| Research Abstract |
着霜により,例えば,空調機器においては,低外気時の暖房運転時に室外熱交換器の暖房能力が低下する.冷蔵ショーケースやユニットクーラ等においては,庫内の熱交換器への着霜により,機器の効率が低下し,その結果,冷凍能力が低下する.さらに,除霜運転では,余計な電力が必要となる.また,超音速機を開発する上で,空気予冷却器の冷却管群への着霜がエンジン性能の低下を引き起こすという報告も有る.この様に,着霜現象は多くの状況で見られ,それは機器の性能低下を引き起こし,場合によっては重大な事故の原因となることもある.よって,着霜現象の科学的・工学的解明は急務である.そのためには先ず,霜結晶の発生直後から成長の初期段階での霜結晶形状/構造/分布と霜結晶との冷却固体面からのかき取り力の相関を知ることが重要となる.そして,その場合の霜層寸法を考慮すると,微小スケールでの測定は不可欠である.
本研究では,これまでその値が微小すぎて計測することが困難であった冷却固体面からの霜のかき取り力に着目し,走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いて,霜高さ・根元径・霜ピッチから霜形状と構造を同定する方法とSPMを用いた霜の冷却固体面からのかき取り力の測定方法を開発した.加えて,新たに提案した霜結晶分布の評価方法をリンクさせて検討した結果以下の結論を得た,
1.新たに提案した霜結晶分布の評価方法を検討し,その妥当性を明らかにすることで,霜形状/構造/霜結晶分布と霜結晶のかき取り力の測定方法を確立した.
2.上記確立した方法で,霜形状/構造/霜結晶分布と霜結晶のかき取り力の相関の経時変化を求めることができた.3.霜結晶の形状/構造/分布と霜結晶のかき取り力の相関の経時変化を,冷却面温度を広範囲に変えながら明らかにした,
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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
本研究の最もキーとなる,SPMによる霜結晶の形状/構造/分布と霜結晶のかき取り力の測定方法の妥当性を明らかにしたうえで,確立できた.そして,霜結晶生成に対する影響が大きいと想定される冷却面温度を広範囲に変えながら,銅試験板上に生成される霜結晶の形状/構造/分布と,霜結晶のかき取り力の相関を明らかにした.
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は,霜結晶生成に対する影響が大きいと想定される雰囲気湿度を広範囲に変えながら,銅試験板上に生成される霜結晶の形状/構造/分布と,霜結晶のかき取り力の相関を明らかする。さらに,銅試験板の表面改質することで試験板の表面エネルギーを変えた場合の,霜結晶の形状/構造/分布と霜結晶のかき取り力の相関を測定し,表面エネルギーの変化がその相関に及ぼす影響を解明する.さらに,フォースカーブにより微小スケール場で垂直方向の霜の付着力を測定する.そして,霜結晶の水平方向のかき取り力と付着力の相関を求め,霜結晶の垂直方向の付着力と定量的に比較・検討する.
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