桜島火山からの降灰除去を目的とした流体発振形除去装置の開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555062
• Research Institution: Kagoshima National College of Technology
• Principal Investigator: 中島 正弘 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (70124170)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井戸 勇二 鹿児島工業高等専門学校, フキアゲハイテクス(株)生産技術室 ; 江崎 秀司 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (40185111) ; 内谷 保 鹿児島工業高等専門学校, 土木工学科, 教授 (70038107) ; 南金山 裕弘 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (40222179)
• Keywords: 流体素子 / 流れの可視化 / 画像処理 / 散水器 / 火山灰

Research Abstract

平成5年度は流体発振形降灰除去装置の開発に研究の重点をおき、以下のような特長をもつ自己発振形散水装置を設計・試作した。
(1)本散水装置の原型である従来型の流体論理素子では、流れを二方向に分岐させるために採用されているスプリッタを本装置では採用していない。これは、単に流れを分岐させるのが目的ではなく、なるべく大きな角度で水道水を発振・散水するためである。
(2)本散水装置は、家庭用上水道の水圧・流量程度でも充分に自己発振・散水する。これは、一般家庭に設置してある太陽熱集熱器の降灰除去を主たる目的としているので、特別な昇圧装置を取り付けることなく自己発振・散水することが本散水装置に最も要求される点である。本年度に開発・試作した散水装置は降灰を除去するに充分な自己発振・散水を行うことが確認された。
(3)流れが偏向する際に側壁との間に低圧渦領域が形成されるが、本散水装置ではこの低圧渦領域にそれぞれ、1個の小孔を有する。これは、噴出する水道水が安定した発振動作を行なうように工夫したものである。しかもこの小孔は、ここに桜島火山からの降灰が詰まってその機能が阻害されることがないように、散水装置の下側に取り付けている。
この様な特長をもつ散水装置について、円形断面を有するものと楕円形断面のものを直径や焦点距離を変化させて9種類設計・試作した。そして、各装置の散水出口幅を種々変化させてときの自己発振の様子を本年度購入の流れの可視化装置を用いて調べ、散布角度を測定した。その結果、出口幅の増大にともなって散布角度は増加するものの、ある出口幅を越えると次第に減少することが明らかになった。