| 研究課題/領域番号 |
23K03721
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
藤本 雅則 金沢工業大学, 工学部, 教授 (30782114)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2025年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 再生可能エネルギー / 排熱回収 / 過冷却蓄熱 / 直接接触伝熱 / 電場 / 液液直接接触伝熱 / 伝熱促進 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
特に困難とされる低温度・小温度差の排熱回収技術の確立が切望され、その排熱回収に最有力な液液直接接触伝熱法を用いる。本研究ではその伝熱促進に電場を援用する画期的な熱交換器の提案を行う。従来の欠点である密度依存による接触時間を、不平等電場下での帯電水滴の確実な往復運動によって、伝熱促進技術の確立を試みる。具体的には、電極近傍にある油膜を水滴の電気濡れ現象に続く、その破断メカニズムの実験的検証を行う。
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| 研究実績の概要 |
水滴が静止油中の電極間を往復運動するための条件を明らかにし、電極（細線または円筒電極）に接触時の挙動の観察及び画像解析によって、電荷交換のメカニズムを解明する。 実施計画 2023年度には、①油中の電極間を往復運動する固体球の現象の撮影に続き、水滴の現象に関する高速度ビデオカメラを用いた撮影技術を確立する。特に両電極間を往復運動する水滴等を実験装置上部から撮影し、その技術を確立する。それらの画像解析は、これまで培ったMATLABによる画像解析技術を駆使して、その挙動の詳細な観察及び考察を行う。
2024年度には、② 油中で両電極間を往復運動する固体球や水滴が往復する条件を把握するため、線電極や円筒内面電極の直径を変更して、これまでの現象に対する影響を、印加電圧及び水滴径の関係を相関図にまとめる。③ 固体球や水滴が電極間を往復運動する際、両電極で行う電荷交換過程を接写用の高倍率の拡大レンズを装着した高速度ビデオカメラと高速度ビデオカメラを異方向かつ同時に2台使用することで、両電極の表面に存在する油膜の断から分散相と各電極面での接触によって、確実な電荷交換が行われている様子を撮影する。現在、それらの撮影を行い，その映像および画像の解析を行ている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度は順調に進捗し、本年度は確実に成果を出せる準備が整いました。本年度の目標を以下に示します。
2024年度には、② 油中で両電極間を往復運動する固体球や水滴が往復する条件を把握するため、線電極や円筒内面電極の直径を変更して、これまでの現象に対する影響を、印加電圧及び水滴径の関係を相関図にまとめる。③ 固体球や水滴が電極間を往復運動する際、両電極で行う電荷交換過程を接写用の高倍率の拡大レンズを装着した高速度ビデオカメラと高速度ビデオカメラを異方向かつ同時に2台使用することで、両電極の表面に存在する油膜の断から分散相と各電極面での接触によって、確実な電荷交換が行われている様子を撮影する。
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度には、② 油中で両電極間を往復運動する固体球や水滴が往復する条件を把握するため、線電極や円筒内面電極の直径を変更して、これまでの現象に対する影響を、印加電圧及び水滴径の関係を相関図にまとめる。③ 固体球や水滴が電極間を往復運動する際、両電極で行う電荷交換過程を接写用の高倍率の拡大レンズを装着した高速度ビデオカメラと高速度ビデオカメラを異方向かつ同時に2台使用することで、両電極の表面に存在する油膜の断から分散相と各電極面での接触によって、確実な電荷交換が行われている様子を撮影する。
2025年度には、④ 上記②及び③から固体球や水滴の挙動を観察して、両電極での電荷交換時の水滴の接触状態を詳細に観察する。さらに、細線電極に対する同様の実験及び解析を行い、両者の比較・検討を行う。撮影方向の異なる映像や画像により、線電極及び透明円筒電極への接触の有無についてMATLABを用いて定量的な評価を行う。それらを踏まえて、電荷交換モデルの仮定を行い、その実証によってメカニズムの解明を行う。
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