2018 Fiscal Year Research-status Report
極微少な流下水の凍結挙動の解明と排水管閉塞防止技術への応用
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17K06669
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
小松 喜美 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (90422162)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 氷層 / 凍結抑制 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らは冬期間の雨水排水管において，ヒーターを用いない管閉塞防止手法を提案し，その凍結抑制効果を確認しているが，「外気温が著しく低下している場合には排水管の途中にも氷塊が発生して管閉塞抑制効果を弱める」，「排水の落下地点に氷筍が発生し，管閉塞の起点となる」という技術的課題がある．
このような研究課題に対して，（１）管内を伝うように流下する極微少な流量の排水の凍結現象を定量評価する実験装置を開発し，排水出口部における凍結挙動の詳細な把握と凍結抑制方法の検討及び排水流量や排水管角度が凍結開始位置に及ぼす影響を定量評価し，（２）排水管から流出された流下水の落下時の挙動を高速度カメラで撮影・評価し，地上面へ落下した排水の凍結挙動について検討した．その結果，（１）に関しては排水流量がより少なく室温がより低いときには，排水の落下の運動量に対して，表面張力の効果が相対的に大きくなり，流下水が流下点から周囲へ流れることにより凍結し，この氷層を起点とし氷塊が発生することが分かった．また，この凍結を抑制する出口部形状を検討し凍結抑制効果を確認した．（２）に関しては，流出して液滴となった流下水の挙動を解析した結果，流下水は流出部において液柱を形成したのち，液滴となって落下していることが分かった．流下水の落下速度は流量に対して単調に増加し，液滴の落下間隔および液滴の質量は流量に対して単調に減少することが分かった．また，落下地点における排水の凍結挙動を観察した結果，落下面に傾斜をつけることで凍結現象が大きく異なることが分かった．また排水流量によって氷筍の形成過程に大きな違いが生じるが，ある程度の時間が経過した後の氷筍の形状には，流量による違いがあまりないことが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
氷層と流れ場の関係の定量評価については，流下水の流量が少なすぎることや自由表面によるレーザー光の乱反射が大きいことにより撮影が困難であり，遅れが生じている．
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| Strategy for Future Research Activity |
氷層と流れ場の関係の定量評価については，流下水の流量が少なすぎることや自由表面によるレーザー光の乱反射が大きく，測定結果が得られない可能性がある．しかしながら，出口部における排水の動きと氷層の成長過程の撮影により，新たに提案した出口形状による凍結抑制効果を確認しているため，より低温度でより小流量に適用できる排水管閉塞防止技術の開発に貢献できる研究結果を得られると期待できる．
昨年度までで，ほぼ完成している実験装置を用いて，排水流量・室内温度および流路角度が凍結現象に及ぼす影響を系統的な実験を行い整理する．これら実験結果と数値解析による結果を組み合わせて，凍結現象に対する，より詳細な検討を行う．
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| Causes of Carryover |
研究計画の遅れにより，研究発表時期が遅れ，一部の旅費を捻出しなかったため．
次年度の研究発表時に使用する．
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