家による主観
的および客観的評価を通じて、画像の領域検出である U-net++が元のジェネレー
ターである U-net と比較して利点を示さないこと、姿勢推定手法である HRNet が
最も省エネルギー効率の高い結果を最短トレーニング時間で達成すること、さらに、画像分割による AttU-net は最も優れた生成能力を有しているが、長いトレー
ニング時間を要すことを明らかにした。第 7 章では、6 章の結果から、北京にある 3 つの農村住宅を対象に、「生成-評価-調整-シミュレーション」の手法を用いて人間と AI との協働による建築デザインを実証的に生成している。HRNet と
AttU-net を使用してデザインソリューションを生成し、元のケースと比較し、SD-GAN によって一定の省エネルギー性能を達成できることを示した。第 8 章では、各章の結論がまとめられている。
以上、本研究は、専門知識を有する人間と AI による画像生成技術との協働による新たな建築設計手法を提案し、AI 活用が建築設計のパラダイム転換につながる重要な技術であることを明らかにしており、当分野を大きく発展させるものである。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 54 -氏名 （ 本 籍 ）ﾜﾝ ﾔﾌｪｲ
王 亚飞（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２４９号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Effect of virtual power plant scheme on the supply and
学位論文題目demand sides based on the techno-economic analysis（技術経済分析に基づく仮想発電所制度の供給側と需要側への影響に関する研究）

論文審査委員

主

査

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

陶山

裕樹

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））

審査委員

礒田

隆聡

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））- 55 -

論文内容の要旨
Against the background of energy shortage and secure supply requirements,
renewable energy has developed steadily in recent years. As most distributed
energy resources (DERs) are accessible in urban areas, interest has increased
in regard to evaluating the potential advantages from introducing virtual
power plants (VPPs) comprised of DERs into such areas. A VPP provides asolution for improving an energy self-sufficiency rate, as an alternative toexpanding the capacity of a conventional power plant (CPP).
IN CHAPTER 1, the international as well as Japan’s energy situation,bottlenecks, and historical evolution were analyzed. These factors lead to thenecessity of developing renewable energy sources.
IN CHAPTER 2, a detailed review of the application of VPPs was provided.
IN CHAPTER 3, main research methods and VPP model were introduced.
IN CHAPTER 4, the energy consumption characteristics of buildings in
Higashida area was analyzed.
IN CHAPTER 5, the feasibility of VPPs through the construction of local
renewable energy and energy storage technology in Higashida area wasevaluated.
IN CHAPTER 6, a VPP model consisted of updating high efficiency
appliances, photovoltaic and energy storage systems was proposed. A
comprehensive analysis for assessing the technical, economic andenvironmental benefits deriving from the VPP was presented. Theenergy-saving potential of a VPP composed of photovoltaic (PV) and energy
storage system (ESS) and high efficiency appliances was explored, based on
historical monitoring data in Higashida Smart Community The economic
performance of the VPP was evaluated based on a payback period and totallife cycle cost analysis.
IN CHAPTER 7, a comprehensive method for analyzing the feasibility ofusing a VPP to benefit both the plant and demand sides was proposed.
Considering the imbalance of the benefits between the demand and plantsides, cooperative game theory was applied to explore the cooperation
potential.
THE CHAPTER 8 is conclusions and prospects. Summarized theconclusions of each chapter.

- 56 -

論文審査の結果の要旨
本研究は、電力自給自足を実現し、省エネルギー及び二酸化炭素削減を図るた
めに、従来の火力発電所と仮想発電所(VPP:Virtual Power Plant)における技術的、経済的及び環境的な利益を比較することを目的としている。スマートコミュニテ
ィが仮想発電所の支援を受けて電力自給自足を実現することが可能であり、発電所と需要側の両者が利益を得るための総合的な方法を提案している。
第一章では、研究の背景と目的について説明した。
第二章では、仮想発電所に関連する従来研究を調査し、研究の重要性を述べた。
第三章では、研究方法を提案し、評価指標を選定し、分析モデルを構築した。
第四章では、北九州市東田スマートコミュニティにおける年間実測データを用
いて、業種別の建物のエネルギー消費量を調査分析し、その特性を明らかにした。
第五章では、地域のエネルギー自給率を高めるため、従来の火力発電所の拡張と仮想発電所の導入という 2 つのシナリオを比較し、仮想発電所適用の可能性を明らかにした。
第六章では、高効率の電気設備、太陽光発電、エネルギー貯蔵システムで構成される仮想発電所の応用可能性を分析し、エネルギー自給自足の可能性と、経済的、環境的な利益を探した。
第七章では、提案された仮想発電所モデルに基づき、ゲーム理論を適用し、需要側と発電所側の相互利益のために投資と利益配分を最適化した。
第八章では、各章で得られた知見をまとめ、今後の展望を示した。
以上のように、本研究は仮想発電所の導入により、電力自給自足を実現するためのシナリオを分析し、発電所と需要側の利益配分に対する解決策を提案したものである。一連の研究成果は、当該分野に新しい知見を与えるものであり、仮想発電所の普及と経済効果の向上に寄与している。よって、本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 57 -氏名 （ 本 籍 ）ﾕ ﾊｲﾐﾝ
余 海铭（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２５０号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Study on the effect of mitigation strategies on microclimate
学位論文題目and thermal comfort in urban squares（都市広場における環境緩和策が微気候と熱的快適性に与える影響に関する研究）

論文審査委員

主

査

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学）
）

審査委員

小山田

英弘

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

森田

洋

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（農学））- 58 -

論文内容の要旨
Regulating the landscape configuration of urban green spaces has been
widely accepted as a measure to mitigate the urban thermal environment.
However, research on the thermal environments of urban squares, an
important component of urban green spaces, is still lacking. Therefore, it is
crucial to propose, validate, optimize, and implement measures to alleviate
the thermal environments of urban squares.
This study utilizes the Envi-met model to quantitatively examine theeffectiveness of mitigation measures in urban squares during both winter andsummer seasons. Additionally, an evolutionary game model is employed toinvestigate institutional coordination in the process of formulating andimplementing mitigation measures.
Chapters 1 and 2 define key concepts, highlight research gaps, and outline
the objectives of the study.
Chapter 3 introduces the research methodology, including the selection ofresearch areas and principles of experimental design.
Chapters 4 conduct a statistical analysis of urban squares in Xi'an, China to
identify factors influencing the thermal environment of these spaces.
Additionally, a case study is conducted at Yenta Square, involving
microclimate measurements and surveys.
In Chapters 5 and 6, the coverage of key landscape factors is used as aquantitative indicator for modeling and simulation using Envi-met. The
simulation results are analyzed numerically.
Chapter 7 explores institutional coordination issues in implementing
mitigation measures using an evolutionary game model.
Chapter 8 presents the conclusions of the study.
This study proposed the adjustment interval of landscape configuration to
alleviate the thermal environment of urban square and preliminarily verified
the interaction between landscape factors. Additionally, this study elucidates
the mechanisms influencing the formulation and implementation of
mitigation measures. Our findings not only assist designers in maximizing
the effects of mitigation measures through appropriate configurations but also
aid decision-makers in making informed choices and promoting theimplementation of mitigation measures.

- 59 -

論文審査の結果の要旨
本研究は、中国西安市を対象に、急速に悪化している都市の熱環境を緩和するために、都市内の広場における熱環境緩和策を提案し、夏季、冬季の緩和策の効
果を定量的に検証し、年間を通じた緩和策の最適化手法を開発することを目的としている。また、進化ゲームモデル手法を通じ、緩和策の策定と実施過程での制度面での協調がもたらす影響を分析している。
第 1 章では、研究背景と目的を述べている。
第 2 章では、都市の熱環境に関する既存研究を調査し、本研究で取り扱う重要な概念を定義し、第 3 章では、研究方法を示した。
第 4 章では、中国西安の典型的な広場を研究対象とし、都市広場の熱環境に影響を及ぼす要因を洗い出し、微気候測定とアンケート調査を行い、典型的な都市
広場の熱環境の現状を明らかにした。
第 5 章では、動的都市環境シミュレーションソフトを使用し、典型的な都市広場の熱環境モデルを構築し、実測値との比較によりモデルの正確性を検証している。
第 6 章では、都市広場の重要な景観要素による土地カバー率を定量指標とし、
サンプルデザインからモデルを構築し、シミュレーションを行った。シミュレー
ション結果の回帰分析により、冬季と夏季の都市広場における緩和策を定量的に分析し、これらの緩和策間に相互作用が存在することを明らかにした。
第 7 章では、進化ゲームモデルを構築し、緩和策の実際の実施過程における組織間の協調問題を分析し、緩和策の策定と実施を促進するためのキーとなるパラメータを明らかにした。
第 8 章では、各章で得られた結論をまとめている。
以上、本研究は、中国西安市を対象に、夏季、冬季を通じ都市広場の熱環境緩和策の効果を定量的に検証し、最適化する手法を提示した。研究成果は、都市広場の設計者が緩和策の影響を最大限に発揮するための適切な知見を提示しており、都市環境分野に大きく貢献することが期待される。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 60 -氏名 （ 本 籍 ）ｵｳ ﾎｳｹﾝ王 鹏轩（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２５１号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Evaluation on environmental, economic and energy savings of
学位論文題目ground source heat pumps in cold region of China（中国寒冷地における地中熱ヒートポンプの環境性・経済性・省エネルギー性に関する評価研究）

論文審査委員

主

査

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

秋葉

勇

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））- 61 -

論文内容の要旨
China continues to recommend carbon peaking and carbon neutrality, whichsets the stage for changes in its economic and social development. Groundsource heat pumps (GSHPs) have emerged as a rapidly growing alternative
energy source, particularly suitable for the colder regions of northern China.
This paper provides a comprehensive overview of the adaptability of groundsource heat pumps in cold regions, addresses the challenges associated withsoil thermal imbalance, discusses the optimization of heat transfer pore
spacing, and emphasizes the environmental, economic, and energy efficiencyof ground source heat pumps. Addressing the challenges associated with soil
thermal imbalance and optimizing the spacing of heat transfer boreholes are
key steps in maximizing the efficiency and reliability of GSHPs. the energy,
economic, and environmental benefits of GSHPs further emphasize theirpotential for widespread implementation. With attention to technologicaladvances and policies, GSHPs can be effectively utilized to promotesustainable development and environmental protection.
The structures are explored as follows:
In Chapter 1, the background and purpose of the study are described.
In Chapter 2, the development of ground source heat pump technology andtechnical bottlenecks are presented.
In Chapter 3, the basic information of the research object and the main
research methods of this paper are presented.
In Chapter 4, the simulation and monitoring data of the subsurface soil
temperature field of ground source heat pumps are analyzed and studied.
In Chapter 5, the energy efficiency and energy conservation of the groundsource heat pump system are analyzed .
In Chapter 6, the economical and environmental aspects of the groundsource heat pump system are analyzed.
In chapter 7, conclusions and perspectives are summarized.

- 62 -

論文審査の結果の要旨
本研究の目的は、中国の厳寒地域における省エネルギー・二酸化炭素削減技術の応用を促進するために、地中熱ヒートポンプシステムを環境性、経済性、省エ
ネルギー性の観点から総合的に評価すると同時に、地中熱ヒートポンプの運転における土壌熱収支問題を研究し、ボーリング孔の間隔と運転方式を最適化することである。
第一章では、研究の背景と目的を述べている。
第二章では、これまでの地中熱ヒートポンプの研究開発の現状を調査し、本研究の重要性を述べた。
第三章では、研究方法を提案し、地中熱ヒートポンプの土壌温度場モデルと運転性能のモデルを構築した。
第四章では、モニタリングとモデリングデータに基づき、地中熱ヒートポンプ
が中国の寒冷地において長期運転後も地中温度のバランスを維持できたことを立証した。また、ボーリング間隔の最適化案を提案した。
第五章では、モニタリングとモデリングデータの結果に基づき、地中熱ヒート
ポンプシステムが長期運転において安定した性能を発揮し、高い性能係数と良好な省エネ効果を発揮したことを明らかにした。 同時に、エネルギー伝達過程におけるシステムの損失について、最適化のための提言を行った。
第六章では、中国の寒冷地における地中熱ヒートポンプの適応性を環境面及び経済面から評価した。 その結果、地中熱ヒートポンプシステムには経済的・環境的に大きなメリットがあり、この技術の普及が省エネ・排出削減目標の達成につながることを明らかにした。
第七章では、各章で得られた知見をまとめた。
以上のように、本研究は、地中熱ヒートポンプシステムの長期運転を総合的に評価し、特に運転方法の最適化と省エネルギーに焦点を当てた。研究結果は、この分野における新たな知見を提供し、中国の寒冷地における地中熱ヒートポンプ技術の普及を促進し、省エネルギーと炭素排出削減の目標を達成する一助となるものである。よって、本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 63 -氏名 （ 本 籍 ）ｼﾞｬﾝ ﾍﾟｲ张 霈（中国）学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２５２号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Research on Vitality and Sustainable Development of Urban
学位論文題目

Villages from the Urban Perspective（都市的視点によるアーバンビレッジの活力と持続可能な発展に関する研究）

論文審査委員

主

査

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高巣

幸二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

朝見

賢二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 工学博士）- 64 -

論文内容の要旨
China's urban development has shifted from rapid urbanization to stock
development with urban renewal as the main focus, but the backward
facilities and inefficient allocation of public resources in urban villages makeit difficult to support sustainable urban development, leading to a decline in
the quality of life of residents and dissipation of urban vitality. Urban vitality
is an important indicator of healthy and sustainable urban development, and
it is of great significance to study the impacts of urban villages on vitality, tore-conceptualize the value of urban villages, and to explore the development
path of urban villages for the sustainable development of cities.
This study takes urban villages as an indicator of the specificity of theurban built environment and uses regression modeling to study the
relationship between urban vitality and the built environment, to explore theeffects of urban form, urban function, and urban villages on vitality, and todemonstrate the value of vitality embodied in urban villages from an urban
perspective.
The following is a brief description of what was done in each chapter.
In Chapter 1, the urban problems brought about by rapid urban
construction and rough development are raised, the reasons for the emergenceof urban villages and the importance of urban vitality in sustainable
development are outlined.
In Chapter 2, the theoretical basis and current research status of urban
vitality and the urban built environment are introduced. In addition, relevant
studies on urban vitality and urban impact mechanisms are reviewed.
In Chapter 3, I introduce the data sources used in this study andpre-process the open-source data. The main research methodology of thispaper is identified based on the literature study.
In Chapter 4, a comprehensive urban vitality measurement system ispresented. Five indicators are selected from the three main components ofurban vitality - economic vitality, social vitality and cultural vitality - and acomprehensive evaluation of Shenzhen's vitality is conducted based on
multi-source big data, which reveals that the vitality of the central area of thecity is higher than that of the peripheral areas.
In Chapter 5, the relationship between urban vitality and the influence ofbuilt environment factors is investigated. Twelve indicators were selected as- 65 -

independent variables. SLM model and GWR model were constructed tocompare the changes of urban vitality with various explanatory variables. The
results show that dense road networks, rich and diverse transportation
facilities, dense commercial facilities, entertainment facilities, and sports andleisure facilities are beneficial factors that promote urban vitality. However,urban villages and residential neighborhoods have a negative impact on urban
vitality, while building density has the least impact on urban vitality. The
three aspects of the built environment in this study explain 44.5% of thevariation in Shenzhen's vitality, and there is spatial heterogeneity in theeffects. Finally, strategies to activate urban vitality are proposed.
In Chapter 6, an empirical study of urban village renewal based on vitality
revitalization is presented in the example of Nantou Old Town.
In Chapter 7, the study is concluded and discussed.
In conclusion, this study takes urban villages and urban vitality as theresearch object and proposes a quantifiable and replicable framework for theadaptation of urban villages in Shenzhen. After assessing Shenzhen's vitality
in terms of economic, social, and cultural aspects, a regression model isdeveloped to analyze the relationship between vitality and the built
environment. Finally, an empirical case study is conducted. It is hoped that
this will deepen the community's understanding of urban villages and provide
a theoretical basis for the long-term revitalization and sustainable
development of cities.

- 66 -

論文審査の結果の要旨
本研究は、中国深圳市を対象にアーバンビレッジが都市の形態、機能及び都市の活力に与える影響を明らかにし、アーバンビレッジが具現化する活力の価値を都市の視点から実証的に示すことを目的としている。
第 1 章では、急速な都市の乱開発がもたらした都市問題に焦点を当て、アーバ
ンビレッジの出現の背景と持続可能な都市発展における都市活力の重要性について述べている。
第 2 章では、都市の活力とそれに影響を与えるメカニズムに関する先行研究を調査し、本研究の重要性を述べた。
第 3 章では、研究で使用したデータソースを示し、オープンソースデータの前処理について説明した。また、文献調査に基づいて、本研究の主要な研究手法を明示した。
第 4 章では、包括的な都市の活力の測定システムを提案している。経済活力、
社会活力、文化活力の 3 つの要素から選ばれた 5 つの指標を使用し、深圳市の活力をビッグデータに基づいて総合的に評価し、深圳市では、都市中心部の活力が周辺部よりも高いことを示した。
第 5 章では、都市の活力と建築環境要因の関連性を探るため、12 の指標を独立変数とし、SLM モデルと GWR モデルを用いて都市活力の変化を比較した。その結果、道路網の密集、多様な交通施設、商業施設、娯楽施設、スポーツ・レジャー
施設が都市の活力を促進する要因であること、一方で、アーバンビレッジや住宅地の中には都市活力を低下させるものもあること、建築面積に基づく建物密度は都市活力には影響を与えないことを明らかにした。また、採用された建築環境の3 つの側面で、都市の活力の変動の 44.5％が説明でき、活力がもたらす効果には
空間的な不均一性があることも明らかにした。
第 6 章では、南投旧市街を例に挙げ、活力再生に基づく都市集落再生の実証研究を行い、アーバンビレッジがもたらすプラスの効果を例示した。
第 7 章では、本研究の総括と考察をまとめている。
以上、本研究は、経済的、社会的、文化的な観点から深圳市の都市活力を評価
し、アーバンビレッジがもたらす都市活力と建築環境の関係を分析する回帰モデ
ルを開発した。アーバンビレッジに対する地域社会の理解を深め、都市の長期的な活性化と持続可能な発展のための理論的基礎を提供しており、都市計画分野に
新たな知見をもたらすものである。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 67 -氏名 （ 本 籍 ）ｼﾞｮｳ ｳﾙｲ
周 睿（中国）学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２５３号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Research on the relationship between pro-environmental
behaviors and relocation based on surveys in China, Korea,
学位論文題目and Japan（日中韓における社会調査に基づく環境配慮行動と移住との関係に関する研究）

論文審査委員

主

査

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

城戸

將江

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

加藤

尊秋

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））- 68 -

論文内容の要旨
This research aimed to investigate the interaction between individuals'
pro-environmental behaviors(PEBs) and relocation, bridging the gap in
understanding the relationship between urbanization and environmental
protection at the micro scale and to take the chance of relocation as a window
to enlarge PEBs. To achieve this, the study focused on China, Korea, andJapan, representing a developing country and two developed countries in Asia.
The research extensively examined relocation from rural to urban areas andurban to rural areas in these countries. Additionally, different PEBs werecompared and analyzed across different contexts.
Chapter 1: In this chapter, the background of the research was described,
emphasizing the significance of studying the interaction between PEBs andrelocation.
Chapter 2: The existing works and initiatives in the field were reviewed.
Conceptual framework and method were conducted in this chapter.
Chapter 3: It is a preliminary study applying the method, which discussed
the relationship between willingness to pay for quality air and relocation fromrural to urban area in China.
Chapter 4: Through the analysis of the general social survey data from
China in 2018, the research discovered that rural-urban mobility increases
people's willingness to pay for quality air. However, it does not affect their
willingness to pay for renewable energy. The disparities between rural andurban areas in China were considered, and the significance of urban living
experience in influencing willingness to pay for quality air was highlighted.
Chapter 5: This chapter explores the relationship between the intention to
relocate and pro-environmental behaviors by utilizing surveys in Korea. The
findings indicate that the intention to return to rural areas is not significantly
linked to environmental protection attitudes, but support for rural return
policy is connected to positive environmental attitudes. Moreover, thewillingness to pay for environmental protection is associated with individuals'
recycling behavior. The study reveals a consistent high level of support forgovernment spending on the environment.
Chapter 6: This chapter examines the relationship between settlement
consciousness and PEBs in Japan, revealing no significant correlation. But
relocation experience was found connected to the habit of turning off- 69 -

electricity. Individuals under 50 years old living in small cities or villages
show a higher likelihood of using eco-products. Additionally, the study
observes a trend of people moving from big cities to small cities, which may
contribute to increased eco-product usage.
Chapter 7: This chapter conducts a comparative analysis of PEBs in China,
Korea, and Japan. It compares factors such as urbanization rate, humandevelopment index, migration ranking, and policy differences to identify
similarities and differences among these countries. The analysis aims tounderstand how relocation relates to PEBs in different contexts. By
considering the unique characteristics of each country, this analysis provides
valuable insights for policymakers in designing effective environmental
protection policies.
Chapter 8: Chapter 8 provides a comprehensive summary of the researchfindings and discusses the limitations encountered during the study. It also
identifies areas for further research and exploration in the field.
This study is significant as it explores the connection between population
relocation and environmental behaviors. By examining individual
environmental attitudes, behaviors, and policy support in the context of China,
South Korea, and Japan, it fills a research gap at the micro level. The findings
provide valuable insights for the development of effective environmental
protection policies and contribute to global sustainability goals. Additionally,
this study lays the groundwork for future research and decision-making in thefield of population relocation and environmental sustainability.

- 70 -

論文審査の結果の要旨
本研究は、個人の環境配慮行動（pro-environmental behaviors）と移住経験
及び移住意向との関係を探り、都市化と環境保護との関係をミクロスケールで理解し、環境配慮行動を拡大する糸口となる移住の役割を検証することを目的としている。
第 1 章では、研究の背景、移住と環境配慮行動の関係を検証する意義を述べている。
第 2 章では、環境配慮行動の変化に影響を及ぼす要因についての既存の研究をまとめ、本研究の枠組みと研究方法を示した。
第 3 章では、研究方法の妥当性を検証した。
第 4 章では、2018 年の中国の社会調査データを分析し、農村部から都市部への移住は、質の高い空気に対する人々の支払い意欲を高める一方、再生可能エネル
ギーに対する支払い意欲には影響しないことなどを明らかにした。
第 5 章では、韓国の社会調査のデータから農村への回帰意欲と環境配慮行動との関係を分析し、両者には直接的に有意な関連はないが、回帰意欲と回帰政策とには有意な関連があり、農村回帰政策への支持は環境配慮行動と間接的に関連していること、環境保護に対する支払い意欲は、個人のリサイクル行動と関連していることなどを明らかにした。
第 6 章では、日本人の定住意識と環境配慮行動との関係を調べ、両者の間に有意な相関関係は見られないことを示した。省エネ製品のユーザーは 40 歳以下の既婚者が多く、大都市から中小都市への移住者が多いことから、移住の経験がエコ製品使用の増加に寄与している可能性があることを示した。
第 7 章では、中国、韓国、日本における環境配慮行動の比較分析を行い、都市化率、人間開発指数、移住ランキング、政策の違いなどの要因を比較し、類似点と相違点を明らかにした。
第 8 章では、各章で得られた知見をまとめ、結論を述べている。
以上、本研究は、中国、韓国、日本で行われた社会調査データをもとに移住と環境配慮行動との関連性を分析し、移住が環境配慮行動を促進するきっかけとな
りうることを明らかにした。これまで知られていなかった移住の意義と環境保護政策を実施するための貴重な洞察を提供し、環境政策分野に大きく貢献する研究である。よって本論文の著者は博士(工学)の学位を受ける資格があるものと認める。

- 71 -氏名 （ 本 籍 ）ｿｳ ﾚｲﾌｪｲ
宋 丽斐（中国）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２５４号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Economic and environmental evaluation on the application of
学位論文題目hydrogen in Shanghai（上海市における水素利用の経済性・環境性の評価に関する研究）

論文審査委員

主

査

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

陶山

裕樹

（北九州市立大学国際環境工学部准教授 博士（工学））

審査委員

上原

聡

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（情報工学））- 72 -

論文内容の要旨
This paper takes Shanghai as the research object, evaluates the economicand environmental effects of hydrogen energy application in different forms in
different fields, and analyzes the potential of hydrogen energy applications inShanghai, with a view to providing reference for the development of hydrogenenergy in other cities.
IN CHAPTER 1, the study analyzes the hydrogen energy development
strategies of various countries and regions. And the current situation ofhydrogen energy application and supply in Shanghai is analyzed.
IN CHAPTER 2, analyzes the application methods and application fields ofhydrogen energy, focusing on the application and research status of hydrogen
refueling stations in the transportation field, hydrogen fuel cell cogeneration
systems in the architecture field, and hydrogen-fueled gas turbine in theenergy field.
IN CHAPTER 3, main research models and methodology were introduced.
IN CHAPTER 4, taking a hydrogen refueling station in Shanghai as theresearch object, based on the analysis of the all-day hydrogen demand
characteristics of the station, the application effect of photovoltaic-hydrogen
refueling stations is studied and analyzed. Compared with hydrogen refuelingstations, photovoltaic-hydrogen refueling stations have better environmental
and economic benefits.
IN CHAPTER 5, taking an airport terminal in Shanghai as the research
object, based on the load characteristics and prediction analysis, theapplication effect of hydrogen fuel cell cogeneration system in the construction
field is studied and analyzed.
IN CHAPTER 6, analyzes the application conditions of hydrogen-fueled gas
turbines, and taking an industrial park in Shanghai as the research object tostudy the application effect of coupling hydrogen turbines and photovoltaic
systems.
IN CHAPTER 7, based on the analysis of the scale of hydrogen fuel cellvehicle application development in Shanghai through SWOT analysis, thehydrogen energy demand in various fields and the total hydrogen demand in
Shanghai are studied and analyzed.
IN CHAPTER 8, a summary of the previous chapters’ research is provided,
and the future development of hydrogen applications is prospected.

- 73 -

論文審査の結果の要旨
この研究は、水素エネルギーの応用範囲の拡大と低炭素化社会の推進を目指し、経済と環境の両面から水素エネルギーの異なる分野での応用可能性を分析し、また上海市の水素エネルギー応用の潜在能力について調査分析したものである。
第一章では、研究背景及び研究目的について説明した。
第二章では、水素エネルギーの供給現状、応用方式及び応用分野について調査
し、水素燃料補給ステーション、水素燃料電池、水素タービン及び水素燃料電池
自動車に関する先行研究を調べ、本研究の重要性を述べた。
第三章では、研究方法を提案し、負荷予測モデル、水素エネルギーシステムモ
デル及び経済と環境分析モデルを構築した。
第四章では、上海市の水素ステーションを研究対象とし、水素ステーションにおける水素需要特性を分析し、水素の販売価格と炭素排出効果の両面から太陽光
発電駆動水素ステーションの応用可能性を明らかにした。
第五章では、上海の空港ターミナルを研究対象とし、異なる水素コストにおける水素燃料電池コージェネレーションの応用可能性を分析し、その省エネルギー性を明らかにした。
第六章では、上海市工業団地を研究対象とし、異なる水素添加比率における水
素添加ガスタービンの利用条件を分析し、異なる水素コストと炭素取引価格から
水素タービンと太陽光発電システムの総合利用の可能性を明らかにした。
第七章では、SWOT 分析法に基づいて、上海市における水素燃料電池自動車の発展状況と動向を分析し、上海における水素燃料電池自動車の保有量と水素需要量を予測し、利用の可能性を提案した。
第八章では、各章で得られた知見をまとめた。
以上より、本研究は経済と環境の両面から、異なる分野で水素エネルギーの利用可能性を研究したものである。一連の研究成果は当該分野に新しい知見を与えるものであり、水素エネルギーの利用率を高め、エネルギー消費領域の脱炭素化に貢献している。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 74 -氏名 （ 本 籍 ）ﾌ ﾖｳ付 瑶（中国）学 位 の 種 類

博士（工学）

学

甲 第２５５号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第１項 該当Study on the influence of indoor environment on perceived
学位論文題目

comfort in elderly care buildings（高齢者介護施設における室内環境が知覚的な快適性に与える影響に関する研究）

論文審査委員

主

査

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

福田

展淳

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

孫

連明

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））- 75 -

論文内容の要旨
The paper takes a "human-centered" approach and aims to achieve"perceived comfort." It applies physiological sensing technology and eye
tracking technology to the study of "perception-space" and quantifies theunobservable variable of "perceived comfort" through human factors
technology. By analyzing the physiological indicators of different perceptualstates obtained through measurements, and synchronously verifying the"representativeness" of the changes in various physiological indicators
through subjective questionnaires, comfort states are determined, andcorresponding spatial indicators and parameters are derived. Throughexperiments conducted in residential and restaurant spaces, one-way
perceived comfort, room brightness under single functional behavior, spatial
distance, appropriate sound pressure levels, comfortable temperature,humidity, and the use of warm and safe decorative materials are obtained as
spatial indicators and features.
Chapter 1 Introduces the research background, research objectives, andsignificance of the paper, discussing the current research status of domestic
and international studies on elderly architectural spaces under human factor
experiments and the new technology of eye-tracking.
Chapter 2 Establishes a research model for the relationship between
architectural spaces and human perceptual experiences, focusing on
epistemology and methodology, and explores the correlation between
perceived comfort and architectural spaces.
Chapter 3 Focuses on visual comfort and investigates the brightness,spatial distance, spatial transitions, and color preferences of elderly
residential spaces.
Chapter 4 Aims at auditory comfort and studies the spatial layout and formof residential and dining spaces in elderly buildings.
Chapter 5 Measures the physical parameters of temperature, humidity, andair velocity in residential spaces, and simultaneously applies human factor
devices to study the thermal perception state of the elderly and the
comfortable physical environmental parameters in living spaces underthermal comfort conditions.
Chapter 6 Targets tactile comfort and applies human factor devices to study
the tactile preferences of the elderly.

- 76 -

Chapter 7 Based on the research results of perceived comfort, corresponding
optimization designs are proposed for the problems found in the surveyed andexperimental elderly residential spaces. This includes recommendations forwindow size for visual comfort, recognizable spatial transition scale, andelderly color preferences; ideal models for double occupancy residential spaces
and dining spaces under auditory comfort goals; physical parameters oftemperature, humidity, and air velocity under thermal comfort; as well as theselection of tactile materials that are comforting and provide a sense of
security.
Chapter 8 Summarizes the correlation between different sensory organs
and their corresponding relationships in space and discusses future directions
for improving the physical environmental parameters and spatial parametersof architectural spaces with the goal of perceived comfort.

- 77 -

論文審査の結果の要旨
本論文は、人間工学的アプローチと主観的アンケートを用いて、高齢者施設の室内環境と快適性との関係を研究し、快適性と室内環境の研究モデルを構築するものである。論文では、視覚・聴覚・熱感覚・触覚の 4 つの感覚経路から、高齢者の感知応答データに対応した建築環境の特性に基づいて、高齢者に優しい環境の設計指標を提案している。
第 1 章では、論文の研究背景、目的および意義について説明した。
第 2 章では、高齢者向けの建築設計、新技術および人間工学的アプローチ等により、快適性と室内環境に関する従来研究を調べ、本研究の重要性を示した。
第 3 章では人間工学的アプローチの基本的な特徴と適用範囲を調査し、快適性と室内環境の研究モデルを提案した。
第 4 章では、視覚に係る快適性と室内環境の関係について、皮膚電位計や眼球運動計を用いた実験および主観的なアンケートを行い、高齢者の視覚に依存する行動を明らかにした。
第 5 章では、聴覚に係る快適性と室内環境の関係について、生理学的な計測器と主観的なアンケートを用いて、高齢者の聴覚に依存する行動を明らかにした。
第 6 章では、熱感覚に係る快適性と室内環境の関係について、室内環境の温度、湿度、風速の実測を行い、皮膚温度計や呼吸計を用いて、主観的なアンケートと合わせて、高齢者の熱的感覚と室内環境の関係を明らかにした。
第 7 章では、触覚に係る快適性と環境の関係について、デルファイ法を用いて専門家による触覚に係る快適性評価システムを構築し、生理学的な感覚実験計測
器と主観的なアンケートを用いて、壁、天井、家具、および装飾材料といった材料に関しての実験を行い、高齢者の触覚に関する快適性と環境の関係を明らかにした。
第 8 章では、各章で得られた結論をまとめた。
以上、本研究は人間工学的アプローチと主観的アンケートを用いて、高齢者の視覚・聴覚・熱感覚・触覚の視点から室内環境の快適性を研究したものであり、その研究成果は快適性を考慮した高齢者施設の建築設計に大きく寄与している。
よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

- 78 -氏名 （ 本 籍 ）ﾃﾞｨｱﾝ ｾｶﾙﾀｼﾞ
Dian Sekartaji（インドネシア）

学 位 の 種 類

博士（工学）

学

乙 第１２号

フリガナ

位

番

号

学位授与年月日

２０２３年９月２５日

学位授与の要件

学位規則

第４条

第２項 該当Study on environmental improvement of residential andeducational buildings based on passive-active hybrid design
学位論文題目

strategies（パッシブ-アクティブ・ハイブリッド設計に基づく住宅および教育施設の環境改善に関する研究）

論文審査委員

主

査

龍

有二

（北九州市立大学国際環境工学部教授 工学博士）

審査委員

高

偉俊

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

デワンカー

バート

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））

審査委員

髙島

康裕

（北九州市立大学国際環境工学部教授 博士（工学））- 79 -

論文内容の要旨
In Chapter 1, the background and purpose of the research were elaborated.
In Chapter 2, literature reviews of related studies were sorted out. In Chapter
3, research methods used in this thesis were described. The thesis consists ofthree main cores. In Chapter 4, the indoor thermal environment wasinvestigated in the residential sector, as one of the biggest contributors toenergy consumption. In this thesis, the Japanese traditional house (Minka)
was chosen considering its eminent natural environmental control system insummer. Measurement and questionnaire were conducted to investigate thesecret of passive cooling of the Minka. The result showed that Doma has agreat influence on passive cooling in the Minka.
In Chapter 5, the indoor thermal in educational buildings classrooms after
AC installation to overcome heatstroke increase among students will be
investigated. In addition, this chapter also investigates the AC energy use(EU) changes in junior high schools before and during the COVID-19
pandemic, when natural ventilation must be integrated with AC to reduce
airborne virus transmission risk with improving ventilation in the buildings,
while still considering the indoor thermal comfort. The result showed that AC
EU increased significantly during the pandemic when natural ventilation isused together with AC.
In the first section of Chapter 6, the simulation of indoor air temperature
based on three Doma layouts was carried out as the continuation of passive
cooling design secret exploration based on the Chapter 4 findings. A
simulation of the Doma position was done to find the best position of the Domafor cooler indoor thermal in the summer. The result showed that the airtemperature in the rooms was lower when the Doma is positioned on the south
side. The idea of passive cooling secret in Japanese Minka is brought to thedesign strategy in modelling of the simulation in later section of Chapter 6. In
this section, the simulation of a fully natural ventilated, air-conditioned, andmixed mode ventilated classroom was carried out with some independent
variables, such as design strategies, AC set-point, air change per hour, andventilation pattern (continuous, intermittent, and based on outside airtemperature) as the continuation of energy-saving optimization based on the
Chapter 5 finding. A fully natural ventilated room was simulated to examine
the indoor thermal comfort of the room, while an air-conditioned and mixed- 80 -

mode ventilated room was examined to find the comparison of those AC
cooling and heating loads when the AC set-point was set to specify the indoor
thermal comfort in the room. The result shows that indoor thermal comfort ina fully natural ventilated room could not be reached regardless of the design
strategies, in the summer and in the winter. It also found that continuous
mixed mode ventilated room has higher cooling load than the air-conditioned
room in the summer, and extremely higher heating load in the winter.
However, the cooling and heating load in the intermittent mixed mode
ventilated room was not too high as the continuous mixed mode ventilation. It
could be adapted when natural ventilation is necessary for preventing
airborne disease transmission. While for energy-saving strategy, based onoutside air temperature mix-mode ventilation can be adapted since it can be
reduced to 0.97 times of cooling and heating load in higher AC set-point insummer, and lower AC set-point in the winter.
In Chapter 7, a discussion of the result and analysis of Chapters 4, 5, and 6
was expounded, and the conclusion of the thesis will be summarized andelaborated with the problem statement and research questions.

- 81 -

論文審査の結果の要旨
地球環境問題とエネルギー問題に対処しつつ建築の室内温熱環境の質を保つ
ためには、空調設備システムの省エネルギーとともに、設備の負荷を抑えるためのパッシブな建築設計の工夫も不可欠である。本研究は、パッシブデザインとして土間や自然換気に着目し、土間の最適配置や、自然換気と空調および両者を併用する混合モードの環境改善効果について明らかにするため、住宅と教育施設を対象に実測調査ならびにシミュレーションを行うものである。
第 1 章では、研究の背景と目的について詳述した。第２章では、関連研究の文
献レビューを整理・評価した。第３章では、本論文で使用した研究方法とその適切性・独自性について説明した。第４章では、日本の伝統的住宅（民家）を対象に、パッシブクーリングの秘密を探るための実測調査とアンケートにより、土間が民家の環境制御に大きな影響を与えていることを明らかにした。第５章では、空調設備を設置した公立中学校の教室温熱環境についてモニタリングデータ解析、
温熱環境調査、COVID-19 発生前後の空調エネルギー使用量調査を行い、空気感染
リスクの軽減には自然換気と空調の併用が必要なこと、熱的快適性を担保しつつ換気を行う場合、空調エネルギー使用量が大幅に増大することを明らかにした。
第６章では、第４章と第５章で得られた知見に基づき、まず、住宅を対象に土間の最適配置に関するシミュレーションを行い、土間を住宅南側に配置することによる室温上昇抑制効果を明らかにした。次に教室を対象に、自然換気、空調、ならびに混合モードについて熱環境シミュレーションを行った。種々の条件（空調
設定温度、換気量、換気時間等)の違いが教室の空調負荷に与える影響を系統的に明らかにするとともに、パッシブ手法として教室南側に土間空間を配置する場合の夏季の冷房負荷削減効果を確認した。第７章は本論文の総括である。
以上、本論文は、住宅および教育施設を対象としてパッシブとアクティブを併用したハイブリッド設計に基づく省エネルギーならびに温熱環境改善手法を示すものであり、一連の研究成果は当該領域に新しい知見を与え、今後の建築熱環境工学の分野の進展に寄与するものである。よって本論文の著者は博士（工学）の学位を受ける資格があるものと認める。

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博士学位論文

内容の要旨および審査結果の要旨

第 35 号（2023 年 9 月授与）
発行日

2023 年 10 月

編集・発行 北九州市立大学 学務課〒808-0135
北九州市若松区ひびきの 1-1
TEL 093-695-3330