hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電気磁気効果と交換結合による電子スピン制御のための半導体電界効果素子構造の作製

本研究は、電界によって磁性を誘起出来る電気磁気効果物質:Cr_2O_3を用いて、電子のもつ電荷という性質によってのみ状態記憶していた半導体電界効果素子にスピン情報を付与することを目指したものである。そのような背景を元にCr_2O_3/強磁性体/CeO_2/Si MISキャパシタを作製し、強磁性体層の厚み等の制御により磁場・電場の同時印加により様々な磁場下において異なるスピン量を蓄積・保持出来る事を明らかにした。電界によって磁性を誘起できる電気磁気効果物質Cr_2O_3をゲート絶縁膜とし、強磁性体ナノドットを記憶層(F.G.層)とした電界効果素子構造(キャパシタ)の作製を目的として以下の研究を実施した。CeO_2/Si上にFe、FeCrの薄膜を種々の厚さで成膜し、強磁性体ナノ粒子の分散状態の異なる試料を作製した。AFMによりその表面形状を観察し、分散状態に差異があることを確認した。また、真空急速加熱炉を用いて熱処理を施すと比較的均一な粒径(約18nm)を有した試料が作製できることがわかった。また、いずれの試料も熱処理によって大きく粒成長はせず最近接の粒子と結合した成長をすることがわかった。2)強磁性金属をF.G.層として分散させた試料の電気特性評価Cr_2O_3/(Fe or FeCr)/CeO_2/Siの容量-電圧測定により電荷注入特性を評価した。F.G.層の分散状態をFeの成膜時の換算膜厚で番号付けして電荷注入量との探査を行ったところ、換算膜厚0.5nmの時に最も電荷注入量が多いことがわかった。これは、分散状態が高い場合、強磁性体よりも欠陥が多い酸化物中に電子が注入されやすいためである。このような状態で磁場を印加しその注入量を探査したところ、0.5nm以下のF.G.層では電子が注入されるものの磁場に対しては応答はなかった。一方で、0.5nm以上では注入量が増加することがわかった。磁場中で注入過程における電流-電圧測定から磁気抵抗を見積もったところ、負の磁気抵抗を示し磁場による抵抗変化が電荷注入量の増加に起因していることを明らかにした。これは、このキャパシタが電荷を記憶し、磁場によって別の情報を記憶できる可能性を示唆するものであり、当初の目的である電場・磁場による多値化メモリ作製の可能性の糸口となる。1磁場下での電気磁気MISキャパシタの誘電特製及びF.G.材料の違いによる電気特性Cr_2O_3/(Cr_2O_<3-x>)強磁性体/CeO_2/Si構造において磁場中での電流-電圧(I-V)測定、容量-電圧(C-V)測定を行った。電界・磁界同時印加によりCr_2O_3の誘電率が20%増加することがわかった。また同時に注入過程のI-V測定の結果を解析したところ、見掛けの電子の有効質量が減少していることがわかり、トンネル確率も同時に上昇していることがわかった。これにより磁場印加に伴うキャパシタへの注入電荷増加が電気磁気効果による誘電率増加及びトンネル確率の上昇により発現することがわかった。2電気磁気MISキャパシタの記憶特性評価Cr_2O_3/(Cr_2O_<3-x>)強磁性体/CeO_2/Si構造において記憶保持特性評価を行った。各磁場に対して記憶保持量が変化することを見出し、それぞれにおいて少なくとも1日程度の記憶保持することを確認した。また磁場によって多段階にその量を変調できることを明らかにした。
ポリフェニルアセチレン膜の光環化反応によるスマート超分子自立膜の創製

2つのビニルエーテルと水酸基を有するフェニルアセチレンを合成し、Rh触媒とキラルアミンによるらせん選択重合(HSSP)により片巻きらせんポリマーを合成した。らせんポリフェニルアセチレンの光環化反応(SCAT)により環化三量化を行い、超分子自立膜が調製した。また、ポリビニルエーテルを有するフェニルアセチレンマクロモノマーの合成が、ビニルエーテルのリビングカチオン重合系をアセチレンを有するアルコールにより停止することで合成できた。さらに超分子の前駆体ポリマーの気体透過性は、分離性(PO2/PN2)が3.17であり、これまでで報告している超分子の前駆体ポリマーより高い値を示した。本研究は申請者が見出したポリフェニルアセチレン膜の光環化反応による超分子自立膜の調製法をさらに展開させ、これまでに例のない刺激応答性超分子自立膜の創製とその応用を検討することを目的としている。この目的を達成するため、超分子自立膜の調製に用いるらせんポリマー膜(前駆体ポリマー)に刺激応答性基の導入を検討している。具体的には、これまで前駆体ポリマーの側鎖置換基Rに長鎖アルキル基(ドデシル基)を用いていたが、新たに側鎖置換基Rの構造を下記の1、2のように設計し、それに対応するモノマーの合成を行った。1. 1,4,7-トリオキサウンデシル基などPEO鎖を置換したモノマーを合成した。これらのモノマーの重合を行った結果、いずれのモノマーも4090%程度の収率でポリマーが得られた。2.刺激応答性ポリマーとして知られているオキシエチレン鎖を有するポリビニルエーテルを有するマクロモノマーの合成を検討した結果、オキシエチレン鎖を有するビニルエーテルのリビングカチオン重合を行い、停止剤にフェニル4ーエチニルベンジルアルコールを用いることでフェニルアセチレンを有するポリビニルエーテルマクロモノマーの前段階の化合物を合成できた。本研究は申請者が見出したポリフェニルアセチレン膜の光環化反応による超分子自立膜の調製法をさらに展開させ、これまでに例のない刺激応答性超分子自立膜の創製とその応用の検討をすることを目的としている。具体的には、これまで前駆体ポリマーの側鎖置換基Rに長鎖アルキル基(ドデシル基)を用いていたが、新たに感熱応答性基としてポリビニルエーテルをグラフト化することを検討した。これまでビニルエーテルのリビングカチオン重合を行い、停止剤にフェニル4ーエチニルベンジルアルコールを用いることでモノマーの前段階のフェニルアセチレンを有するポリビニルエーテルマクロモノマーを合成した。新たに感熱応答性ポリビニルエーテルとして、従来のオキシエチレン鎖を2つ有するビニルエーテルではなく、3つのオキシエチレン鎖を有するビニルエーテルのリビングカチオン重合を検討したが、重合を完全に制御することが出来ず末端基の導入ができなかった。一方、前駆体ポリマーの合成のため、フェニルアセチレン末端だけでなく、ヒドロキシ基、ホルミル基、アミノ基末端のポリビニルエーテルの合成を検討した結果、1または2つのオキシエチレン鎖を有するポリビニルエーテル末端を容易にヒドロキシ基、ホルミル基にすることが可能であった。また、その後の膜の強度を保つために架橋剤としてメタクリレート基を有するビニルエーテルをコモノマーとして用いて共重合を行なった結果、任意の割合でメタクリルビニルエーテルが導入できたが、メタクリルビニルエーテルが20%程度がメタクリレート基が安定であった。これまで前駆体ポリマーの側鎖置換基Rに長鎖アルキル基(ドデシル基)を用いていたが、本研究課題において、感熱応答性基としてポリビニルエーテルをグラフト化することを検討してきた。そこでさらに、ビニルエーテル基を側鎖に持った前駆体モノマーの合成を検討し前駆体ポリマーであるポリフェニルアセチレンを重合後に、後重合としてビニルエーテルのカチオン重合を検討した。前駆体モノマーの合成後、ロジウム触媒とキラルアミンによるらせん選択重合を行い、CDスペクトルにより前駆体ポリマーである片巻きらせんポリフェニルアセチレンが得られたことを確認した。さらに、この前駆体ポリマーの後重合の検討を行った結果、前駆体ポリマーの溶解性が低く、後重合度の評価に居たらなかったもののカチオン重合の進行がIR測定によって確認された。さらに前駆体コポリマーの気体透過測定を行ったところ、コポリマーの分離性(PO2 / PN2)が3.17であり、これまで報告しているビニルエーテルを含まない類似の前駆体ポリマー膜の酸素透過係数(PO2)=141 barrer、分離性(PO2 / PN2)=2.61より高い値を示したことから、より酸素分離性が高いポリマーが得られた。さらにこれらの、前駆体ポリマーおよびコポリマーはSCAT反応が進行し超分子膜が調整可能であった。また、ポリビニルエーテルを有するフェニル

アセチレンマクロモノマーの合成が、ビニルエーテルのリビングカチオン重合系をアセチレンを有するアルコールにより停止することで合成できた。さらに超分子の前駆体ポリマーの気体透過性は、分離性(PO2/PN2)が3.17であり、これまでで報告している超分子の前駆体ポリマーより高い値を示した。予定していた感熱応答性ポリビニルエーテルのリビングカチオン重合が完全に制御できず末端基の導入がうまくいかなかった。また、その後の膜の強度を保つために架橋剤としてメタクリレート基を有するビニルエーテルをわずかにコモノマーとして用いたが、取り扱いが難しく予期せぬ架橋反応を引き起こしてしまうことがあり、やや遅れた。高分子合成化学ビニルエーテルの構造を従来より感熱応答性とリビング性が知られる構造のものを用いることで解決する。また、アセチレン末端のポリビニルエーテルにこだわらず、末端ヒドロキシ基あるいはホルミル基、アミノ基にすることは容易なのでそちらを用いることで取り扱いを容易にすることができると考える。ポリビニルエーテル末端へのエチニル基の導入方法を検討していたが、予想外に反応が進まなかったため、新たな合成ルートを探索する必要があった。このため達成目標よりやや遅れた。研究の進捗がやや遅れた事による、大量合成を予定した試薬購入費用の使用が少なかった。また、予定していた学会旅費の使用が無かったため差額が生じた。合成したポリマーの超分子化の検討を行っていく。また、マクロモノマーの合成を確立し超分子中へ刺激応答性ポリマーを導入する。さらに、この合成法を基に刺激応答性ポリマーの種類を検討する。本年度は大量合成に試薬を購入予定である。また、研究発表を積極的に行なう予定であり差額分の研究費を使用する。モノマーの合成ルートが完全に確立しなかったため、原料ポリマーを大量合成しなかったので試薬の購入費が少なくなった。今年度に原料ポリマーを大量合成するため適切に使用する。
基礎薬学の知識を臨床へつなぐ参加型学修システムの開発

初年度の研究計画内容に準じて、専用のサーバー上にオープンソースのe-ラーニングプラットフォームのMoodleを利用して学修システムの構築を行った。問題基盤型学習(Problem-Based Learning=PBL)とチーム基盤型学習(Team-Based Learning=TBL)を教授者1名でも運用できるように、フォーラム機能(学生へのアナウンス、PBLおよびTBLでのグループ内のディスカッションの書き込み)、Wiki機能(PBLでのまとめ作成)、課題機能(プレゼン資料の提出)、フィードバック機能(Peer評価、アンケート)、ファイルおよびフォルダ機能(資料の提示)を組み合わせて、視覚的に分かりやすく配置した学修システムを構築した。薬剤師国家試験を意識した問題をTBLで用いる問題として設定するため、1996年から2018年までの22年分の薬剤師国家試験に出題されている新薬の出題傾向をテキストマイニングの手法を用いて分析した。その結果、科目ごとの出題傾向を知ることができた。(この結果を、第68回日本薬学会近畿支部総会・大会にて発表した。)PBLで用いるシナリオを作成するため、次の検討を行った。(1)医薬品副作用データベース(JADER)を用いて機械学習による薬の副作用の予測について検討を行い、副作用の発現傾向を分析した。(この分析結果を、第28回日本医療薬学会年会にて発表した。)また、病院や薬局で実務実習を行った5年生の実務実習報告書の症例の中から8疾患(がん、高血圧症、糖尿病、心疾患、脳血管障害、精神疾患、免疫・アレルギー疾患、感染症)に関連する症例に絞って内容を精査した。学修システムは専用のサーバー上にMoodleを利用して構築し、問題なく稼働できる状態になっている。PBLで用いるシナリオの作成は、学習効果が上がると考えられる症例が思うように見つからず、数例の作成にとどまっている。シナリオの数を増やしてシナリオを充実させるべく症例の検証を重ねている。TBLで用いる問題は、作成したシナリオに合わせて作成が終了している。改訂版コアカリに基づいた実務実習が始まる薬学部5年生を実務実習に行く前のグループと実務実習に行った後のグループの2つに分けて、初年度に構築した学修システムを運用して学修システムを検証する。薬学基礎“物理・化学・生物"の知識が臨床の問題解決につながる事を学んでから実務実習に臨む学生と実務実習を終えた後に薬学基礎“物理・化学・生物"の知識が臨床でも重要だと学ぶ学生との教育効果を比較できるものと考えている。これらの実施結果について、学会にて発表する。購入を予定していたレスポンスデバイス(クリッカー)の契約条件が変更されたため、実際に可動させる次年度に購入するため、次年度使用額に変更が生じた。
環境調和型地下空間利用のための地下き裂の動特性に関する研究

地下き裂同定は,基本的には,フィールドで観測された弾性波のフーリエ像空間のピーク周波数と,理論的に予測される地下き裂の固有振動モードの周波数とを比較して行う.これまで研究代表者らは,内部を流体で満たされたき裂の動特性に関する理論的研究を実施し流体の圧縮率や岩体の弾性係数等の効果を定量的に明らかにしてきた.2年継続の初年度では,まず,岩体内き裂の周囲に損傷域が存在する場合を想定して,岩体実体波の位相速度が小さい場合の検討を行って,人工き裂周りの損傷域の影響を調べた.次に,円板状き裂の軸対称変形モデルでは表現できない非軸対称変形をも考慮した定式化を実施し,その数値計算法についての検討を行った.最終年度では、方法の実用性のデモンストレーションを行った.まず、東北大学東八幡平実験フィールドに適用した.同フィールドに作成された地下流体循環システムは2本の坑井とそれに連結した人工き裂からなっている.近傍に新坑井を掘削し,発生するドリリングノイズにより励起されるき裂内圧の変動を観測し逆解析を行った.その結果、き裂の半径は約40mである.き裂の初期開口幅は、坑口基準の貯留層圧2MPaを境にしてステップ状に変化する.貯留層圧が2MPaより小さい場合は約0.3mm、大きい場合は約0.5mmという評価が得られた.引き続き、本方法をオーストラリアのHDRフィールド(クーパーベイスン)で観測された長周期地震に適用した.約100秒の長い継続時間を持つ長周期地震であることから、これは、内部を水で満たされたき裂に生じた定在波を根元とするものと考えて良い.解析の結果半径が約160m、初期き裂開口幅が約17mmという評価結果が得られた.き裂面接触剛性は極めて小さく評価された.このことはき裂がほぼ完全に開いていることを示唆するものである.地下き裂同定は,基本的には,フィールドで観測された弾性波のフーリエ像空間のピーク周波数と,理論的に予測される地下き裂の固有振動モードの周波数とを比較して行う.これまで研究代表者らは,内部を流体で満たされたき裂の動特性に関する理論的研究を実施し流体の圧縮率や岩体の弾性係数等の効果を定量的に明らかにしてきた.2年継続の初年度では,まず,岩体内き裂の周囲に損傷域が存在する場合を想定して,岩体実体波の位相速度が小さい場合の検討を行って,人工き裂周りの損傷域の影響を調べた.次に,円板状き裂の軸対称変形モデルでは表現できない非軸対称変形をも考慮した定式化を実施し,その数値計算法についての検討を行った.最終年度では、方法の実用性のデモンストレーションを行った.まず、東北大学東八幡平実験フィールドに適用した.同フィールドに作成された地下流体循環システムは2本の坑井とそれに連結した人工き裂からなっている.近傍に新坑井を掘削し,発生するドリリングノイズにより励起されるき裂内圧の変動を観測し逆解析を行った.その結果、き裂の半径は約40mである.き裂の初期開口幅は、坑口基準の貯留層圧2MPaを境にしてステップ状に変化する.貯留層圧が2MPaより小さい場合は約0.3mm、大きい場合は約0.5mmという評価が得られた.引き続き、本方法をオーストラリアのHDRフィールド(クーパーベイスン)で観測された長周期地震に適用した.約100秒の長い継続時間を持つ長周期地震であることから、これは、内部を水で満たされたき裂に生じた定在波を根元とするものと考えて良い.解析の結果半径が約160m、初期き裂開口幅が約17mmという評価結果が得られた.き裂面接触剛性は極めて小さく評価された.このことはき裂がほぼ完全に開いていることを示唆するものである.水圧破砕で作製される地下人工貯留層を構成するき裂は,損傷領域に囲まれていると考えるのが合理的である。このことは,例えば東北大学東八幡平実験フィールドに作製された地下流体循環システムの人工き裂を横切るようなレイパス上の縦波の位相速度が,き裂を横切らないように取ったそれに比べ大幅に小さく,しかも,き裂内水圧により変化するというフィールド実験結果を合理的に説明するものである。これまでの解析では,この損傷領域の影響についての知見はほとんどない。この点に鑑み,本年度は,き裂を含む岩体の実体波の伝播速度が遅くなった場合についての動的特性を調べ,伝播速度を変えたときに,き裂評価結果がどのように変化するかについて検討を行った。評価解析対象としては,東八幡平フイールドの人工き裂が,近隣坑井掘削時にドリルビット先端から放射される弾性波によって励振されたときに,き裂を横切る坑井内で観測された音圧の応答を選んだ。周波数スペクトルによる評価の結果,以下のことが明らかになった。すなわち,岩体の実体波の伝播煙度を変えると,き裂サイズに関する評価結果は変化するが,き裂開口幅に関する評価結果はほとんど変化しない。以上の検討は,3次元き裂については軸対称き裂の軸対称変形モードに関するものであって,必ずしも十分ではない。例えば,円板状き裂であっても,1つの直径を節とする非軸対称変形モードや,2つの互いに直交する直径を節とする鞍型の非軸対称変形モードも存在し得る。

このことを考慮し,だ円板状き裂を取り上げ,ラプラス像空間におけるBetti-Layleighの相反定理を利用して,き裂開口変位を未知量とする特異積分方程式を誘導し,これを数値的に解くためのスキームを定式化した。継続の最終年度に当たる本年度では、これまで本研究代表者らが構築してきた方法を実フィールドに適用して、方法の実用性のデモンストレーションを行った。まず、東北大学東八幡平実験フィールドに適用した。同フィールドに作成された地下流体循環システムは2本の坑井(EE4、F1)とそれに連結した人工き裂からなっている。計測は以下のように行った。近傍に新坑井EE5を掘削する。EE5で発生するドリリングノイズにより励起されるき裂内圧の変動を、EE4とき裂の交点に設置したハイドロフォンによりモニターする、というものである(アクティブ)。この圧力変動のピーク周波数と、円板状き裂モデルの軸対称モードの固有振動数が互いに等しいという条件からき裂特性を求めた。その結果、き裂の半径は約40mである。き裂の初期開口幅は、坑口基準の貯留層圧2MPaを境にしてステップ状に変化する。貯留層圧が2MPaより小さい場合は約0.3mm、大きい場合は約0.5mmという評価が得られた。このことは、このき裂が,地表基準で約2MPaで開口することを示している。引き続き、本方法をオーストラリアのHDRフィールド(クーパーベイスン)で観測された長周期地震に適用した(パッシブ)。この地震の震源深度は約4000mと推定されている。約100秒の長い継続時間を持つ長周期地震であることから、これは、内部を水で満たされたき裂に生じた定在波を根元とするものであると考えて合理的である。解析の結果半径が約160m、初期き裂開口幅が約17mmという評価結果が得られた。また、き裂面接触剛性は極めて小さく評価された。このことはき裂がほぼ完全に開いていることを示唆するものである。
液体金属ナトリウム中の水平バンドル発熱体における自然対流熱伝達

液体金属ナトリウム中の2本組水平円柱バンドル発熱体(S/D=2 : S=発熱体ピッチ、D=発熱体直径)の発熱体取付角度γ=0°90°と変えて、広い熱流束範囲で局所及び平均自然対流熱伝達係数を測定し、局所及び平均ヌッセルト数に対する発熱体相互の影響を明らかにした。また、実験に対応した熱流束及び発熱体取付け角度条件で層流自然対流理論モデルの数値厳密解を求め実験結果と比較検討を行い、平均ヌッセルト数の理論解析結果が実験結果と大略15%程度で一致することを示した。この理論解析コードを用い2本組水平円柱発熱体のγ=0°90°において、熱流束q=1×10^47×10^6 W/m^2の等熱流束条件で、S/D=1.55と変えて層流自然対流理論モデルの数値厳密解を求め、自然対流熱伝達係数に及ぼす発熱体間距離の影響を明らかにし、2本組水平円柱発熱体の平均自然対流熱伝達表示式を導出した。この表示式は、-59%以内の誤差で理論解析結果を記述した。さらに、この表示式を拡張して垂直1列多数本組水平円柱発熱体の場合に適用し、理論解析解と10%以内の差で一致する垂直1列多数本組表示式を示した。Nx×Ny (Nx=発熱体列数、Ny=発熱体段数)水平円柱バンドル発熱体の自然対流伝達を解明するために4角配列及び2種類の千鳥配列において、Sx/D (Sx=x軸上の発熱体ピッチ)=1.62.5、Sy/D (Sy=y軸上の発熱体ピッチ)=1.62.5の範囲でq=1×10^47×10^6 W/m^2の等熱流束条件で、層流自然対流理論モデルを用いて理論解析を行った。4角配列及び千鳥配列におけるSx/D、Sy/Dの影響を含む水平円柱バンドル発熱体の一般的自然対流熱伝達表示式を理論解析結果を基礎として求めた。この表示式は4角配列及び2種類の千鳥配列に対する5×5、5(6)×5、7×7、9×9水平円柱バンドル発熱体において、Sx/D=1.62.5とSy/D=1.62.5の理論解析結果の水平ヌッセルト数を10%以内の誤差で表示する。水平円柱バンドル発熱体において、(Sx/D)×(Sy/D)=const.の条件であれば、Sx/Syの値が大きい等密度形状で熱伝達係数が高くなることが考えられる。液体金属ナトリウム中の水平円柱2本組バンドル発熱体(発熱体ピッチS/発熱体直径D=2)の発熱体

取付角度γを0°、30°、60°、90°と変えて、広い熱流束範囲で局所及び平均自然対流熱伝達係数を測定し、局所及び平均ヌッセルト数に対する発熱体相互の影響を明らかにした。また、実験に対応した熱流束及び発熱体取付角度条件で層流自然対流理論モデルの数値厳密解を求め実験結果と比較検討を行い、平均ヌッセルト数の理論解析結果が実験結果と大略15%程度で一致することを示した。この理論解析コードを用い水平円柱2本組発熱体の取付角度γ=0°、30°、60°、90°において、熱流束q=1×10^4、2×10^4、7×10^4、2×10^5、7×10^5、1×10^6、2×10^6、7×10^6W/m^2の点の等熱流束条件で、S/D=1.5、2、3、4、5と変えて層流自然対流理論モデルの数値厳密解を求め、自然対流熱伝達係数に及ぼす発熱体間距離の影響を明らかにし、水平円柱2本組発熱体の平均自然対流熱伝達表示式を導出した。この表示式は-59%以内の誤差で理論解析結果を記述した。さらに、この表示式を拡張して垂直方向1列5本組水平円柱発熱体の場合に適用し、q=7×10^5W/m^2以上においては理論解析解と10%以内の差で一致することを示した。又、この表示式は、空気の実験結果を16%以内の誤差で表示した。多量のパラメータについて理論解析するに当たり、同時に複数のジョブが効率よく実行出来る様既設ワークステーションの入出力ターミナル(パーソナル・コンピュータ)を増設した。理論解析した膨大な数値出力結果を短時間で容易に理解するためにカラーディスプレイ上に表示した色コードの解析結果をカラー・プリンターに出力する等の計算機環境を整えた。このパソコンは、カラーイメージスキャナーでカラープリンタの絵出力や写真を読み込み論文等に編集可能である。液体金属ナトリウム中のHx×Ny(Nx=発熱体列数,Ny=発熱体段数)水平円柱バンドル発熱体の自然対流熱伝達を解明するために4角配列及び2種類の千鳥配列IとIIにおいて、Sx/D(x軸上での発熱体ピッチと発熱体直径の比)=1.62.5、Sy/D(y軸上での発熱体ピッチと発熱体直径の比)=1.62.5の範囲で熱流束q=1×10^4、2×10^4、7×10^4、2×10^5、7×10^5、1×10^6、2×10^6、7×10^6、W/m^2の点の等熱流束条件で、層流自然対流理論モデルを用いて理論解析を行った。バンドル発熱体のヌッセルト数分布は、y軸に対して左右対称となる。各発熱体列のヌッセルト数の値は、発熱体段数が大きくなるほど小さくなる。中心列最下段発熱体のヌッセルト数が最大で、中心列最上段発熱体のものが最小となる。両端列発熱体のヌッセルト数は、最下段を除けば同じ段の他の列発熱体の値よりも高くなる。バンドル発熱体の平均ヌッセルト数は、レーリー数の関数R_f(=Gr^*Pr^2/(4+9Pr^<1/2>+10Pr))が小さくなれば減少し、同一R_fにおいてはSx/D又はSy/Dの値が大きくなれば高くなる。Sx/D及びSy/Dの値が同じ場合、バンドル発熱体の平均ヌッセルト数は、発熱体配列形状に関係せず一定である。Sx/D×Sy/D=4の条件で、平均ヌッセルト数の高い等密度形状をSx/D=1.62.5の範囲で調べた。平均ヌッセルト数は、Sx/Dが大きくなれば高くなる。水平円柱バンドル発熱体においてSx/D×Sy/D=一定の条件であれば、Sx/Syの値が大きい等密度形状で熱伝達率が高くなることが考えられる。4角配列及び千鳥配列におけるSx/D、Sy/Dの影響を含む水平円柱バンドル発熱体の一般的自然対流熱伝達表示式を理論解析結果を基として求めた。この表示式は4角配列及び千鳥配列IとIIに対する5×5、5(6)×5、7×7、9×9水平円柱バンドル発熱体において、Sx/D=1.62.5、Sy/D=1.62.5の範囲の理論解析結果の平均ヌッセルト数を10%以内の誤差で表示する。
雇用政策の理念とその展開-日米欧の労働市場とその法規整の比較法的検討

本年度は、ドイツとアメリカにおける失業給付制度の変遷について検討した。この検討により、失業給付制度の具体的な内容が明らかになるだけでなく、失業制度がいかなる考えを基礎として形成されてきたか、そして、そこから、各国における雇用政策上の理念はいかなるものか、といったことが明らかになると考えられるからである。この点につき、給付内容が充実しているドイツの失業給付制度は、失業者を「労働者」として保護することにその意義を置いているとの見解を持つにいたった。このことは、失業給付制度と、受給者に屈辱感を与えかねない公的扶助とを明確に区分し、「労働者」である者については、公的扶助の対象とすべきでない、との考え方が、失業給付制度成立の過程を検討していくうちに見出すことができたことによる。そして、このように、「労働者」たる「身分」を重視して、労働者を「労働者」として保護する姿勢は、雇用政策全般にも認められるられるのでは、との仮説を持つに至った。給付内容が比較的低位で使用者によって費用負担されるアメリカにおいては、失業を予防可能との考えを前提としたうえで、使用者の経営の自由と経営政策の重視とが失業給付制度の特徴として見出すことができた。そして使用者の経営の自由と経営政策の重視は、アメリカの雇用政策全般の特徴であると考えるに至った。
株式発行を通じた資金調達についての包括的研究

本研究は我が国の株式発行を通じた資金調達について,実証的に検証を行った.特に,株式発行の際の資金調達コストの決定要因(引受手数料,発行時の株価水準),公募増資を行う際のインサイダー取引の問題,増資で調達した資金の使途に着目して検証を行った.本研究成果物として,査読付き雑誌に掲載された論文は4本(うち海外ジャーナル1本),査読無し論文1本,査読付き雑誌に投稿中もしくはワーキングペーパー8本(うち英語論文7本),学会発表12回(うち海外学会4回)があげられる.査読雑誌に掲載された論文のうち1本は,証券アナリストジャーナル賞を受賞した.平成24年度執筆を行った論文は6本(うち海外査読雑誌1本,国内査読雑誌2本,国内紀要1本,ワーキングペーパー2本)である.海外査読誌では国際的にもFinance & Accounting分野のトップクラスのジャーナルであるJournal of Business Finance & Accounting誌に掲載された.以下では,代表的な論文の概要について説明していく,「増資インサイダー問題と資金調達コスト」論文では,増資インサイダー問題が公募増資時の資金調達コストに及ぼす影響について分析を行っている.主な結果は,増資インサイダー問題が発覚した企業は平均で9%ほど多くのコストを支払っており,こうした問題が企業に多大なる損失を与えていることを明らかにしている.この論文は証券アナリストジャーナル賞の受賞が内定している."Do theuse of proceedsdisclosure and bank characteristics affect bankunderwriter's certification roles?"論文は,公募増資時の主幹事に着目し,銀行系主幹事の参入により公募増資時の資金調達コストに影響を及ぼしたか検証を行っている.銀行の融資と主幹事を同時に行っている場合,市場に対し良いシグナルを発し調達コストが小さくなるが,資金使途が融資返済に充てられる場合はそうしたシグナルが生じないことを明らかにした.「日本のエクイティファイナンスのあゆみ」論文は,1960年代から2000年代における,公募増資,第三者割当増資,割当増資についての制度的変遷をまとめている.いずれもエクイティファイナンスの包括研究には必要な研究といえる.本研究は,近年重要性が非常に高まっている日本企業の株式を通じた資金調達(エクイティファイナンス)に関して,日本の制度的側面や変化が及ぼす経済的影響を実証的に分析することを目的としている.研究期間中の主な研究実績として,査読雑誌に4本(国際的著名ジャーナル含む),ワーキングペーパー5本,学会発表7回(国際学会含む)行った.また,証券アナリスト協会から,本研究実績に対し,証券アナリストジャーナル賞が受賞された.具体的な研究内容に関して,「増資インサイダー問題と資金調達コスト」論文では,公募増資前の空売り規制やインサイダー取引が企業の資金調達費用に及ぼす影響を定量的に検証した.約10%の公募増資において,公募増資前にインサイダー取引の疑いのあることを指摘し,そうした取引が生じた場合,企業は約8%の資金調達コストを負担している可能性があることを示している.「日本の公募増資時のディスカウント率の決定要因」論文では,1980年代以降,商法,証券取引法の変遷にに伴う公募増資のタイムスケジュールの変化が企業側の資金調達コストに対するインパクトを検証している.タイムスケジュールの低下により企業は約5%近い調達コストの低下をもたらし,コスト面からの法改正の意義を明らかにしている.本研究は我が国の株式発行を通じた資金調達について,実証的に検証を行った.特に,株式発行の際の資金調達コストの決定要因(引受手数料,発行時の株価水準),公募増資を行う際のインサイダー取引の問題,増資で調達した資金の使途に着目して検証を行った.本研究成果物として,査読付き雑誌に掲載された論文は4本(うち海外ジャーナル1本),査読無し論文1本,査読付き雑誌に投稿中もしくはワーキングペーパー8本(うち英語論文7本),学会発表12回(うち海外学会4回)があげられる.査読雑誌に掲載された論文のうち1本は,証券アナリストジャーナル賞を受賞した.本年は株式発行の研究について,公募増資の観点から検証を行った.公募増資については2本の研究に取り掛かっている.1本目の論文は,名古屋大学の加藤英明教授と共著で,「再考公募増資時のアナウンスメントリターン」論文である.1980年代以前は公募増資時のアナウンスメントリターン(AR)は正であるが,1990年後半以降のサンプルでは米国と同じように負となることがわかった.本研究は,こうした公募増資のARの変化はなぜ生じているのかについて,これまで公募増資のARの決定要因に関する既存研究によって説明されてきた仮説に加え,新たに利益配分ルール仮説,ブックビルディング仮説,自己売買仮説をもとに検証していた.本論文は神戸大学ディスカッションペーパーに登録されている.2本目は,名古屋大学の加藤英明教授とTexas Tech UniversityのJohn W. Cooney教授との共著で"Does Divergence of Opinion Affect Stock Returns?Evidencefrom Japanese SEOs"論文である.この論文は,空売り制約が深刻な企業は,公募増資のアナウンスメント日から価格算定日までにネガティブな情報が十分に株価に反映できず,公募増資企業は過大評価された株を投資家に販売し,発行日に大きく下落するという内容である.これは,Miller (1977)の意見の不一致モデルと整合的な結果であった.この論文は現在SSRN上でワーキングペーパーとして公表されている.

本研究の目的は,日本のエクイティファイナンスについての包括的することにある.日本のエクイティファイナンスは,公募増資,第三者割当増資,株主割当増資,新株予約権付社債が主要な手段である.平成24年度はエクイティファイナンスの中でも最も規模が大きい公募増資を中心に研究に,歴史,発行費用(アナウンスメントリターン,ディスカウント率,引受手数料率),発行後の長期パフォーマンス,資金使途の研究をおこなった.平成25年度は第三者割当増資,新株予約権付社債の歴史,発行費用(アナウンスメントリターン,ディスカウント率,引受手数料率),発行後の長期パフォーマンス,資金使途の研究を続けてまいりたいと考えている.第三者割当増資に関しては,歴史,発行費用,長期パフォーマンスにおいて概ねデータも揃い,分析段階にある.こうした進捗状況は,当初計画していた研究計画よりも若干速いペースで進んでいることが考えられる.初年度は論文を作成する期間と考えているため,査読付き論文への投稿はない.しかし,投稿に向け,公募増資に関連する論文を2本執筆し,それぞれワーキングペーパーとしてまとめている.概ね順調に進展していると考えている.平成25年度は第三者割当増資,新株予約権付社債の歴史,発行費用(アナウンスメントリターン,ディスカウント率,引受手数料率),発行後の長期パフォーマンス,資金使途の研究を続けてまいりたいと考えている.最終的には,エクイティファイナンスの研究をまとめ,社会に還元すべく本の出版を行いたいと考えている.今後は,ワーキングペーパーをブラッシュアップし,国際学会での発表を行い,その後国際的なジャーナルに投稿する予定である.また,この2本以外にも,データの収集が終了するテーマもあり,今後こちらの論文も作成していく予定である.次年度は,データ入力費用(新株予約権付社債,自己株取得,それぞれのエクイティファイナンスのタイミング),研究成果の海外発表,海外の研究者との共同研究のためにかかる費用を中心に研究費を利用する予定である.次年度は,現在のワーキングペーパーを国際学会で発表し,ブラッシュアップし,投稿することに主に専念する.また,公募増資以外の株式発行に関連するプロジェクトに関しても本格的に取り組んでいく予定である.
調和写像とループ群作用

当初の目的通り、r組のextra eigenfunctionsを持つ調和球の研究を行い,それを用いて単位球面S^nの中の次数dの2-調和球のModuli空間の構造を解析できた.単位球面S^n中の次数dの2-調和球全体のModuli空間Harmd(S^n)の中にはr組のextra ligenfunctionを持つ2調和球の作る部分集合Er(S^n)が入っている.これが代数的構造を持つこと,codim2を持つことなどは以前からわかっていたが,今回Erの元とr組のextra eigenfunctionの組f_1...f_rを用いて,Er(S^n)の元をHarmd(S^<n+2r>)の元へSmoothに変形できること,又このような変形の自由度(具体的な表現),又逆にHarmd(S^<n+2r>)のgenericは元はこのような変形でErの元と結べることなどを示すことができた.この結果を用いると帰納的にHarmd(S^N)の構造を余次元の低い球面内の2調和球のModuli空間Hand(S^n),(n<N)で書きあらわしていくことができる,又Erの持つ代数的構造と変形の具体的な表現などを用いて,Hand(S^N)の代数構造を調べることもできる.今後の課題として,r組のextra eigen functionsを許容する2-調和球の代数的な条件を更に詳しく調べること,E_rのHand(S^n)中での余次元を調べることなどが考えられる.又今回エネルギーを保つ変形の議論を行ったが,エネルギーを失う変形(bubble-off)についても上で作った変形の具体的表現が適応できるように思える。実際n=4の場合は指定されたエネルギーロスを持つ変形をきちんと書き下すことができる。これらを一般の次元に拡張してHamd(S^n)のコンパクト化の理論を完成する方向へと発展できると思う.当初の目的通り、r組のextra eigenfunctionsを持つ調和球の研究を行い,それを用いて単位球面S^nの中の次数dの2-調和球のModuli空間の構造を解析できた.単位球面S^n中の次数dの2-調和球全体のModuli空間Harmd(S^n)の中にはr組のextra ligenfunctionを持つ2調和球の作る部分集合Er(S^n)が入っている.これが代数的構造を持つこと,codim2を持つことなどは以前からわかっていたが,今回Erの元とr組のextra eigenfunctionの組f_1...f_rを用いて,Er(S^n)の元をHarmd(S^<n+2r>)の元へSmoothに変形できること,又このような変形の自由度(具体的な表現),又逆にHarmd(S^<n+2r>)のgenericは元はこのような変形でErの元と結べることなどを示すことができた.この結果を用いると帰納的にHarmd(S^N)の構造を余次元の低い球面内の2調和球のModuli空間Hand(S^n),(n<N)で書きあらわしていくことができる,又Erの持つ代数的構造と変形の具体的な表現などを用いて,Hand(S^N)の代数構造を調べることもできる.今後の課題として,r組のextra eigen functionsを許容する2-調和球の代数的な条件を更に詳しく調べること,E_rのHand(S^n)中での余次元を調べることなどが考えられる.又今回エネルギーを保つ変形の議論を行ったが,エネルギーを失う変形(bubble-off)についても上で作った変形の具体的表現が適応できるように思える。これらを一般の次元に拡張してHamd(S^n)のコンパクト化の理論を完成する方向へと発展できると思う.
エリスロポエチン及びスロンボポエチンの系列特異的作用機序の解析

造血細胞の分化系列特異性や機能特異性を決定するシグナル伝達機構を解明するために、エリスロポエチン(Epo)、スロンボポエチン(Tpo)、及びIL3の3種類のサイトカインのレセプターを介した細胞内シグナル伝達機構を生化学的に解析した。サイトカインに固有と考えられているJAK-STAT伝達経路については、IL3とTpoの場合にはJAK2とTyk2が活性化され、Epoの場合には、JAK2のみが活性化されるという違いがあるものの、転写因子レベルではSTAT1、STAT3、STAT5が共通に活性化された。このことは、JAK-STAT系だけでは系列特異性を決定できないことを示唆しており、シグナルにおいてIL3、Epo及びTpoの情報は細胞内に入ると本質的な相違はないことが判明した。また、最近同定されたMAPキナーゼスーパーファミリーに属するJNKの経路についても解析した。JNKはストレス刺激により活性化され、その活性化には上流のSEK-1が関与しており、このシグナル伝達経路はアポトーシスを誘導することが知られている。興味深いことにJNKがIL3、Epo、Tpo刺激によっても活性化されること、さらにJNKの活性化がSEK-1によるものではないことを明らかにした。このことは、JNK経路がストレス応答ばかりではなく、造血因子であるサイトカインでもシグナル伝達に重要な役割を担っており、これらのサイトカインによるJNK活性化の場合には、SEK-1以外のキナーゼが存在する可能性を示唆している。現在は赤血球及び巨核球特異的なシグナル伝達機序の解析を行うとともに、造血細胞においてサイトカインによりJNK経路が活性化される生理的意義についての更なる解析をすすめている。
乳癌の骨転移におけるシクロオキシゲナーゼ-2の関与

本研究では、乳癌細胞におけるシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)の発現と骨転移との関連を解明することを目的に検討を行い、昨年度までに、(1)ヒト骨転移巣では高率にCOX-2の発現を認めること、(2)乳癌細胞においてTGFβがCOX-2の発現を誘導し、破骨細胞形成の促進に関与すること、(3)COX-2の発現が乳癌の悪性度と関連することなどを明らかにした。本年度は、これらの所見をin vivoで検証するために、以下の検討を行った。1.TGFβにより誘導されるCOX-2発現の骨転移形成に対する作用骨基質由来TGFβの作用をin vivoで検討するために、ドミナントネガティブ型TGFβ受容体を過剰発現する乳癌細胞株を樹立した。この細胞にin vitroでTGFβを作用させたところ、COX-2の発現誘導が著明に抑制された。さらに、マウス骨転移モデルを用い骨転移形成能について検討した結果、有意な減少が認められ、破骨細胞数も有意に減少していた。また、免疫組織化学的検討では、乳癌細胞におけるCOX-2発現の減少が認められた。2.選択的COX-2阻害薬の骨転移に対する効果選択的COX-2阻害薬の作用について、マウス骨転移モデルを用い検討した結果、骨転移形成を有意に抑制することが示された。また、破骨細胞数の減少、及び乳癌細胞のアポトーシスの増加が認められた。以上、本研究の結果から、破骨細胞性骨吸収に伴い骨微小環境中に放出される骨基質由来のTGFβが乳癌細胞および骨芽細胞に作用し、COX-2の発現誘導、PGE2の産生増加を介し破骨細脂性骨吸収を亢進させることにより乳癌細胞と破骨細胞との間の悪循環サイクルを形成し、骨転移の進展に関与することが示唆された。また、選択的COX-2阻害薬によりこの悪循環サイクルを遮断することが、骨転移に対する有効な治療法となる可能性が示唆された。乳癌細胞におけるシクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)の発現と骨転移との関連を解明することを目的として、本年度は主として以下の検討を行った。1.ヒト骨転移癌細胞におけるCOX-2の発現ヒト骨転移症例の病理組織標本を用い、COX-2の発現を免疫組織化学的に検討した結果、全症例の86.7%でCOX-2の発現が認められ、COX-2発現と骨転移形成の関連が示唆された。2.骨転移乳癌細胞におけるCOX-2の発現制御メカニズムの解析ヒト乳癌細胞を用いた骨転移動物モデルによる検討で、骨転移巣におけるCOX-2の発現誘導が、骨に近接した部位で特に強く認められることが示された。さらに、その発現が強力な骨吸収抑制作用を有するbisphosphonateの投与により減弱することなどの所見から、骨転移乳癌細胞におけるCOX-2発現と骨吸収との関連が示唆された。そこで、骨基質含有増殖因子のCOX-2発現に対する作用を検討したところ、TGFβのみがCOX-2発現を誘導することが示された。これらの結果から、骨基質由来TGFβが骨転移乳癌細胞におけるCOX-2発現に重要な役割を果たすことが示唆された。3.乳癌細胞のCOX-2発現の破骨細胞形成に対する関与マウス骨髄培養系において、乳癌細胞のTGFβ刺激により得られた培養上清、及びCOX-2の代謝産物であるプロスラグランジンE2がいずれも破骨細胞形成を促進したことから、COX-2発現が骨転移の形成・進展に重要な役割を果たす破骨細胞性骨破壊の促進に関与していることが示唆された。4.乳癌細胞におけるCOX-2発現と悪性度との関連選択的COX-2阻害薬が乳癌細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを亢進したことからCOX-2発現が乳癌の悪性度と関連することが示唆された。次年度は、今回得られた所見について、in vivoでの検証をさらに進めていく予定である。

以上、本研究の結果から、破骨細胞性骨吸収に伴い骨微小環境中に放出される骨基質由来のTGFβが乳癌細胞および骨芽細胞に作用し、COX-2の発現誘導、PGE2の産生増加を介し破骨細脂性骨吸収を亢進させることにより乳癌細胞と破骨細胞との間の悪循環サイクルを形成し、骨転移の進展に関与することが示唆された。また、選択的COX-2阻害薬によりこの悪循環サイクルを遮断することが、骨転移に対する有効な治療法となる可能性が示唆された。
近代化過程における中等教育の機能変容に関する地域間比較研究

わが国の戦間期における諸タイプの中等教育が果たした社会的機能について、二つのまったく対照的な地域社会における諸学校のケーススタディを通して考察した。社会変動が急速に進行した豊中(大阪府)では、新中間層の地域内への移住が新たな教育ニーズを生み、中学校や高等女学校のような、アカデミックカリキュラムの中等教育機関を叢生させた。それに対して、近代化が比較的緩やかに進行した鶴岡(山形県)では、地域内諸階層が分化した教育ニーズを抱いて、それに対する形で、中等教育機関が順次作られていった。中学校は、割合豊かな階層の出身者を集め、新中間層へのメインルートとなっていた。工業学校は、地域内の広い階層から生徒を集め、1930年代に急成長する大都市の重化学工業における下級技術者を供給していた。また、裁縫学校は、農村出身者を集め、地域内の農業層の主婦を養成する場として機能した。本研究の知見を一般化すれば、第一に、地域内の諸階層の構造とその変動が、中等教育に対するニーズのタイプや質を規定していたということであり、第二に、地域の近代化や産業発展のための人材形成が一貫して目標とされていながら、実際には、威信の高い中等教育機関は、むしろ地域外への流出を促進する機関として機能したということである。後者の点は、戦後の高校進学率の急増期に至るまで一貫したわが国中等教育の特質を示していると解釈できるが、この点の検討は分析途上のいくつかの学校と並んで、今後の課題として残った。1.今年度の研究実施概況(1)研究会の実施(98年6月・7月・10月・12月)大正期から昭和戦前期にかけての全国レベルでの史資料((1)教育統計資料、(2)教育制度・政策史資料、(3)教育関係雑誌等の資料、(4)都市-農村問題・階層問題資料など)を網羅的に収集したうえで、批判的に検討した。併せて調査対象校の学校沿革誌の収集・紹介・検討を行った。また下記の各調査終了後には収集資料の整理・分析を行い、それらについての討議を行った。(2)史資料収集調査(98年78月・11月)山形県立鶴岡南高等学校を中心として、学校沿革誌・学籍簿・同窓会誌・同窓会名簿等の学校関係史資料の収集を実施した。また鶴岡市立郷土資料館において行政関係の基礎資料(議事録・市政要覧等)並びに階層構造関係資料を収集した。また、豊中市及びその隣接地域において学校資料の残存状況の確認作業を進めた。2.研究の進展状況地域内諸中等学校のうち、まず旧制中学をインテンシヴに分析することとし、学籍簿・同窓会名簿と学校沿革誌・生徒会誌とを用いた分析を進めている。前者については3000人にも及ぶ大規模なライフコース・データベースを作成し、地域内諸階層の中等教育への進学動向・学校利用者と進路についての数量的分析が進行中である。後者については、地域住民の学校設立・維持への関わりや生徒文化について考察を進めている。これらから得られた知見は、順次99年度以降の日本教育社会学会等での研究発表ならびに研究論文として発表する予定である。(以上)1.今年度の研究実施概況(1)研究会の実施(平成11年5月・7月・10月・12月)山形県立鶴岡南高等学校(旧制中学校)所蔵の学籍簿・同窓会名簿より作成した約3000人分のデータベースに基づき、(1)「旧制中学校の内部選抜と教育効果」及び(2)「旧制中学校の人材選抜・配分過程」に関して2班による数量的分析を行い、分析結果の報告・検討を行った。また下記調査で収集した資料の整理・分析を行った。(2)史資料収集調査(平成11年78月・12年2月)山形県立鶴岡中央高等学校(旧制鶴岡裁縫女学校)を対象として、学校沿革史・学籍簿・同窓会誌・同窓会名簿等の学校関係史資料の収集を実施した。また、戦前戦中期の同校卒業生を対象として、生活史インタビュー調査を実施した。

これらと並行して豊中市及びその隣接地域において学校資料の残存状況の確認作業を進めた。(3)研究発表(平成11年10月・12年3月)日本教育社会学会第51回大会(於東京大学)において、上記2つの研究課題に関する報告を行った。またこれらの研究成果を『東京大学大学院教育学研究科紀要』ならびに『教育社会学研究』誌上に論文として発表した。2.研究の進展状況地域内諸中学校のうち、旧制中学校と旧裁縫女学校を中心に分析することとし、学籍簿・同窓会名簿を用いてライフコース・データを作成し、地域内諸階層の進学動向・卒業後の進路に関する数量的分析を引き続き進めている。これらから得た知見は、12年度以降の日本教育学会等での報告・研究論文として発表する予定である。1.今年度の研究実施概況(1)研究会の実施(平成12年7月)昨年度より順次拡充整備を行った山形県立鶴岡南高等学校(旧制中学校)データ(約5000人分)、ならびに新たに作成した山形県立鶴岡中央高等学校(旧鶴岡裁縫女学校)データ(約3000人分)に基づき、前者に関して経済階層・学業成績・兄弟順位からみた教育戦略について、後者に関しては設立理念・カリキュラム・学校利用者層からみた存立構造についての数量・インタビュー分析を行い、その結果を報告・検討した。また豊中市及びその隣接地域に関する学校資料の分析・報告を行った。(2)史資料収集調査(平成12年78月・13年1月)山形県立鶴岡工業高等学校(旧鶴岡工業学校)ならびに鶴岡南高等学校通信制課程(旧鶴岡夜間中学)を対象として、学校沿革誌・学籍簿・同窓会名簿等の学校関係史資料の収集を実施した。(3)研究発表(平成12年8月・11月)日本教育学会第59回大会・日本社会学会第73回大会において、両校に関する分析結果の発表を行った。2.研究の総括本研究は、大規模なライフコースデータに基づく中等教育機関の比較によって、これまでにない新たな視座から社会構造の変化と教育システムとの影響関係を解明してきた。当該期間において研究の目的は十分に達成されたと考えるが、今後も本研究の掲げる課題について、継続的に分析を発展させていく予定である。
1500℃超級ガスタービン用高圧還元燃焼器の開発

ガスタービン発電における熱効率の飛躍的向上を目的として、主に燃料還元燃焼器、燃焼用空気の高温再生予熱器、および炭素繊維強化炭素複合材料(C/Cコンポジット)製タービンブレ-ドから構成される新しいガスタービンシステム(ケミカルガスタービンシステム)を提案する。本システムの特徴としては、高圧還元燃焼によって得られる還元雰囲気により、サーマルNOx発生、C/Cコンポジットの酸化反応による材料劣化を同時に抑制しながら第1タービンを駆動させることなどが挙げられる。また本システムが実現できれば、試算の結果60%を超す高い発電効率が期待できる。これまで高圧条件下におけるメタン-空気系の燃焼に関して、燃料希薄領域については数多くの実験的及び理論的検討がなされているものの、燃料過濃条件における検討はほとんどなされていない。そこで本研究では、高効率ガスタービンシステムの主要装置の一つである高圧還元燃焼装置を開発することを目的とし、4MPa級モデル燃焼器を試作し、そのガス組成、NOx排出特性について検討した。燃焼器の概略は次ぎのとおりである。燃焼室は全長621mm,内径50mmであり、内壁部は無酸素銅製である。燃焼器全体はシーケンサーにより集中制御することができる。燃焼室内温度は温度測定用熱電対(Rタイプ、線径0.1mm)で計測した。また、その軸対称部にガスサンプリングプローブを設置し、燃焼ガスを吸引サンプリングした。ガス供給ノズルは同軸噴流タイプであり、メタンは内側から内径0.65mmのスロート部を経由し、空気は外側から内径1.1mmの3箇所の供給孔を経由して供給される。一回の燃焼時間は20-25秒とした。燃焼ガスのサンプリングは燃焼開始後約10-15秒の安定した燃焼時に行っている。このときCOとH_2は低当量比側から高当量比側にシフトするにしたがって同様な傾向で増加し、CO_2は当量比0.9-1.0の間でピークを取る。これを解析コード“Chemkin"を用いて行った平衡計算の結果と比較すると傾向的に一致していた。また、メタンの濃度は当量比1.3を越えると急激に増加することから、本燃焼器では当量比約1.3以下で安定燃焼が実現されていると考えられる。また、NOx生成量は低当量比側へシフトすると急激に増えるが、高当量比側へシフトするとほとんど発生しない。これより高当量比側ではNOxはかなり抑制されることが明かとなった。1500°C超級高温ガスタービンの開発を目的として、タービン材料として優れた高温強度を示す炭素繊維強化炭素複合材料(C/Cコンポジット)およびメタン-空気系の高温高圧還元燃焼を用いるシステムを提案し、本年度は、本燃焼方式の基礎的な結果について実験的検討を行った。本実験において用いた小型燃焼器は、燃焼室全長486mm、内径20mm、燃焼ガス排出部には直径4mmのスロート部が設けてある。イグナイタはインジェクタ面より70mmの位置に取り付けた。燃焼室内温度は白金熱電対(Bタイプ)によって測定した。