2015 Fiscal Year Research-status Report
自動車用排熱回収システムに用いるフラッシュ蒸気機関の最適化
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15K06690
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
吉山 定見 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (80210780)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | エネルギー / 省エネルギー / 排熱回収 / 熱サイクル / 熱機関 / 蒸気機関 / フラッシュ蒸発 / 内燃機関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．試作したフラッシュ蒸気機関の熱効率に及ぼす影響因子の評価
試作した機関の熱効率を定量的に評価するためには，フラッシュ蒸気機関のボイリンプレートからフラッシュしなかった飽和液に供給される熱量を正確に測定するシステムが不可欠である．そこで，動力を得るエンジンブロック部分とボイリングプレート部分とを分離し，加熱用高温空気の代わりに高温のシリコンオイルを潤滑させることにより，これらをそれぞれの温度を150℃程度まで加熱させることが可能となった．ただし，連続運転を行うためには高温シリコンオイルを循環させる必要があることも判明した．なお，シングル噴射およびマルチ噴射を行い，シリンダ内圧力上昇を計測することは可能となった．
２．定容容器内を用いたフラッシュ蒸発過程および壁面衝突過程の可視化
定容容器を製作し，容器内に高温高圧水を噴射し，バックライト法で噴霧特性を調べることが可能となった．ただし，水の温度を高温にすると，噴射ノズル内ニードル弁部分が閉塞し，噴射できないなどの問題が発生した．しかしながら，容器内の圧力を下げ，容器内の水の飽和温度を下げることにより，フラッシュ現象を観察することができた．噴射温度が容器内圧力の飽和温度よりも大きくなると，フラッシュ蒸発が発生し，噴霧角が広がることも確認された．平成28年度では，再度，噴射ノズルの孔の形状を検討し，250℃まで連続噴射可能なノズルを試作する予定である．また，当初の年度計画に従って，加熱した平板にフラッシュする噴霧を衝突させ，その際の熱伝達特性を測定可能な評価システムを完成させる予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．試作したフラッシュ蒸気機関の熱効率に及ぼす影響因子の評価
ボイリングプレートとインジェクタの温度をそれぞれ独立して温度調節できるシステムがほぼ準備でき，連続運転に向けて順調に準備ができている点．オイルを用いてボイリングプレートを加熱する方法を考案し，試作した点．以上より，ほぼ計画通りに進んでいる．
２．定容容器を用いたフラッシュ蒸発過程および壁面衝突過程の可視化
バックライト法による自由噴霧の観察に成功し，噴霧先端到達距離や噴霧角の測定に成功した点．雰囲気条件を変化させるための定容容器を製作した点．壁面衝突噴霧の実験準備に取り掛かっている点．以上より，ほぼ計画通りに進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
１．試作したフラッシュ蒸気機関の熱効率に及ぼす影響因子の評価： 今年度中に噴射条件が熱効率に及ぼす影響を調査し，学会で報告する予定．
２．定容容器を用いたフラッシュ蒸発過程および壁面衝突過程の可視化： 壁面衝突噴霧と壁面からの熱流束測定を行い，噴霧特性と熱伝達特性との関係を明らかにする予定．なお，本年度中には熱流束測定の手法を確立する．
３．排熱回収のための熱交換器の熱回収特性： 量産ガソリンエンジンの運転条件による熱回収効率を測定し，その特性を明らかにする．なお，オイル加熱を含めた熱交換器についても検討する予定．
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Research Products
(5 results)
