| 研究課題/領域番号 |
17K17705
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
応用物理学一般
エネルギー学
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
上田 祐樹 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00447509)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 熱音響エンジン / 低温排熱 / 熱音響 / 相変化 / 熱効率 / 熱音響現象 / 音の伝ぱ / エネルギー変換 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では液体の水が管壁に存在する管内を音波が伝ぱする際に起こる，熱音響現象に注目し，実験及び数値計算を行った．まず，中空の管内（内径40mm,長さ2 m程度)に細い流路（内径1 mm以下）が多数空いたハニカムセラミックス（以後スタックと呼ぶ）を設置し熱音響エンジンを作成した．スタックの両端に熱交換器を設置し，温度差を与え，エンジンを駆動させた．この際スタックを水に浸した場合と浸さない場合で駆動に必要な温度差を比較した．その結果，浸したほうが小さな温度差で駆動することが分かった．次に，実験結果を湿分の移動により引き起こされる熱流束を加味した理論に基づいた数値計算により再現し，よい一致を得た．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では熱音響エンジンの稼働温度が液体の水の存在により低下する現象について，そのメカニズムを実験および数値計算により解析した．熱音響エンジンはピストンやバルブなどの可動部品を一切持たない，外燃機関であるため，長寿命，低メンテナンスコストを実現できる排熱利用エンジンとしての応用が期待されている．本研究により，水の存在により稼働温度が100℃以下にできることが明らかになり，特に低温排熱の利用可能性が示された．また，数値計算による再現にも成功しており，装置の設計指針やその効率の予測も可能になった．
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