磁性流体を用いた純流体式ガス圧縮機の高効率化

• 研究課題/領域番号: 12650173
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 佐田富 道雄 熊本大学, 工学部, 教授 (50109667)
• 研究分担者: 川原 顕麿呂 (川原 顕磨呂) 熊本大学, 工学部, 講師 (20224818)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 2001年度: 300千円 (直接経費: 300千円); 2000年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 磁性流体 / ガス圧縮機 / 移動磁界 / 吐出圧力 / 吐出流量 / 流体機械 / 混相流 / 永久磁石 / 高効率化

研究概要

(1)計画調書に記載のごとく,移動磁界を発生するローター部を電磁石式から永久磁石式に替え,磁場の強化と発熱の抑制を図った.さらに,コイル状流路の内径を6mmから8mmに替えて管摩擦の影響を低減すると共に,流路の入口における磁性流体チョッパーを電磁弁とツインタイマーを併用する制御方式に変更して断続的な磁性流体の供給を可能とした.
(2)性能評価のため(a)最大吐出圧力と(b)吐出圧一定条件下での吐出空気流量を測定した.その際,磁界の移動速度と磁性流体の供給法(断続する時間間隔ならびに一回あたりの量)を変えた.その結果,次の知見が得られた.
・最大吐出圧力は安定的には400kPa程度であり,旧方式の2-7倍となった.
・吐出圧一定条件下での吐出空気流量はインバーター周波数(または移動磁界の速度)に比例して増加し,周波数が4Hzの条件では旧方式の2倍以上である7cm^3/sとなった.
(3)本圧縮機の流路内の磁性流体が理想的な流動状態となると仮定したモデルにより最大吐出圧力と吐出空気流量の計算値を求め,実験値と比較した.その結果,次の知見が得られた.
・最大吐出圧力の実験値は理想状態における値の1/10程度である.
・吐出圧一定条件下での吐出空気流量は理想状態における値の1/2程度である.
・理想状態に近づけるためには,磁性流体導入部の更なる改良が必要である.
(4)以上の研究成果を,裏面に示すように,機械学会熊本地方講演会,およびアメリカ合衆国ホノルル市で行われたThe 9th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machineryにおいて発表した.

研究成果

• [文献書誌] 佐田富 道雄: "磁性流体を利用したガス圧縮機(第四報,コイル状流路と永久磁石式ローターを持つ新型装置の試験)"日本機械学会熊本地方講演会講演論文集. No.018-2. 141-142 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Michio SADATOMI: "A gas compressor using magnetic fluid-4th report, Test of a new apparatus having coiled channel and rotating permanent magnets"Proceedings of the 9th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery. DD-058(in CD-ROM). 1-7 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M. Sadatomi, F. Kuriyama, Y. Itonaga, M. Nishimura: "A Gas Compressor Using Magnetic Fluid - 4th report, Test of a New Apparatus Having Coiled Channel and Rotating Permanent Magnets (in Japanese)"Preprint of Japan Society of Mechanical Engineers, No.018-2, Kumamoto, Japan. 141-142 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M. Sadatomi, F Kuriyama, Y. Itonaga, M. Nishimura: "A Gas Compressor Using Magnetic Fluid - 4th report, Test of a New Apparatus Having Coiled Channel and Rotating Permanent Magnets"Proceedings of the 9th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery, DD-058, Honolulu, USA. (in CD-ROM). 1-7 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 佐田富 道雄: "磁性流体を利用したガス圧縮機(第四報,コイル状流路と永久磁石式ローターを持つ新型装置の試験)"日本機械学会熊本地方講演会講演論文集. No.018-2. 141-142 (2001)
• [文献書誌] Michio SADATOMI: "A gas compressor using magnetic fluid -4th report, Test of a new apparatus having coiled channel and rotating permanent magnets"Proc. of the 9th International Symposium on Transport Phenomena and Dynamics of Rotating Machinery(in CD-ROM). DD-058. 1-7 (2002)