Development of a oscillating plate pump driven by the resonance phenomena for fuel cell reforming water

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26420121
• Research Institution: The University of Shiga Prefecture
• Principal Investigator: 南川 久人 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (60190691)
• 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)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 進行波ポンプ / 強制振動系 / 流れの可視化

Outline of Annual Research Achievements

H26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。
H27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、試運転の結果、大きな問題点、すなわち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た。
そこで本年度、このような漏れを防ぐために、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の第二試作機を作成したが、これもまた、移動平板の下の隙間から流出する水漏れは防げず、結局不成功に終わった。そこでこれらを踏まえて第三試作機を作成した。今度は漏れに対応するため、チューブを平板間に挟み込む設計とした。さらに駆動力を高めるため、これまで用いてきた電磁アクチュエーターに代えてモーター・歯車駆動系を採用した。これによって当然漏れからは解放され、しかも強力な駆動法で強制的に液を押し出すことが確認され、ポンプとしての実現可能性が高いことを確認できた。モーターの回転数と流量と吐出圧のデータを取得し、良い性能を得るには回転数をある程度上げる必要があること、吐出圧は流量なしの状態で0.3MPa程度に達したことが確認できた。
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、隙間の狭い（3～15mm）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処理した結果、定常流に対しては速度分布が、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。