hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有用樹栽培がもたらす熱帯泥炭地開拓のダイナミズム：マラッカ海峡周辺地域を対象に

インドネシア、スマトラ東岸は広大な熱帯泥炭地で構成される。泥炭地の特殊な地質条件のために人間活動は制約されてきたが、有用樹栽培により徐々に開墾が進んてきた。栽培樹木からの産物は商品としてマレー半島やシンガポールに運ばれ、その生産・流通・消費にはさまざまな民族、国家、市場、制度が関係してきたように、スマトラ東岸の村落社会はマラッカ海峡周辺地域との関係のなかでとらえる必要がある。本研究では、19世紀後半から現在までを射程に、有用樹栽培が海峡周辺地域間の社会経済的関係を背景に変容してきたことと関連づけながら、スマトラ東岸における泥炭地開拓の動態を描き出すことを目指した。インドネシア・スマトラ中部の東岸は広大な泥炭地で構成され、泥炭地開拓は有用樹栽培と連動して進展してきた。栽培樹木からの産物はマラッカ海峡対岸のマレー半島やシンガポールに運ばれ、その生産・流通・消費にはさまざまな民族、市場や制度が関係してきた。このため、同じような生態条件にありながら、社会文化要因のちがいにより開拓過程が異なるかたちで展開しうる。本研究は、有用樹栽培の分布と変遷、生産地における社会構成、流通・消費地における社会背景、国家政策・法制度に注目しながら、二つの地域を比較することで泥炭地開拓のダイナミズムを描き出すことを目的としている。平成25年度は2回の現地調査を実施した。2013年10月にはリアウ州ブンカリス県ブキット・バトゥ郡の村落にて、2013年12月から2014年1月にかけては同州メランティ島嶼県西トゥビン・ティンギの村落で聞き取り調査を実施し、古老から村落開拓の歴史についての情報を収集した。その結果、ブキット・バトゥ地域ではパラゴムに加えて、1960年代までヤシ科のビンロウジュが重要な栽培作物であり、同地域沿岸部で広く栽培されていたことがわかった。ビンロウジュの実は集積地であるブンカリスを経由して、おもにマレー半島に輸出されていた。現在、同地域でのビンロウジュ栽培は著しく減少しており、パラゴムとアブラヤシの栽培地が占める。一方、トゥビン・ティンギ地域ではサゴヤシ栽培が盛んであり、現在も同地域の主たる生産物となっている。また、サゴヤシ農園の拡大には華人商人の存在が重要であった。このように、二つの地域は直線距離で100キロメートルほど離れているにすぎないが、主たる栽培作物が大きく異なる。今年度の研究では、聞き取り調査で得られた情報と現地で収集した文献資料を照らし合わせながら、それぞれの地域の開拓と土地利用のおおよその過程を明らかすることができた。インドネシア・スマトラ中部の東岸は広大な泥炭地で構成され、泥炭地の開拓は19世紀後半以降から徐々に始まり、20世紀後半より本格化した。そのプロセスは有用樹栽培と連動して展開してきた。このため、同じような生態条件にありながら、社会文化要因のちがいにより、開拓が異なるかたちで展開しうる。本研究は、有用樹栽培の分布と変遷、生産地におけるコニュニティの構成、流通・消費地における社会背景、国家政策・法制度に注目しながら、二つの地域を比較することで泥炭地開拓のダイナミズムを描き出すことを目的としている。平成26年度はインドネシアで2回の現地調査を実施した。2014年10月の渡航では、調査許可関連の手続きに時間を費やし、おもにジャカルタやプカンバルといった都市部に滞在する時間が長く、文献収集が中心となった。1930年代に発行されたリアウ州沿岸部の地図を入手し、当時の対象地域の集落の分布と土地利用について分析をしている。2014年11月にはリアウ州ブンカリス県ブキット・バトゥ郡の村落にて聞き取り調査を実施し、古老から村落開拓の歴史についての情報を収集した。その結果、同地域の沖積土壌帯には古い時代から村落が形成されていたものの、泥炭湿地が海岸付近まで迫っている地帯では第二次世界大戦とその後の独立戦争期、その後の政治的混乱期に、マレー半島やブンカリス島、ジャワ島などの他地域から混乱を逃れてきた人びとが移り住んだことをきっかけに開拓が始まったことがわかった。そのため、マレー半島に近しい親族をもつマレー人世帯も少なくなく、現在も両国間の行き来があり、それが新しい有用樹栽培の導入や出稼ぎなどリアウ側の生計活動に少なからず関係していることがわかった。インドネシア・スマトラ中部の東岸は広大な泥炭地で構成され、泥炭地開拓は有用樹栽培と連動して展開してきた。本研究は、有用樹栽培の分布と変遷、生産地におけるコニュニティの構成、流通・消費地における社会背景、国家政策・法制度に注目しながら、泥炭地開拓のダイナミズムを描き出すことを目的としている。平成27年度は3回の現地調査を実施した。2015年9月にはジャカルタ市内の国立図書館や諸官庁にて関連文献と統計資料を収集した。また、2016年2-3月にはシンガポールの国立文書館において、19世紀末から20世紀半ばにかけての報告書を閲覧し、主要有用樹の栽培状況に関する資料を収集した。一方、2015年12月-2016年1月にかけて、リアウ州ブンカリス県ブキット・バトゥ郡の村落にて聞き取り調査を行った。

同地域の人びとは、交易や出稼ぎのため1990年代まで頻繁にマレー半島との間を往来していた。ある村びとは1980年代前半にマレー半島の民間アブラヤシ農園で労働者として働いた後、帰国時にアブラヤシの種を持ち帰るとともに、スマトラの村落で栽培していた。このように、個人レベルであれ、1980年代前半という早い時期にマレー半島からもアブラヤシの移入があったことがわかった。また、近年ではアブラヤシおよびゴムの買取価格が低迷し、これらの栽培を放置し、漁撈に移行している世帯や、マレーシアへの出稼ぎを再開している世帯もあることが明らかとなった。今後は、現地での聞き取り調査で得られた情報を整理し、この間に収集した文献資料と重ねながら、住民の生計活動における有用樹栽培の動態と泥炭地開拓の展開過程について検討を加える予定である。インドネシア、スマトラ東岸は広大な熱帯泥炭地で構成される。泥炭地の特殊な地質条件のために人間活動は制約されてきたが、有用樹栽培により徐々に開墾が進んてきた。栽培樹木からの産物は商品としてマレー半島やシンガポールに運ばれ、その生産・流通・消費にはさまざまな民族、国家、市場、制度が関係してきたように、スマトラ東岸の村落社会はマラッカ海峡周辺地域との関係のなかでとらえる必要がある。本研究では、19世紀後半から現在までを射程に、有用樹栽培が海峡周辺地域間の社会経済的関係を背景に変容してきたことと関連づけながら、スマトラ東岸における泥炭地開拓の動態を描き出すことを目指した。東南アジア地域研究、環境人類学平成27年度は、これまでの現地調査で収集した一次資料と二次資料を整理・分析する。とくに1930年代発行の地図を手がかりとして当時の集落分布と土地利用を分析し、1980年代および現在の状況と比較する。あわせて、19世紀末から現在までを射程にして、スマトラ、マレー半島、シンガポールの社会経済史を整理する。そして、現地調査で明らかになったミクロな事象をマクロな文脈のなかに位置づける作業をおこなう。また、2回の現地調査を実施し、前年度までに訪れた村落で情報を補足するとともに、それぞれの地域の村落を広く廻り、域内の村落における開拓史、栽培作物の変遷と分布を大きな視点で把握しながら、最終成果報告に向けたデータのとりまとめをおこなう。予定していた2回の現地調査を実施し、二つの地域について重点的な調査を行う村落をそれぞれ選定するとともに、現地住民の協力を得て、基礎的な資料を収集することができた。ただし、本務の都合により当初予定していた調査期間をやや短くせざるを得ず、聞き取り調査を実施したインフォーマントの数に限界があった。以上のような課題があるとはいえ、平成25年度の研究目的をおおむね達成できたといえる。平成26年度は、現地調査で収集した一次資料と二次資料を整理・分析するとともに、国内で入手できる文献をもとに、19世紀末から現在までを射程にして、スマトラ、マレー半島、シンガポールの社会経済史を整理する。また、2回の現地調査を実施し、前年度に訪れた村落で資料を追加するとともに、二つの地域内をそれぞれ広く廻り、各地域における開拓史、栽培作物の変遷と分布を大きな視点で把握することを目指す。
数体またはｐ進体上定義された多様体の代数的サイクル理論

当初目標としていたアルバネーゼ写像の分析では見るほどの成果が挙げられなかったが、モジュラス付き代数的サイクルについての研究で成果が出せた。これは代数多様体の閉部分集合の情報である代数的サイクルの無限遠でのふるまいを考慮に入れるもので、名前は類対論に使われる概念「モジュラス」を由来としている。したがって数体やp進体上の多様体の研究にも将来役に立つと期待される。モジュラス付き代数的サイクルを用いて従来の(モジュラス無しの)方法に倣いコホモロジー理論を作ると、考察している多様体と無限遠部分のK理論の差である相対K理論と並行した性質を持つものになるはずであるというBloch氏とEsnault氏が10年余り前に提出したドグマがあった。このドグマには具体的な場合の計算により状況証拠はあったが、理論的にしっかりした像は描けていなかった。28年度はこのドグマに裏付けを与えるべく、代数的K群から当該コホモロジー理論への非常に自然な比較写像の構成を岩佐亮明氏との協業により行なった。Bloch・Esnault両氏の提唱したプログラムの進行に弾みをつけるものであり満足している。写像の構成には代数的サイクル特有のテクニックを追究することに加え、従来の一般的枠組みに無限遠の付加情報を組み込む必要があったが、これによってできた無限遠情報の入った新たな枠組みは代数的サイクル以外の(無限遠を考慮する)コホモロジー理論にも適用できるはずであり、その面でも価値がある。28年度が最終年度であるため、記入しない。27年度は数体またはp進体上の代数多様体の代数的サイクルについて、0次元サイクルのアルバネーゼ写像、および、モジュラス付きサイクル理論に関する次のような展開があった。まず、p進体上のアルバネーゼ写像について得られていた部分的な結果が投稿中であったが、これが受理され掲載の目処をつけることができた。それまでの過程で細かい誤りを正せたほか、問題の本質について観察を積み重ねることができた。大域類対論からの類推により、数体上でアルバーゼ写像を調べる際に各素イデアルからの寄与をコントロールするモジュラスのような概念が有用になる可能性を見ている。折しも代数的サイクルのモジュラス付き理論という新しい動向があることがわかったのでこれをよく検討してみた。この理論は既に有限体上の高次元類対論で成果を収めている一方で、基礎理論に未整備な部分がかなりあることがわかった。私はモジュラス付き移動補題を自身でひとつ証明して、モジュラス付き高次Chow群が反変関手性などのコホモロジー的側面を持つことを明らかにした。これによりモジュラス付き代数的サイクルと相対K理論との間に関係をつけるという課題の達成がにわかに現実味を帯びる。この方面をさらに追究するとともに、アルバネーゼ写像をこのような大きな文脈に位置づけることで何らかの結果が得られないかということも考えていきたい。モジュラス付き代数的サイクルに関する上記結果は特別な場合として十年来未解決だった問題(アフィン非特異多様体の加法的高次Chow群の反変関手性)の解決を含んでおり、著名な国際学会でも発表をおこなった。27年度にモジュラス付き代数的サイクルについて挙げた結果(移動補題と反変関手性)は、この分野全般の研究に弾みをつけうる有用な結果であると考えている。これまで掴み所のない対象である感じもあったモジュラス付きChow群の理論的・哲学的位置付けをはっきりさせ得たことでたの研究者の参入も促せるはずである。当初の目標であるアルバネーゼ写像の解析に直接どのように結びつくかが明らかにできなかった点に不満が残るものの、モジュラス付き代数的サイクルの移動補題と反変関手性の理論的重要性には疑いがない。アルバネーゼ写像の大域体上での振舞いをモジュラス付き代数的サイクルを用いて解析できないか検討する。モジュラス付きサイクルの反変関手性を基礎として、モジュラス付き高次Chow群と相対K群の比較に着手する。

多様体と、その部分多様体の組に対して与えられる相対K群は代数的サイクル・モチーフ理論からもK理論からも関心の高い対象であって、この比較に何らかの結果が出せれば相対K群の研究に新たな視点と手法をもたらすことができ、価値の高い研究となることが期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
日独自動車・電機メーカーにおける雇用管理と人材育成に関する比較研究

本研究を通じて明らかにされた事実と今後の研究にとっての含意について概要を述べる。まず、日本とドイツの自動車・電機メーカーの企業環境の特徴は、ひと言で言って、グローバル化を軸に企業組織の再編成や従業員管理の目標や手法が大きく変化している只中にあることである。日本は、従業員の雇用保障と引き換えに、最大限の人的資源の活用に成功してきた点では、ドイツの企業における労使共同決定体制化の従業員の地位保障と類似した傾向を持ってきた。しかし、ドイツの自動車メーカーを中心に、国際市場競争の激化において、従来型の多層的強固な経営組織に変えて、フレキシブルな組織のフラット化は、職場における正規雇用の減少と種々の非正規雇用の拡大を結果した。その点では、日本の自動車・電機企業における多様な非正規雇用やアウトソーシングなど生産の量的変動と製品ラインの変更に対応する方法は、ドイツ企業においても導入されるようになっている。他方、ドイツでは家電産業等電機メーカーは弱小であり、日本の調査で明らかになった。アウトソーシングの典型例であるEMS(組み立て外部委託)は普及していないが、一部の日系電機メーカーでは、導入が見られた。自動車企業においては、雇用管理の多様化と並んで国外への多面的な事業展開という要素が付加されている。日本における家電メーカーの中国等東アジアへの事業展開は、いわば国際水辺分業の名のもとに今後も進むと思われるが、「東南アジア価格」との直接的競争の国内雇用への影響、雇用の多様化によるコア技術やノウハウの流出など、今後の人材育成研究にとって重要な知見を得ることができた。今年度の研究は、補助金の内定通知を得たのが10月だったため、年度後半の研究計画として限られた時間の中で資料収集、調査計画の準備と実施を進めなければならなかった。研究対象は、日本とドイツ及びフランスの自動車・電機メーカーにおける雇用管理と人材育成についての現状調査であった。両産業部門とも、ボーダーレス・クロスM&Aが急速に進み、完成品メーカー、部品メーカー、システムサプライヤーいずれのレベルにおいても、急激なリストラクチャリングが進行している。なかでも、従業員の雇用管理においては、事業所それ自体の統廃合といったドラスティックな改編が行われている。日本においては、特に、産業活力再生法の実施にともなう事業構造の再構築は、工場レベルの従業員の雇用不安を増長している。ドイツ・フランスの場合は、日本のメーカーよりもより直接的にエ場移転・海外転出が進み、1990年代に日本型経営システムから吸収したOJTや小集団管理を超えて、製品開発レベルで優れた人材を育成することに成功している。また、コアとなる従業員の人材育成に関しては、調査対象となった日本企業においても、成果主義賃金の導入、年俸制の拡大、カフェテリア・プランの採用など事態は急激に変化している。かつてヨーロッパで克服すべき賃金システムとされたものが、形を変えて日本企業において採用されるといったハイブリッド型の人材処遇システムが浸透しつつある。今年度の研究は、昨年度のドイツとヨーロッパ数カ国の電機・自動車関連メーカーにおけるヒアリング結果を検証しながら、日本と欧州諸国の雇用管理・人材育成戦略の相違について考察を深めることができた。日本の対象企業からのヒアリング調査では、以下に述べるように構造的な事業変革が進められており、グローバル化のいっそうの進展において、まさしくボーダレス企業間競争と連携が明らかになりつつある。まず電機メーカーにおいては、従来の重電部門の採算性低下の下で、システム開発・新技術開発に重点を置いた人材投資が進められている点では、日欧に共通している。開発の仕事は、一言でいえば大量生産や事務処理といった予測可能なルーチン業務と異なり、集中的に企業のリソース(ひと・もの・かね)を投入する必要がある。さらに、21世紀の新たな通信システム開発に関わって「秒新日歩」の先端技術競争において、企業内コア人材の活用に留まらず、人材のアウトソーシングとパートナー企業との共働に大きな役割が期待されている。

自動車及び自動車部品メーカーは、日本の従来型の垂直的分業生産構造がドラスティックに解体しており、日欧・日米資本の入り乱れた開発戦略が採られている。その結果、企業の中核的人材については、欧米の人材管理方式を採用しながら「成果主義」処遇を強める方向で各社とも対応を始めていることがわかった。中でも日本企業で「成果主義」の効果を上げているケースでは、人事処遇の評価基準の社員への一定の公開原則や企業の業績に連動する形で賞与等での処遇改善に踏み切る企業も現れている。今年度は、最終年度であるが期限まで企業調査に専念したため、まとめた業績を提出することができなかった。報告書の提出と併せて、調査結果の検証と分析をふまえた研究業績を来年度中に発表する予定である。
MRI測定法を用いた足浴による下腿部深部体温変化の基礎的研究

1.足浴による下腿部表面温度の変化1)下腿各部位での皮膚温、皮膚血流量の測定40°C10分間の足浴を実施し、足背、下腿部前側内側と腓腹部での経時的な温度変化を観察した。足背部の測定には、前年度の研究から得られた湯温の影響を受けない測定方法を用いた。下腿部前側内側は腓腹部表面温度に比較して約0.6°C高いことがわかった。2)サーモグラフィによる温度変化の測定1)の結果より、下腿部表面温度を広範囲に測定し温度分布を明確に捉えるために、サーモグラフィによる測定を行なった。40°Cの湯で10分間の足浴を実施し、経時的な温度変化を観察した。足浴開始後約1分から下腿部前側の皮膚温が上昇を始め、徐々に腓腹部との温度差が大きくなり、開始後10分では約4°Cの温度差があった。2.超高磁場MRI装置による深部体温の測定1)足浴前後の測定40°C10分間の足浴を実施した前後の温度変化の測定を行った。腓腹部の皮膚表面より約1.5cm内部の筋肉温を安静時に測定後、室外にて足浴を実施し、実施後の筋肉温を再び測定した。測定は約4分ごとに行い30分程度の測定を行った。測定途中で移動があるため、前後の測定条件が異なることから前後のデータを比較することが困難であったが、安定した測定が行えた事例では、前:38.51±0.01°C(mean±SD)、後:39.06±0.01°Cと、前後で約0.5°Cの上昇が認められた。コントロールとしての加温なしで同様に室外に出た前後の測定では前:37.77±0.13°C、後:37.39±0.13とやや低下した。2)ホットパックによる加温前後の測定足浴を実施することにより、下腿部が移動し測定条件が一定に保たれないことから、臥床状態を保ったままで加温できる方法として、安静時の測定終了後にホットパックを足部に貼用して、足浴時と同様の測定を行った。この場合も、足浴実施と同様に0.5°C程度の温度上昇が認められた。足浴時のMRIによる下腿部深部体温測定のための実験条件を設定する目的で足浴方法・皮膚温度測定方法の検討,並びにヒト下腿部骨格筋におけるMRIによる深部体温測定を行った。【下腿部皮膚温の測定と足浴方法の検討】下腿部各部で安静時の皮膚温を測定し,その後足浴を実施して,安静時皮膚温と足浴時の皮膚温上昇との関連を検討した。測定には足背部,下腿等が単独で用いられてきたため,同時測定による温度変化を測定している。また,先行研究の追試を行い,結果の検討を行った。これまでは足浴開始後10分で足背部の皮膚温度が最高温を示すとされており,これをもとに足浴時間は10分とされているが,この結果について温度上昇に湯温が影響していると考えられた。【深部体温の測定】ヒト下腿部骨格筋における深部体温を測定した。室温環境下では,周辺部の腓腹筋付近と中心部のヒラメ筋付近では,それぞれ33.6±0.4と35.3±0.4°C(meam±SE)であり,有意に温度差があることが分かった。腓腹部表面の温度を40°Cから10°Cにすると,腓腹筋付近では35.8±0.4°Cから26.2±1.2°Cに有意な温度低下が認められたが,ヒラメ筋付近では有意な変化は認められなかった。

コントロールとしての加温なしで同様に室外に出た前後の測定では前:37.77±0.13°C、後:37.39±0.13とやや低下した。2)ホットパックによる加温前後の測定足浴を実施することにより、下腿部が移動し測定条件が一定に保たれないことから、臥床状態を保ったままで加温できる方法として、安静時の測定終了後にホットパックを足部に貼用して、足浴時と同様の測定を行った。この場合も、足浴実施と同様に0.5°C程度の温度上昇が認められた。
個体間に強い相互作用を持つ分枝過程の解析

ランダム環境中の分枝ランダムウォークの総個体数の対数の長時間挙動はランダム媒質中のディレクティドポリマーの自由エネルギーでコントロールされる.研究期間全体を通じてこの自由エネルギーの挙動について空間次元が1,2次元の場合の挙動の評価を行った.さらに高次元の場合に注目してランダム媒質中のディレクティドポリマーの臨界点を調べるためにランダムウォークピニング模型の解析も行った.この研究ではランダムウォークピニング模型に存在する2種の相転移の臨界点が一致することを証明し,特に3次元以上の場合には劣臨界的な相では中心極限定理および普遍原理が成立することが証明された.2014年度は2013年度末ごろから取り組んでいたランダム媒質中のディレクティドポリマーと呼ばれる物理模型に関する研究を行った.ランダム媒質中のディレクティドポリマーとランダム環境中の分枝ランダムウォークの関係に関しては古くから知られている.研究実施者はランダム媒質中のディレクティドポリマーを研究する上で重要な物理量である自由エネルギーに関する考察を行った.特に2次元空間におけるランダム環境中のディレクティドポリマーの自由エネルギーの高温度における挙動の研究を行い,予想されていた挙動に十分近い挙動を行うことが示された.当該年度はランダムウォークピンニング模型と呼ばれる物理模型に関する結果を得た。ピンニング模型は界面模型の一種であり、分子が界面に接するときなんらかのポテンシャルを得るような設定になる。特にポテンシャルの値の正負により界面における引力、斥力が表現される。この模型は通常のピンニング模型とは違いポテンシャルは定数であるが界面の形状がランダムに与えられる設定になっており、ランダム環境中のピンニング模型の一種と考えられている。ランダムウォークピンニング模型では2種類の相転移の定義が存在することが知られている。当該年度はそれらの相転移の臨界点が一致することを示した。さらに研究を進めることで臨界点より高温であるとき対応する高分子の挙動は長時間的には中心極限定理や普遍原理を満たすことを発見した。またランダムウォークピンニング模型とサイズバイアストディレクティドポリマーの関係性に注目しディレクティドポリマーの2種の臨界点とサイズバイアストディレクティドポリマーの2種の臨界点がそれぞれ一致することを証明した。この発見は今後のディレクティドポリマーの研究に役立つと期待される。当初は分枝過程に関連する研究にとりかかる予定であったが分子模型に関する研究が想定よりも時間がかかったため遅れている。ランダム環境中の分枝ランダムウォークの研究を進めることにした.分枝ランダムウォークは生物模型の一種で生物が出産と空間の移動を行う様子を記述する模型として知られている.ランダム環境中で考えることにより時期や地域ごとに食糧問題や気候の変動により出生率が変動することを記述することができるようになった.ランダム環境中の分枝ランダムウォークはディレクティドポリマー(DPRE)と非常に高い関連があり,問題の解決のためにDPREの研究に着手した.ランダム環境中のディレクティドポリマーは溶媒中に時空間に配置された不純物が高分子の形状へ与える影響を調べる模型であり1980年代に物理学者のHuse, Henleyらによって導入された.DPREの挙動は空間次元や温度によって全く異なる挙動をする(相転移が起こる)ことが知られており,特に1次元, 2次元では常に局在化が起こることが知られている.この相転移を特徴付ける方法として自由エネルギーと呼ばれる物理量が用いられる.近年では1次元空間におけるDPREとKPZ方程式との関係が注目を浴びており,特にDPREがKPZのuniversal classに入るということが予想されている.その予想の一部として自由エネルギーの高温度での挙動にKPZ方程式の解の自由エネルギーが現れるというものがある.2016年度はこの問題に着手し問題を解決することに成功した.手法としてはDPREを時間に依存して高温にしたものの弱収束極限がKPZ方程式のCole-Hopf解になることを議論の中心として用いた.当初はディレクティドポリマーの研究を行ったのち分枝過程の研究を行う予定であったが,こちらの想定していた以上にディレクティドポリマーの研究が進展したため分枝過程の研究への着手が遅れている.しかしここで得られた研究が分枝過程で有効であると考えており研究は順調に進展していると言える.個体間に強い相互作用を持つ分枝過程の研究には,一度ランダム環境で条件付けた個体数の期待値を考えることが一つの手法として存在する.実際ランダム環境中の分枝ランダムウォークの総個体数の長時間挙動はランダム媒質中のディレクティドポリマーの分配関数と指数的に同じであることが知られている.この指数的な挙動を表しているものが自由エネルギーF(β)である.研究期間全体を通じてこの自由エネルギーの挙動について研究を行った.得られた結果は以下のようなものである.空間次元が2次元の場合の自由エネルギーの挙動の評価を行い, log |F(β)|が-β^{-2}の速さで発散することを示した.これは後にBerger, Lacoinによってより正確な挙動が調べられた.また1次元の場合の自由エネルギーの高温はKPZ方程式のCole-Hpf解である確率熱方程式の解の挙動と一致することを証明した.これはランダム媒質中のディレクティドポリマーのある種の極限として確率熱方程式の解が得られることに着目して得られた結果である.さらに高次元の場合に注目してランダム媒質中のディレクティドポリマーの臨界点を調べるためにランダムウォークピニング模型の解析も行った.

この研究ではランダムウォークピニング模型に存在する2種の相転移の臨界点が一致することを証明し,特に3次元以上の場合には劣臨界的な相では中心極限定理および普遍原理が成立することが証明された.ランダム環境中の分枝ランダムウォークの総個体数の対数の長時間挙動はランダム媒質中のディレクティドポリマーの自由エネルギーでコントロールされる.研究期間全体を通じてこの自由エネルギーの挙動について空間次元が1,2次元の場合の挙動の評価を行った.さらに高次元の場合に注目してランダム媒質中のディレクティドポリマーの臨界点を調べるためにランダムウォークピニング模型の解析も行った.この研究ではランダムウォークピニング模型に存在する2種の相転移の臨界点が一致することを証明し,特に3次元以上の場合には劣臨界的な相では中心極限定理および普遍原理が成立することが証明された.個体間に相互作用を持つ分枝過程を研究する際には,一度ランダム環境で条件付けた期待値を考えた個体数などを考えることが一つの手法となっている.実際ランダム環境中の分枝ランダムウォークの総個体数の挙動はランダム媒質中のディレクティドポリマーの分配関数と指数的に同じ挙動をとることが知られている.この指数的な挙動を表しているものが自由エネルギーである.このような点で2次元空間におけるランダム媒質中のディレクティドポリマーの自由エネルギーの高温での挙動を求めたことは評価できる.分子模型に関する研究を一通り論文にまとめ上げることを優先する。そののち当初の予定である分枝過程の研究に取り掛かることにする。2017年度が最終年度であるのでこれまでに得られた研究結果を用いて速やかに分枝過程の研究に着手する.またこれまでに得られた研究結果に関して積極的に発信していくことで国内外の研究者との議論を活発に行う.確率論引き続きランダム媒質中のディレクティドポリマーの自由エネルギーに関する問題を考えていく.空間次元が1次元, 2次元の時には自由エネルギーに関する問題はある程度の解決を見たが,完全な解決とは言えず今後も取り組んでいく.また空間次元が3次元以上の場合に関してはさらに困難な相転移の臨界点に関する問題がある.これはこの模型に相転移が2種類定義できることに起因しており臨界点が2つ存在することになる.しかしこの臨界点は一致することが期待されている.この臨界点が一致することをまずは証明する.出張旅費が当初予定していた金額を下回ったために生じた.通常通りに使用する.
炭素マーカーによるダイレクトカーボン燃料電池の反応サイト観察と高出力化

本研究では,炭素マーカーによるダイレクトカーボン燃料電池(DCFC)の反応サイトの観察を通して,反応サイトの高密度化を実現する燃料極構造を提案し,DCFCの高出力化を実現する.まず,固体酸化物形燃料電池(SOFC)と溶融炭酸塩を組み合わせたハイブリッドDCFCを開発し,Ni/YSZ燃料極内部にチャーと炭酸塩を分散させ,燃料極内におけるチャーの分散が出力特性に与える影響を明らかにする.さらに,炭素をマーカーとして,燃料極内部における反応サイトを観察する.その知見に基づいて,反応サイトを高密度化できる燃料極構造を提案し,DCFCの出力向上を実現する.本研究では,炭素マーカーによるダイレクトカーボン燃料電池(DCFC)の反応サイトの観察を通して,反応サイトの高密度化を実現する燃料極構造を提案し,DCFCの高出力化を実現する.まず,固体酸化物形燃料電池(SOFC)と溶融炭酸塩を組み合わせたハイブリッドDCFCを開発し,Ni/YSZ燃料極内部にチャーと炭酸塩を分散させ,燃料極内におけるチャーの分散が出力特性に与える影響を明らかにする.さらに,炭素をマーカーとして,燃料極内部における反応サイトを観察する.その知見に基づいて,反応サイトを高密度化できる燃料極構造を提案し,DCFCの出力向上を実現する.
バイオミメティクスに基づく人工エナメル質と人工象牙質の開発と新しい修復システム

歯冠色をもつ歯科材料の中にヒトの歯質に近い性質をもつものは存在しない。本研究では、生体のもつ優れた機能や構造を模倣しようとするバイオミメティクスのコンセプトに基づいて、ヒトの歯質に機械的性質が近似したいわば人工エナメル質と人工象牙質を開発する。そして、新材料と残存歯質とを接着させることによって一体化をはかり、天然歯に近似した構造をもつ世界初のバイオミメティックな歯冠修復システムを構築しようとするものである。本研究により現行のシステムがバイオミメティックでないことに起因していた冠脱離、破損といった臨床的諸問題が解決する可能性が高い。さらにこの新システムで歯根破折の防止も期待できる。この目標を達成するため、初年度は新しい複合材料の開発に取り組んだ。オリジナルの有機-無機複合化技術を用いて、シリカとポリメチルメタクリレート(PMMA)からなるSiO2-PMMAコンポジットを試作したところ、硬さと弾性係数が象牙質やエナメル質に近づけることができた。硬さは自在に制御できた。本年度は、新素材のレジンセメントに対する接着性を調べた。新素材は、プライマー処理を行わない場合、レジンセメントに対しほとんど接着しなかったが、γ-MPTSを含有するプライマーを使用した場合は、被着体破壊が生じるほどに大きな接着強さを示した。このことから、新素材は既存のシラン処理を併用する接着システムを適用できることが明らかとなった。今後は、新素材の曲げ強さや弾性係数の向上などの改善を行う予定である。新素材は、既存の接着システムで接着できることを明らかにした。これは支台歯と接着可能であることを示唆している。新素材は硬さを自在に制御でき、弾性係数が向上たため、バイオミメティックな歯冠修復用材料や支台築造用材料として使用できる可能性をもっている。しかしながら、エナメル質と同等の弾性係数までは達成できておらず、今後の課題として残った。新素材のSiO2-PMMAコンポジットの化学組成を変更することによって、エナメル質に近い弾性係数をもつ素材の開発を行う。具体的には、以下の項目を検討する。1.レジン成分をPMMAからTEGDMAやUDMAなどの多官能性モノマーに代替する。2.セラミックス成分をシリカからジルコニアやアルミナなどの高密度焼結体に代替する。3. γ-MPTSなどのシランカップリング材を用い、レジン成分とセラミックス成分を化学的に結合する。この目標を達成するため、まず新しい複合材料の開発に取り組んだ。独自の有機-無機複合化技術を用いることにより、シリカとポリメチルメタクリレート(PMMA)からなるSiO2-PMMAコンポジットを試作した。得られたSiO2-PMMAコンポジットの微細構造を分析したところ、ナノレベルの共連続構造であることがわかった。さらに、作製条件を最適化することにより、象牙質と同等の硬さと弾性係数をもつ素材が得られた。一方、SiO2-PMMAコンポジットのシリカ含有量を80%以上にするとエナメル質と同等の硬さは得られたが、弾性係数はエナメル質より低い値であった。今後、新素材の作製方法を改善し、人工エナメル質の開発と接着性の向上を目指す。SiO2-PMMAコンポジットにおいて、象牙質と同等の硬さと弾性係数をもつ人工象牙質が得られた。これはバイオミメティックな支台築造用材料として使える可能性がある。一方、エナメル質と同等の硬さは得られたが、弾性係数は低い値であったため、歯冠修復用の人工エナメル質の開発は今後の課題として残った。

このことから、新素材は既存のシラン処理を併用する接着システムを適用できることが明らかとなった。今後は、新素材の曲げ強さや弾性係数の向上などの改善を行う予定である。新素材は、既存の接着システムで接着できることを明らかにした。これは支台歯と接着可能であることを示唆している。新素材は硬さを自在に制御でき、弾性係数が向上たため、バイオミメティックな歯冠修復用材料や支台築造用材料として使用できる可能性をもっている。しかしながら、エナメル質と同等の弾性係数までは達成できておらず、今後の課題として残った。1.人工エナメル質の開発SiO2-PMMAコンポジットの作製プロセスの改善を検討する。具体的には、レジン成分をPMMAからTEGDMAやUDMAなどの多官能性モノマーに代替し、γ-MPTSなどのシランカップリング材を併用することによって弾性係数をエナメル質に近づける。この方策で弾性係数がエナメル質と同等にならない場合、セラミックス成分をシリカから弾性係数の高いジルコニアやアルミナなどに代替することを検討する。2.接着のための被着面処理法の検討有機溶媒処理、シラン処理およびアルミナブラスト処理などについて検討を行い、新素材に適した接着前処理法を明らかにする。新素材のSiO2-PMMAコンポジットの化学組成を変更することによって、エナメル質に近い弾性係数をもつ素材の開発を行う。具体的には、以下の項目を検討する。1.レジン成分をPMMAからTEGDMAやUDMAなどの多官能性モノマーに代替する。2.セラミックス成分をシリカからジルコニアやアルミナなどの高密度焼結体に代替する。3. γ-MPTSなどのシランカップリング材を用い、レジン成分とセラミックス成分を化学的に結合する。ほぼ計画通りに予算を執行した。僅かに生じた未使用分は次年度に試薬などの物品費として有効に使用する。
染色体凝縮因子の活性化の機序に関する生化学的研究

生理的染色体凝縮因子であるMPFの活性化は、直接にはその1成分であるcdc2タンパク質の脱リン酸化によって生ずるが、何らかのタンパク質リン酸化がこれに関与すると推測される。このリン酸化をひきおこすプロテインキナ-ゼ及びその基質について無細胞系を用いて研究を行った。アフリカツメガエル未受精卵より調製したMPF硫安画分をATPγS存在下にインキュベ-トすると、MPF活性化がおこり、MPF及びcdc2キナ-ゼの活性はそれぞれ4倍、2倍に増加した。このインキュベ-ションの前後でcdc2タンパク質のSDSゲル電気泳動における易動度をイムノブロット法により比較すると、インキュベ-ションによる易動度の増加が観察された。これは、cdc2タンパク質が脱リン酸化されたことを示す。以上の変化はすべてATPγSに存在するので、何らかのタンパク質のチオリン酸化がcdc2タンパク質の脱リン酸化をひきおこし、MPFを活性化したと推測される。チオリン酸化を受ける基質を同定するため、MPF硫安画分を^<35>S-ATPγSとともにインキュベ-トして^<35>Sで標識されるタンパク質をSDSゲル電気泳動により調べると、110kDaのタンパク質が強く標識された。プロテインキナ-ゼ阻害薬であるK252aは、60μMでMPF及びcdc2キナ-ゼの活性化、cdc2タンパク質の脱リン酸化、110kDaタンパク質のチオリン酸化をいずれも強く抑制したが、20μMでは無効であった。以上から、110kDaタンパク質のチオリン酸化がMPFの活性化をひきおこす可能性が強く示唆される。
高合金鋼の脱酸平衡に関する熱力学的研究

シャド-マスクやリ-ドフレーム等の電子材に利用されるFe-Ni基合金やフェライト系、オーステナイト系ステンレス鋼等の高合金鋼は、近年利用分野の拡大に伴い、高清浄化の要求が益々高まっているが、脱酸過程で生成する介在物による製品中の欠陥が問題となっている。一方、介在物制御の際に基礎となる高合金鋼の脱酸平衡を熱力学的に予測する場合には、脱酸元素並びに溶解酸素の活量を濃度の1次並びに2次や交差項などの相互作用係数を知る必要があるが、これまでの鉄鋼生産の主流が低合金鋼であったので、これらの高次の相互作用係数は極端に不足しているのが現状である。本研究では上記の高合金鋼の脱酸平衡を熱力学的に取り扱うために、脱酸元素、並びに溶解酸素の活量係数の高次の濃度依存性の相互作用係数を求めることを研究目的としている。研究初年度である平成7年度は、鉄と同族である、Mnとの高合金鋼についての脱酸平衡を取り扱い、MnO飽和の条件下で約20mass%Mn濃度までの溶融高合金鋼のSi脱酸平衡を取上げた。その結果、本高合金鋼系の脱酸平衡は予想通り、1次の相互作用係数のみでは記述できず、Mn-O間の高次の活量相互作用係数が必要であることが判明し、これらを決定した。研究最終年度である平成8年度は、鉄と同族であるNi並びにCoを含む高合金鋼の脱酸平衡に研究を拡張し、溶融Fe-Ni及び溶融Co中におけるAl-O間平衡、溶融Fe-Ni、Ni-Co合金中におけるSi-O間平衡、更に溶融Fe合金中におけるAl-Mg-Ca-O間平衡について研究した。すなわち脱酸生成物であるCaO、MgO、Al_2O_3あるいはSiO_2るつぼ中に合金を装入し、高周波溶融炉で溶解し、1873KでAl、Si又はZr脱酸を行ってから、試料を採取、水中急冷し、各成分を定量した。その結果、広い濃度範囲において脱酸濃度積、相互作用係数の合金濃度依存性を求め、Fe-Ni-Co高合金鋼の脱酸に関する熱力学的基礎数値を整備することが出来た。シャド-マスクやリ-ドフレーム等の電子材に利用されるFe-Ni基合金やフェライト系、オーステナイト系ステンレス鋼等の高合金鋼は、近年利用分野の拡大に伴い、高清浄化の要求が益々高まっている。このような高合金・ステンレス鋼は溶製過程で必ず脱酸されるが、脱酸生成物に起因する製品中の欠陥が問題となっている。そこで高清浄化技術としては、介在物低減と組成形態制御の両面から対策が施されるが、いずれの場合もその基礎となる高合金鋼の脱酸平衡に関する熱力学的知識が必要となる。高合金鋼の脱酸平衡を取り扱う場合、Wagnerが提唱したように、無限稀薄を活量基準にして、脱酸元素並びに溶解酸素の活量を濃度の1次並びに2次や交差項などの高次の項で表現すれば良いことは既に知られている。しかし、これまでの鉄鋼生産の主流が低合金鋼であったので、これらの高次の相互作用係数を求めた研究は皆無に等しい。従って、高合金鋼の生産現場では経験的に脱酸元素の添加量を決めているだけで、高清浄化技術はまだまだ確立しておらず、この方面の研究は端緒についたに過ぎない。

本研究では上記の高合金鋼の脱酸平衡を熱力学的に取り扱うために、脱酸元素、並びに溶解酸素の活量係数の高次の濃度依存性の相互作用係数を求めることを研究目的としている。研究初年度である平成7年度は、鉄と同族である、Mnとの高合金鋼についての脱酸平衡を取り扱った。その手始めとして脱酸反応の基礎である、約20mass%Mn濃度までの溶融高合金鋼のシリコン脱酸平衡を取上げた。すなわち、MnOるつぼ中にFe-Mn合金を装入し、高周波溶解炉で溶解し、1873KでSi脱酸を行ってから、試料を採取、水中急冷し、各成分を定量した。これらの結果を解析したところ、本高合金鋼系の脱酸平衡は予想通り、1次の相互作用係数のみでは記述しきれずに、次の高次の活量相互作用係数が必要であることが判明した。e_O^<Mn>=-0.044,r_O^<Mn>=0.0003シャド-マスクやリ-ドフレーム等の電子材に利用されるFe-Ni基合金やフェライト系、オーステナイト系ステンレス鋼等などの高合金鋼は、近年利用分野の拡大に伴い、高清浄化の要求が益々高まっているが、脱酸過程で生成する介在物による製品中の欠陥が問題となっている。一方、介在物制御の際に基礎となる高合金鋼の脱酸平衡を熱力学的に予測する場合には、脱酸元素並びに溶解酸素の活量を濃度の1次並びに2次や交差項などの相互作用係数を知る必要があるが、これまで鉄鋼生産の主流が低合金鋼であったので、これらの高次の相互作用係数は極端に不足しているのが現状である。本研究では上記の高合金鋼の脱酸平衡を熱力学的に取り扱うために、脱酸元素、並びに溶解酸素の活量係数の高次の濃度依存性の相互作用係数を求めることを目的としている。研究初年度である平成7年度は、鉄と同族である、Mnとの高合金鋼についての脱酸平衡を取り扱い、MnO飽和の条件下で約20mass%Mn濃度までの溶融高合金鋼のSi脱酸平衡を取上げた。その結果、本高合金鋼系の脱酸平衡は予想通り、1次の相互作用係数のみでは記述できず、Mn-O間の高次の活量相互作用係数が必要であることが判明し、これらを決定した。研究最終年度である平成8年度は、鉄と同族であるNi並びにCoを含む高合金鋼の脱酸平衡に研究を拡張し、溶融Fe-Ni及び溶融Co中におけるAl-O間平衡、溶融Fe-Ni、Ni-Co合金中におけるSi-O間平衡、更に溶融Fe-Ni合金中におけるZr-O間平衡について研究した。すなわち、脱酸生成物であるAl_2O_3、SiO_2あるいはZrO_2るつぼ中に合金を装入し、高周波溶解炉で溶解し、1873KでAl、Si又はZr脱酸を行ってから、試料を採取、水中急冷し、各成分を定量した。その結果、広い濃度範囲において脱酸濃度積、相互作用係数の合金濃度依存性を求め、Fe-Ni-Co高合金鋼の脱酸に関する熱力学的基礎数値を整備することが出来た。
系間交差に及ぼす磁場効果の動力学シミュレーションにより解明

気相分子の項間交差が磁場によってどのように影響を受け、なぜ三重項の零磁場分裂の大きさE_<gap>より小さな磁場で蛍光収率が1/3になるのかという問題に3つの方向から挑んだ。(1)拡張Bixon-Jortner(B-J)モデル光励起で生成したS_1振電準位sとそれに直接結合する三重項振電準位{b_j}からなる系({b_j}が等エネルギー間隔∈を持つB-Jモデル)に直接結合しない副準位{c_j}を加えて磁場効果を模した(二重項として扱う)。磁場によってできる{b_j}と{c_j}の線形結合準位{b_j}{c_j}が等エネルギー間隔∈/2になる場合は(staggered構造)、量子収率が2/3になる磁場強度H_<1/2>とE_<gap>の比は約0.2になる。このような弱い磁場でも、吸収帯の中心では{b_j}と{c_j}は1:1に混ざる(中心から離れればsが無い場合の小さな比0.9:0.1に近づく)。直接の相互作用が無い等エネルギーのb_<j′>とc_jの間に大きなmixingが起こる。。(2)ランダム行列モデルハミルトニアンを構築し、その行列要素をランダム行列の理論に従って評価した。スピンと振動の自由度の間の相互作用(例えば、スピン-回転とコリオリ相互作用の二次摂動)がstaggered構造を引き起こすことが示された。回転振動準位が高くなるにつれて磁場効果が促進されるのは、この種の相互作用が大きくなるからである。高い磁場消光効率はスピンと振動の間のある種カオス的なエネルギー移動が原因となっている。シミュレーションポテンシャルを入力して、磁場消光過程のより現実的なシミュレーションを行った。二振動自由度系に適用した結果、カオス的な振動のエネルギー領域で高い効率の磁場消光がみられた。上記(1)(2)のモデルの解釈に沿った結果となっている。。
宇宙機搭載を目指した超伝導電磁石の冷却技術の研究

超伝導電磁石を冷却する際に観測される超流動ヘリウムの沸騰現象を、光学窓付きクライオスタットと高速度カメラで可視化し、広範囲な圧力と温度の領域での膜沸騰モードや熱伝達率の変化を測定をした。これらの測定結果の解析から、宇宙空間のような微小重力下では、発熱体表面上に重力場と同量の飽和超流動ヘリウムが存在しても、飽和超流動ヘリウム固有の沸騰現象であるノイジー膜沸騰が発生しないことや、蒸気相の急速な成長に伴って"viscous fingering"現象を形成し、混相挙動の効果によって高い熱伝導が得られる可能性が明らかとなった。また、膜沸騰による圧力振動を高速フーリエ変換して解析し、膜沸騰モードを気液界面の安定性・不安定性の観点から議論した。冷却系の排熱システムの研究では、大量の熱輸送が可能であり、軽量かつ信頼性の高い熱制御デバイスであるループヒートパイプを提案し、微小重力下での起動特性や作動特性に関する実験を行った。トップヒートおよびボトムヒートでは、ある熱入力以上では一旦起動してしまえば水平時と変わらない熱輸送能力を示し、安定した動作が確認されたが、ボトムヒートでは、低熱入力時に不安定な動作を示す場合も観測された。起動時に蒸発器出口に液が溜まって蒸気の流路を塞いでいるためであると考えられる。したがって、微小重力下におけるループヒートパイプの起動は液体の初期分布に大きく依存していることを示している。今後は、リザーバーの温度制御によって液体の初期分布に拘らず、確実な起動ができるように試みる。超伝導電磁石と超流動ヘリウムとの熱伝達特性に影響を及ぼすカピッツァ抵抗を測定するための実験装置およびデータ収集システムを構築し、データの蓄積を図っている。また、超流動ヘリウムで冷却される超伝導電磁石を励磁するために、高温超伝導体で電流リードを製作し、超伝導電磁石の冷却システムの評価の際に使用する。熱伝達可視化装置を用いて、飽和超流動ヘリウム固有の沸騰現象であるノイジー膜沸騰に関する実験的研究を進めた。これまで得られた超流動ヘリウム中の沸騰現象に関する新たな知見として、サイレント膜沸騰はサブクール領域での膜沸騰と同質の現象であり、ノイジー膜沸騰は発熱体表面上の静水圧に依存した飽和超流動ヘリウム固有の不安定性による沸騰現象であることを示した。この研究結果から、宇宙空間に代表される静水圧が原理的に無い環境では、発熱体表面上に重力場と同量の飽和超流動ヘリウムが存在したとしてもノイジー膜沸騰が発生しないと推論している。これまでの研究成果を基に、上海交通大学において、超流動ヘリウム中での非定常大量加熱に際しての初期の波動熱伝達現象から膜沸騰開始に至る非定常伝熱過程について議論を行った。また、超伝導電磁石と超流動ヘリウムとの熱伝達を測定するための測定装置を、過去の研究で使用された測定装置を参考にして設計し、製作した。また、実際に使用される材料の熱伝達を測定するために、測定サンプルの設計および製作も行った。測定装置の組立後、液体窒素を使用して低温における測定装置の動作検証試験を実施し、測定装置の健全性および測定機器の動作を確認した。熱解析では、次期赤外線天文衛星SPICAの冷却系排熱システムの検討を実施した。効率的な熱輸送のための素子の1つとしてループヒートパイプを提案し、従来のヒートパイプと比較検討することによって、ミッション機器の排熱システムに対する熱的成立性を検討した。飽和蒸気圧から大気圧までの広範囲な圧力領域における超流動ヘリウムの膜沸騰現象を高速度カメラで撮影・解析し、膜沸騰現象の詳細な可視化と精度の高い熱伝達率の測定を継続した。

飽和超流動ヘリウムにおけるノイジー膜沸騰とサイレント膜沸騰については既に多くの研究が行われているが、この研究によってより広範囲な圧力と温度による膜沸騰モードや熱伝達率の変化が明らかとなった。また、膜沸騰による圧力振動をFFTによって解析し、これらの膜沸騰モードを沸騰膜における気液界面の安定性・不安定性の観点から議論を行った。超伝導電磁石と超流動ヘリウムとの熱伝達に影響を及ぼすカピッツァ抵抗の測定では、昨年度製作した測定装置の健全性を確認するために、比較的測定データが発表されている銅のサンプルの測定を超流動ヘリウム温度で行った。実際の測定によって計測線の選定や装置の不具合を洗い出し、測定装置の改良を行った。また、測定データ収集システムの構築を行い、パソコンによるデータの平滑化やデータ保存など、測定の効率化を図った。一方、次期赤外線天文衛星SPICAや宇宙ステーションに設置予定のX線観測装置MAXIの冷却系排熱システムの熱的な検討を行い、ループヒートパイプを採用した場合の排熱システムの起動特性や冷却系の性能評価に関する研究を行った。また、超流動ヘリウムによって冷却される超伝導電磁石を励磁するための電流リードとしては、高温超伝導体を採用して設計し、実際に超伝導電磁石の励磁に使用する電流リードを製作した。飽和超流動ヘリウムで冷却される超伝導磁石で普遍的に観測される2次元狭小流路中の超流動ヘリウムの膜沸騰を光学窓付クライオスタットを使用して可視化し、膜沸騰についての研究を行なった。この研究から、蒸気相の急速な成長に伴ってViscusfingering現象を形成することがあり、混相挙動の効果によって高い熱伝達が得られる可能性があることが明かになった。狭小流路では流体の流れにおいて粘性が支配的となり、超流動ヘリウムでも超流動成分と常流動成分が一緒に動く。可視化画像の解析から、狭小流路内での蒸気速度は数m/sとなり、超流動成分と常流動成分の相対速度(10cm/s程度)よりも圧倒的に大きいことが分った。そのため、臨界速度以上の蒸気速度では気液界面の運動が不安定となり、Viscus fingering現象が現われると考えられる。また、高速度カメラの画像の解析から、蒸気膜とは別に、いわゆる過熱された準安定状態の飽和超流動ヘリウムの発現を初めて可視化した可能性がある。また、衛星などの宇宙機では、搭載機器の高密度化に伴う発熱密度の増大と小型化による排熱システムの複雑化が懸念されるため、大量の熱輸送が可能であり、軽量かつ信頼性の高い熱制御デバイスであるループヒートパイプ(LHP)が必要不可欠となっている。LHPの微小重力下での挙動に関する知見を得るため、LHPの重力による作動特性に着目した実験を行なった。トップヒートおよびボトムヒートでは、ある熱入力以上においては一旦起動した後は水平時と変らない熱輸送能力を示し、安定した作動が確認されたが、ボトムヒートでは、低熱入力時に不安定な作動を示す場合も観測された。これは、起動時に蒸発器出口に液が溜り、蒸気の流路を塞いでいたためであると考えられる。したがって、微小重力下におけるLHPの起動は液体の初期分布に大きく依存していることを示している。
代替フロン混合冷媒用プレートフィン凝縮器のフィン形状・配列の最適化

本研究では、代替フロン混合冷媒を用いた高性能な蒸気圧縮式ヒートポンプ・冷凍システムの開発に資することを目指して、代替フロン混合冷媒用の高性能凝縮器として有望なプレートフィン凝縮器を取り上げ、そのフィン形状・配列の最適化に関する理論的及び実験的研究を行い、以下の成果を得た。(1)フィン形状と凝縮液膜形状を簡略化して、鉛直に設置したプレートフィン凝縮器の冷媒側流路をフィン付き鉛直面で近似し、その面上での純冷媒HCFC123及びHFC134aの層流自由対流膜状凝縮の近似解析を行った。その際、フィンと基底部との接続部での表面張力による吸い込み効果を集中定数的に取り扱った。そして、フィンピッチ(p=13mm)、フィン高さ(h=16.5mm)、フィン接続部曲率半径(r0=0.20.4mm)、フィン厚さ(t=0.10.4mm)及びフィン長さ(L≦5mm)が、液膜厚さ、平均熱流束、伝熱促進率及びフィン効率に及ぼす影響を検討した。さらに、それらの計算結果を用いてフィン付き鉛直面の凝縮液膜の熱伝達特性を予測するための一般性のある無次元整理式を作成した。(2)フィン付き鉛直矩形流路内での純冷媒HCFC123及びHFC134aの自由対流層流膜状凝縮に関して、フィン内熱伝導を一次元で近似し、基底面及びフィン面上に形成される三次元凝縮液膜に関する基礎式を数値的に解いた。そして、フィンピッチ、フィン高さ、フィン接続部曲率半径、フィン厚さ及びフィン長さが液膜厚さ、平均熱流束、伝熱促進率及びフィン効率に及ぼす影響を明らかにすると共に、それらの計算結果が、昨年度の近似解析によって得られたフィン付き鉛直面の凝縮伝熱特性の予測式で表されることを示した。(3)鉛直プレートフィン凝縮器内での純冷媒HFC134a及び混合冷媒HFC134a/HCFC123の凝縮熱伝達に関する実験を行い、液膜の熱伝達特性は自由対流支配であること及び混合冷媒の熱伝達は蒸気側の物質伝達抵抗により純冷媒に比して低下することを示した。さらに、純冷媒の液膜熱伝達特性は近似解析によって得られた無次元整理式で定性的にまとめられることを確認すると共に、純冷媒の蒸気単相及び液膜熱伝達特性に関する予測式を提案した。(4)純冷媒の液膜の熱伝達予測式と蒸気コア物質伝達予測式(蒸気単相熱伝達予測式から熱・物質伝達のアナロジーを用いて導出)とを組み合わせて2成分混合冷媒の凝縮特性を予測する方法を開発し、その妥当性を混合冷媒HFC134a/HCFC123の実験結果との比較により確認した。