研究課題
平成28年度は，固体蓄熱材料を直接太陽光で直接加熱する形式の太陽光レシーバの機能を備えた蓄熱装置である固体攪拌・直接加熱式蓄熱槽の設計・製作を行った．蓄熱材としては，1500℃以上の耐熱性があり，粒径が豊富でかつ安価であるアルミナ球を採用した．アルミナの耐熱温度を超えないようにピストン速度を決定し，実際にビームダウン式太陽集光装置（BDSC）での加熱実験を行なった結果，最高中心部温度1570℃を達成した．しかし，蓄熱効率は16%程度であった．そこで，平成29，30年度は，蓄熱効率を改善するための検討を行なった．平成29年度は，蓄熱粒子の粒径の影響についての検討を行い，直径3～10 mmのアルミナ球を使用して，BDSCを用いた実験により，この範囲の粒径では，蓄熱効率に影響しないことを確認した．また，ピストンとシリンダの間に挟まらないよう，粒径は5 mmに決定した．平成30年度は，蓄熱材の粒径を5 mmに固定し，材質の影響を検討するため，アルミナ球，ステレス球，炭素鋼球の3種類についてBDSCによる加熱実験を行なった．これらの材料は，いずれも1000°Cまで使用でき，同じ体積で熱容量がほぼ等しく，アルミナ球をもとに，熱伝導率および熱拡散率がステンレス球で約2倍，炭素鋼球で約3倍である．実験の結果，炭素鋼球の蓄熱効率が71.6%と最も高くなった．一方，ステンレス球を酸化させると炭素鋼球の蓄熱効率に近づく結果が実験により得られたため，伝熱特性よりも吸収率が蓄熱レシーバ装置の蓄熱効率に大きな影響を与えることがわかった．以上のように，BDSCの特徴を生かした蓄熱装置を開発し，1000℃以上の高温での蓄熱が可能となり，ガスタービン駆動への応用が視野に入った．また，蓄熱の高温化は，熱機関を高効率に駆動することや，蓄熱装置のコンパクト化に貢献できることにも意義がある．
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Dynamics and Control of Advanced Structures and Machines, Springer
巻: - ページ: 69 - 79
宮崎大学工学部紀要
巻: 47 ページ: 49 - 54
巻: 47 ページ: 67 - 72
