平成９年度研究計画　指定研究

平成１０年度

指定研究

【先導調査研究】

スーパーサーベイ: [担当部署] 安全工学部
[研究期間] 平成９年度～平成10年度; (全体計画); 　空中からの探査技術について，地形補正技術，power line 補正技術等に関して調査検討を行う。また，高感度電磁センサーの空中探査法への応用について検討を行う。

(10年度計画)

　空中探査における地形補正，power line 補正について，ハード，ソフト両面からそれらの補正技術を引き続き調査し，その結果をもとに補正技術設計指針をまとめる。また，高感度磁気センサーの非破壊検査への適用性について実験的検討を行う。

オゾン利用快適環境創造産業技術（エコオゾン）: [担当部署] 水圏環境保全部，安全工学部
[研究期間] 平成10年度～平成11年度; (全体計画); 　オゾンによる難分解性物質の効率的な分解を達成するため，代表的な人為的合成有機化合物を対象として生物機能の促進（生物分解性の向上）効果を把握すると同時に，それをもたらす最適なオゾン処理条件を検討する。また，関連する技術情報の整理・解析を行う。

(10年度計画)

　本年度は，難分解性物質として各種合成有機物質の原材料であるニトロおよびクロロフェノール類を取り上げ，オゾンによる生物機能促進の効果を水質指標から判定するとともに，それをもたらす最適なオゾン処理条件を見い出す。また，高濃度オゾンガスの基礎的特性に関する情報の整理・解析から，保存・輸送に必要な指針を見い出す。

【環境調和型高効率エネルギー利用システムの解析・評価】

都市型熱供給システムの解析・評価: [担当部署] 熱エネルギー利用技術部
[研究期間] 平成９年度～平成12年度; (全体計画); 　（ CO + H₂ + メタノール)あるいはそれらとアルカン類の混合物などの多様な燃料の燃焼特性を解析し，環境汚染物質の排出性を評価する。; 　往復流動するヒートポンプ作動ガスの流動変動や圧力損失および作動ガスと温・冷媒間の熱伝達特性を解析し，熱交換性能の評価手法を確立する。; 　多温度熱供給と熱需要側との最適整合を評価する解析手法を検討し，蓄熱技術などの援用による総合的なシステム性能向上の評価を行う。

（平成10年度計画）

　ガスエンジンの燃焼特性の指標として，各種混合ガス燃料の層流燃焼速度について検討を始める。

　熱交換器内で往復・循環する熱媒の熱輸送・圧力損失特性を左右する支配現象を抽出する。

　種々の熱需要条件下での熱利用性能を模擬計算することを試みる。また，多温度の熱供給に適した蓄熱システムの検討を行う。

【水素燃焼タービンの開発に伴う解析・評価】

エネルギーと環境のシステム分析に関する研究（電特）: [担当部署] エネルギー資源部，統括研究調査官
[研究期間] 平成７年度～平成10年度; (全体計画)

化石燃料の供給可能性，再生可能エネルギーの利用可能性を評価しグローバルモデルを構築する。
開発途上国のエネルギーシステムを分析し，再生可能エネルギー利用などの導入効果の評価手法を確立するため，当該国のエネルギー需給構造の分析を行う。
エネルギー利用技術の環境影響評価手法を確立する。

（本年度の計画）

グローバルモデルの基本設計,及びデータベースの作成を支援する。
アジア工業国における，石油・天然ガスの需給システムを検討する。
エネルギー利用技術の環境影響評価手法を確立する。

【石炭液化技術開発のための解析・評価】

石炭液化プロセス及び液化油の評価: [担当部署] エネルギー資源部，大気圏環境保全部
[研究期間] 平成９年度～平成12年度; 　超微粒石炭及び触媒面から液化プロセスの評価を行うとともに液化生成物の性状分析，反応条件の最適化を行う。また，モデル燃料，BSU・PSUからの液化油，NEDOL法による液化油によるエンジン試験，JIS分析による燃料組成及び性状と排ガス特性の関係を解明し環境適合性の評価を行う。; 　本年度は，超微粒触媒の活性をより向上させる目的で，固体石炭との接触効率が液収率に与える影響を検討するとともに油溶性触媒を用いた液化反応における反応条件と製品性状の相関を明らかにし，液化プロセス最適化のための研究を行う。; 　液化油の評価では，水素消費量低減効果の推算等工業的基礎データを取得する。また，軽油留分の吸着による脱ヘテロ，脱アロマを検討するとともに，軽油留分と液化油の混合油についてエンジン試験による排ガス特性評価を行う。

【石炭ガス化技術開発のための解析・評価】

水添ガス化における炭種・反応条件の評価: [担当部署] エネルギー資源部
[研究期間] 平成９年度～平成12年度; 　水添ガス化の主反応である急速水素化熱分解は未解明の部分が多く，そのメカニズムの解明と，反応過程で生じる石炭およびチャーの物性変化の把握，及び関連するトラブルの回避技術の確立は急務である。; 　水添ガス化プロセスの実用化に際しては，原料がどの様なメタンやBTX収率を与えるか，反応速度は実用炉を設計するに十分か，反応熱は炉温を維持するに十分か，反応中の石炭粒子の軟化溶融現象は粉体のハンドリングに悪影響を及ぼさないか，等の問題点を解決しなければならない。; 　これらの課題は石炭の化学構造に深く関連しており，石炭化学構造の知見の基に水添ガス化における炭種と反応条件について評価を実施する。

【熱水利用発電プラント等開発に伴うデータの解析・評価】

高温岩体熱抽出システムの解析・評価（電特）: [担当部署] 地殻工学部，水圏環境保全部
[研究期間] 平成元年度～平成14年度; 　平成10年度には，長期循環試験に向けて，トレーサ連続計測装置の設計・製作を行う。; 　現地においては，長期循環時の貯留層評価のための基礎データを得ることを目的に，各坑井における水位の連続観測を行うとともに，坑井内温度測定を行う。また，注入水として使用する地表水の化学特性の経年変動を調べる。; 　室内においては，数値シミュレーションモデルにより，長期循環に伴う熱抽出挙動の予測を行う。更に，長期循環試験時の流体性状に影響を及ぼすフラクチャ内の岩石水相互作用を評価するために，室内での岩石水反応試験を継続する。

地熱井掘削時坑底情報検知システムの解析・評価（電特）: [担当部署] 地殻工学部
[研究期間] 平成４年度～平成11年度; ＜全体計画＞; １．室内研究

地層状況の検知：
　掘削パラメータと地層強度等との関係を把握し，坑底情報との相関を検討することにより，地層状況検知手法に関する解析・評価を行う。
掘削工具作動状況の検知：
　掘削パラメータとビット摩耗との関係を把握し，坑底情報との相関を検討することにより，掘削工具作動状況検知手法に関する解析・評価を行う。
検知手法の高度化：
　坑底情報をより的確に取得し，表現するための手法について検討し，検知手法の高度化に関する解析・評価を行う。

２．フィールド研究

　検知システムで得られたデータの解析・評価を行う。

＜平成10年度の研究内容＞

掘削工具作動状況の検知：
　先年度に引き続き，ローラコーンビットによる岩石掘削時のビット荷重，トルクおよび掘進率についてモデリングを行うため，ローラカッタ試験装置を用いて岩石の掘削実験を行う。
フィールド研究：
　先年度までに得られた坑底状況推定手法に基づいて，掘削現場から得られたデータについて解析・評価を行う。

深部地熱資源採取技術の解析・評価: [担当部署] 地殻工学部
[研究期間] 平成５年度～平成14年度; １．深部地熱坑井掘削技術（高速回転型ビット）; ＜全体計画＞; 　掘削ビットの耐熱性の向上を図るとともに，傾斜掘りなどの指向性掘削の効率化を図り，深部地熱資源開発のための技術開発の促進に資する。

＜平成10年度の研究内容＞

　先年度までの検討結果を　基に，PDC刃先を用いた全断面ビットを製作して現場掘削実験を行い，ビット性能を評価する。また，PDC　ビットによる室内掘削実験を行い，ビットの製作コストを低減させるための方法を検討する。

２．深部地熱坑井維持，管理技術

＜全体計画＞

　坑井の大深度化に伴い，岩盤の地圧や温度が増大し，坑井近傍にき裂や破壊が発生する。これらを抑制する対策に理論的根拠を得ることを目的とする。

＜平成10年度の研究内容＞

　既存深部坑井データの追加と坑井坑壁の破壊発生評価に必要な高温高圧下の一軸引張強さを実験により集積する。また，施工上の破壊発生緩和策を検討する。

３．最適生産技術

＜全体計画＞

　既存割れ目が少ない深部地熱貯留層から効率良く生産を行うために，深部岩盤内の熱や物質の移動を支配するき裂の特性，き裂内流動挙動を解明する。

＜平成10年度の研究内容＞

　室内実験によりき裂幅の二次元分布をもとめることにより，き裂内の流動抵抗分布を把握して，き裂全体の通水特性との関係を求める。

気泡制御機構を有する高性能熱交換器に関する評価（電特）: [担当部署] 熱エネルギー利用技術部
[研究期間] 平成８年度～平成10年度; (全体計画); 　本課題では，沸騰により生じる蒸気泡の挙動を多孔質体を用いて加熱面近傍で制御する手法が，どういう条件の下でどの程度有効であるかを基礎的実験により検証する。またこの結果を基に伝熱現象のモデリングを試み，本手法を用いた熱交換性能の評価法の確立を目指す。

(平成10年度計画)

　本年度は本課題の最終年度であり，したがってより実用に近い系での実験を試みる。すなわち液が加熱管内を流動しつつ蒸発する気泡制御系について，既取得データを元に個々の現象を更に詳細に調査するためのアドバンストな伝熱・可視化試験を行う。またその結果を，既に静止液系においてほぼ明らかにしている気泡挙動制御の機構と伝熱促進効果の定量的評価モデルを基に検証し，伝熱促進法としてより確立されたものにする事を試みる。

【燃料電池発電技術】

固体電解質型燃料電池の排熱回収システムに関する研究: [担当部署] 熱エネルギー利用技術部
[研究期間] 平成４年度～平成11年度; (全体計画); １．基本的伝熱特性に関する研究：

総括熱抵抗，熱伝達率等の検討
内部構造の検討

２．内部伝熱面変化に関する研究：

作動流体に対する材料適合性の検討
伝熱特性に及ぼす伝熱面形状変化の検討

３．外部伝熱面に関する研究：

拡大伝熱面形状の検討
伝熱面腐食の検討

４．装置構造と材料に関する研究

(平成10年度の計画)

　基本的伝熱特性に関する研究については，燃料電池モジュールの均熱熱化に使用する高温ヒートパイプの特性を検討するため，加熱部に温度分布がある条件での伝熱実験を行い，従来の均熱条件における結果との比較を行う。

　装置構造と材料に関する研究については，加熱温度が時間的に変動する場合の熱伝達量の変化と，容器材料に与える影響を検討するため，伝熱実験を行うとともに，長時間の連続加熱を行い，従来の定常加熱条件の結果との比較を行う。

【燃料電池発電技術に係る試験・評価】

固体電解質型燃料電池の排熱回収システムの評価法に関する研究（電特）: [担当部署] 熱エネルギー利用技術部
[研究期間] 平成４年度～平成11年度; (全体計画); 高温ヒートパイプの性能評価法の検討

熱輸送量測定法の検討
試験条件の検討

高温用熱交換器の性能評価試験法の検討

熱輸送量測定法の検討
試験条件の検討
性能表示法の検討

(平成10年度の研究計画)

１．高温ヒートパイプの性能評価法については，熱入力及び除熱に変動がある場合の熱輸送量と応答性を評価する方法について検討する。

２．高温用熱交換器の性能評価試験法については，ヒートパイプを熱交換器に装着した場合の，流動抵抗と熱輸送量について検討を行う。

溶融炭酸塩型燃料電池試験評価（電特）: [担当部署] エネルギー資源部
[研究期間] 平成８年度～平成10年度; １）化石資源やバイオマスなどの有機原料はCH₄ やCO,H₂ に転換後，燃料電池に供給される。CH₄への転換は，ガス精製上のメリットが期待されるが，その転換　技術は種々あり何れも開発段階にある。最も熱効率が上がると予想される高温水素化熱分解法の反応の詳細　は明らかにされていない。本計画では，この分解法を燃料電池への燃料ガス転換法として評価するため，反応機構の解明ならびに運転操作条件と反応成績の関係を究明することによって，反応の制御性や最適化に関する知見を得る。; ２）石炭を部分酸化してCOとH₂ に転換して燃料電池　に供給すると，電極(Ni)や熱交換器内部等で炭素析出を生じると予想される。本項目では，金属材料表面で生起する炭素析出反応を解析し，析出防止対策を評価する。

LCA手法による固体高分子型燃料電池発電技術の評価(電特): [担当部署] エネルギー資源部
[研究期間] 平成10年度～平成12年度; (全体計画)

統計データ等からのCO₂排出量データベースの作成手法の開発する。産業連関表分析による産業別CO₂排出量データと比較する。さらに，プロセス分析によりライフサイクルアセスメント用データを構築する。
エネルギー技術評価のためのライフサイクルアセスメント簡略化手法の開発
　各種エネルギー技術のCO₂排出量のライフサイクルアセスメントケーススタディを実施し，エネルギー技術のCO₂排出量評価が可能な簡略化を抽出する。また，必要とされるデータの精度を分析する。
エネルギー技術のCO₂排出量算定の標準的評価モデルを開発し，燃料電池発電技術の評価を実施する。

(平成10年度の計画)

統計データからのライフサイクルアセスメントデータの作成
既存の文献データとの比較/既存のケーススタデイ結果との比較

【広域エネルギー利用ネットワークシステム】

環境調和型燃焼技術の研究: [担当部署] 熱エネルギー利用技術部
[研究期間] 平成５年度～平成12年度; (全体計画); (1) 低質燃料の燃焼・環境負荷軽減化技術; 　低質ガス燃料を熱循環燃焼技術により燃焼させる技術を確立するとともに，燃焼過程において生成される　環境汚染物質を特に高温下で，抑制又は除去するための基礎研究を行う。また，メタノール及びその分解過程中のガス（メタノール＋CO＋H₂）を効率的に利用するための燃焼技術の開発及び燃焼過程において生成される環境汚染物質の相互間の反応を解明し，環境負荷を軽減するための研究を行う。; (2) 逆熱サイフォン・ヒートパイプとその利用技術; 　外部より動力を加えずに熱を上部から下部に伝えることのできる新しい原理，構造に基づく熱輸送装置及びその利用技術に関する研究を行う。

(平成10年度計画)

　本年度は質量分析器も用いて HO₂ 等の関与する反応について検討する。また，蓄熱槽内で熱交換が行われる際の温度成層の形成条件について検討を行う。

【石炭エネルギー】

石炭の液化反応と生成物の改質利用の研究: [担当部署] エネルギー資源部
[研究期間] 昭和59年度～平成10年度; 　石炭液化反応に関する基礎研究; 　回収再利用可能な超強酸触媒による石炭可溶化・液化の最適化を図るとともに触媒の回収条件について検討する。また，ハイドロパイロリシスにおける石炭と水素原子との反応を行い，生成物の温度依存性や反応機構を検討する。

【先導的基盤的省エネルギー技術】

超強酸を利用した低級炭化水素資源の高付加価値化: [担当部署] エネルギー資源部
[研究期間] 平成８年度～平成10年度; (全体計画); 　本研究では超強酸触媒を用いることにより不活性なメタン及び低級炭化水素を温和な反応条件下で重合，液体化し，安定性と利便性に優れたクリーンな液体燃料へ変換するとともに，同触媒の高い異性化能を利用し，有用化学物質への変換を図るとともに混合物である石油成分からMTBEの前駆体として注目されている有用化学物質C4成分の合成を検討する。; 　更に上記の反応を達成できる工業的に有利な固体超強酸及び固相化超強酸を調製開発し，低級炭化水素化合物の反応条件の温和化，選択性向上を計る。

(平成10年度計画)

　本年度では試作固体超強酸の酸触媒としての機能と反応生成物との関係を検討するとともに，低級炭化水素類の重合反応条件の最適化を図る。

【総合研究】

コールベッドメタンの採取・利用技術: [担当部署] 大気圏環境保全部，地殻工学部，北海道センター
[研究期間] 平成６年度～平成10年度; 　CBMの最適採掘法を開発するため，石炭の基礎物性及びCBMの賦存状態等を評価し，スティミュレーション技術の検討と最適採掘法のモデル化を図る。また，メタンを有用化学物質として利用するため，CBMからメタンを選択的に濃縮回収するプロセス技術を開発し，更に回収したメタンを触媒的化学反応で化学変換するプロセス技術を開発する。本年度は以下の項目について研究を行う。; (1) 採取技術ではき裂保持材の透気性等に与える影響を定量的に把握するとともに，これまでに得られたデータをもとにシミュレーションによる最適生産モデルを完成し， (2) 回収技術では低濃度メタンガスの濃度がエネルギー資源として使用できる50％以上にするため，温度，圧力，透過膜を組合わせた装置を用いたメタン空気混合ガスからのメタン分離方法のプロセスの検討を行う。 (3) 化学変換技術では，メタンの脱水素二量化反応に関して，平成６年度から９年度まで実施した，活性炭系　触媒の活性試験結果について，熱力学的な化学平衡計算の結果を考慮した総合的な考察を行い，メタンの化学変換プロセスの総合的な評価を行う。