Ryuzo Ito

Calculation of Growth and Dissolution Processes of a Crystal Particle in Benard Convection.

晶析装置内の結晶粒子の力学的挙動を表す最も単純化されたモデルとして, ベナール対流中に結晶粒子が浮遊する系の理論的な解析を行った.結晶粒子がベナール対流中を循環して, 過飽和領域と不飽和領域を交互に通過すると, その粒子径と粒子軌道の形は徐々に変化する.このような結晶粒子の運動を, 粒子径と粒子軌道径を座標軸とする位相空間内の力学系として取り扱うことにより, レイリー数や温度, 濃度などの操作条件が結晶粒子の粒径や力学的挙動に及ぼす影響を調べた.

Separation of rare-earth ions by electrophoretic focusing.

錯体を利用した希土類金属イオンの等電点電気泳動分離原理をイオンの輸送方程式に基づいて記述し, 泳動分離帯の濃度分布を解析的に表現した.通常の印加電圧では, 濃度分布はガウス分布で良好に近似できる.これに基づき, 希土類イオン高純度化の達成に必要な電位勾配, 錯化剤濃度勾配ならびに分取出口幅に関する解析的関係式を導出した.EDTAの錯安定度定数を用いて本等電点電気泳動法が希土類元素の高度分離法として有望であることを明らかにした、得られた諸関係式は, 電気泳動分離装置の設計・操作指針として工学的に重要である.

Simulation of continuous separation of proteins by isoelectric focusing.

垂直平行平板型装置を用いて等電点電気泳動 (I.E.F.) により蛋白質を連続的に分離する場合の定常状態での濃度分布と蛋白質の分離挙動をシミュレートした.定常状態での濃度分布は等電点近傍でGauss分布すると近似でき, 等電点の隣接する蛋白質の濃度分布の重なりを考慮した分離限界を図示し, これは両蛋白質のplの差と含有量の比に依存することを明らかにした.連続式電気泳動装置は分離域と濃縮域に分かれ, セル内の流動と蛋白質の挙動を解析することにより, 分離に必要な長さを最小にする混合試料の最適注入位置と最小分離時間を求める方法を提案し, これらの最適条件と操作条件 (pH勾配, 印加電圧, 強制流など) との関係を導いた.

Evaluation of characteristics in an energy conversion system with a semiconductor photochemical electrode.

光エネルギーを利用してヨウ化水素を自由エネルギーの高いヨウ素と水素に分解するために, p+n接合シリコンを光アノードとする湿式太陽電池を用いた.この光電解系は, アモルファス太陽電池などの乾式太陽電池と通常の電気化学反応を利用した化学電池の両方の性質をもっている.そのため電流一電圧特性に影響を及ぼす因子の数は多く複雑である.これらの諸因子は次の五つに分類できる.1) 半導体に固有の因子, 2) 電気化学反応および電解質に依存する因子, 3) 入射光に関する因子, 4) 光電解セルの形や寸法に依存する因子, 5) 操作条件に関係する因子.これらの諸因子を測定・整理することによって, 半導体電極を用いた光電解セルを設計するのに必要な基礎式を得た.

Visualization of turbulent pipe flow.

The hydrogen-bubble method was applied to visualizing turbulent pipe flow in the range of Re from 5×103 to 1.5×104. Platinum wires were set in a pipe cross-section so as to form a regular polygon periphery, from which hydrogen bubbles were generated continuously. The hydrogen bubbles were visualized by lightening cross-section to observe them from downstream by TV camera and their fluctuating bahavior recorded on video tapes was analized using personal computer image processing system.Mean value of circumferential intervals between adjacent bursts decreases as the radial position of the platinum wires for generation of hydrogen bubbles approaches wall and has a limiting value of ?? 100 in the vicinity of the wall. Difference between flow structures in the buffer region and the turbulent region has been clearly indicated by drawing quasi-3D space-time profiles and contours of fluctuation of hydrogen bubbles.

Analysis of benard convection in electrolytic solution layer separated by a membrane.

電場を付加した電解質溶液層内に, 濃度差による不安定な密度成層が形成されるとセル状の対流が生じる.このような系にイオン透過性の隔膜を挿入した場合について理論的な解析を行った.液層深さに比べて膜厚が十分小さい場合には, 物質移動および流動に及ぼす膜の影響は無次元の膜パラメータPmだけで評価できる.対流発生状態の違いや膜層中における濃度攪乱の違いに対応する二つの解析モデルを設定し, それぞれについて対流発生条件, 平均シャーウッド数とレイリー数, 膜パラメータPmとの関係を求めた.

Turbulent Velocity and Temperature Distributions in a Circular Tube

円管内の乱流速度分布に関して, 代表的な速度分布式であるPrandtl-Nikuradgeの対教法則速度分布式は管中心付近で実験値からはずれるため, これを補正した式が種々提案されているが, いずれもその補正式は面倒なものである。本研究では乱流渦の混合距離を壁画からの距離の平方眼で近似することにより, 複雑な補正を必要としない速度分布式を導びいた。また乱流温度分布式についても。乱流速度分布式と全く相似の式を得た。これらの式をニュートン流体および非ニュートン流体の実験データと比絞し, いずれの流体にも適用できることを確めた。

Studies on Thermal Diffusion in Liquids

(1) The equation simplified by Bierlein (Eq. 5) can represent quite well the transient behavior of most of the thermal diffusion process except for the starting period of t/θ 0.4. The authors simplified this Bierleims rigorous equation still further, obtaining Eq. 9, which showed good agreement with the results of the experiments for the whole period of t/θ.(2) A graphical method was developed, for estimating the diffusion coefficients and the Sorret coefficients for binary liquid systems, from short-time experiments. Unlike in ordinary cases, when this method was employed, there was no need of continuing the observation until the equilibrium state was reached.(3) The experimental apparatus of Korsching type1)was compared with that of Tanner type2), and it was experimentally confirmed that the former was practically convection-free but that the latter was not.