2015 Fiscal Year Research-status Report
共振駆動による進行波を利用した燃料電池用改質水ポンプの開発
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26420121
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
南川 久人 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (60190691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 孝宏 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (60347432)
松村 雄一 岐阜大学, 工学部, 教授 (20315922)
堀井 宏祐 山梨大学, 総合研究部, 助教 (00447715)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 進行波ポンプ / 強制振動系 / 流れの可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、シミュレーション結果ならびに研究分担者の一人である松村がもつノウハウを利用して改質水ポンプの設計を行った。この際、アクチュエーターによる強制振動系で、共振駆動と同様の進行波を実現する方針に転換している。
今年度はまず、強制振動系での試作機の製作を行った。一番の課題は、平板を駆動させながら、水を漏らさずに密閉する方法で、第一試作機は、ポンプ本体を囲む容器を外側に持つタイプで設計したのものを試作した。これは、動く平板の上下から水がしみ出すことを許容し、漏れた水を外の容器で受け止めて、全体的には水が漏れない構造となっている。しかし、試運転の結果、この試作機の大きな問題点は、気泡が装置内の様々な部位、特に、外側容器の上部に溜まり、それが、平板移動の妨げや、加圧への支障になることが判明してきた。そこで、外側の容器を使わずに、平板移動時の漏れを防ぐ方法で、新たに設計し直し、第二試作機を作成した。漏れを防ぐために、薄いシリコンのシートでカバーし、シリコンの伸縮と滑りによって、平板の移動も妨げないという設計趣旨である。今年度内では、第二試作機の調整までを終え、この試験については、次年度に行う予定である。
また、もう一つの研究課題の軸である、ポンプ内の流れの可視化に関する研究については、本年度、本予算で高速度ビデオを購入し、これを用いて、実験を行ってきた。隙間の狭い（5～15mm）流路で、ポンプ内の流れを模擬し、レーザー光を横から当てて下から画像を撮った。この画像をPIV処理し、その流れを確認した。その結果、定常流に対しては速度分布、乱れなどのパラメータが、理論やこれまでの実験結果に対してリーズナブルな測定結果が得られるようになってきた。次年度さらに、この技術を改良し、試作機内の流れ場を確認したいと考えている。
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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
初年度ポンプの設計を終え、今年度は試作機の製作と流れの可視化によるポンプ内の流れ測定の基礎実験まで終えることができた。
しかし、試作機が順調に駆動するところまでは確認できておらず、計画以上に進展しているとは言えない状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は最終年度であり、ポンプの一応の完成と流れの主要メカニズムを解明したいと考えている。
ポンプの完成に対しては、作成した第二試作機が、依然水漏れ等の不具合が直っておらず、まずこれを早急に直して、性能実験に移行したいと考えている。流量と揚程という性能については、当初想定したものが達成できるかどうかは不明であるが、できるだけそれに近づけるべく、改良を重ねたい。
また、前年度開発した流れの可視化法を駆使して、試作機内の流れを測定し、それを性能改善への足がかりとしながら、改良と測定を繰り返して行いたい。
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