超低温廃熱回収を可能とする気液相変化型の新しい熱・音波エネルギー変換手法の確立

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04339
• Research Institution: Kitakyushu National College of Technology
• Principal Investigator: 小清水 孝夫 北九州工業高等専門学校, 生産デザイン工学科, 准教授 (00390534)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 熱・音波エネルギー変換 / 蒸気発生 / 音波発生 / 熱交換器

Outline of Annual Research Achievements

令和2年度は，蒸気発生量に対する音波発生の影響についての検討を行った．本研究の主な目的は低温廃熱回収であることから，潜熱の形で効率的に廃熱を回収することが望ましいと考える．最終的に構築するシステムでは，潜熱での廃熱回収デバイスにする予定であるが，蒸気発生量に対する音波発生の影響調査に関しては，潜熱として回収した廃熱により発生させる蒸気量を変化させるため，蒸気量が少なく音波発生が難しいような条件では，補助的に蓄熱器を直接加熱する熱源を追加する必要がある．実験においては，この熱源として通常のマイクロヒーターを使用したが，最終的なシステムでは，蒸気のみで蓄熱器を加熱することを予定しており，蓄熱器に取り付けたマイクロヒーターが蒸気の通りを妨げ，音波発生に物理的な影響を与えると問題があるため，このヒーターの有無だけ（この補助ヒーターの加熱はなし）の違いによる実験結果の比較を何度も行い，この影響が小さいことをまず最初に確認した．現在，この蒸気発生量に対する音波発生の影響調査を進めているところではあるが，蓄熱器上端に設置している熱交換器が蒸気の通りを妨げ，熱交換器を設置しない場合に比べて音波発生開始までの時間が大幅に長くなることがわかった．当初使用した熱交換器は，シェルアンドチューブ型の形状を模擬したような熱交換器であり，蓄熱器の微細流路の一部を塞いでいる可能性が高いため，現在，改良を行っている最中である．
以上のように，装置自体の問題が発生したため，その措置を初年度に優先的に行った．装置の改良が終わり次第，再度，蒸気発生量に対する音波発生の影響についての調査を進める予定である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルス感染症への対応のため，本研究機関では，年度初めの研究活動を含む対面授業が中止（遠隔授業の実施）となり，研究協力者からの協力が一時的に得られなくなった．そのため，初期の装置製作に遅れを生じた．その後，対面授業の再開となってからも，3密回避および長時間の研究活動の禁止などの制限の中，研究を実施してきたが，当初の予定よりも遅れが生じている状況である．

Strategy for Future Research Activity

令和3年度は，まず，前年度から継続して進めている蒸気発生量に対する音波発生の影響についての調査を継続して進め，さらに前年度に実施予定であった蓄熱器内の可視化実験を早い段階で並行して進める予定である．その後，蒸気振動流に対する蓄熱器の調査を実施し，最終的にシステムとしての低温廃熱回収システムを提案する予定である．

Causes of Carryover

初年度に実施予定であった蓄熱器内の可視化に関する実験に遅れが生じたため，この実験に関する物品の購入を次年度に繰り越した．次年度，この物品の購入を行った後は，概ね予定通り，研究費を使用する予定である．