境界層内の気液および固液相変化を利用した着霜の低減化

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06130
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 玉川大学
• 研究代表者: 大久保 英敏 玉川大学, 工学部, 教授 (80152081)
• 研究分担者: 宇高 義郎 玉川大学, 工学部, 教授 (50114856)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 物質移動 / 省エネルギー / 冷凍空調

研究成果の概要

大久保らは，人工霜の生成・成長を防止または抑制することを目的とし，(1)冷却面表面に微細加工を施し，凹凸面の凹部（溝部）の着霜を抑制し，凸部表面から霜結晶を生成・成長させる方法,(2)冷却面表面上または温度境界層内に微小担体を設置し，冷却面表面での霜結晶の生成を抑制するとともに，微小担体上に霜結晶を生成・成長させる方法を提案している．
本研究では，(1)および(2)の方法に関する基礎的研究を行い，着霜曲線の領域I,II(-75℃≦tw＜0℃，tw:冷却面表面温度)における着霜の低減化に関する検討を行った．結果として，熱移動を低下させることなく，冷却面表面への物質移動を低減することを実現した．

自由記述の分野

熱工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

着霜現象は，熱移動と物質移動の同時移動現象であり，熱移動と物質移動の間には相関関係が成立する．本研究は，湿り空気中の水蒸気が境界層内で凝縮または凝固した後に，冷却面近傍で過冷却液または氷として微小担体上に付着させ，みかけ上，物質移動を制御することを提案しており，このような現象が確認できたことは，着霜現象をミクロ現象として理解することに繋がる．
現在普及している寒冷地仕様のヒートポンプでは，加熱・融解による除霜が行われており，効率の低下につながっている．本研究が成功した場合，地球温暖化対策への貢献，CO2排出権，トップランナー方式，省エネルギー等を考慮すると，社会経済への貢献は大きい．