hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁気ヘッド位置決め機構における追従制御の広帯域化に関する研究

(a)高共振位置決め機構同相形高共振位置決め機構を提案し,プロトタイプを作成して,その特性を実験的に確認した.実験により得られた位置決め機構の周波数特性は境界条件の違いを考慮すれば理論解析結果と良く一致しており,同相形高共振位置決め機構の有効性を確認できた.ロバスト制御理論として広く用いられているH∞制御理論を用いて,同相の主共振モードを有する位置決め機構を対象に,モデル化困難な高次振動モードに対する安定性を確保しながら高サーボ帯域を実現できる位置決め機構の特性を明らかにした.すなわち,位置決め機構の同相主共振振動数と高次共振モードの振動数の比およびピークゲインの大きさをパラメータにとり,H∞制御器を設計し,実現できる制御帯域の限界を比較した.その結果,同相主共振ピークゲインの大きさと高次共振ピークゲインの大きさがほぼ等しい場合にはそれらの共振振動数比は3倍以上であることが望ましいこと,主共振ピークゲインの大きさに比べ高次共振ピークゲインの大きさが10dB以上小さい場合には共振振動数比は1.3倍でも主共振の同相化がサーボモードの広帯域化に寄与することを明らかにした.最後に設計した位置決め機構に対してH∞制御系を設計し,目標とした3kHzを大きく上回る4kHzの制御帯域を実現できることを示した.(a)高共振位置決め機構同相形高共振位置決め機構を提案し,プロトタイプを作成して,その特性を実験的に確認した.実験により得られた位置決め機構の周波数特性は境界条件の違いを考慮すれば理論解析結果と良く一致しており,同相形高共振位置決め機構の有効性を確認できた.ロバスト制御理論として広く用いられているH∞制御理論を用いて,同相の主共振モードを有する位置決め機構を対象に,モデル化困難な高次振動モードに対する安定性を確保しながら高サーボ帯域を実現できる位置決め機構の特性を明らかにした.すなわち,位置決め機構の同相主共振振動数と高次共振モードの振動数の比およびピークゲインの大きさをパラメータにとり,H∞制御器を設計し,実現できる制御帯域の限界を比較した.その結果,同相主共振ピークゲインの大きさと高次共振ピークゲインの大きさがほぼ等しい場合にはそれらの共振振動数比は3倍以上であることが望ましいこと,主共振ピークゲインの大きさに比べ高次共振ピークゲインの大きさが10dB以上小さい場合には共振振動数比は1.3倍でも主共振の同相化がサーボモードの広帯域化に寄与することを明らかにした.最後に設計した位置決め機構に対してH∞制御系を設計し,目標とした3kHzを大きく上回る4kHzの制御帯域を実現できることを示した.磁気ヘッド位置決め機構の広帯域化を実現するために,平成14年度は以下の2つのテーマで研究を行った.(a)高共振位置決め機構平成13年度に研究代表者らが考案した9.3kHzの最低次逆相モードを有する位置決め機構の基礎実験機を作成し,その動特性を測定し,理論解析結果の確認を行った.その結果理論解析結果は実験結果を良く予測できることを示した.また,考案した位置決め機構では重心がピボット軸中心に一致していないことから,外乱に対する応答性能が悪化する可能性があるため,外乱応答に対する仕様を満たすことができる装置支持機構を明らかにした.さらに,実験結果と理論解析結果の比較から更なる高共振化の可能性が明らかになったため,位置決め機構の改良を行い,有限要素法解析により最低次逆相振動モードの固有振動数を約15%向上した11.2kHzの位置決め機構の構造を明らかにした.(b)振動モードの安定化制御追従制御の広帯域化に伴い顕在化してくる風外乱による高次振動モードを安定化できる制御手法を提案した.提案する手法ではVCMの駆動回路中の信号を用いてオブザーバにより複数の振動モードの駆動点速度を推定し,それらをネガティブフィードバックすることにより振動モードを安定化でき,センサ類を必要としない点が特徴である.複数の振動モードを含む駆動点速度を推定できる離散時間オブザーバの設計手法を提案し,計算機シミュレーションでその有効性を示した.磁気ヘッド位置決め機構の広帯域化を実現するために,平成14年度に引き続き平成15年度は以下の2つのテーマで研究を行った.(a)高共振位置決め機構本年度は平成14年度に提案した同相形高共振位置決め機構のプロトタイプを作成し,その特性を実験的に確認した。実験により得られた位置決め機構の周波数特性は境界条件の違いを考慮すれば理論解析結果と良く一致しており,同相形高共振位置決め機構の有効性を確認できた.ロバスト制御理論として広く用いられているH∞制御理論を用いて,同相の主共振モードを有する位置決め機構を対象に,モデル化困難な高次振動モードに対する安定性を確保しながら高サーボ帯域を実現できる位置決め機構の特性を明らかにした.すなわち,位置決め機構の同相主共振振動数と高次共振モードの振動数の比およびピークゲインの大きさをパラメータにとり,H∞制御器を設計し,実現できる制御帯域の限界を比較した.その結果,同相主共振ピークゲインの大きさと高次共振ピークゲインの大きさがほぼ等しい場合にはそれらの共振振動数比は3倍以上であることが望ましいこと,主共振ピークゲインの大きさに比べ高次共振ピークゲインの大きさが10dB以上小さい場合には共振振動数比は1.3倍でも主共振の同相化がサーボモードの広帯域化に寄与することを明らかにした.最後に設計した位置決め機構に対してH∞制御系を設計し,目標とした3kHzを大きく上回る4kHzの制御帯域を実現できることを示した.
東瀬戸内海島嶼部における大坂城築城石丁場と石材輸送水運に関する研究

小豆島における石丁場に関して、文献史料と考古学・地理学的調査を併せての研究を図った。島内外に所在する文献史料を調査収集し、それを整理して活用を図る。また文献史料に表れた島内の石丁場跡の推定地を調査し、それを対比しながら確定作業を行った。特に石材搬出地を把握するため海岸部分綿密に調査し、残石の状況から所在地の確定を図った。以上の調査から、新たな石丁場跡の確定や刻印石・海中に沈んだ角石などを発見するなどの成果をあげた。最終年度に過去4年間の調査で収集した資料の整理を行い、報告書の編集を行った。報告書文献史料は小豆島に所在する史料は全て掲載することとし、島外の史料も出来うる限り収録した。現地調査で得た情報は、作図編集をして報告書への掲載準備をした。ただ、報告書編集中に新しい情報提供があり、急遽確認調査をするなど、正確さを求めた。報告書の構成は、序章「小豆島の地形・地質環境と石丁場」第1章「調査の経緯と経過」第2章「分布調査」第3章「千振島の調査」第4章「論考」写真図版・小豆島石材関連史料からなる。とくに第3章の千振島調査は、初めて本格的な調査の実施であり、それらの成果を十二分に活用できるよう編集した。また、写真図版では調査状況多くの写真を用いて紹介している。また矢穴拓本・刻印拓本の写真を収録し、残石の状況を示している。また第4章の「論考」では、1大坂城築城にかかる小豆島石丁場の所在地と石材輸送、2小豆島における矢穴について、3小豆島における採石方法、4城郭石垣における石丁場調査の位置づけ、の4本を収録し、小豆島石丁場の詳細な内容が理解できるようにしている。小豆島全体を見据えた報告書は今までにはなかった。その意味では今後の研究の指針になるものと考える。文献資料調査として、小豆島の旧庄屋家所蔵文書調査を実施し、土庄町笠井家と三宅家の石材関係史料を収集した。また塩飽関係史料として吉田家文書の調査を行い関係史料を収集した。県外調査は実施できず、活字史料集などからの検索を行い、情報の収集に努めた。とくに、中川氏関係史料の検索で、従来不明であった堀尾氏・藤堂氏の状況を明らかにすることができたことは成果といえる。石切丁場跡の考古学的調査は、研究協力者・学生補助員とともに、小豆島の海岸部丁場跡の予備調査を7月に行い、文献資料記載事項との整合性を確認した。その後、千振島丁場跡を本格的に調査する。台風の影響で、7月より現地状況が変化していたが、復元を図り、丁場跡や残石の測量をし、図面化を図った。また、矢穴の拓本採取や写真撮影などを行い、資料化を図る。従来ほとんどの石切丁場では詳細な調査がされていないため、多くの情報を入手することができた。また、旧庄屋家(笠井家)所蔵の慶長10年小豆島絵図の調査を実施し、その成果の一部を人文地理学会で報告した。絵図の伝来過程と石切丁場との関連性の追求が今後の課題として残された。地元教育委員会などとの連携を強化しつつ、地域に残された古文書調査に積極的に参加することにより、石材関係史料の発見にも努めている。文献史料調査では、土庄町旧庄屋家笠井家・三宅家所蔵の石材関係史料の収集を終え、研究に活用している。県外関係では永青文庫所蔵の石材関係史料の調査を実施し、収集をはかった。文献に表れた土庄町内の石切丁場跡の詳細な箇所について山中に入り踏査した結果、丁場跡と推定できる箇所を2カ所で発見した。他については次年度に踏査の予定である。石切丁場跡の考古学的調査は、前年度に引き続き研究協力者・学生補助員とともに実施、千振島調査は終了し収集資料の整理作業にかかりつつある。また大坂城関係の資料収集と現地調査を実施し、小豆島から輸送された石材の陸揚げ地を確認した。未調査であった小豆島東海岸部の予備調査を実施し、八人石丁場崖下の海中で角石と見られる石材を数個発見した。本格調査は次年度に実施予定だが、石材搬出場所と積み出し方法を明らかにできる可能性が出てきた。千振島・岩谷・小瀬各石丁場跡の種石に残る矢穴をシリコンによる型取りをしたが、石丁場で大きな差違が見られ、それぞれの大名が抱える石工による特徴が表れていると考えられる。大坂城石垣に残る刻印と比較するため、残石の刻印の拓本を採取して資料化をはかっている。これらの成果の一部を、学生主体展覧会「残された石の声ー石がつなぐ小豆島と大坂城ー」に資料提供展示した。一方、笠井家所蔵史料調査の結果、慶長10年小豆島絵図が香川県有形文化財に指定されたことは特筆できよう。26・27年度の研究成果の一部を「小豆島の大坂城築城石丁場と石材搬出に係る諸問題」として論文発表した。今後は、地元で行っている古文書調査で石材関係史料の掘り起こしをはかる予定である。文献史料調査では県内の主たるものは終了し、県外史料調査も一部は終えた。ある程度順調に進展している。石丁場調査に関しては、千振島調査は終了して報告書作成の準備にかかっている。

土庄丁場の文献に見られる丁場跡と推定できる箇所を発見、また小豆島東海岸部では海中から角石を発見するなど予想以上の成果をあげている。文献史料調査では、土庄町内の旧庄屋家の文書調査は終え、収集史料の活用をはかっている。小豆島町の石本家の史料を収集し、ほぼ小豆島内の文献史料の収集は終えた。県外関係では、八代市立博物館に所蔵されている松井家文書の調査収集を図った。永青文庫所蔵資料は大部分の収集を終えたが、一部閲覧不可能の史料があり、他の方法での収集をはかる予定である。石丁場の現地調査は、小豆島東海岸部を2回にわたって実施した。その結果、前年以上に海中から多くの角石を発見した。一部測量を終え、図面化しつつある。角石が集中的に採掘された場所を特定できたことは意義深い。また今まで不明であった藤堂家の石丁場から、刻印がある石を発見したことは大きな成果といえる。それらの成果の一部を、小豆島町からの要請により開催した学生主体のパネル展「残された石の声」に資料提供した。とともに、大坂城築城後に小豆島から江戸・京都・大阪へ石材が搬出されたことが笠井家文書に記されているため、それらの関連地域の調査を実施した。残念ながら遺構はなく詳細は不明である。一方、前年度調査の結果香川県有形文化財に指定された慶長小豆島絵図と石材関係史料を多数所蔵している笠井家に係わって「土庄村大庄屋笠井家と慶長小豆島絵図について」と題して論文発表をした。地域でも関心が高まり、マスコミでも報道されるなど、研究活動が広範囲に周知されつつある。文献史料調査は、県内の主たるものは終了し、県外史料もほぼ終えた。一部確認調査が残るだけの状況である。文献上に記された地名などの現地との照合を試みている。石丁場の調査は、小豆島東海岸部で新たな角石や刻印石を発見するなど、予想以上の成果をあげている。矢穴の型の採集や刻印の拓本採集をはかり、石丁場の特徴を確認しつつある。文献史料調査は、小豆島内での関連史料の収集はほぼ終了した。収集した資料の整理作業にあたっている。島外関係では、塩飽諸島に関する旧年寄家の吉田家文書の調査と収集を行い、小豆島との関連性を追求しつつある。とともに、塩飽諸島における石丁場の実態を文献史料から見出すことを検証している。県外関係では細川氏に関する史料は永青文庫と松井家文書を収集し、整理分析をしている。また黒田氏関係史料は調査の結果ほとんど残されていないことが明らかになった。中川氏関係史料は「岡城跡石垣等文献調査報告書」から、関連史料の抽出をはかり収集はほぼ終えた。加藤・藤堂・鍋島氏関係史料がまだ十分とはいえない状況である。早急に調査収集を図る予定である。石丁場の現地調査では、海岸線の調査は一部を残して終了した。今年度はドローンを用いての空中からの石丁場の状況を確認調査した。その結果、土庄町の石丁場跡で巨石の上部に矢穴跡を発見した。巨石のある場所では従来石材採取をしていないと考えられていたが、その説を訂正する成果といえる。ドローンでの撮影写真をもとに石丁場の図面化を図る予定である。ただ一部の石丁場は未撮影のため次年度に撮影の計画である。今までの調査研究の成果の一部を、学生主体展覧会「石の旅路」に資料提供した。そこでは、大坂城築城後の石材の搬出状況について、大坂・京・江戸・兵庫との関連を追及している。また、10月に徳島市で開催された地方史研究協議会第68回(徳島)大会での公開講演で研究成果の一部を報告した。
シグナル伝達性転写因子群の活性化機序と癌化における役割

サイトカインシグナルのうち主要なRas非依存性伝達路(JAK/STAT伝達系)の増殖分化、癌化における役割の解明を念頭に置きながら、STAT転写因子群の活性化機序を解明し、活性化に関わる未知のH-7感受性伝達路を同定することを目的としている。またこの伝達路を主要なものとするIL-6が、どのように癌細胞増殖因子として働くか、またある場合には増殖抑制分化因子として働くかを明らかにする。1.STAT3がjunBプロモーター上のIL-6応答領域JRE-IL6に作用する際には、36KDaのCRE結合成蛋白との複合体形成が重要であることを明らかにした(Oncogene 1996)。2.IL-6により増殖停止、マクロファージへと分化するM1細胞株に変異型キメラ受容体や変異型STATを導入した実験から、IL-6による増殖停止、junB,IRF-1の発現誘導、c-myc,c-mybの発現抑制、マクロファージへの分化というほとんどすべての応答にSTAT3が関与していることを明らかにした(EMBOJ.1996および投稿中)。またIL-6による細胞増殖におけるSTATの役割ついても明らかにしつつある。3.JRE-IL6にも作用するETS転写因子のひとつERMは、CRE様部位に結合するc-JUNと協調的に作用する。GAL4DNA結合ドメインとERMとの融合蛋白を種々作製し、これらの転写活性化能がc-JUNにより増殖するか検討したところ、c-JUNがERMの転写活性化能をETSドメインとは異なるERMのN末を介して増強させることが判明した。ERMのN末とc-JUNの間には直接の蛋白相互作用はみられないことから、協調作用の機序として、ERMのN末に存在する転写抑制ドメインの機能をc-JUNが抑制するのではないかと推測した(J.Biol.Chem.1995)。
結晶性高分子のAEスペクトル分析による塑性変形機構の基礎的研究

結晶性高分子の塑性変形は、折りたたみ分子鎖やラメラ晶の微細結晶への破壊による変形、非結晶分子鎖の延伸方向への配向、あるいは、それらの相互作用による非常に複雑なものである。また、これらの変形機構は、材料の種類、変形方法、変形過程、内部構造の違いによって一様ではない。したがって、本研究では、ポリエチレンの単結晶と近似可能な結晶c軸が延伸方向を結晶a、b軸がそれぞれフィルム厚さ方向、幅方向に高度に配向しているロール延伸高密度ポリエチレンフィルムを試料として選択し、このフィルムを再延伸する場合、初期延伸方向との角度によって塑性変形挙動が大きく異なることに注目し、それぞれの変形機構に起因して発生する超音波領域でのAE信号を測定し、AE信号と変形機構及び変形過程との関連性を探ることを目的としている。実験は、高密度ポリエチレン(三井東圧化学(株)製Hizex5000s)を用い、加熱加圧プレスによって未延伸シートを作成し、ロール延伸(ロール表面速度23.6m/min、表面温度115°C、延伸倍率6倍)したものを試料として、ロール延伸方向と異なる方向に再延伸を行った。そして、発生位置の確認のため試料上下にAEセンサー((株)NF回路設計ブロック製AE-902S、供振周波数140kHz)を取付け、AE測定を行った。スペクトル分析では、フーリエ変換による手法と最大エントロピー法とを比較した結果、フーリエ変換による場合には、サンプリング数が少ない場合については、スペクトルの分解能が非常に悪くなるが、これに対し、最大エントロピー法では、スペクトル強度に関しては、実際を反映しないものの高分解能のスペクトル分析が可能であった。今回のようにサンプリング速度やメモリに制限のある場合などにおいて、結晶性高分子材料のAE周波数成分の特定には、有効な手段であると考えられる。
吸収器の高性能化のための界面活性剤による吸収促進作用に関する研究

本研究では,臭化リチウム水溶液への水蒸気の吸収過程における界面活性剤の役割を解明することによって,より高性能な吸収器を開発するための指針を得ることを目的として,静止した臭化リチウム水溶液の薄膜への水蒸気の吸収と液膜状で流下する臭下リチウム水溶液への水蒸気の吸収性能を界面活性剤を添加した場合としない場合で実験した.静止液膜への吸収については,実際の吸収器に類似な条件として厚さ0.5mm,溶液濃度55%,界面活性剤濃度01%とし,液膜の安定性観察,液膜上の界面活性剤液滴の分布状況の顕微鏡観察,表面張力の測定を行なった.流下液膜への吸収については,約45度に傾斜した平板上に初期厚さ0.5mmの溶液を流下させ,吸収性能と界面の安定性を観測した.これらの実験により下記の知見を得た.1.溶解度以上の界面活性剤の添加により吸収性能が向上する理由は,これまで,マランゴニ対流により説明されていたが,これだけでは液膜に生ずる大きな擾乱波の発生機構が説明できなかった.臭化リチウム水溶液の静止薄膜への水蒸気の吸収実験から,適当な界面活性剤濃度においては,ドライパッチが発生し,伝熱面を動き回るような不安定現象が観察され,界面活性剤の小さな滴が擾乱波を発生させる原因解明の手がかりを得ることができた.2.流下液膜への吸収実験により,界面活性剤が添加されなくても,液膜厚さが薄い場合にはドライパッチが観察され,それは界面の濃度不均一による表面張力差が原因であることが分かった.また,界面活性剤を添加すると適当な条件において,界面の不安定によって吸収性能が促進されることが明らかになった.現在の吸収冷凍機は臭化リチムウ水溶液が作動媒体として使われているので、環境問題となっているフロン系冷媒を使わない冷凍機あるいはヒ-トポンスとして価値が高い、その高性能化のためには、吸収器の性能向上が不可欠であることが明らかになっており、高性能伝熱管の開発とともに界面活性剤の添加による吸収促進が研究され実用化されてきたが、界面活性剤の役割は十分には解明されておらず、経験的に使用条件などが定められてきた。本研究の目的は、臭化リチウム水溶液への水蒸気の吸収過程における界面活性剤の役割を解明し、より高性能な吸収器を開発するための指針を得ることである。本年度は、垂直円管外を流下する高濃度臭化リチウム水溶液への水蒸気の吸収性能を界面活性剤を添加しない系で実験し、界面活性剤を添加した場合と比較するための基礎デ-タを得た。得られた主な知見は以下の通りである。(1)流下液膜表面の温度や濃度の状態を詳細に測定し、流下液膜が層流として作成した吸収モデルと比較し、層液モデルの妥当性を確認した。(2)液膜表面の濃度の不均一による表面張力の不均一が原因で、液膜の乱れと破断が発生することが観察された。その乱れによる吸収の促進より、破断による吸収面積の減少のほうが効果が大きく、流下液流量が少ないときには、特に吸収性能が層流モデルより小さいことが明らかになった。(3)気液界面において、熱伝達と物質伝達の相違則は成り立たないことが明らかになった。(4)平成2年度に行なう界面活性剤を添加した実験のための装置の設計を行った。本研究では,臭化リチウム水溶液への水蒸気の吸収過程における界面活性剤の役割を解明することによって,より高性能な吸収器を開発するための指針を得ることを目的として,静止した臭化リチウム水溶液の薄膜への水蒸気の吸収と液膜状で流下する臭下リチウム水溶液への水蒸気の吸収性能を界面活性剤を添加した場合としない場合で実験した.静止液膜への吸収については,実際の吸収器に類似な条件として厚さ0.5mm,溶液濃度55%,界面活性剤濃度01%とし,液膜の安定性観察,液膜上の界面活性剤液滴の分布状況の顕微鏡観察,表面張力の測定を行なった.流下液膜への吸収については,約45度に傾斜した平板上に初期厚さ0.5mmの溶液を流下させ,吸収性能と界面の安定性を観測した.これらの実験により下記の知見を得た.1.溶解度以上の界面活性剤の添加により吸収性能が向上する理由は,これまで,マランゴニ対流により説明されていたが,これだけでは液膜に生ずる大きな擾乱波の発生機構が説明できなかった.臭化リチウム水溶液の静止薄膜への水蒸気の吸収実験から,適当な界面活性剤濃度においては,ドライパッチが発生し,伝熱面を動き回るような不安定現象が観察され,界面活性剤の小さな滴が擾乱波を発生させる原因解明の手がかりを得ることができた.2.流下液膜への吸収実験により,界面活性剤が添加されなくても,液膜厚さが薄い場合にはドライパッチが観察され,それは界面の濃度不均一による表面張力差が原因であることが分かった.また,界面活性剤を添加すると適当な条件において,界面の不安定によって吸収性能が促進されることが明らかになった.
密度流先端部の流動形態とその制御方法に関する研究

密度が僅かに異なる流体が接近流(対向流)中に侵入するとき,侵入流体の先端部の流動形態は侵入力と密度境界面に作用する界面せん断力とがつり合う「密度楔」,あるいは,侵入力と先端部に作用する形状抵抗とがつり合う「密度カレント」のいずれかになる.この問題について,少数の理論的・実験的研究が過去になされ,密度流先端部の流動形態は接近流の流速分布に依存するとされている(具体的には,密度流侵入部の接近流の運動量が一様流速分布の場合に比べて欠損している場合には密度楔,過剰な場合には密度カレントとなる).しかしながら,筆者らの予備実験において,密度流侵入部の接近流の運動量が過剰であっても密度楔が出現しうることが発見され,上記の知見が否定された.本研究では原点に立ち戻り,接近流(対向流)中に侵入する二次元定常密度流の流動形態について実験的に詳しく検討を行い,以下の結論を得た.放出流量が大きい密度流では,その侵入長が密度フルード数によって決まる値(取りうる最大値)をとる(侵入長が非常に大きくなる).そのため,密度流の侵入力と密度境界面に作用する総界面せん断力とがつり合い,流動形態は流れ全体が密度楔である「完全密度楔」となる.この場合には,接近流の流速分布はもはや流動形態を支配する要因ではない(流動形態は接近流速分布にかかわらず,完全密度楔に限定される).一方,放出流量が小さい密度流ではその侵入長は短く,先端部付近の流動形態は接近流の流速分布によって決定される.つまり,密度流侵入部の接近流の運動量が欠損している場合には密度楔が,過剰な場合には密度カレントが出現する(この場合には,既往の知見が成り立つ).本年度は,密度流の2つの流動形態,つまり「密度カレント」と「密度楔」の特性について理論的・実験的に検討した.理論的研究では,周囲流れ(接近流)の流速分布の無次元速度勾配αと密度流の先端角度θの関係を非粘性理論により定量的に示し,その結果を実験データと比較した(α>0:接近流の運動量が局所的に欠損,α<0:局所的に過剰,α=0:一様接近流).理論解は実験値を大きく上回るものの,定性的には実験結果と同様の傾向を示した.一方,実験的研究では,最初に両流動形態について流れの可視化を行い,両流動形態の出現条件について検討した.その結果,接近流の運動量が密度流の侵入高さにおいて大きく欠損している場合(概ねα≧0.1)には流動形態は密度楔となり,それ以外の場合(概ねα<0.l)には密度カレントとなることが判明した.また,両流動形態ともに,流れ場全体を上層・侵入密度流,中間層・反転流,下層・周囲流れの3層流として取り扱えることが示された.さらに,密度流後方部における侵入密度流域および反転流域の無次元厚さh_1/H,h_2/Hについて,無次元速度勾配αと密度フルード数Fをパラメータにして調べた(h_1:侵入密度流域の厚さ,h_2:反転流域の厚さ,H:周囲流れを含めた全水深).その結果,h_1/Hはαには依存せず,Fの増大とともに減少することが明らかとなった.これは,h_1/Hが流動形態に依存しないことを意味している。また,h_2/Hはαの増大につれて減少し,Fに対してはαの正負によって異なる傾向を示す(h_2/Hは,α≧0ではFに依らず一定であり,α<0ではFの増大に伴って大きくなる).これは,h_2/Hが流動形態によって変化することを示唆している。密度が僅かに異なる流体が接近流(対向流)中に侵入するとき,侵入流体の先端部の流動形態は侵入力と密度境界面に作用する界面せん断力とがつり合う「密度楔」,あるいは,侵入力と先端部に作用する形状抵抗とがつり合う「密度カレント」のいずれかになる.この問題について,少数の理論的・実験的研究が過去になされ,密度流先端部の流動形態は接近流の流速分布に依存するとされている(具体的には,密度流侵入部の接近流の運動量が一様流速分布の場合に比べて欠損している場合には密度楔,過剰な場合には密度カレントとなる).しかしながら,筆者らの予備実験において,密度流侵入部の接近流の運動量が過剰であっても密度楔が出現しうることが発見され,上記の知見が否定された.本研究では原点に立ち戻り,接近流(対向流)中に侵入する二次元定常密度流の流動形態について実験的に詳しく検討を行い,以下の結論を得た.放出流量が大きい密度流では,その侵入長が密度フルード数によって決まる値(取りうる最大値)をとる(侵入長が非常に大きくなる).そのため,密度流の侵入力と密度境界面に作用する総界面せん断力とがつり合い,流動形態は流れ全体が密度楔である「完全密度楔」となる.この場合には,接近流の流速分布はもはや流動形態を支配する要因ではない(流動形態は接近流速分布にかかわらず,完全密度楔に限定される).一方,放出流量が小さい密度流ではその侵入長は短く,先端部付近の流動形態は接近流の流速分布によって決定される.つまり,密度流侵入部の接近流の運動量が欠損している場合には密度楔が,過剰な場合には密度カレントが出現する(この場合には,既往の知見が成り立つ).
経済現象のネットワーク・モデリング

最終年度にあたる今年度は、これまで行なってきた銀行間ネットワークのデータ解析やそのための手法開発についての論文が海外査読誌に複数採択された。具体的には、日次および日中の時間頻度で同時に取引パターンを抽出するためのテンソル分解法の論文が科学誌Sientific Reportsに採択され、銀行間市場におけるリレーションシップ・レンディング(多期間にわたる継続的な二者間の取引)を抽出する手法を開発し、それを実際にイタリア銀行間データに適用した論文が経済学系雑誌Journal of Banking & Financeに掲載された。また、それを社会ネットワークも含めて適用し、この手法から得られたいわゆるBackboneの特徴を解析した論文がNature Communicationsに掲載されるなど、一連の研究が高い評価を得た。これ以外にも、イタリア銀行間データを詳細に解析し、これまで知られていなかった動的なパターンを複数発見し、それをモデルによって再現した論文はEPJ Data Scienceに掲載された。3年間の研究補助期間の最終年度として、これまで行ってきた国内外の共同研究者との協働が実を結んだと同時に、本研究課題は経済学と物理・ネットワーク科学・コンピュータサイエンスの研究者との文理融合型研究として一定の成果を得ることができたと考える。今後も、研究領域に関わらず様々なアプローチを用いて経済データの分析を継続して行っていく予定である。銀行等の金融機関は、日々変動する資金需要に対してお互いに資金を融通しあうことで調節を行っている。この現象は、銀行を頂点、資金の取引関係を枝とすることで、日次ネットワークの時系列として表現することができる。従来の研究においては、こうした日次でみた銀行間ネットワークの変化はランダムであり有益な情報は何も含まれていないと考えられていた。しかし、イタリアの銀行間取引データ(2000-2015)を用いた我々の研究(Kobayashi and Takaguchi, arXiv 2017)では、銀行間ネットワークの日次変化にはいくつかの明確なパターンが内在することが明らかになった。一つ目は、同じ相手との取引持続日数がべき分布に従うことである。この特徴は、従来の社会ネットワーク研究で繰り返し発見されてきた性質と極めて類似している。例えば、会議のコーヒーブレイクでは様々なペアやグループが会話を行っているわけだが、相手との会話継続時間を見てみると、実は秒の単位でべき分布に従っていることが知られている。つまり、銀行同士も我々が会話相手を探すようにして取引相手を探し、その取引相手との持続性は会話の持続性と同じ法則に従っていることになる。2つ目に、どの日においても、ネットワークの枝数∝頂点数^1.5 (1.5乗)という関係性が成立している。言い換えると、その日に取引した銀行ペアの数は、ネットワークのサイズにかかわらず市場に参加している銀行数そのものによってかなり厳格に規定される。この性質についても、携帯電話のユーザー数によって会話ペア数が規定されるという社会ネットワーク研究でよく知られた事実と酷似している。こうした銀行間取引ネットワークの動的パターンを説明するため、我々は簡単なネットワーク形成モデルを提示した。当初の計画では、銀行間ネットワークのモデリングにもう1年ほどかかると見込んでいたが、共同研究者の助けも借りつつ、予定よりも早く一定の現象を示すモデルが提出できたため。また、そこで得られた成果を用いてさらなる解析を進めることができている。2017年度は、イタリアにおける銀行間取引データを用いたデータ解析を中心に行った。本データはタイムスタンプ付きで個別の銀行取引が匿名で観察できるため、銀行間取引によって形成されるネットワーク構造を詳細に知ることができる。このデータを用いて、以下の3つの研究をプレプリントとして公開した。一つ目は、翌日物取引によって形成される銀行間ネットワークの日次ダイナミクスの存在をデータから明らかにし、それをモデルによって再現した論文である。そもそもこれまでの先行研究では、銀行間ネットワークには日次レベルで意味あるダイナミクスが存在するとは考えられていなかったが、本研究ではそれが明確に存在することを示し、かつそのダイナミクスが、人間同士のコミュニケーションで形成される社会ネットワークのダイナミクスと酷似している点を初めて明らかにした。二つ目は、リレーションシップ貸出を統計的に抽出するための手法を提示した論文である。「リレーションシップ貸出」は従来から議論されていたが、その指標は取引回数であったり、取引量の集中度であったりと、ナイーブな指標が使われていた。本論文では、統計的に有意に取引量が多い銀行ペアを抽出することで、より統計的に厳格に基礎付けされたリレーションシップ貸出の定義を提示した。3つ目は、各銀行の取引パターンが多様な時間スケールで存在することを発見した論文である。これまでの研究でも、営業時間内の取引パターンが存在することは知られていたが、それと同時に日次パターンが存在することを非負値テンソル分解によって示した。計画の当初では入手不可と思われたデータを入手することができ、それによってネットワーク・データ解析や、そこで得られた結果を説明するためのモデリングを詳細かつ高い精度で行うことが可能になった。さらに、同データを用いることで、統計的に有意な枝の検定や、テンソル分解の活用など、経済ネットワーク分析において社会ネットワーク分析の考え方が非常に有用であることを一定程度示すことができた。これらの成果は、ネットワーク科学や社会ネットワークの研究者の協力を得て共同研究を予想以上に推進することができた結果でもある。

具体的には、日次および日中の時間頻度で同時に取引パターンを抽出するためのテンソル分解法の論文が科学誌Sientific Reportsに採択され、銀行間市場におけるリレーションシップ・レンディング(多期間にわたる継続的な二者間の取引)を抽出する手法を開発し、それを実際にイタリア銀行間データに適用した論文が経済学系雑誌Journal of Banking & Financeに掲載された。また、それを社会ネットワークも含めて適用し、この手法から得られたいわゆるBackboneの特徴を解析した論文がNature Communicationsに掲載されるなど、一連の研究が高い評価を得た。これ以外にも、イタリア銀行間データを詳細に解析し、これまで知られていなかった動的なパターンを複数発見し、それをモデルによって再現した論文はEPJ Data Scienceに掲載された。3年間の研究補助期間の最終年度として、これまで行ってきた国内外の共同研究者との協働が実を結んだと同時に、本研究課題は経済学と物理・ネットワーク科学・コンピュータサイエンスの研究者との文理融合型研究として一定の成果を得ることができたと考える。今後も、研究領域に関わらず様々なアプローチを用いて経済データの分析を継続して行っていく予定である。これまで得られた解析結果やモデルを利用し、過去の先行研究では十分に取り組まれてこなかった重要な課題に取り組む予定。これまでに得られた結果をベースとし、より汎用性の高い検定手法の開発や、新たなネットワークのダイナミクスの発見、またそれを説明するモデル化を進めて行く。そのために、ネットワーク科学分野におけるエキスパートとの共同研究を推し進めて行く。予定よりも旅費が安く済んだためジャーナルの出版費用としてオープンアクセス化の費用に備えていたが、想定よりも時間がかかったため。本年度の前半には出版される可能が高いため、その際に支出予定。今年度に旅費支出が増える予定
並列分散システム統合のための安全な計算状態操作機構

計算中のプロセスの計算状態を安全に操作可能にすることで、高い実行性能と安全性・正当性を両立させるための拡張C言語の仕様設計、実装技術および応用手法を提案し、それらを評価することで、多数のプロセッサやノードから成るシステムを統合できることを示そうとしている。提案方式は、言語仕様としては入れ子関数(クロージャ)をベースとし、関数呼出しの呼出し元のフレームで眠っている変数の値への正式なアクセスを可能としている。これを、L-closureと呼ぶ、高い実行性能を得るためのクロージャとして提案している。平成19年度は以下の成果を得た。1.提案手法の評価環境の構築提案する仕様と実装技術を、実動するコンパイラとして実現した。平成18年度までに、通常のC言語へのトランスレータとしての実装と、GNU C Compiler(GCC)のバージョン3.2を改造した実装を行ったが、平成19年度はさらにGCC3.4.6を用いた環境を構築した。また、GCC4対応に向けての調査を行った。2.応用プログラムの開発・提案手法の検証特にマルチスレッド、負荷分散、実行状態の保存・変更・復元、自動メモリ管理のポインタ補正を中心として応用プログラムを作成し、これらを用いた提案手法の有用性の検証を行った。結果として、特にレジスタ数の多い計算機において、高性能が達成されることが示された。3.言語仕様の改良L-closureへのポインタ(や型)を構造体メンバ、関数、配列、型定義などでも利用できるように、キーワードを付与した入れ子関数の定義についての構文の修正を行ってきた。平成19年度はさらに構文の修正を行い、L-closureを返すL-closure定義(意味的にはエラーになるが構文としては認められる)、関数プロトタイプ宣言における"*"記号の省略などに対応した。計算中のプロセスの計算状態を安全に操作可能にすることで、高い実行性能と安全性・正当性を両立させるための拡張C言語の仕様設計、実装技術および応用手法を提案し、それらの評価することで、多数のプロセッサやノードから成るシステムを統合できることを示そうとしている。平成17年度は以下の成果を得た。1.入れ子関数の仕様設計言語仕様としては入れ子関数(クロージャ)を利用することにした。入れ子関数はC以外の言語ではよく用いられていて、関数呼出しの呼出し元のフレームで眠っている変数の値への正式なアクセスを可能としてくれる。一方で、calleeセーブ・レジスタを利用した変数へのレジスタ割当てなどの最適化を事実上不可能にすると考えられてきた。本研究ではこの常識を打ち破り、入れ子関数を持つ関数においてレジスタ割当てを可能にする新しいコンパイル技術を確立した。既存のC言語や拡張C言語との整合性を考慮し、最適化を阻害しない入れ子関数を持てるような言語設計を行った。2.入れ子関数の実装技術の開発実装技術のキーとなるのは、lazyな実行スタック操作である。呼出し元でのレジスタ保存を「とりあえず」後回しする既存のcalleeセーブ・レジスタの利用も、このカテゴリに属する。本研究では、入れ子関数の存在下でもこれを実現した。実行中の大部分は入れ子関数のアロケーションを含めて「とりあえず」の状態として実行し、いざ入れ子関数を呼び出す際に実行スタックを「見せられる」状態にすることで、入れ子関数からのアクセスが可能となった。平成18年度は以下の成果を得た。1.提案手法の評価環境の構築平成17年度に開発した入れ子関数(L-closure)の仕様及び実装技術を、実動するコンパイラとして実現した。具体的にはGM C Compiler(GCC)のバージョン3.2を用いている。また、バージョン4対応に向けての調査を行った。また、通常のC言語へのトランスレータとしての実装も行った。2.応用プログラムの開発特にマルチスレッド、負荷分散、自動メモリ管理のポインタ補正を中心として応用プログラムを作成した。3.言語仕様の改良言語仕様としては入れ子関数(クロージャ)をベースとし、関数呼出しの呼出し元のフレームで眠っている変数の値への正式なアクセスを可能としている。本研究では、L-closureと呼ぶ、高い実行性能を得るためのクロージャを提案しているため、その呼び出しには通常の関数とは異なる呼び出し方試を用いる。このためキーワードを付与して入れ子関数を定義するようにしていたが、L-closureへのポインタ(や型)を構造体メンバ、関数、配列、型定義などでも利用できるように(構文解析ができるように)、構文の変更を行った。

平成18年度までに、通常のC言語へのトランスレータとしての実装と、GNU C Compiler(GCC)のバージョン3.2を改造した実装を行ったが、平成19年度はさらにGCC3.4.6を用いた環境を構築した。また、GCC4対応に向けての調査を行った。2.応用プログラムの開発・提案手法の検証特にマルチスレッド、負荷分散、実行状態の保存・変更・復元、自動メモリ管理のポインタ補正を中心として応用プログラムを作成し、これらを用いた提案手法の有用性の検証を行った。結果として、特にレジスタ数の多い計算機において、高性能が達成されることが示された。3.言語仕様の改良L-closureへのポインタ(や型)を構造体メンバ、関数、配列、型定義などでも利用できるように、キーワードを付与した入れ子関数の定義についての構文の修正を行ってきた。平成19年度はさらに構文の修正を行い、L-closureを返すL-closure定義(意味的にはエラーになるが構文としては認められる)、関数プロトタイプ宣言における"*"記号の省略などに対応した。
液体状ベータジケトン系有機金属による酸化亜鉛薄膜ホモエピタキシャル成長の研究

酸化亜鉛(ZnO)薄膜のホモエピタキシャル成長は有機金属気相成長(MO-CVD)法を適用し、そのZn原料としてベータジケトン材料であるZn(C_9H_<15>O_3)_2を使用した。また、堆積基板に使用したZnO表面の平坦性及び清浄化を得るために、高温熱処理及びArイオンエッチングを行った。エピ成長したZnO薄膜は極めて平坦性と結晶性が優れていたが、Zn(C_9H_<15>O_3)_2原料が経時変化しやすく、薄膜物性値の再現性を得ることが非常に難しい結果となった。平成19年度は以下の2項目の研究課題について検討を進めた。1.Ar^+エッチングによる表面の清浄化Ar^+エッチングを広い面積で実現するために、現在保有しているRHEED装置を改造し、そこにイオンガンを設置する予定で装置の真空設計を行った。イオンビームを広い面積でスキャンしてエッチングできるイオンガンの選定に手間取り、予算枠内で購入できるイオンガンの導入検討に多くの時間を割く結果となった。その後、装置を組み付けて実験を開始しようとしたところ、Arの導入量に現有のターボポンプの排気量が追いつかず、最終的に排気系を再設計して差動排気を導入する事となり、差動排気に用いるターボポンプの納入を待っている段階である。従来のアセチルアセトン亜鉛(Zn-ACAC)に比べて安定な昇華特性を有する液体状Zn-MOPDを装置に導入し、実験を開始した。この材料は、大気中で安定といわれており、Zn-ACACと分解特性も同程度であるという触れ込みで研究をスタートしたが、この安定性が大きな問題を生んでしまった。液体原料が装置内部の冷えた部分に付着し、それが油のように流れ、真空度の低下、原料の再蒸発という弊害が発生した。対策として、装置の構成を大幅に改造し、装置内部に温度の低い領域を置かないことでZnO薄膜の堆積にこぎ着けた。しかし、堆積速度が増加せず、安定なはずの原料が徐々に経時変化して、蒸発率が24時間単位で徐々に減少するという長期的な不安定性が明らかとなり、サファイア基板を用いた堆積を続けて実験条件を最適化しており、高価なZnO薄膜を用いるホモエピ成長には至っていない。平成20年度は以下の2項目の研究課題について検討を進めた。1.Ar^+エッチングによる表面の清浄化昨年度は装置の設計に手間取ったが、排気系を再設計して差動排気を導入し、Ar^+によるイオンエッチングにこぎ着けた。問題点としてはエッチング位置の検出が難しく、テレビカメラ等を導入して基準位置を設定する必要が残っている。また、ZnO基板の研磨傷を除去し、平坦性を実現するためには、酸素中での高温処理が最適であることが予備実験で確認されていた。本年度はRTA(Rapid Thermal Annealing)装置を導入して、ZnO基板に熱ダメージを与えないように熱処理を行なった。昨年度はアセチルアセトン亜鉛(Zn-ACAC)粉末に比べて昇華特性が安定な液体状Zn-MOPDを導入したものの、原料の経時変化、チャンバー内への付着や再蒸発が原因とされる膜質のバラツキに悩ませられ、最終的にはこの材料の使用を断念した。本年度は、液体状Zn-MOPD原料に代わる安定な原料形態を模索し、ファイバー状のアセチルアセトン亜鉛(Zn-ACAC)原料に行き着いた。この原料はZnO光触媒の製作過程で得られる本研究室オリジナルの原料である。粉体原料特有の加熱による凝固が原因となる昇華特性低下も起こらず、さらにファイバー同士が積層するために非常に広い表面積が確保でき、液体材料のバブリングと同様な昇華特性が得られた。ZnO基板はa軸配向のZnO(1120)とc軸配向のZnO(0002)とし、この材料を用いて酸化亜鉛薄膜のホモエピタキシャル成長を試みた。液体状Zn-MOPD原料では、堆積条件の最適化によりZn(0002)上に表面平坦性の高いZnO(0002)薄膜が成長したが、本原料ではZnO(1120)上に結晶性、平坦性の優れたZnO(1120)薄膜が成長した。また、この薄膜表面には、a軸固有のステップ構造も確認できた。工学
新しい高機能性木質炭素材料の開発-金属高分散担持木炭の調製と環境触媒としての応用

本研究は、環境に優しい木質資源を新しい高機能材料に転換、利用する技術を開発する目的から、金属が炭素表面に高分散担持した金属・炭素複合体(MCC)を製造する方法を検討し、最も高度な機能の一つと考えられる触媒作用をCO_2とNOが関与する反応系を利用して調査したものである。ダケカンバ木粉中のセルロースを確立された方法でカルボキシメチル化(CM)、アミノエチル化(AE)、ジエチルアミノエチル化(DEAE)してpH7の酢酸ニッケル水溶液を含浸すると、CMではNi^<2+>がイオン交換的に、AE,DEAEではキレート的に導入され、およそ500°Cで炭化すると木炭上に微粒金属ニッケル(粒径4-5nm)が生成し、その後適度な水素還元処理(420°C,8h以上)するとCO_2水素化反応(CO_2+4H_2→CH_4+2H_2O,300-500°C)を効果的に促進した。即ち、これら3種のNi担持500°C木炭(Ni/CMWC,Ni/AEWC,Ni/DEAEWC)の触媒効果は同じ熱処理温度とNi量では比較に用いたアルミナ(Ni/Al_2O_3)とは同等か20-30%劣るが無処理木炭(Ni/UTWC)や活性炭(Ni/AC)よりはるかに高活性であった。ただし、この触媒効果はCMWC>AEWC>DEAEWCであり、この序列は木材と金属イオンとの結合力の違いが反応中の熱安定性(シンタリング)を決定するためと説明された。なお、触媒活性は炭化温度や水素還元処理に大きな影響を受け、550°Cで炭化し24h以上水素還元すると最も低活性なNi/DEAEWCでもNi/Al_2O_3の効果を上回った。同様な方法で銅を担持して還元処理なしにNO還元反応(2NO+C→N_2+CO_2,100-500°C)に対する触媒効果を測定した結果はCMWC≒AEWC≒DEAEWC>UTWC>AC(>None/UTWC)であった。この序列も炭素上の金属Cu粒子の分散性に従っており、前3者の触媒効果は非常に優れていた。従って、CM,AE,DEAEという3種の木材化学改質はいずれもMCC製造の前処理手段として有効であることが明らかになった。木質炭素(木炭)に金属粒子が高分散担持した金属・木炭複合体(MCC)を調製するには、木炭前駆体(木材)と原料金属を分子レベルで複合化する必要がする。本研究では、その予備実験としてジエチルアミノエチルセルロース(DEAE-C)、トリエチルアミノエチルセルロース(TEAE-C)、シアノエチルセルロース(CE-C)の窒素分子に対するニッケル分子のキレート的導入を検討した。水溶液含浸で酢酸ニッケルを種々のpH(pH調整には塩酸、アンモニアを使用)でこれら改質セルロースに添加し、それらのIRスペクトルを観測した。その結果、DEAE-CではpH5,7,9では1570cm^<-1>付近COO^-に由来するピーク、pH9,11では1320cm^<-1>にNH^<3+>に関係するピークが現れた。

また、ニッケル水溶液の色はpH5,7では透明な緑、pH9,11ではそれぞれ白濁した緑、青を呈した。この状況はTEAE-C、CE-Cでも同様であり、アルカリ側ではニッケルが主にアンモニア錯体として取り込まれることを示している。次に、これらニッケル担持セルロースの500°C炭化を行い、得られた炭化物(char)中の金属ニッケルの平均結晶子径(L_<Ni>)をX線回折によって測定した。CE-Cでは加熱によって液体化してcharを与えなかったが、DEAE-C、TEAE-Cではcharが生成し、そのL_<Ni>はpH5から9への増加により増加して11では減少した。char中のニッケル含有量についても同様な変化が認められた。しかし、DEAE-CではTEAE-Cより小さいL_<Ni>を与え、ニッケル含有量は多かった。この結果は、木材をDEAE化してpH9よりやや低い領域でニッケルを担持するとMCCが得られる可能性が高いことを示している。昨年度はジエチルアミノエチル(DEAE)-とトリアミノエチル(TEAE)-セルロースのN原子にpH7-9でニッケルイオンがキレート的に導入され、500°Cの炭化後に金属ニッケルが炭化物上に分散性よく担時されることを明らかにした。本年度はより簡単な構造を持つアミノエチル(AE)-セルロースについて調査した。その結果、AEでもpH7-8ではニッケルイオンがN原子にキレート的に結合し、500°C炭化すると金属ニッケルが高分散担時されることがわかった。次に、ダケカンバ木粉を2-アミノエチル硫酸と水酸化ナトリウム水溶液を用いてAE化し、同様の条件でニッケルを添加後450-600°Cで熱処理して調製した炭化物(Ni/AEWC)のCO_2水素化によるメタン化反応に対する触媒効果を調査した。比較のために、未処理木材とカルボキシメチル化(CM)木粉にニッケルを添加して調製した炭化物(それぞれNi/WC、Ni/CMWC)の触媒性能も調べた。なお、触媒性能試験(固定床気体流通系装置使用、反応温度300-500°C、昇温速度3°C/min、反応ガスはH_2/CO_2=4、120ml/mim、試料充填量0.25g)は得られた炭化物を420°Cで8h水素還元処理した後行った。Ni/AEWCは300°C以上でメタン生成を効果的に触媒化し、その触媒活性は同Ni担持量ではNi/CMWCのそれにいく分及ばなかったもののNi/WCよりはるかに優れてた。従って、AEはCMと同様に微粒金属(ニッケル)・木質炭素複合体(MCC)を製造するための効果的な改質処理であることがわかった。なお、Ni/AEWCの触媒活性はNi量約6%で最大となり、適正な炭化温度は500°C前後であった。昨年度はアミノエチル化(AE)したダケカンバ木粉にpH7でNi^<2+>がキレート的に導入され、500°C炭化物(Ni/AEWC)上に金属ニッケルが高分散性担持される結果としてCO2水素化によるメタン化反応を効果的に触媒化することを明らかにした。本年度はジエチルアミノエチル化(DEAE)の効果を検討した。即ち、ダケカンバ木粉に2-ジエチルアミノエチルクロリド塩酸塩20%水溶液を加え、次に水酸化ナトリウム20%水溶液を加えて室温で放置した。この処理で到達したセルロースOH基当たりの最高置換度は1/44であった。この最高置換度のDEAE木粉を所定量のニッケルを含む酢酸ニッケル水溶液(pH7)に浸漬、水洗乾燥後500-650°Cで1h炭化、次に得られた炭化物(Ni/DEAEWC)を固定床流通系反応装置に移し、420°Cで0-40h水素還元処理した後300-500°CでCO2の水素化を行いメタン生成に対する触媒効果を調査した。
圃場、丘陵地における地動振動特性の基礎的研究

前年度に続き、圃場の近傍にあるRC建築の振動を再度計測し、丘陵地の微動計測を行い、地震観測を本格化した。これ等2年間の研究のまとめを報告書に表した。昭和63年度の研究によって得た知見は次の通りである。1.RC建築の微動計測:前年と異り、建物の全体の振動を把握すべく段階に沿って、高さの方向に3測点を設け、3成分の微動計測を行った。その結果この建物は低層であるため、地動と一体化した剛体振動が見掛上優勢となるが、第一次固有周期として、0.20.18秒程度のものを検出した。しかもこの振動は建物の長辺方向に優勢である。鉛直動に関しては建物の増幅作用はなく、せん断建物の理論の有力な事が分かった。2.本学付属波丘地利用実験実習施設において、丘陵地の微動計測を行った。40mの測腺を2本、沢部に設け、更に尾根沿いに別の測腺を設けた。この測腺の平均こう配は43%である。その結果(1)水平動の成分は、圃場に比べやや大きい。(2)微動の周波数帯域は0.21.0Hzである。水平動では0.25Hzに鉛いスペクトルピークがあるが、鉛直動では、なだらかな山形の分布となる。(3)尾根部ではの沢部にはみられない、高位点での振動増幅作用がみられた。3.地震計の設置を従前の建物2階床部から、より静穏な、建物基礎コンクリートに移し、完全固定支持にした。その後約半年間に15個の地震記録を得た。前年度の3記録と併せて観測した地震のうち最大規模のものはM=5.3、震央距離の最大は160km、最少は27kmであった。又最大の加速度記録値は20galであり、大きい加速度を示した3記録に対し、非定常パワスペクトルを求めた。卓越周期は水平動では28Hzで変化し、鉛直動では48Hzで変化した。一般に用いられる加速度最大値や、主要動の予測式との斉合性は、確認されなかった。今年度は圃場における地表の微動特性,これと同一地盤上にある低層建築物の微動特性を調査し,さらに3ケ月程度の地震動観測を行ったこれにより得られた知見は次の通りである.1.東京農工大学附属農場中央に, 20m間隔の3測定を設け,それぞれ,南北,東西,鉛直の3方向の微動を感知する速度型地震計を配置し,微動の記録を得,周波数分析を行った.微動の特性は次の通りである.(1)昼間(1014時)の時間帯における計測では,地動変位の分数値を振動成分別に比較すると鉛直成分が,他の2成分に比べて210倍程度大きく,そのrms値は, 0.350.16μm程度である.(2)微動のパワスペクトルが有意である周期の範囲は1秒以上のやや長周期成分である.卓越周期は南北方向が3.42.3秒,東西方向が1.91.0秒,鉛直方向が3.922秒であり東西方向がやや短周期である.3成分を通じ,周期2秒というのが,本圃場の代表的卓越周期の値である.(3)乗福反射理論により,こうした卓越周期が表れる地下構造を逆に想定すると,せん断波速:Vs=1000m/s程度の基盤の上にVs=300m/S程度の層が少くとも100130m堆積し,その上に30m程度の表層低速度帯が堆積しているものと考えられる.2.上の特性を有する地盤上の低層コンクリート建築の2階の1点において建物内の微動の計測を行った.微動のパワスペクトルの特性値は,圃場のそれと多くの共通点を有していたが,床版の曲げ振動を代表していると思れる鉛直動の卓越周期は3.7秒であり圃場のものより長周期であった.3.ディジタル強震計による地震観測を10月より開始し,当初記録始動振動レベルを3cm/s^2で開始した.この場合テープ1巻に約2ケ月で53個の記録が得られたが真に地震によるものは3個であり,他は全て雑音であった.現在レベルを5cm/s^2で計測中である.前年度に続き、圃場の近傍にあるRC建築の振動を再度計測し、丘陵地の微動計測を行い、地震観測を本格化した。その結果

(1)水平動の成分は、圃場に比べやや大きい。(2)微動の周波数帯域は0.21.0Hzである。水平動では0.25Hzに鉛いスペクトルピークがあるが、鉛直動では、なだらかな山形の分布となる。(3)尾根部ではの沢部にはみられない、高位点での振動増幅作用がみられた。3.地震計の設置を従前の建物2階床部から、より静穏な、建物基礎コンクリートに移し、完全固定支持にした。その後約半年間に15個の地震記録を得た。前年度の3記録と併せて観測した地震のうち最大規模のものはM=5.3、震央距離の最大は160km、最少は27kmであった。又最大の加速度記録値は20galであり、大きい加速度を示した3記録に対し、非定常パワスペクトルを求めた。卓越周期は水平動では28Hzで変化し、鉛直動では48Hzで変化した。一般に用いられる加速度最大値や、主要動の予測式との斉合性は、確認されなかった。