研究者詳細

顔写真

ストウ　ユウコ
須藤　祐子
Yuko Suto
所属
大学院工学研究科　工学教育院
職名
准教授
学位

  • 博士（工学）（東北大学）

  • 修士（工学）（東北大学）

所属学協会 4

  • 日本工学教育協会

  • 組織学会

  • 石油技術協会

  • 日本地熱学会

研究分野 1

  • エネルギー / 地球資源工学、エネルギー学 / 掘削工学

論文 42

  1. あらためて21世紀のテクノロジーの役割を考える

    石田秀輝, 古川柳蔵, 須藤祐子

    PEN(Public Engagement with Nano-based Emerging Technologies) Newsletter　4　(12)　3-13　2014年3月

  2. Nature Technology for the Creation of Innovative Life 査読有り

    Emile H. Ishida, Hirotaka Maeda, Ryuzo Furukawa, Yuko Suto

    Handbook of Advanced Ceramics: Materials, Applications, Processing, and Properties: Second Edition　1189-1202　2013年5月1日

    出版者・発行元： Elsevier Inc.

    DOI： 10.1016/B978-0-12-385469-8.00062-9 　

  3. Effect of the load condition on frictional heat generation and temperature increase within a tri-cone bit during high-temperature formation drilling 査読有り

    Yuko Suto, Hiroshi Takahashi

    GEOTHERMICS　40　(4)　267-274　2011年12月

    DOI： 10.1016/j.geothermics.2011.08.004 　

    ISSN：0375-6505

  4. 地下資源文明からの離陸－新しいくらしのかたち－

    石田秀輝, 古川柳蔵, 須藤祐子

    空気調和・衛生工学　85　777-784　2011年9月

  5. Study on Development of Small Diameter Drilling Machine for Geo-Environmental Investigation 査読有り

    Akito Morita, Hiroshi Takahashi, Yuko Suto, Tomoaki Satomi

    Proc. of the International Symposium on Earth Science and Technology 2010　209-214　2010年12月

  6. DEM Simulation on Strength and Deformation Characteristics of Ground Materials 査読有り

    Naoki Konda, Hiroshi Takahashi, Yuko Suto, Tomoaki Satomi

    Proc. of the 5th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics　CD-ROM　2010年11月

  7. Evaluation of performance of lightweight aggregate from dehydration cake with waste materials

    Y.Suto, H.Takahashi

    Proceedings of the 10th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology　2009年11月

  8. Development of three-layer model and numerical simulation for cuttings transport in horizontal foam drilling. 査読有り

    Gumati Amna, Takahashi Hiroshi, Suto Yuko

    Japanese Journal of Multiphase Flow　22　374-384　2008年12月

    DOI： 10.3811/jjmf.22.374 　

  9. Study on producing lightweight aggregate from dehydration cake with waste materials 査読有り

    Yuko Suto, Hiroshi Takahashi

    Proceedings of International Symposium on Earth Science and Technology　195-200　2008年12月

  10. Temperature memory gauge survey and estimation of formation temperature of the USDP-4 conduit hole at Unzen Volcano, Japan 査読有り

    Yuko Suto, Sumio Sakuma, Hiroshi Takahashi, Nobuo Hatakeyama, Joseph Henfling

    JOURNAL OF VOLCANOLOGY AND GEOTHERMAL RESEARCH　175　(1-2)　20-27　2008年7月

    DOI： 10.1016/j.jvolgeores.2008.03.034 　

    ISSN：0377-0273

  11. Sustainable hydrogen production system with sulfur – water – organic materials by hydrothermal reaction 査読有り

    Noriyoshi Tsuchiya, Yuko Suto, Tomoyuki Kabuta, Shu Morikawa, Shigeko Yokoyama

    Journal of Material Science　43　(7)　2115-2122　2008年4月

    DOI： 10.1007/s10853-007-2007-x 　

    ISSN：0022-2461

  12. Laboratory experiments and thermal calculations for the development of a next-generation glacier-ice exploration system: Development of an electro-thermal drilling device 査読有り

    Yuko Suto, Sosuke Saito, Ken-ichi Osada, Hiroshi Takahashi, Hideaki Motoyama, Yoshiyuki Fujii, Yoichi Tanaka

    Polar Science　2　(1)　15-26　2008年3月

    DOI： 10.1016/j.polar.2008.02.002 　

    ISSN：1873-9652

  13. Experimental study on initial behavior of water-rock interaction in CO2-added hydrothermal system

    Y. Suto, H. Takahashi, N. Tsuchiya

    WATER DYNAMICS　987　66-69　2008年

    DOI： 10.1063/1.2896981 　

    ISSN：0094-243X

  14. Fundamental Study on Cuttings Transport by Foam in Horizontal Wells 査読有り

    H.Takahashi, A.G.Abdusalam, Y.Suto

    Proceedings of 2nd International Symposium on Advanced Fluid/Solid Science and Technology in Experimental Mechanics　CD-ROM　2007年9月

  15. Hydrothermal reactions of Sulfur-Organic Materials for Advanced Direct Use of Geothermal Energy as Sustainable Hydrogen Production System 招待有り 査読有り

    N. Tsuchiya, Y. Suto, S. Morikawa, T. Kabuta, S. Yokkoyama

    Renewable Energy Proceedings 2006　2007年3月

  16. Initial behavior of granite in response to injection of CO2-saturated fluid 査読有り

    Yuko Suto, Lihui Liu, Nakamichi Yamasaki, Toshlyuki Hashida

    APPLIED GEOCHEMISTRY　22　(1)　202-218　2007年1月

    DOI： 10.1016/j.apgeochem.2006.09.005 　

    ISSN：0883-2927

  17. Dissolution and deposition behavior of granite and calc-silicate rock in CO2-saturated hydrothermal system 査読有り

    Y. Suto, N. Tsuchiya, T. Hashida

    WATER-ROCK INTERACTION, VOLS 1 AND 2, PROCEEDINGS　12　647-651　2007年

  18. 災害現場で発生する軟弱泥土の連続式回収処理システムに関する基礎的研究 査読有り

    高橋弘, 高橋研太, 須藤祐子

    第3回土砂災害に関するシンポジウム論文集　1　25-30　2006年

  19. 模擬掘削環境下におけるビット内発熱量の測定と掘削時のビット内温度の推定 査読有り

    須藤祐子, 吉本和人, 高橋弘

    石油技術協会誌　71　(1)　123-130　2006年1月

    出版者・発行元： 石油技術協会

    DOI： 10.3720/japt.71.123 　

    ISSN：0370-9868

  20. Study on Recycling of Dehydration Cake Produced from Crushed Rock Quarries 査読有り

    H.Takahashi, K.Yoshimoto, Y.Suto

    Proc. of 3rd International Workshop on Earth Science and Technology　1　81-88　2005年12月

  21. Study on Recycling of Wasted Soils and Paper Sludge: Application of Paper Sludge to Soil Improvement 査読有り

    H.Takahashi, M.Doi, M.Mori, Y.Suto

    Proc. of 3rd International Workshop on Earth Science and Technology　1　177-185　2005年12月

  22. Self-Oxidation and Reduction Reaction of Sulfur in Seawater for Georeactor and Hydrogen Generation 査読有り

    Kabuta, T, Y. Suto, N. Tsuchiya

    Geothermal Resources Council Transactions　29　747-750　2005年9月

  23. Temperature Memory Gauge Survey and Borehole Temperature Simulation while the Conduit Well (USDP-4) Drilling

    Y.Suto, H.Takahashi, N.Hatakeyama, J.Henfling

    UNZEN Workshop 2005, International Workshop on Unzen Scientific Drilling Project (USDP)　11-12　2005年2月

  24. 土質改良機の粘性土小割性能に関する研究

    高橋弘, 土肥将也, 須藤祐子, 橋本久儀

    第2回オーガナイズド・テラメカニックス・ワークショップin仙台 講演論文集　1　13-20　2004年11月

  25. 非拡散型高含水比泥土掘削装置の開発に関する研究

    高橋 弘, 原田 幸宏, 須藤 祐子

    第2回オーガナイズド・テラメカニックス・ワークショップin仙台 講演論文集　1　21-24　2004年11月

  26. 小口径自律土壌掘進機械の開発に関する基礎的研究

    高橋 弘, 鮫島 徹, 須藤 祐子

    第2回オーガナイズド・テラメカニックス・ワークショップin仙台 講演論文集　1　27-30　2004年11月

  27. 次世代型氷床内部探査システムのための熱融解掘進ドリルの開発に関する基礎的研究

    須藤 祐子, 齋藤 聡輔, 高橋 弘

    第2回オーガナイズド・テラメカニックス・ワークショップin仙台 講演論文集　1　55-58　2004年11月

  28. 高温度油井掘削時のビットの被温度履歴推定とビットパフォーマンス 査読有り

    須藤祐子, 山崎俊輔, 齋藤清次, 畠山信夫, 高橋弘

    石油技術協会誌　69　(4)　395-403　2004年7月

    出版者・発行元： 石油技術協会

    DOI： 10.3720/japt.69.395 　

    ISSN：0370-9868

  29. A consideration on the durability of fiber-cement-stabilized mud produced from construction sludge 査読有り

    H Takahashi, E Maruhashi, Y Suto, M Mori, K Kumakura, M Ohtani, T Ishii

    X-RAY CT FOR GEOMATERIALS SOILS, CONCRETE, ROCKS　193-198　2004年

  30. Hydrothermal Reaction Processes of Sulfur Reduction for Designing Georeactor 査読有り

    Yuko Suto, Yugo Takano, Tomoyuki Kabuta, Noriyoshi Tsuchiya, Katsuto Nakatsuka

    Proceedings of 7th International Symposium of Hydrothermal Reaction　523-529　2003年12月

  31. Georeactor: Advanced Geothermal Energy Utilization for Material Processing and Hydrogen Generation 査読有り

    N.Tsuchiya, Y.Suto, K.Nakatsuka

    Geothermal Resources Council Transactions　27　111-114　2003年10月

  32. Advantages of Using Top-Drive-System for High Temperature Geothermal Well Drilling 査読有り

    S.Saito, K.Kitao, K.Saeki, Y.Suto

    Geothermal Resources Council Transactions　27　183-187　2003年10月

  33. CO2 injection to granite and sandstone in experimental rock/hot water systems 査読有り

    Lihui Liu, Yuko Suto, Greg Bignall, Nakamichi Yamasaki, Toshiyuki Hashida

    Energy Conversion and Management　44　(9)　1399-1410　2003年6月

    DOI： 10.1016/S0196-8904(02)00160-7 　

    ISSN：0196-8904

  34. Mathematical Modelling of the Heat Transfer Between the well and Surrounding Rocks 査読有り

    Sergei Fomin, Vladimir Chugunov, Toshiyuki Hashida, Seiji Saito, Yuko Suto

    Proceedings of The 6th ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference　TED-AJ03-203　(6)　230-230　2003年3月

    出版者・発行元： 日本機械学会

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    Assessment of the heat either delivered from the high temperature rocks to the borehole or transmitted to the formation from the circulating fluid is of crucial importance for a number of technological processes related to borehole drilling or exploitation. Normally the temperature fields in the well and surrounding rocks are calculated numerically by the finite difference method or analytically, applying the Laplace-transform method. The obtained formulae are rather bulky and require tedious non-trivial numerical evaluations. Moreover, in the publications where the solution is obtained analytically heat interactions of circulating fluid and with formation was treated under condition of constant bore-face temperature. In the present study the temperature field in the formation disturbed by the heat flow from the borehole is modeled by the heat conduction equation and thermal interaction of the circulating fluid with formation is approximated by the Newton relationship on the bore-face. The problem is solved analytically by the heat balance integral method, where the radius of thermal influence, which defines the thermally disturbed domain, is function of time that can be found from the algebraic equation. Within this method the approximate solution of the heat conduction problem is sought in the form of a finite sum of functions which belong to a complete set of the linearly independent functions defined on the finite interval bounded by the radius of thermal influence and satisfy the homogeneous boundary condition on the bore-face. It can be proved theoretically that the approximate solution found by this method converges to the exact one. In the present study the first and the second order approximations are obtained. Numerical results illustrates that second approximation is in a quite good agreement with the exact solution. The only one shortcoming of this solution is that it depends on the radius of thermal influence, which is the implicit function or time determined by the algebraic equation. In order to eliminate this complication, in this study on the basis of the approximate solution the new approximate formulae for the radius of thermal influence, which asymptotically coincides with the implicit one, is proposed as l(Fo)&ap;1+A(Bi)√<Fo>, where Bi=h_wr_w/k_S, Fo=τD_S/(r_w)^2,τ is time D_S is heat diffusivity of the formation, r_w is radius of the borehole, k_S is heat conductivity of the formation, h_w is heat transfer coefficient on the bore-face. The behavior of parameter A versus Bi is found comparing the approximate solution with the exact one and employing the non-linear regression method. The latter leads to A(Bi)=(2.084+0.704Bi)/(1.554+0.407Bi). For the constant temperature on the bore-face the heat flux on the bore-face can be computed with an approximate formula q^^&acd;(Fo)&ap;1/{1+Biln[1+A(Bi)√<Fo>]}. The correctness of this approximate solution is validated by comparison with an exact analytical solution found by Carslaw and Jaeger. Due to the Duhamel theorem for the arbitrary temperature on the bore-face the heat flux and bore-face temperature can be presented respectively as q_w=T_L(z, Fo)+∫^^<Fo>__0T_L(z, p)∂/(∂Fo)q^^&acd;(Fo-p)dp and T|_<r=1>=-∫^^<Fo>__0T_L(z, p)∂/(∂Fo)q^^&acd;(r, Fo-p)dp , where T_L(z, Fo) accounts for the thermal history of the formation temperature and possible axial (along the vertical axis z) variation of generally unsteady temperature in the borehole.

  35. A Consideration on the Durability of Fiber-Cement-Stabilized Mud Produced from Construction Sludge 査読有り

    H.Takahashi, F.Maruhashi, Y.Suto, M.Mori, K.Kumakura, M.Ohtani, T.Ishii

    Proceedings of International Workshop on X-ray CT for Geomaterials　1　175-180　2003年

  36. JUDGE計画における地球工学的挑戦 査読有り

    浦辺徹郎, 須藤祐子

    土と基礎　51　1-4　2003年

  37. Heat flux on the bore-face and temperature distribution in the formation 査読有り

    S.Fomin, V.Chugunov, T.Hashida, S.Saito, Y.Suto

    Geothermal Resources Council Transactions　26　803-807　2002年

  38. 模擬地熱貯留層環境下における花崗岩の溶解速度の温度・流速依存性 査読有り

    須藤祐子, 谷藤浩二, 渡辺公雄, 橋田俊之, 庄子哲雄, 高橋秀明

    日本地熱学会誌　24　(1)　47-56　2002年

    DOI： 10.11367/grsj1979.24.47 　

    ISSN：1883-5775 0388-6735

  39. Fundamental Research for CO2 Injection into Granite and Sandstone, in Experimental Hot Water Systems 査読有り

    L. Liu, Y. Suto, G. Bignall, N. Yamasaki, T. Hashida

    Proceedings of the 23rd New Zealand Geothermal Workshop, (November 7-9, 2001, The University of Auckland, New Zealand)　21-26　2001年11月

  40. Measurement of CO2 Solubility in Simulated Underground Water at Depth for the Carbon Dioxide Sequestration. 査読有り

    Suto Yuko, Liu Lihui, Hashida Toshiyuki, Yamasaki Nakamichi

    Proceedings of Joint Sixth International Symposium on Hydrothermal Reactions & Fourth International Conference on Solvo-Thermal Reactions　309-312　2001年5月

  41. Experimental Study of Rock/Water/CO2 Interaction at Temperatures of 100-350℃ 査読有り

    Y.Suto, L.Liu, T.Hashida, N.Tsuchiya, N.Yamasaki

    Proceedings of Tenth International Water Rock Interaction Symposium　1　341-344　2001年

  42. Effects of CO2 on Water/Rock Chemical Interactions in Geothermal Reservoir Environment. 査読有り

    Y.Suto, Y.Yamasaki, T.Hashida, N.Yamasaki

    Proceedings of World Geothermal Congress 2000　CD-ROM　3901-3906　2000年5月28日

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MISC 6

  1. 土質改良機を用いた生石灰攪拌混合による揮発性有機化合物汚染土壌の最適浄化システムに関する研究

    高橋 弘, 三浦 洋輔, 須藤 祐子, 橋本 久儀

    春季大会講演集. I, 資源編　19　(1)　149-150　2007年3月29日

    ISSN： 1343-9898

  2. 海水における硫黄の自己酸化還元反応

    株田 知到, 須藤 祐子, 土屋 範芳

    春季大会講演集. I, 資源編　17　(2)　45-46　2005年3月28日

    ISSN： 1343-9898

  3. 非拡散型高含水比泥土回収・脱水装置の開発に関する研究

    高橋 弘, 原田 幸宏, 須藤 祐子

    春季大会講演集. I, 資源編　17　(1)　13-14　2005年3月28日

    ISSN： 1343-9898

  4. 模擬掘削条件下におけるビット内部発熱および流体循環による冷却効果

    須藤 祐子, 吉本 和人, 高橋 弘

    日本地熱学会学術講演会講演要旨集　2004　A36　2004年11月20日

  5. 地中熱利用によるイオウの自己酸化還元反応と水素転換

    株田 知到, 須藤 祐子, 土屋 範芳

    日本地熱学会学術講演会講演要旨集　2003　P19　2003年11月20日

  6. 地熱環境下における岩石熱水相互作用の温度・流速効果に関する研究

    谷藤 浩二, 須藤 祐子, 渡辺 公雄, 橋田 俊之

    日本地熱学会誌　19　(2)　140-140　1997年4月25日

    ISSN： 0388-6735

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書籍等出版物 1

  1. Lifestyle and Nature - Integrating Nature Technology to Sustainable Lifestyles -

    Ryuzo Furukawa

    Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.　2019年

講演・口頭発表等 6

  1. 雲仙科学調査井でのメモリーゲージを使用した掘削中の坑内温度測定

    刀根昭芳, 齋藤清次, Joseph Henfling

    石油技術協会 平成15年度春季講演会　2003年6月22日

  2. 「西頚城」井掘削時の坑内温度シミュレーションとビット内O-リングの損傷に関する研究

    山崎俊輔, 畠山信夫, 齋藤清次

    日本地熱学会 平成14年度学術講演会　2002年11月20日

  3. Experimental Study of Rock/Water/CO2 Interaction at Temperatures of 100 – 350℃ 国際会議

    Lihui Liu, Toshiyuki Hashida, Noriyoshi Tsuchiya, Nakamichi Yamasaki

    10th Int. Water Rock Interaction Symp.　2001年6月10日

  4. Measurement of CO2 Solubility in Simulated Underground Water at Depth for the Carbon Dioxide Sequestration 国際会議

    Liu Lihui, Hashida Toshiyuki, Yamasaki Nakamichi

    Joint 6th Int. Symp. Hydrothermal Reactions & 4th Int. Conf. Solvo-Thermal Reactions　2000年7月25日

  5. Effects of CO2 on Water/Rock Chemical Interactions in Geothermal Reservoir Environment 国際会議

    Yuki Yamasaki, Toshiyuki Hashida, Nakamichi Yamasaki

    World Geothermal Congress 2000　2000年5月28日

  6. 地熱環境下における岩石／熱水相互作用の温度・流速依存性

    谷藤浩二, 渡辺公雄, 橋田俊之

    資源・素材学会東北支部 平成11年度秋季大会　1999年11月16日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 12

  1. 高温度地層の掘削効率向上に関する研究 競争的資金

    制度名：The Other Research Programs

    2002年4月 ～ 継続中

  2. 財務諸表をベースに工学系学生の創造力を高める教育プログラム開発と効果検証研究

    池ノ上 芳章, 森谷 祐一, 須藤 祐子, 武田 浩太郎

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2019年4月1日 ～ 2023年3月31日

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    研究主題は「創造性豊かな人材を如何に育成するかの“問い”」であり、解決手段に「新たな形の工学教育プログラムを開発」とする教育研究である。本年度も新型コロナ禍拡大懸念の中、収束後の“世界”を学生自ら考えさせる教育とし、下記の教育研究の機会を設けた。 第1教育研究は、「基礎コース」である。ここでは「コロナ禍が続いて貧困・格差が拡がり、産業・社会の構造がこれまでとは不可逆な世界に入ってきた」背景を考え、学生自ら「2050年のあるべき姿を考え，日本の方向を変えるべく、時価総額100兆円のポテンシャルを持つ新事業を提案する」という課題である。学生には敢えて30年後の「2050年のあるべき姿」と「日本の方向を変えるべく」、「時価総額100兆円のポテンシャル」を持つ「新事業」提案を行うという課題を設けた。この課題は学部1年生や受講初回学生にとって難問であるものの、企業役員・国連職員・元外交官・教員等による諸講義に加え、本講座の複数受講者をTAとして財務諸表講義者に加えた。受講者43名（学部41名、修士2名）、TA4名。学生の最終発表は連携企業の経営層から高く評価され、学生の「振り返りレポート」も回収して教育効果を分析した。 第2教育研究は、昨年に続きUC Berkeley, Business School（Haas MBA）によるリーンスタートアップのデザイン思考教育の実施である。学生にとって英語講義や意見交換の場設定は、国際性を育む人材育成の有効な機会となった。 第3教育研究は、「実践コース」の実施である。本年度は、昨年の基礎コース受講学生から25名参加し、学生自らでグローバル企業2社を選択し財務諸表分析から経営課題を見つけ、経営者に新事業を提案した。また本年度の成果として、本教育講座を4回（4年間）受講者した学生5名がこれまでの学びを振り返り「財務諸表の読み方」の本を出版した。

  3. 社会的インプリケーティングによる生物規範工学体系化

    石田 秀輝, 小林 秀敏, 古川 柳蔵, 山内 健, 小林 透, 阿多 誠文, 須藤 祐子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    研究機関：Tohoku University

    2012年6月28日 ～ 2017年3月31日

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    持続可能な社会に必要なライフスタイル(ニーズ)を、オントロジーを駆使して行為と方法に置き換えることで、「未来の技術要素」を抽出し、これまでに蓄積した改善悪化に関するデータベース、TRIZ40の原理に関するデータベース、バイオTRIZに関するデータベース、バイオミメティックスに基づく特許に関するデータベース等を統合することで、持続可能な社会に必要なライフスタイルニーズとサブセルラー・サイズ構造材料研究の成果を含むバイオミメティクスデータベース研究の成果をマッチングさせ、人と地球を考えたテクノロジーのパラダイムシフトのためのテクノロジー創出システムを構築できた。

  4. 昆虫の骨格構造表面を模擬した土粒子非付着性材料の開発と重機への応用に関する研究

    高橋 弘, 石田 秀樹, 須藤 祐子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2010年 ～ 2012年

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    粗さの異なる表面を有する金属材料を複数用意するとともに,カブトムシ,タガメ,ゲンゴロウなどの昆虫を採取し,表皮表面の粗さと接触角を計測した.さらに付着量を計測する装置を作成し,粘土と材料表面との間の付着量を計測した.その結果,粗さの高さ方向の特徴平均パラメータである「とがり」が増えると付着量も増加するという強い線形関係が得られた.

  5. 廃棄物の複合利用による低コスト耐震性地盤材料の開発と堤防補強・環境修復への適用

    高橋 弘, 深川 良一, 須藤 祐子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2010年 ～ 2012年

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    稲わらをミキサーで湿式粉砕することにより,古紙破砕物の代替品として使用可能であることを確認した.さらにこの方法で粉砕した稲わらを用いて繊維質固化処理土を作成し,乾湿繰り返し試験および水中噴流試験を実施した結果,稲わら入り繊維質固化処理土は非常に高い耐久性および耐侵食性を有していることが確かめられた.また繊維質固化処理土の強度特性をシミュレートできる計算モデルを開発した.

  6. サスティナブル社会の実現のためのウェアラブル電源の提案

    坂口 清敏, 木崎 彰久, 須藤 祐子

    2009年 ～ 2010年

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    本研究では,身に付けて発電できるウェアラブル電源(発電機)の実用化と普及に向けての基礎データを提供することを目的としている。本年度は,Phase2:各発電システムにおける最も効率的かつ効果的な発電スタイルの提案とPhase3:ウェアラブル電源のビジネスモデル構築のための基礎資料の提示と発電機の試作を目指した。成果をまとめると以下の通りである。 (1)ウェアラブル発電機としては,人の歩行を利用する「靴型ジェネレータ」が最も有望であることを明らかにした。(2)ベーンモータの理論やベーンポンプに理論を組み合わせた靴型ジェネレータに適したベーンタービン理論を構築した。(3)構築した理論に基づき,2種類のベーンタービン(statorの形状が偏心型:1機,長円型:2機)の設計・製作を行った。(4)製作したベーンタービンの性能を評価するために,回転性能試験と発電量測定試験を行った。(5)タービンの回転数は,偏心型ベーンタービンの方が大きかった。(6)長円型ベーンタービンの流入流出に使われていないポートを管路で繋げることにより回転数が増加した。これは,流出入のないポートを繋げることで,繋がった2つのポート間で循環が起こり,流量が仮想的に増大したためであることを明らかにした。(7)偏心型ベーンタービンへ圧力0.39MPa,流量4.1L/minで流体を供給した場合,得られた発電量は最大で95mWであった。この時の発電効率は0.036%と小さいものであったが,これは,ベーンタービンに連結したモータがベーンタービンの回転特性と合致していなかったためであることが分かった。(8)本年度の研究成果を総合的に検証し,実用機の実現のための課題として,チャンバーの最適な材質の決定,ベーンタービンの小型化,タンク形状の最適化,逆止弁の改良,ステータ形状の最適化,最適なモータの選定,ベーンタービンのトルク-回転特性の把握,出力電力の安定化などが必要であるとした。

  7. 未利用高含水比泥土の新しい再資源化処理による環境対応型高機能性地盤材料の開発

    高橋 弘, 深川 良一, 建山 和由, 須藤 祐子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2007年 ～ 2008年

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    建設汚泥等の未利用高含水比泥土を繊維質固化処理土工法により再資源化した土砂は, 高い動的強度を有していること, すなわち耐震性地盤材料として最適であることを実験的に確認した. さらに, 浄水発生土を本工法で処理した繊維質処理土は, 軽量であるばかりでなく, 高い保水力・保肥力を有することから, 屋上緑化用植生基盤材として最適であることを確認した. さらに, 廃石膏ボードを利用した半水石膏系固化材を開発し, 高含水比泥土の土質改良に適用した.

  8. 砕石脱水ケーキのリサイクル技術 競争的資金

    制度名：The Other Research Programs

    2007年4月 ～

  9. 高効率な高温度地層掘削のための掘削条件-坑井内温度-ビット寿命の関係の定式化

    須藤 祐子

    2005年 ～ 2006年

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    本研究では、高温度地層掘削におけるビット寿命低下の原因となる、ビット内部温度上昇によるベアリング部の損傷について、地層からの熱だけでなくベアリング部で機械的負荷により発生する摩擦熱も考慮し、掘削条件-坑内温度-ビット寿命の関係を検討した。そのために、1.様々な機械的負荷条件(荷重-回転数条件)におけるビット内部の発熱量とビット表面と内部との温度差の関係、2.坑内温度(坑底における循環泥水温度)とビット表面温度の関係、3.0リングシールが晒される温度・時間とベアリングの熱損傷の関係、4.実坑井におけるビットの被温度履歴とビット使用時間およびベアリング損傷度の関係を考慮した。 1.と2.については、掘削時ビット環境模擬装置を用いて、比較的高負荷の場合においても、ジャーナルベアリング型のトリコーンビット内部の発熱量および温度の測定試験を行った。掘削条件とベアリング内部と表面との温度差との関係を検討した結果、これまでの実験結果から予想していたような、荷重と回転数の上昇とともにビット内部温度も上昇するという単純なものではなく、ベアリング特性数で整理されるストライベック線図で考えると流体潤滑ではなく境界潤滑の状態にあることが示唆された。 3.については、NBR製および耐熱性がよいHNBR製のOリングシールを用いた熱劣化試験(グリース浸透)を行い、被熱後のOリングの引張試験を行った。その結果、それぞれの材質のOリングシールが使用不可能になる(弾性が著しく失われる)温度と時間の関係を明らかにした。また、実坑井にて使用されたビットから取り出したOリングシールについても引張試験を行い、ベアリングの熱損傷によるビット寿命と被熱温度・時間の関係を調査した。また、4.については、近年掘削された実坑井(高温度井)の掘削日報、掘削報告、検層結果などのデータを用いて、坑井掘削中の坑内温度を数値シミュレーションによって解析した。

  10. 未利用高含水比泥土の軽量盛土材としての再資源化に関する研究

    高橋 弘, 井上 千弘, 須藤 祐子, 建山 和由

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2004年 ～ 2005年

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    1.最適な軽量繊維質固化処理土工法に関する検討 (1),様々な建設現場における汚泥をサンプリングし,泥土の物性を把握するとともに,軽量繊維質固化処理土を生成するための古紙・添加剤等の最適配合条件について検討した. (2),生成した軽量繊維質固化処理土をピットの様々な位置からランダムにサンプリングし,処理土を作成した.その処理土を用いて薄片を作成し,古紙の分布量から攪拌の均質性を実験的に調べた結果,十分に攪拌を行えば,処理土の強度特性に及ぼす攪拌ムラの影響は少ないことが確かめられた. 2.繊維質固化処理土の耐久性・劣化特性に関する検討 (1),繊維質固化処理土を用いて乾湿繰り返し試験を実施した結果,繊維質固化処理土は,乾湿繰り返しに対して高い耐久性を示すことが確かめられた. (2),寒冷地での軽量繊維質固化処理土の使用を目的として,凍結融解実験を実施し,処理土の耐久性について検討した.その結果,繊維質固化処理土は凍結融解の影響を受けず,高耐久性であることが確認された. 3.軽量盛土材としての利用に関する研究 生成される繊維質固化処理土の密度および含水比を推定するための理論式を導出し,処理土の再利用システムを提案した.また処理土を裏込め材として利用した場合の経済効果について試算した結果,従来工法よりもコストが安くなることが確認された. 4.ペーパースラッジの有効利用に関する研究 ペーパースラッジを利用すると,古紙の添加量を従来の値の半分にまで削減でき,施工コストも大幅に削減できることが確かめられた. 5.植生基盤材としての性能評価 生成される処理土は極めて軽量であることから,人工軽量植生基盤材としての活用が考えられる.そこで,屋上緑化用植生基盤材の作成を目指し,処理土の軽量性および保水性について実験的に検討した.その結果,繊維質固化処理土は市販の人工軽量土壌に比べて軽量性および保水性ともに優れていることを確認した.

  11. 高温度地熱井掘削コスト軽減のための最適シミュレータの開発

    高橋 弘, 齋藤 清次, 畠山 信夫, 須藤 祐子, 新堀 雄一, 高橋 弘

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2002年 ～ 2003年

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    本研究では、高温度地層掘削(地熱井掘削、大深度油井掘削など)における坑内温度を把握して、最適な掘削条件を決定するために有用な坑内温度シミュレータを開発した。さらに、本シミュレータの高温度井掘削時の適応性を検討した。 平成14年度では、掘削現場における一連の作業に沿ったシミュレーションを行うことができる坑内温度シミュレータを開発した。各作業時間、掘削ツールス情報、地層の物性および循環流体の物性や循環条件などを詳細に入力することが可能で、数値計算によって、回帰泥水温度、坑底温度、ビット位置温度、任意の深度における温度の経時変化などを得る。また、本シミュレータを実際のフィールドに適用するために、既存の坑井データを調査し、利用に適すると考えられる坑井の抽出を行った。 平成15年度では、本シミュレータの高温度井への適応性を検討するために、実坑井における記録を整理して入力データ化しシミュレーションを行った。シミュレーション結果を、高温度油井や地熱井における泥水検層結果、泥水循環試験結果、温度回復試験結果などと比較した。その結果、回帰泥水温度の計算値と実測値はよく合致した。また、温度回復時の坑内温度も比較的よく合致する結果となった。循環と保持を繰り返す循環試験中の坑内温度については、実測値よりも計算値の方がかなり高温に出るものの、温度の上昇や低下については比較的良く合致した傾向を得ることができた。 本研究によって、掘削作業に呼応した坑内温度を大体推定することが可能となった。また、さらに正確に推定するためには、高温下における非ニュートン流体の挙動や特性を明らかにして、シミュレータを更に改良していくことが必要であることが示された。

  12. CO2地下処理のための岩石/熱水相互作用に関する研究 競争的資金

    制度名：The Other Research Programs

    1998年4月 ～

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