空気圧機器の真の省エネ化のための気体非定常流量計測法の開発

• 研究課題/領域番号: 23K03746
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 中尾 光博 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40610259)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 流量 / 計測 / 流量計測 / 非定常 / 気体 / 不確かさ

研究開始時の研究の概要

空気圧機器の省エネ化のためには、不確かさの評価を伴った、空気の非定常流量計測法の確立が必要である。本研究課題では、層流形流量計の発展によるその実現を目指し、定常流量において実用範囲で流量係数が接続管路の影響を受けない層流形流量計の設計指針を構築するとともに、その脈動流量下での計測不確かさを評価する。

研究実績の概要

本研究課題では、不確かさの評価を伴った空気の非定常流量計測法の確立を目的とし，層流形流量計の発展によるその実現を目指している。非定常流量に対する評価を行うためには，そもそもの非定常流量を計測することのできる基準流量計が必要である。
そこで、研究実施計画に基づき、基準流量計の作製に着手した。しかし、センサの入手性の問題、および加工上の課題が明らかになったため、設計の見直しを余儀なくされた。具体的には流路の数を減らさざるを得なくなったが、単純に流路の数を減らすと基準流量計に求めていた諸元を満たせなくなってしまう恐れがあった。そこで、数値的な検討を実施した結果、流路の数を当初予定していた37本から19本に減らした上で、差圧計測位置を変更し、さらに数値計算を援用することで、当初想定していた諸元を満たせることがわかった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

上述のとおり、基準流量計の設計の見直しが必要となった。その検討のために想定以上の時間を費やしたが、既に設計は終わっており、製作依頼中であるため。また、本来着手する予定だった課題のための供試流量計製作は、基準流量計が完成後に製作を依頼する。

今後の研究の推進方策

現段階で基準流量計以外の箇所の計画変更の必要性は生じていない。そのため、前年度未達成だった課題について引き続き取り組むとともに、今年度予定していた非定常流量試験のための装置製作と実験を実施する予定である。