| 研究課題/領域番号 |
21H04084
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| 研究種目 |
奨励研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
2140:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
小助川 洋幸 秋田大学, 国際資源学研究科, 技術長
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
410千円 (直接経費: 410千円)
2021年度: 410千円 (直接経費: 410千円)
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| キーワード | 地下水流速流向 / サーマルセル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地中熱ヒートポンプシステムでは，地下水流れに伴う熱移流効果により熱交換量が大幅に向上することから，地下水の動向を知ることはシステム設計において重要である。
地下水流れにおいては，熱やトレーサーの濃度変化などの検出により流速や流向を直接計測する手法があるが，いずれも専門業者に委託する必要があるため，調査費用が発生する。
本研究では，円筒型の樹脂容器内にヒーターと温度センサを設置し水などの液体を充填したサーマルセルを用いて，地下水の流速および流向を簡易的に計測できる可能性を検討する。
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| 研究成果の概要 |
樹脂容器内にヒーターと温度センサを組み込んだサーマルセルを試作し，室内実験装置を用いて地下水の流速および流向の検出を試みた。地下水流れがない場合を含む3パターンの流速を設定して流速検出の実験を行ったところ，サーマルセル内温度は地下水流れの有無でわずかに変化したが，流速の違いは検出できなかった。同様にサーマルセルを円周上に6個設置して流向の検出を行ったが，明確な結果は得られなかった。これは，サーマルセルに熱伝導率の低い塩ビ材を用いたことにより，センサとしての感度が弱まったことが要因の一つとして考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地下水流れの状態を知ることは，建築や土木，地中熱利用など広い分野で需要がある。現在では地下水流向流速の計測手法は確立されているが，専門業者に調査を依頼する必要があるため，計測から解析までの費用が発生する。本研究で提案したサーマルセルを用いた地下水流向流速センサは，構造が単純であるため，比較的簡単な導入および計測が期待できる。試作したサーマルセルでは地下水流速・流向の検出には至らなかったが，材質や形状などを再検討して研究を継続する予定である。
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