2000 Fiscal Year Annual Research Report
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12650197
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
平田 哲夫 信州大学, 工学部, 教授 (40126701)
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| Keywords | 氷蓄熱 / 凍結 / 剥離 / リキッドアイス / エチレングリコール水溶液 / エタノール水溶液 |
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| Research Abstract |
本研究者は従来の研究において,熱伝導率の比較的小さい水平冷却板を用いて水溶液を凍結させると,凍結層が浮力の作用により冷却面から自然に剥離し,冷却面が常に露出した状態で凍結現象が実現できることを見いだし報告してきた.本研究は,その現象の応用・発展のための基礎資料を得ることを目的とし,鉛直円筒面における凍結剥離現象の解明を始め,冷却面厚さや水溶液種類による影響などを調べ以下の知見を得た.
1.鉛直円筒面における凍結剥離現象の解明
塩化ビニル製の鉛直円筒内部を冷却して2〜10wt%エチレングリコール水溶液の凍結実験を行った結果,円筒面においても凍結層の剥離現象が生ずることを確認した.このことは例えば,氷蓄熱槽下部に多数の冷却円筒を設置することにより凍結量を増加させることの可能性を示唆した.また円筒長さの影響について調べた結果,円筒が長くなると凍結量は増加するが剥離しにくくなり,円筒長さには適切な値があることを示した.
2.凍結・剥離現象に及ばす冷却面厚さの影響
塩化ビニル板の厚さを0.5〜3mmに変化させて凍結剥離現象を調べた結果,1.0〜1.5mmの厚さにおいて剥離しなくなる限界の冷却熱流束が最も大きくなり,すなわち最も剥離しやすいことを明らかにし,本現象をリキッドアイス製氷に応用する際の重要な設計指針を与えた.
3.凍結・剥離現象に及ばす水溶液種類の影響
2〜10wt%エタノール水溶液を用いて水平冷却面上の凍結剥離実験を行った結果,エチレングリコール水溶液と比較して剥離しにくいこと,また凝固潜熱が小さいため蓄熱量が少ないことなどを明らかにし,水溶液としては,密度が大きく凝固潜熱が大きいものが適していることを示した.
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[Publications] 平田哲夫,石川正昭,阿久津伸明: "鉛直冷却円筒面における水溶液の凍結と剥離現象"日本冷凍空調学会論文集. 18巻・1号(印刷中). (2001)
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[Publications] T.Hirata,K.Ishikawa,N.Akutsu: "Crystal ice formation of solution and its removal phenomena around vertical cooled cylinder"Proceedings of the 7^<th> International Symposium on Thermal Engineering and Science for Cold Regions. (発表予定). (2001)
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[Publications] 平田哲夫,石川正昭,阿久津伸明,西孝行: "鉛直円筒面における水溶液凍結層の剥離現象"日本機械学会北陸信越支部第38期総会講演会講演論文集. (発表予定). (2001)
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[Publications] 平田哲夫,石川正昭,羽入田譲: "水平冷却面における水溶液の凍結と剥離現象(冷却板厚さと表面材質の影響)"日本機械学会北陸信越支部第38期総会講演会講演論文集. (発表予定). (2001)
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[Publications] 平田哲夫,石川正昭,乾條晴史: "水平冷却面におけるエタノール水溶液の凍結と剥離現象"第38回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (発表予定). (2001)
