Nagaoka University of Technology Institutional Repository

国立大学法人長岡技術科学大学博士（工学）doctoral thesi

GAMA, VALERIO DE SOUSA

1 
様式  
論 文 内 容 の 要 旨 
 
 
氏 名  VALERIO DE SOUSA GAMA 
 
 
 
Nowadays, it is important to produce high accuracy and eco-friendly products; 
manufacturers need several daring plans, unique ideas and new technologies for their industrial 
performances. Therefore a countermeasure of vibration for machine tools using alkaline water 
with polymer was developed and evaluated. Alkaline water pH 12.5 and Polyethylene oxide were 
used because of the low cost and less health risk. A depth investigation of the relationship 
between the mixed polymer in the alkaline water regarding the corrosion resistance of a material 
to the alkaline water and damping ratio of the mixed were firstly investigated. The damper 
structures using alkaline water with polymer were developed, and three dampers were set for 
restraint vibration in the small machine tool; they are the support base, the vise, and the headstock. 
The noise, vibration and surface roughness of each damper was evaluated. The CNC (Computer 
numerical control) milling machine was also used regarding the effectiveness of damping material. 
Here, Machining using strong alkaline water with polymer for decreasing vibration of cutting tool 
was analyzed. Meanwhile, the effect of damping material to the machine tools was also calculated 
by FEM (Finite Element Method) simulation. The lastly evaluated regarding noise, vibration, 
surface roughness of a workpiece and the tool life in the experiment. On the other hand, the 
polymer PEO-8 (Polyethylene oxide No.8) was used for other necessities in engineering fields. 
Therefore, the permanent lubrication using grease with polymer for the movement of sliders in the 
machine tool was developed and evaluated. Firstly, the grease with a polymer was developed for 
high cohesion property. It is a non-Newton property which can be followed with moving 
substances. Next, the W-rollers were developed for collecting and distributing of the grease 
around the slider in the machine tool permanently for the whole machine life. This device consists 
2 
of the outside roller for collecting, holding and distributing of the grease and the inside roller for 
adjusting the thickness of the grease layer. Four W-rollers were fitted on the slider in the machine 
tool. Finally, the level of the “Eco-friendly” regarding the proposed method was evaluated by Life 
Cycle Assessment. The permanent lubrication using grease with polymer and W-rollers was highly 
effective for both industrial and environmental. This method is extremely useful for supporting 
both “Ecology” and “Economy” simultaneously. Moreover, the mixed strong alkaline water with 
polymer PEO-8 as lapping slurry for neutralizing the distribution of the diamond for the polishing 
surface likes a mirror. In this system, the polishing device was firstly developed for the 
experiment. The linear motor driver with the polishing head was set in the spindle of the CNC 
milling machine. A shaver was substituted for linear motor drive and Polypropylene was used for 
the polishing head. This system evaluated for high-speed polishing on the flat surface and fine 
polishing process using a minute part. As a result, the permanent grease lubrication and 
eco-friendly, the vibration of the machine tool and cutting tool, the noise, the surface roughness, 
the surface like a mirror is improved significantly and are all investigated and evaluated through 
experiments. 
 


Research on Manufacturing Using Polymer for Machining Properties

永井, 悟司

1 
様式Form 
論 文 内 容 の 要 旨 
Abstract of Dissertation 
 
氏 名Name  永井 悟司  
 
近年，省エネルギーの観点から太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーを適用
した分散電源の適用が盛んにおこなわれている。分散電源を商用系統へ接続し，再生可能
エネルギーによって生成された電力を系統側または負荷側に送電することで省エネルギー
に貢献できる。系統電圧は50/60 Hzの交流であるため，系統電圧に同期するように分散電
源に用いられる系統連系インバータにより電力の変換が必要である。系統連系インバータ
を系統へ接続するためには様々な要件があり，出力電流や電圧のひずみの低減や系統事故
発生時の運転継続性能(Fault Ride-through: FRT)などを満たす必要がある。  
系統連系インバータは系統と接続するためにインダクタやコンデンサなどの受動素子で
構成した出力フィルタを接続する必要がある。この出力フィルタは大型化する傾向にある
が，SiCやGaNデバイスを適用することで系統連系インバータのスイッチング周波数を増加
し，出力フィルタの小型化が可能となる。しかし，出力フィルタのパラメータを低減する
と，系統事故による瞬時電圧低下 (瞬低 )による電流オーバーシュートが原因で系統連系イ
ンバータが動作を停止し，系統の長期的な電圧低下や停電時の自立運転では系統連系イン
バータの出力電圧ひずみ率が増加し，系統事故時のFRT性能が確保できなくなる。  
本論文では，系統連系インバータの出力フィルタの小型化時にFRT動作を達成するため，
「高速状態推移法」を適用したFRT制御法を提案する。提案手法により，高いFRT性能を確
保できるため，系統事故を考慮しても出力フィルタのパラメータを小さくでき，フィルタ
の体積を小型化できる。  
第1章では，省エネルギー化の重要性を述べ，系統連系インバータの小型化の要求につい
て示す。次に，受動素子で構成される出力フィルタの小型化に対する課題から系統事故時
のFRT動作を実現する高速状態推移法の必要性を述べる。  
第2章では，系統連系規程や出力フィルタの小型化によって発生する制御性能の低減や従
来の出力フィルタのパラメータ設計法，系統事故時のFRT性能について述べ，従来法では
小型出力フィルタ適用時にはFRT動作を実現できないことを示す。次に，この課題を解決
するため「FRT動作を実現する高速状態推移法」を提案する。本手法は系統電圧や出力電
流の情報を基に，インバータ出力電圧の動作点を高速に推移させる。提案法により，パラ
メータの小さい出力フィルタを適用しても系統連系時に瞬低によって発生する電流オーバ
ーシュートを抑制し，自立運転時の非線形負荷によって発生する電圧ひずみを抑制できる。
最後に，瞬低時の電流オーバーシュートや自立運転の電圧ひずみの観点から従来手法と提
案手法を比較し，本研究の位置付けを示す。  
第3章では，小型LCフィルタを適用した単相インバータに対して高速状態推移法を適用
したFRT動作を提案する。提案法を実現するため，アナログ回路とFPGAで構成した高速な
電流オーバーシュート検出を行い，電流オーバーシュート検出時に高速に還流モードへ切
り替えることで高速状態推移を実現する。これにより電流オーバーシュートを抑制できる。
2 
また，瞬低復帰時の電流オーバーシュート量を定格電流ピークに対して150%以下へ抑制す
るためにLCフィルタの低パラメータ化の限界値について設計法を示す。最後に，1 kWの試
作機を用いて瞬低時や復帰時の電流オーバーシュート量を検証し提案FRT動作の妥当性を
明らかにする。  
第4章では，小型LCLフィルタを適用した単相インバータに対して高速状態推移法を適用
したFRT動作を提案する。LCLフィルタ構成では瞬低などの電圧変動が発生した際に系統
側のLCフィルタに共振が重畳する。したがって，低インダクタンスによる電流オーバーシ
ュートだけでなく，瞬低による共振電流を考慮した電流オーバーシュートの抑制が必要と
なる。本方式では系統電圧の変動をアナログ回路とFPGAを用いて高速に検出し，高速に
還流モードへ切り替えることで提案手法を実現する。加えて，瞬低復帰時の電流オーバー
シュート量を定格電流ピークに対して150%以下へ抑制できるLCLフィルタの低パラメー
タ化の限界値について設計し，1 kW試作機による実機検証により提案FRT動作の妥当性を
明らかにする。  
第5章では，高速状態推移法を適用した小型出力フィルタを持つ単相インバータの自立運
転動作について提案する。瞬低時のFRT要件を達成する小型出力フィルタではフィルタコ
ンデンサも小容量となるため，電圧制御器の外乱抑圧性能の低下により，従来の自立運転
制御では出力電圧ひずみが発生する。したがって，提案手法を適用し出力電圧ひずみの抑
制を図る。提案手法ではオープンループ駆動を基に，高速に演算するFPGAで負荷電流に
よる電圧降下を計算し，オープンループ電圧指令値に対して電圧降下分を加算することで
高速状態推移を実現する。これにより，外乱抑圧性能を増加し，出力電圧ひずみを抑制で
きる。また，提案手法の適用範囲について，出力フィルタのカットオフ周波数，外乱周波
数，FPGAで構成したローパスフィルタのカットオフ周波数の関係から導出する。最後に，
実機検証により従来と提案手法の自立運転を比較し，提案手法の有用性を明らかにする。  
第6章では，系統事故時の提案手法の有用性や特徴，本論文の成果について総括を述べ，
今後の課題について述べる。  
 
  


FRT動作を実現する系統連系用電力変換器の高速状態推移法を用いた出力フィルタの小型化に関する研究

PHAM, THE ANH

1 
様式Form
論 文 内 容 の 要 旨
Abstract of Dissertation
氏 名Name: PHAM THE ANH 
One of the problems in urban cities nowadays is congestion. Underground space is a common 
alternative solution. In this case, the shield tunnelling is an effective method to build the 
underground space. Because it is efficient for minimizing disturbances to surroundings. In this 
method, segmental tunnel lining is commonly used. The lining is a primary structure because it 
supports surrounding ground and maintains the tunnel opening during its service life, and provides 
functions for the construction. Even though segmental lining is widely used in the shield tunneling 
method, in both the research and practice of tunnel lining design, the ground–lining interaction at 
the boundary between ground and lining in the tangential direction remains unclear; that is, the 
mobilizing shear stress due to load models and the degree of the bond in the tangential direction. 
Therefore, in this study, to investigate the effects of the tangential ground–lining interaction on 
segmental lining behavior and lining sectional forces under the various soil stiffness and the 
shallow and deep tunnels, a parameter study is carried out using a beam-spring model and ground 
springs, taking tangential spring stiffness, load models, coefficient of subgrade reaction, and 
overburden depth as parameters. The influence of the tangential ground-lining interaction 
parameters on lining behavior and their mechanism were clarified for a wide range of ground 
stiffness and deep/shallow tunnels. As a result, it was found that 1) the tangential spring constant 
has small effects on bending moment in the segment; 2) the initial tangential earth pressure due to 
the load model has significant effects on the sectional forces; 3) the initial tangential earth pressure 
and smooth slip boundary between ground and lining provide more safety from the viewpoint of 
design; and 4) in case of shallow tunnel in soft ground, tensile stress appears in the lining. 
Therefore, it is important to take the tangential ground-lining interaction conditions into 
consideration during tunnel lining design, since these conditions give much influence to bending 
moment in segmental lining. 


Study on boundary conditions of segmental lining design methods

飯塚, 悠介

（様式４）  
別紙２  
 
論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者 飯  塚 悠  介  
 
本論文は、「高分解能ラテックス NMR 法の開発に関する研究」と題し、５章より構成さ
れている。  
第１章「緒論」では、高分解能ラテックス NMR 法が物質の三態とは異なる不均一な状
態で利用されている実用材料の構造解析法となる可能性を示すとともに、本研究の目的と
範囲を述べている。  
第２章「ポリアクリル酸ブチルのラテックス 13C-NMR 分光法の分解能に関する研究」
では、ポリアクリル酸ブチルラテックスを調製し、測定温度をパラメーターとして 13C-
NMR 測定を行い、半値幅の値から横緩和時間 (T2)を求め、高分子の局所運動がラテックス
NMR スペクトルの分解能に及ぼす影響を検討している。ラテックス 13C-NMR スペクトル
の分解能は、測定温度（T）に依存し、側鎖の末端の炭素は温度依存性が小さく、主鎖の炭
素は温度依存性が大きいことを明らかにしている。シグナルの半値幅の逆数（T2）の対数
は、Tと基準温度の差 (T-Tx)に対してほぼ一本の直線に換算できることを見い出している。  
第３章「ポリアクリルアクリレートのラテックス 13C-NMR スペクトルの分解能に関す
る研究」では、ポリアクリル酸ブチル（PBA）、ポリアクリル酸イソブチル（PIBA）、ポリ
アクリル酸エチル（PEA）、ポリアクリル酸ヘキシル（PHA）およびポリアクリル酸 2-エ
チルヘキシル（PEHA）のラテックス 13C-NMR 測定を行い、粒子径を変えた PBA の T2 測
定を行うことにより、高分子のペンダント基の構造および分散質の粒子径がラテックス
13C-NMR スペクトルの分解能に及ぼす影響を検討している。ラテックス 13C-NMR スペク
トルの緩和時間および分解能は、分散質の運動および分散質内に存在する高分子の運動に
加え、高分子のペンダント基の構造にも影響を受けることを見い出している。  
第４章「ポリメタクリル酸メチルのラテックス 13C-NMR 分光法における有機溶媒の役
割」では、ポリメタクリル酸メチル（PMMA）を用いて、分子運動が凍結している高分子
のラテックス 13C-NMR スペクトルの分解能に良溶媒が及ぼす影響を検討している。
PMMA および架橋 PMMA にクロロホルム、ジクロロメタン、トルエンを添加することに
よりラテックス 13C-NMR スペクトルにシグナルが現れるが、何も添加しないとシグナル
が現れないことを見い出している。これにより、ガラス状高分子を分散質とするサスペン
ションに良溶媒を添加することにより高分解能 13C-NMR スペクトルが得られることを明
らかにしている。  
第５章「総括」では、エマルションおよびサスペンションに関し、測定条件を工夫する
ことにより高分解能 NMR スペクトルが得られることが総括されている。  
よって、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文
として十分な価値を有するものと認める。  
 
審査委員主査 河原 成元 印  


高分解能ラテックスNMR法の開発に関する研究

伊藤, 潤

（様式４）                            （ Ａ４判 ）
 別 紙 ２ 
     論文審査の結果の要旨 
 
                        学位申請者    伊藤 潤 
 
本論文は，「降積雪地域における冬期交通現象に基づく道路整備評価のあり方に関する
研究」と題し，わが国の豪雪地帯の多くが課題として抱える持続的な冬期交通確保に着目
した研究であり，全６章で構成されている． 
第 1 章では，背景となる気候変動や社会的動向について整理した上で，研究目的と着眼
点を明示するとともに，既往研究のレビューを踏まえ，本研究の位置づけと研究対象エリ
アを記述している．  
第 2 章では，道路区間毎の冬期交通実態を明らかにすることとし，ETC2.0 プローブデー
タから得られた旅行速度と降積雪との関係を分析している．分析では，時間帯による差異
と車線数や信号交差点等の道路構造的要素を考慮に加えているほか，推定路面積雪量を変
数として追加している点が特徴である．小括では，冬期旅行速度の重回帰モデル構築を通
して，降積雪の影響が大きくなりやすい道路区間の特徴等について考察している． 
第 3 章は，ボトルネックとなりやすい信号交差点に焦点を当て，冬期間における信号交
差点交通容量の実態について述べている．調査対象として長岡市内の 7 交差点を選定し，
冬期路面状態別に交通容量への影響を分析したほか，消雪パイプ設置区間と機械除雪によ
る対応区間との容量低下への影響についても分析し，降積雪地域における道路管理の在り
方，交差点計画・設計の重要性についても触れている．  
第 4 章は，冬期交通時間価値の推定結果について述べている．交通時間価値の推定にあ
たっては，SP 調査からドライバーの冬期経路選択行動の変化を明らかにし，これに基づい
たロジットモデルを構築することで交通時間価値を推定し，非冬期と冬期降積雪時の交通
時間価値の差について考察している． 
第 5 章では，冬期交通時間価値を用いて適切に評価することで走行時間短縮便益が向上
することを明らかにしており，地域の気象特性を踏まえた交通時間価値の設定と評価への
適用が重要であるとしている．また，第２章，３章から信号交差点に着目し，過飽和に近
い信号交差点では，路面悪化時に急激に遅れ時間が増加するため，交差点の計画・設計時
には余裕を持った車線構成とすることが重要であること，隣接する信号交差点との系統化
処理等によって，遅れ時間を最小化する取組が重要であることを指摘している．さらに，
本章では信号交差点周辺への消融雪施設導入効果が高いこと，そしてどのような交通特性，
道路構造を持つ交差点に消融雪施設導入を検討すべきかの目安を示している． 
第６章では，前章までに得られた知見を総括しながら，冬期道路交通の確保と円滑化に
向けた道路整備評価のあり方を提案しており，実務現場への知見の活用性も期待できる． 
よって，本論文は工学上貢献するところが大きく，博士（工学）の学位論文として十分
な価値を有するものと認める． 
 
                     審査委員主査  佐野 可寸志 


降積雪地域における冬期交通現象に基づく道路整備評価のあり方に関する研究

川端, 光昭

 別 紙 1 
博 士 論 文 内 容 の 要 旨 
Abstract of Dissertation 
 
氏 名Name 川端 光昭 
 
 
本論文は、「人口低密度地域におけるコミュニティ交通への住民参画の意義と持続的マ
ネジメントに関する研究」と題し、わが国の地方都市の多くが課題として抱える地域公共
交通の持続可能性に着目した研究であり、全６章で構成されている。 
第１章「序論」では、地域公共交通に関わる法制度の変遷を捉え研究の背景を明示する
とともに、既存研究の概要を整理し、本研究の位置づけと目的を述べている。 
第２章では、人口低密度地域住民のトリップダイアリーデータにもとづき、外出行動実
態を把握し、私的な交通手段を持たない高齢者にとって、家族等の送迎が重要な移動ニー
ズを充足する重要な交通手段であることを指摘している。一方で、離散選択モデルを用い
た感度分析結果から、コミュニティ交通までのアクセス距離の短縮によって、コミュニテ
ィ交通の潜在的な需要を喚起しうる可能性を明らかにしている。 
第３章では、住民自らが立ち上げた組織でコミュニティ交通を運営する体制を「自律型
組織」と定義し、この自律型組織への受容意識を検証している。具体的には、新潟県長岡
市山古志地域住民を対象とした意識調査データを用いて構造方程式モデルを構築し、受容
意識の因果構造を分析し、過度な交通サービスを行政が導入することによって、住民の自
律心が損なわれることなどを明らかにしている。 
第４章では、コミュニティ交通の運営には行政負担が不可欠であり、ここに地域間公平
性の問題があることに着目している。そして、コミュニティ交通サービスの利得を直接受
ける「受益地域住民」の自律的な取り組みが、非受益地域住民の公正感に及ぼす影響を定
量的に明らかにしている。具体的には、新潟県長岡市住民を対象とした調査を実施し、コ
ミュニティ交通の運営体制の違い（行政主体／住民主体）による追加的な税金負担に対す
る受容意識および、そこから創発される支払意志額を推計している。そのうえで、地域間
公平性の観点から住民参画の意義を考察している。 
第５章では、自治体の交通政策担当者を対象とした調査などによって、コミュニティ交
通の担い手としてタクシー事業者の利活用に焦点をあて、多様な主体間の連携による地域
公共交通の維持の必要性について議論している。そして、官民協働のあり方として、可能
な限りコミュニティ交通の運行に関しては、地域の交通資源でもあるタクシー事業者を積
極的に活用することの必要性を指摘している。 
第６章では、前章までで得られた知見を総括しながら、住民は利用促進や運行計画の立
案などに関与すべきこと、法定協議会における情報共有の充実など持続的なコミュニティ
交通運営のあり方を提案しており、実務現場への知見の活用性も期待できる。 
 


人口低密度地域におけるコミュニティ交通運営への住民参画の意義と持続的マネジメントに関する研究

国立大学法人長岡技術科学大学博士（工学）thesi

KHIN, HTAY KYI

1 
Abstract of dissertation  
Abstract of dissertation 
 
Name Khin Htay Kyi 
  
Rainfall-runoff models play an important role in flood-forecasting, planning and water resources 
managements. But users may face technical problems in implementing hydrological modeling 
simulation. Because the simulation is and always was a highly speciali st application area, with a 
high degree of difficulty. Besides simulation beginners often spend a great amount of time to 
accumulate the knowledge as well as the experience to overcome the technical complexity of 
simulation, and even for the experienced user, developing, executing, and analyzing a simulation 
model can be a very time-consuming and error-prone process. An ideal way to handle such kind of 
situation is creating transparent and platform independent model with suitable parameter 
estimation methods which could be accessible through Internet. That solution will be a real 
breakthrough in modelling of hydrological models. So, this study presents the development of 
open-access user-friendly web-based XinAnJiang (XAJ) model with calibration supporting 
functions.  
Another major difficulty associated with the use of XAJ model is their calibration since 
it involves 15 parameters and there is interaction among them. Then it becomes a challenging task 
and this study takes part in modifying the model structure  and reducing parameters, which will not 
only become easy to handle calibration process but also provide accurate results.  
In the XAJ model, runoff concentration to the outlet of a basin is represented by three 
linear reservoirs: surface flow, interflow and baseflow. In contrast, proposed model combines them 
into two linear systems: one for surface flow, and another one for subsurface flow including 
interflow and baseflow. The response functions of the two linear systems are derived by using 
MISO system, and then runoff at basin outlet is calculated using these response functions. Analysis 
results of the interaction of response function to different parameters point out that proposed model 
has an ability to adjust impact of parameters automatically and make the best response function 
for calculating runoff at basin outlet. To demonstrate the performance of this model, it is applied 
to six river basins of different aridity indices in United States and compared with other XAJ model 
(hereinafter referred to as mXAJ model) in which channel routing component of XAJ model is 
modified and used it in pure lumped way for the single basin simulation. The results reveal that 
proposed rainfall-runoff model has better and more stable performance with high daily Nash -
Sutcliffe efficiencies (NSE) and can also represent the relationship between rainfall and runoff of 
relatively large basins well.  
This study also investigates the data adjustment and runoff concentration parameters 
estimation methods for XAJ model. Based on the analysis results from actual practice at previously 
mentioned study basins, it is found that optimized parameter values using proposed estimation 
methods are applicable as calibration support functions for users who will do XAJ model 
calibration.  


Development and application of the user-friendly web-based XAJ models with calibration support functions

佐藤, 大輔

1 
 
論 文 内 容 の 要 旨 
 
氏 名  佐藤 大輔  
 
近年報告された太陽光発電（Photovoltaics: PV）市場の推移予測では 2030 年までに PV
市場を 5－10 TW まで拡大するロードマップが示されている．現在最も普及しているシリ
コン (Si)太陽電池セルの最高変換効率は 26.7%であり，理論変換効率（29.4%）にほぼ到達
している．一方，III-V 化合物半導体を用いた多接合セルは現在も変換効率が向上し続け
ている．しかし，多接合セルは超高効率な反面高コストであるため，平板 PV モジュール
として大面積に設置することは困難である．そこで，ミラーやレンズなどの安価な集光器
を用いて太陽光を小面積の多接合セルに集光することで高効率化・低コスト化を目指した
集光型太陽光発電（Concentrator Photovoltaics: CPV）が研究されている．  
CPV は高効率発電を行うポテンシャルがあるにも関わらず，年間日射量が高いサンベル
ト地域のみでの普及に留まっている．これは集光倍率が高くなるほど集光器の許容角が狭
くなり，空全体から幅広い角度で入射する散乱光を太陽電池セルに集光できないことが原
因である．このため年間日射量に占める散乱光成分の割合が大きい非サンベルト地域での
優位性は低い．世界の主要都市の多くは非サンベルト地域に分布しているため，散乱光か
らも発電可能な CPV モジュールがあれば設置面積当たりの発電量を向上でき，都市部な
ど設置面積が限定される場所での導入が期待できる．また，運輸部門ではエネルギー需要
の大部分を化石燃料に頼っているのが現状である．近年は Well to Wheel の概念が重要視
され，電気自動車の駆動電力を再生可能エネルギー由来とする取り組みがなされている．  
PV モジュールを搭載したプラグインハイブリッド自動車（PHV）が開発されたが，現在
の発電量（定格電力 180 W）ではルーフのみへの設置で自動車の主動力とするには不十分
であるとされている．もしすべての乗用車を PV モジュール（定格電力 800 W）を搭載し
た PHV に置き換えた場合，全乗用車の走行エネルギーの 63%を太陽光で賄えると見込ま
れている．さらに，天候，昼夜，季節の影響を受けず，日射の減衰もない宇宙空間に巨大
な PV パネルを展開して太陽光発電を行い，発電した電力を地上に無線伝送する宇宙太陽
発電システム（Space Solar Power System: SSPS）が提案されている．宇宙空間では常に
太陽光を得ることができるため，SSPS は PV システムの設備利用率を高めることができ
CO2 フリーの大規模基幹電源としての役割が期待されているが，実現に向けた様々な技術
課題が残されている．  
以上の背景から，上記の PV 市場拡大ロードマップを実現するためには，平板 PV モジ
ュールを広大な土地に大規模展開するメガソーラーや住宅屋根への設置といった従来の利
用形態に加えて，利用形態のさらなる多様化が求められている．すなわち，導入の恩恵が
大きいにも関わらずこれまで詳細に研究されていなかった上記のような用途に適する次世
代 PV モジュールの開発が喫緊の課題となっている．  
本研究では，次世代 PV モジュールとして (1)省スペース向け， (2)車載向け， (3)宇宙空
間向けの 3 種類の利用形態に着目し，その実現可能性および技術ポテンシャルを検討した．
省スペース向けおよび車載向けについては，モジュール面積当たりの発電量を最大化する
2 
ことを目的とし，超高効率セルと低コストセルを組み合わせた“部分集光”コンセプトを
提案，モジュールの光学‐熱設計解析，試作モジュールを用いた屋内外性能評価を行った．
宇宙空間向けについては，太陽光発電，マイクロ波変換・送電の機能を一枚のパネルに集
約した発送電一体パネルの熱設計に着目し，具体構造の設計，軌道周回中の熱特性を明ら
かにするとともにパネルの光学特性の最適化による熱制御手法の設計と検証を行った．  
本論文は「光学‐熱解析に基づく次世代太陽電池モジュールの設計」と題し，以下の 6
章により構成される．  
第 1 章では，本研究の背景として，従来 PV モジュールの利用形態および課題，次世代
PV モジュールの必要性に関して述べている．  
第 2 章では，PV モジュールの性能を議論する上で必要な日射の定義および性能評価指
標に関してまとめている．  
第 3 章では，省スペース向け高倍率部分集光モジュールの設計について説明している．
光学‐熱特性を考慮してモジュール構造を設計し，試作モジュールを用いた屋内外試験に
より性能を評価した．実験結果から，従来平板 PV モジュールよりもサンベルト地域で 1.7
倍，非サンベルト地域で 1.5 倍高い年間発電量が得られることが示され，モジュール面積
当たりの発電量向上が確認された．また，いかなる日射条件においても従来 CPV より追
尾誤差耐性に優れていることが示された．  
第 4 章では，車載向け非追尾・低倍率部分集光モジュールの設計について説明している．
車載面に入射する年間日射量の入射角分布を考慮して集光レンズの設計を行った．設計し
たレンズは年間日射量の 46.6%，36.4%をそれぞれ 3 接合セルおよび Si セルに集光できる
ことが確認された．また，屋外試験の結果，年間モジュール変換効率 27.3%のポテンシャ
ルとともに，自動車ルーフの曲面が日積算発電量に及ぼす影響は従来の曲面 PV モジュー
ルと同程度であることが示された．  
第 5 章では，宇宙太陽発電向け発送電一体パネルの光学‐熱設計について説明している．
発送電一体パネルの基本構造をモデリングし，軌道周回中の温度日変化および熱変形をシ
ミュレーションした結果，送電アンテナ面の変形量は許容値に対して十分余裕があるもの
の，温度プロファイル改善の必要性が明らかとなった．発送電一体パネル専用の熱制御手
法として太陽電池面に波長選択コーティング（Spectrally Selective Coating: SSC）を付
与する方法に着目し，多層膜 SSC の光学設計を行った．結果として SSC の付与により温
度プロファイル全体を高温側へシフトしつつ温度振幅を低減できることが示された．  
第 6 章では，本研究で得られた知見をまとめている．  
 


Traditional Chinese

光学-熱解析に基づく次世代太陽電池モジュールの設計

吉澤, 厚文

Safety-IIの概念を用いた緊急時対応力向上のための学習システムの提案－福島第一原子力発電所事故対応への適用による実証研究－

NANDASARA, SHAKRANGE TURRANCE

別紙２          論文審査の結果の要旨  
 
学位申請者 SHAKRANGE TURRANCE NANDASARA 
 
本論文は、「Development and Standardization of Sinhala Script Code for Digital 
Inclusion of Native Computer Users（母語によるコンピュータ利用者のすそ野拡大を目
指したシンハラ文字コード標準の開発）と題し、６章より構成されている。  
第１章「Digital Inclusion, Benefits and Disadvantages in the Asian Region（コンピ
ュータ利用者のすそ野拡大―その意義とアジア地域における不利な条件）」では、母語によ
るコンピュータ利用者のすそ野拡大という課題の意義とアジア地域の抱える特別な困難に
ついて述べている。特別な困難とは、使用している文字の多様性、文字コード標準化の遅
れなどを要因とするものであり、これが本研究が必要とされた根本的な理由である。  
第 2 章「Script and Encoding Issues of Asian Language Text on the Web and Needs 
of Sinhala Computing in the Country（ウェブ上のアジア諸言語テキストの文字系とコー
ド化方式及びシンハラ語情報処理の必要性）」では、アジア諸言語における文字体系とコー
ド化方式について詳しく述べたのち、シンハラ文字による情報処理を必要とする背景につ
いて述べている。  
第 3 章「Sinhala Language and Challenges – Evolution of Sinhala Script and Related 
Problems（シンハラ語とその挑戦―シンハラ文字発達の歩みと関連する諸問題）」では、
シンハラ文字形成の歴史を概観したのち、現在のスリランカにおける使用言語の状況、シ
ンハラ文字の構造、音節文字の構造、シンハラ文字表記の特徴、複雑な合字形成の仕組み
などについて述べ、シンハラ表記における音節の遷移および合字のモデル化を試みている。
そして、シンハラ文字の情報処理における解決すべき課題について詳しく論じている。  
第 4 章「 Digitizing Sinhala – Experience and Benefits From Early Computer 
Technology（シンハラ語のデジタル化―初期のコンピュータ技術時代における経験とその
意義）」では、シンハラ語及びシンハラ文字に関するデジタル情報処理技術発展の歩みの初
期段階で著者が開発した技術について述べている。限られた処理能力、記憶容量、表示解
像度のもとで、文字コードが持つべき要件と照し合わせて、実現可能で合理的なコード体
系、表示方法、入力方法を提案し、実装している。本章で提案された技術は、初期のパー
ソナルコンピュータにおいて広く利用されている。  
第 5 章「From Formation to Publication - Design of 16-bit Standards for Sinhala 
Script（から出版まで－16 ビットシンハラ文字コード標準）」では、開発の最終段階となる
16 ビットコードの構想から決定までのプロセスについて述べている。第 4 章で述べたより
も高性能、大容量、高解像度化した時代において、文字コード要件をより良く満たす技術
を提案・実装した。本章で提案された情報処理の国際対応（Internationalization, I18n）
の中に採用されており、現在市場にある多くの情報処理製品（オペレーティングシステム
等）に組込まれている。  
第 6 章「Conclusion（要約）」は全体の要約である。  
著者はシンハラ文字の情報処理が始まった 1980 年代初頭から永年にわたってこの課題
に取り組んできたところであり、本論文に述べられたコード化原則とこれを具体化した置
換法や制御文字等の諸技術は、国家規格 SLASCII、SLS1134 及びこれらをベースとする
国際規格 ISO/IEC 10646 の各文字コード標準の開発において鍵となる貢献を行った。よ
って、本論文は工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文とし
て十分な価値を有するものと認める。  
 
審査委員主査 湯川  高志 印  
 


Not a member yet