start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=19 cd-vols= no-issue=1 article-no= start-page=23-00531 end-page= dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2024 dt-pub=2024 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Radiative energy transfer via surface plasmon polaritons around metal–insulator grating: For better understanding of magnetic polariton en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=A conventional metal–insulator nanograting has the potential to transmit near-infrared thermal radiation because an electromagnetic wave is resonated in the grating structure. Surface plasmon polaritons (SPPs) take place at the interface between the metal and the insulator with boundaries at both ends. Physicists formulated the resonance frequency of the grating from the Fabry–Pérot interference between the grating thickness and the wavelength of SPPs in a short-range coupled mode. On the other hand, engineering researchers often use a lumped-element model assuming a resonant circuit consisting of an inductance of metal and a capacitance of metal-insulator-metal grating structure. Furthermore, they have considered that the resonant circuit excites a strong magnetic field independent of SPPs. This study compares each physical model and numerical simulation results, then clearly shows that all resonance frequencies and features of the circuit resonance can be described by the Fabry–Pérot interference of the SPPs in short-range coupled mode. Moreover, the estimated resonance frequencies obviously correspond to the local maxima of the transmittance of the nanograting with the various thicknesses and pitches. In this case, a strong magnetic field can be observed in the insulator layer as if it might be an isolated magnetic quantum. However, since materials show no magnetism at near-infrared frequencies, the magnetic response appears due to the contribution of SPPs. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=ISOBEKazuma en-aut-sei=ISOBE en-aut-mei=Kazuma kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=YAMADAYutaka en-aut-sei=YAMADA en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HORIBEAkihiko en-aut-sei=HORIBE en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HANAMURAKatsunori en-aut-sei=HANAMURA en-aut-mei=Katsunori kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil=Department of Advanced Mechanics, Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=2 en-affil=Department of Advanced Mechanics, Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=3 en-affil=Department of Advanced Mechanics, Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=4 en-affil=School of Engineering, Department of Mechanical Engineering, Tokyo Institute of Technology kn-affil= en-keyword=Surface plasmon polariton kn-keyword=Surface plasmon polariton en-keyword=Circuit resonance kn-keyword=Circuit resonance en-keyword=Magnetic polariton kn-keyword=Magnetic polariton en-keyword=Lumped-element model kn-keyword=Lumped-element model en-keyword=Fabry–Pérot interference kn-keyword=Fabry–Pérot interference END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=221 cd-vols= no-issue= article-no= start-page=125047 end-page= dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2024 dt-pub=202404 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Bayesian optimization of periodic multilayered slabs for passive absorptivity control en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=A vanadium dioxide (VO2) film grown on a titanium oxide crystal shows a metal–insulator transition at room temperature with drastically changed optical properties. A multilayered slab with a sub-micron scale VO2 film was proposed to utilize its unique properties for passive intensity control of sunlight absorption and radiative cooling. Its optimal geometries were numerically explored using the Bayesian optimization (BO) method. BO was applied for three types of multilayered slabs, those having one, two, or three isolated slabs of different widths. For each type of multilayered slab, BO could optimize geometric variables with practical calculation times considering the total number of possible combinations of variables, which is subsequently referred to as the total number of candidates. Optimization results revealed that two isolated slabs had the most suitable spectral absorptivity in both hot and cold environments. The infrared absorptivity of the double slab was kept low in cold conditions to suppress radiative cooling. However, the double slab exhibited good radiative cooling performance under hot conditions. Electromagnetic energy density surrounding the slab illustrated that metallic VO2 and gold placed in a parallel manner excited the coupled mode of surface plasmon polaritons to enhance absorptivity. Radiative cooling faded for the triple slab because each slab could couple with radiation propagating only across a portion of the cross-sectional area. Through three BO trials, improvement of the VO2 visible reflectivity was recognized as a future issue for further development of passive sunlight absorption control. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=IsobeKazuma en-aut-sei=Isobe en-aut-mei=Kazuma kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=YamamotoTsuyoshi en-aut-sei=Yamamoto en-aut-mei=Tsuyoshi kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=YamadaYutaka en-aut-sei=Yamada en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil=Department of Advanced Mechanics, Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=2 en-affil=Department of Advanced Mechanics, Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=3 en-affil=Department of Advanced Mechanics, Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=4 en-affil=Department of Advanced Mechanics, Graduate School of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= en-keyword=Radiative cooling kn-keyword=Radiative cooling en-keyword=Sunlight absorption kn-keyword=Sunlight absorption en-keyword=Bayesian optimization kn-keyword=Bayesian optimization en-keyword=Vanadium dioxide kn-keyword=Vanadium dioxide en-keyword=Short-range surface plasmon polariton kn-keyword=Short-range surface plasmon polariton END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=123 cd-vols= no-issue=23 article-no= start-page=231601 end-page= dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2023 dt-pub=20231204 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Water/ice mixture- and freezing-front motion in a non-isothermal liquid bridge en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=We experimentally investigate the water/ice mixture- and freezing-front behavior in a water liquid bridge under isothermal and non-isothermal conditions. We find rapid propagation, temporary suspension, and regression of the water/ice mixture front, and finally, it merges with the freezing front when part of the liquid bridge is higher than the freezing temperature. However, freezing-front propagation follows dendritic ice formation, and a protrusion forms at the middle of the liquid bridge as long as the whole liquid bridge is lower than the freezing temperature. We explain those phenomena by quasi-stationary heat-transfer considerations. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=YamadaYutaka en-aut-sei=Yamada en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=OkanoKodai en-aut-sei=Okano en-aut-mei=Kodai kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=IsobeKazuma en-aut-sei=Isobe en-aut-mei=Kazuma kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil=Faculty of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=2 en-affil=School of Engineering, Okayama University kn-affil= affil-num=3 en-affil=Faculty of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=4 en-affil=Faculty of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=39 cd-vols= no-issue=44 article-no= start-page=15587 end-page=15596 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2023 dt-pub=20231023 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Analysis of Evaporation of Droplet Pairs by a Quasi-Steady-State Diffusion Model Coupled with the Evaporative Cooling Effect en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=Multidroplet evaporation is a common phase-change phenomenon not only in nature but also in many industrial applications, including inkjet printing and spray cooling. The evaporation behavior of these droplets is strongly affected by the distance between neighboring droplets, and in particular, evaporation suppression occurs as the distance decreases. However, further quantitative information, such as the temperature and local evaporation flux, is limited because the analytical models of multidroplet evaporation only treat vapor diffusion, and the effect of the latent heat transfer through the liquid–vapor phase change is ignored. Here, we perform a numerical analysis of evaporating droplet pairs that linked vapor diffusion from the droplet surface and evaporative cooling. Heat transfer through the liquid and gas phases is also considered because the saturation pressure depends on the temperature. The results show an increase in the vapor concentration in the region between the two droplets. Consequently, the local evaporation flux in the proximate region significantly decreases with decreasing separation distance. This means that the latent heat transfer through the phase change is diminished, and an asymmetrical temperature distribution occurs in the liquid and gas phases. These numerical results provide quantitative information about the temperature and local evaporation flux of evaporating droplet pairs, and they will guide further investigation of multiple droplet evaporation. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=YamadaYutaka en-aut-sei=Yamada en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=IsobeKazuma en-aut-sei=Isobe en-aut-mei=Kazuma kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil=Faculty of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=2 en-affil=Faculty of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=3 en-affil=Faculty of Environmental, Life, Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= en-keyword=19K14910 kn-keyword=19K14910 en-keyword=21K03898 kn-keyword=21K03898 END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=44 cd-vols= no-issue=5 article-no= start-page=69 end-page= dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2023 dt-pub=20230311 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Synthesis and Characterization of Silica-Encapsulated n-Tetracosane and the Effect of Surface Modification by Silane Coupling Agents en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=Microencapsulation of n-tetracosane, whose melting point is approximately 50 degrees C, in a silica shell has been performed through the sol-gel method using tetraethyl orthosilicate (TEOS) as the precursor for silica-shell formation. Additionally, two types of silane coupling agents were used to modify the surface of the microcapsules to change the wettability. The morphology of the microcapsules was observed by scanning electron microscopy. The chemical composition was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy. The results confirmed the presence of n-tetracosane and silica in the synthesized microcapsules. Wettability analysis showed hydrophobic and hydrophilic features because of the added silane coupling agents. From the results of differential scanning calorimetry measurements, the encapsulation ratio of the microcapsules increased with decreasing TEOS/n-tetracosane ratio, and the highest encapsulation ratio was 87.1 % at a TEOS/n-tetracosane ratio of 0.25. The pH in the microcapsule solution was affected by addition of a silane coupling agent, and shifting the pH to the basic side lowered the encapsulation ratio owing to enhancement of silica condensation. After 100 differential scanning calorimetry cycles, there was no significant degradation in the phase-change temperatures and enthalpies, which confirmed the good phase-change stability and repeatability. Therefore, the microcapsules are a potential material for thermal-energy-storage systems to effectively utilize energy. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=OkunoKyosuke en-aut-sei=Okuno en-aut-mei=Kyosuke kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=IsobeKazuma en-aut-sei=Isobe en-aut-mei=Kazuma kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=YamadaYutaka en-aut-sei=Yamada en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=2 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=3 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=4 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= en-keyword=Microcapsule kn-keyword=Microcapsule en-keyword=n-Tetracosane kn-keyword=n-Tetracosane en-keyword=Silane coupling agent kn-keyword=Silane coupling agent en-keyword=Sol-gel method kn-keyword=Sol-gel method en-keyword=Thermal energy storage kn-keyword=Thermal energy storage END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=12 cd-vols= no-issue=22 article-no= start-page=13917 end-page= dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2022 dt-pub=2022 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Droplet motion on a wrinkled PDMS surface with a gradient structural length scale shorter than the droplet diameter en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=Droplet transportation using a wettability gradient surface has attracted much attention owing to applications such as in microfluidic devices. A surface with a spatial structural gradient was prepared through a simple and cost-effective process even though understanding of droplet behavior on the structure was still limited. Here, we report impinging droplet motion on a gradient wrinkled surface. Surfaces were prepared through hard film deposition on soft pre-strained polydimethylsiloxane (PDMS) with a mask installed with a slit to control the amount of deposition, which is related to the wavelength of the wrinkles. Droplets were impinged with varying position with respect to the structure, and the droplet motion was observed in the direction away from the region under the slit. We found an asymmetric contact angle and alternate motion on both sides of the three-phase contact line during the motion according to the gradient of the wrinkle wavelength. These results may help not only to understand the behavior of droplet impingement on a gradient structural surface but also to further develop applications using directional droplet transfer. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=YamadaYutaka en-aut-sei=Yamada en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=IsobeKazuma en-aut-sei=Isobe en-aut-mei=Kazuma kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=2 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=3 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=43 cd-vols= no-issue=3 article-no= start-page=44 end-page= dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2022 dt-pub=2022110 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Absorptivity Control Over the Visible to Mid-Infrared Range Using a Multilayered Film Consisting of Thermochromic Vanadium Dioxide en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=Vanadium dioxide (VO2) is a phase transition material that exhibits metallic or insulating characteristics depending upon its temperature. In this study, a multilayered film consisting of 2, silicon dioxide (SiO2) and gold was proposed as a metamaterial that switches its absorptivity over a broad wavelength range depending on the ambient temperature as a fundamental element of a building pigment. At high temperatures, the multilayer showed a high absorptivity at mid-infrared wavelengths, promoting radiative cooling. Simultaneously, the multilayer presented a low absorptivity in the visible and near-infrared wavelengths, enhancing sunlight absorption. The daily average heat flux can possibly be suppressed in summer in comparison with a gray body whose emissivity was 0.8. Conversely, at a lower temperatures, the multilayer showed opposite absorptivity in both the mid-infrared and visible ranges, and its daily average heat flux increased in winter. The metal–insulator phase transition of VO2 caused a drastic shift of the resonant wavelength related to surface phonons and surface plasmons at an infrared wavelength, and optical interference at a visible wavelength, originating at the interface of the SiO2 layer. Thus, the radiative heat flux for both sunlight absorption and radiative cooling was simultaneously controlled depending on the temperature of VO2. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=IsobeKazuma en-aut-sei=Isobe en-aut-mei=Kazuma kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=TomiokaMinoru en-aut-sei=Tomioka en-aut-mei=Minoru kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=YamadaYutaka en-aut-sei=Yamada en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Okayama University kn-affil= affil-num=2 en-affil=Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering, Okayama University kn-affil= affil-num=3 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Okayama University kn-affil= affil-num=4 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Department of Mechanical Engineering, Okayama University kn-affil= END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=13 cd-vols= no-issue=29 article-no= start-page=35079 end-page=35085 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2021 dt-pub=2021714 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Wettability Difference Induced Out-of-Plane Unidirectional Droplet Transport for Efficient Fog Harvesting en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=Securing freshwater resources is a global issue for ensuring sustainable development. Fog harvesting is attracting great attention as a method to collect water without any energy input. Previous reports that were inspired by insects and plants have given insights such as the effectiveness of in-plane wettability and structural differences for droplet transport, which might enhance artificial water harvesting efficiency. However, further efforts to transfer droplets while maintaining performance are needed because droplet motion owing to these effects is limited to the in-plane direction. In this study, we report droplet transport between three-dimensional copper wire structures with nanostructured hydrophobic and superhydrophilic features. This mechanism enhanced the fog harvesting capability by more than 20% compared with the cumulative value of individual wires. In addition, the relationship between the droplet height and spacing of wires affected the performance. Our results show the importance of out-of-plane directional droplet transport from the wire surface assisted by differences in wire wettability, which minimizes limiting factors of fog harvesting including clogging and droplet shedding. Furthermore, the proposed arrangement reduces the overall system width compared with that of a two-dimensional arrangement while maintaining the amount of harvested water. These results provide a promising approach to designing large-scale and highly efficient fog harvesters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=YamadaYutaka en-aut-sei=Yamada en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=SakataEiji en-aut-sei=Sakata en-aut-mei=Eiji kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=IsobeKazuma en-aut-sei=Isobe en-aut-mei=Kazuma kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=2 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=3 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= affil-num=4 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil= en-keyword=fog harvesting kn-keyword=fog harvesting en-keyword=wettability difference kn-keyword=wettability difference en-keyword=unidirectional droplet transport kn-keyword=unidirectional droplet transport en-keyword=projected area kn-keyword=projected area en-keyword=vertical copper wires kn-keyword=vertical copper wires END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=106 cd-vols= no-issue=8 article-no= start-page=518 end-page=526 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2020 dt-pub=2020 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Solidification Behavior for Direct Contact between Sugar-alcohol Latent-heat Storage Materials and Heat Transfer Oil kn-title=糖アルコール系潜熱蓄熱材と熱媒油の直接接触凝固挙動 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=The purpose of this study is developing a latent heat storage system that uses waste heat from factories in the temperature range 100–200ºC as a heat source. Mannitol and a mixture of mannitol and erythritol, which are sugar alcohols, were used as phase change materials (PCMs). We also studied a direct contact heat exchange method with lower thermal resistance.
The solidification behavior was examined in detail using a test section consisting of a Pyrex glass tube with one nozzle hole for injecting heat transfer oil. The tube had an inner diameter of 87 mm and height of 300 mm. There was a nozzle plate with one hole that had a diameter of 2 mm in the lower part of the test section, and heat was transferred to the PCM by injecting heat transfer oil from the hole.
The findings were the following. The heat transfer oil droplets from the hole start to solidify on the upper surface of the heat storage material. As time elapses, solidification starts near the nozzle plate. The oil droplet diameter increases with increasing flow rate. The diameter of the liquid column increases owing to solidification near the nozzle plate. The initial solidification shape of the mannitol–erythritol mixture (70% mannitol and 30% erythritol) is different from that of the mannitol. In addition, the observed solidification has a different shape depending on the flow rate. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=YamadaYutaka en-aut-sei=Yamada en-aut-mei=Yutaka kn-aut-name=山田寛 kn-aut-sei=山田 kn-aut-mei=寛 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil=岡山大学大学院自然科学研究科 affil-num=2 en-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University kn-affil=岡山大学大学院自然科学研究科 en-keyword=phase change material kn-keyword=phase change material en-keyword=mannitol kn-keyword=mannitol en-keyword=erythritol kn-keyword=erythritol en-keyword=mixture kn-keyword=mixture en-keyword=latent heat storage system kn-keyword=latent heat storage system en-keyword=direct contact solidification kn-keyword=direct contact solidification END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=44 cd-vols= no-issue=3 article-no= start-page=328 end-page=336 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2007 dt-pub=20070919 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Heat Storage Characteristics of Latent-Heat Microcapsule Slurry Using Hot Air Bubbles by Direct-Contact Heat Exchange en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=

This study deals with the heat storage characteristics of latent-heat microcapsule slurry consisting of a mixture of fine microcapsules packed with latent-heat storage material and water. The heat storage operation for the latent-heat microcapsules was carried out by the direct-contact heat exchange method using hot air bubbles. The latent-heat microcapsule consisted of n-paraffin as a core latent-heat storage material and melamine resin as a coating substance. The relationship between the completion time of latent-heat storage and some parameters was examined experimentally. The nondimensional correlation equations for temperature efficiency, the completion time period of the latent-heat storage process and variation in the enthalpy of air through the microcapsule slurry layer were derived in terms of the ratio of microcapsule slurry layer height to microcapsule diameter, Reynolds number for airflow, Stefan number and modified Stefan number for absolute humidity of flowing air.

en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=KimMyoung-Jun en-aut-sei=Kim en-aut-mei=Myoung-Jun kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HirofumiTsukamoto en-aut-sei=Hirofumi en-aut-mei=Tsukamoto kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=2 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=3 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=4 en-affil= kn-affil=Okayama University en-keyword=Latent-Heat Storage kn-keyword=Latent-Heat Storage en-keyword=Direct-Contact Heat Exchange kn-keyword=Direct-Contact Heat Exchange en-keyword=Paraffin kn-keyword=Paraffin en-keyword=Air kn-keyword=Air END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=47 cd-vols= no-issue=1 article-no= start-page=126 end-page=137 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2007 dt-pub=20070918 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=The Convective Instability in a Microemulsion Phase-Change-Material Slurry Layer en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=

In the present experimental study, the stability of Rayleigh-Benard convection has been investigated in rectangular enclosures filled with microemulsion Phase-Change-Material (PCM) slurry. The PCM slurry exhibited a pseudoplastic non-Newtonian fluid behavior. Hysteresis in convection was clearly observed while the PCM were in a solid phase and in phase changing. The critical Rayleigh number decreases with the PCM mass concentration while the PCM is in phase changing. The fluid temperature at the center of the enclosure showed a time-dependent oscillation during the transition from a heat conduction state to a convection state. The maximum Nusselt number has been observed for all of the slurries while the heating plate was controlled at a temperature that most of PCM was in phase changing.

en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=DaiChuanshan en-aut-sei=Dai en-aut-mei=Chuanshan kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=2 en-affil= kn-affil=Tianjin University affil-num=3 en-affil= kn-affil=Okayama University en-keyword=Rayleigh-Bénard Convection kn-keyword=Rayleigh-Bénard Convection en-keyword=Microemulsion kn-keyword=Microemulsion en-keyword=Phase Change Material kn-keyword=Phase Change Material en-keyword=Convective Instability kn-keyword=Convective Instability en-keyword=Subcritical Convection kn-keyword=Subcritical Convection en-keyword=Hysteresis kn-keyword=Hysteresis END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=45 cd-vols= no-issue=2 article-no= start-page=322 end-page=330 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2007 dt-pub=20070924 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Sublimation Behavior of Annular Frost Layer by Impinging Jet Flow en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=

The present paper deals with a new method of defrosting using the frost sublimation phenomenon, which occurs below the triple point of water (273.16K, 610.5Pa). The present experimental study examines the mass transfer of the annular frost layer developed on a cooling pipe exposed to an impinging jet flow. The morphology of the frost layer during sublimation was observed using a digital video recorder. It was understood that the mass flux of the frost layer increased with increasing the jet flow velocity and the difference in the mass concentration of water vapor between the frost surface and the impinging jet flow. The non-dimensional correlation equations of mass transfer of defrosting were derived as functions of various parameters.

en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=TakamotoNaoki en-aut-sei=Takamoto en-aut-mei=Naoki kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=KawakamiYoshiaki en-aut-sei=Kawakami en-aut-mei=Yoshiaki kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= en-aut-name=ImaiSeishi en-aut-sei=Imai en-aut-mei=Seishi kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=5 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=2 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=3 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=4 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=5 en-affil= kn-affil=Coil Division, Matsushita Refrigeration Co., Ltd en-keyword=Defrost kn-keyword=Defrost en-keyword=Frost Layer kn-keyword=Frost Layer en-keyword=Impinging Jet Flow kn-keyword=Impinging Jet Flow en-keyword=Sublimation kn-keyword=Sublimation en-keyword=Mass Transfer kn-keyword=Mass Transfer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=45 cd-vols= no-issue=1 article-no= start-page=183 end-page=191 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2007 dt-pub=20070920 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Sorption Characteristics of Honeycomb-Type Sorption Element Composed of Organic Sorbent en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=

This study deals with the sorption characteristics of a honeycomb-type sorption element composed of a new organic sorbent that was composed of the cross-linked polymer of sodium acrylate. Transient experiments in which moist air was passed into the honeycomb-type sorption element were conducted under various conditions of air velocity, temperature, relative humidity and honeycomb length. As a result, the effective mass transfer coefficient of the organic sorbent adsorbing the water vapor was non-dimensionalized as a function of Reynolds number, modified Stefan number and non-dimensional honeycomb length.

en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=KidaTakahisa en-aut-sei=Kida en-aut-mei=Takahisa kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=KanedaMakoto en-aut-sei=Kaneda en-aut-mei=Makoto kn-aut-name= kn-aut-sei= kn-aut-mei= aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=2 en-affil= kn-affil=Engineering Group, Engineering Division, Japan EXLAN Co., Ltd affil-num=3 en-affil= kn-affil=Okayama University affil-num=4 en-affil= kn-affil=Engineering Group, Engineering Division, Japan EXLAN Co., Ltd en-keyword=Air Conditioning kn-keyword=Air Conditioning en-keyword=Sorption kn-keyword=Sorption en-keyword=Organic Sorbent kn-keyword=Organic Sorbent en-keyword=Water Vapor kn-keyword=Water Vapor en-keyword=Honeycomb Shape kn-keyword=Honeycomb Shape en-keyword=Mass Transfer kn-keyword=Mass Transfer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=33 cd-vols= no-issue=2 article-no= start-page=25 end-page=37 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1999 dt-pub=19990427 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=A Numerical Study on the Performance of an Open-type Flat-plate Solar Collector en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=A set mathematical models was developed for predicting the performance of an open-type flat-plate solar collector, and solved numerically through an implicit difference method. The effects of various parameters on the absorption of solar energy for the collector were investigated. The results showed that the solar energy absorptance of the open-type flat-plate collector was relatively high especially for the region where the weather was humid and hot, and there were an optimum length and an optimum tilt angle for the absorbing plate on which the collector could obtain the highest solar energy absorptance. It was found that the latent heat flux of water evaporation could be 5 to 15 times larger than the sensible heat flux. The effects of the magnitude of the solar incident flux, the atmospheric humidity, the atmospheric temperature, the absorbing plate tilt angle, and water film thickness on the temperature rising of the water film were clarified in numerical quantities. The increase of the solar incident flux, the atmospheric humidity or the atmospheric temperature also resulted in a rise in the energy absorptance of the collector. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name= en-aut-sei= en-aut-mei= kn-aut-name=SongBaoyin kn-aut-sei=Song kn-aut-mei=Baoyin aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=Department of Mechanical Engineering affil-num=2 en-affil= kn-affil=Department of Mechanical Engineering affil-num=3 en-affil= kn-affil=Department of Mechanical Engineering END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=34 cd-vols= no-issue=1-2 article-no= start-page=1 end-page=12 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2000 dt-pub=20000327 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Falling Snow Melting Characteristics of Warm Water Flowing along Sheet Channels Spread on a Roof en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=The experiment for investigating the falling snow melting characteristics of warm water flowing along sheet channels spread on a roof was performed in Tookamachi city, Nigata prefecture from February 6 to February 7, 1995. The sheet surface temperatures at 11 positions in 3 channels were measured. A physical model for a gas-water-snow system was constructed to compare the predicted results with the measured ones. A fully spread uniform water film in the sheet channel was observed in the experiments. The experimental results elucidated that it was feasible to use warm water flowing along sheet channels for melting falling snow on roofs. The temperature drop in the sheet channel mainly depended on the snowfall intensity, atmospheric temperature and wind speed. Under the influence of the roof edge, the temperature drop in the channel next to the side edge was much larger than that in middle channels. A water-snow two phase flow or a snow covered frozen water was experienced temporarily in the lower reaches of the water flowing channel. These suggest that a larger water flow rate is needed for the channel next to the roof edge, and a higher inlet temperature or a greater water flow rate is required for a severe weather condition. There was reasonably good agreement between the measured and predicted water temperatures. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name= en-aut-sei= en-aut-mei= kn-aut-name=SongBaoyin kn-aut-sei=Song kn-aut-mei=Baoyin aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name= en-aut-sei= en-aut-mei= kn-aut-name=TakahashiTakashi kn-aut-sei=Takahashi kn-aut-mei=Takashi aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=Department of Mechanical Engineering affil-num=2 en-affil= kn-affil=Graduate School of Natural Science and Technology affil-num=3 en-affil= kn-affil=Graduate School of Natural Science and Technology affil-num=4 en-affil= kn-affil=Patedision Co. Ltd. END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=41 cd-vols= no-issue=1 article-no= start-page=52 end-page=62 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2007 dt-pub=200701 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title= kn-title=Heat and Mass Transfer Analysis of Fluidized Bed Grain Drying en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract= kn-abstract=The effects of heat and mass transfer parameters on the efficiency of fluidized bed drying have been studied to optimize the input and output conditions. The analysis was carried out using two different materials, wheat and corn. Energy and exergy models based on the first and second law of thermodynamic are developed. Furthermore, some unified non-dimensional experimental correlations for predicting the efficiency of fluidized bed drying process have been proposed. The effects of hydrodynamics and thermodynamics conditions such as the inlet air temperature, the initial moisture content and well known Fourier and Reynolds numbers on energy efficiency and exergy efficiency were analyzed using the developed model. A good agreement was achieved between the model predictions, non-dimensional correlations and the available experimental results. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name= en-aut-sei= en-aut-mei= kn-aut-name=SyahrulHusain kn-aut-sei=Syahrul kn-aut-mei=Husain aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HarukiNaoto en-aut-sei=Haruki en-aut-mei=Naoto kn-aut-name=春木直人 kn-aut-sei=春木 kn-aut-mei=直人 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University affil-num=2 en-affil= kn-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University affil-num=3 en-affil= kn-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University affil-num=4 en-affil= kn-affil=Graduate School of Natural Science and Technology, Okayama University END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=66 cd-vols= no-issue=650 article-no= start-page=149 end-page=156 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2000 dt-pub=20001025 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Sublimation Behavior of Annular Frost Layer by Impinging Jet Flow kn-title=衡突噴流による円環状霜層の昇華特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=低温熱交換器の伝熱面回りに発生する霜層は、熱伝達の低下や空気流路の減少に伴う送風動力の増加などの弊害をもたらすため、その効率的な除霜法の開発が重要な課題となっている。従来の除霜方法としては、逆サイクルを用いたホットガス方式や電気ヒーター方式等の加熱融解方式が挙げられる。しかしながら、これらの方法を用いると除霜運転時の冷却運転停止による冷却機能の低下、融解に使われる有効熱量が小さいこと（20％前後）による経済生の低下、除霜後の融解水の処理などが問題となっている一般に氷は、水の三重点（温度273.16K）以下の条件下においては、昇華蒸発を生じ、固相から直接水蒸気の生成となる。この昇華蒸発現象を利用して除霜を行えば、霜層は空気中に水蒸気となって拡散されるため、融解水は残らない。また、霜層上面から昇華蒸発するため、伝熱面が低温のまま除霜することが可能である。この昇華現象に関しては、熊田らはナフタレンを用いた昇華実験を行い、円管表面の局所熱伝達率を測定している。氷の昇華蒸発現象を利用した食品保存法である凍結乾燥に関しては、Kochsら自然対流下の種々の周囲条件下における昇華蒸発速度の予想を行っている。著者らは、基本的な霜層の昇華蒸発現象を解明することを目的に、水平霜層に平行に又は垂直に空気を流動した場合の昇華蒸発による除霜特性を報告してきた。本研究は、一般に用いられている円管群型低温熱交換器に形成される霜層の除霜に昇華蒸発を適用した場合の検討を行うものである。すなわち、円管群の最少単位としての単一円管に発達した円環状霜層に、二次元ノズルより低温空気を噴流状態で衝突させて昇華蒸発の促進を試みた。具体的には霜層の昇華蒸発に影響を及ぼす噴流出口空気速度、ノズルと霜層表面間距離、噴流出口温度、噴流空気の水蒸気質量濃度、初期霜層高さ、霜層の初期霜層密度などの各因子が、昇華蒸発による除霜挙動、物質伝達及ぼす効果について実験的に明らかにするものである。 kn-abstract=The present paper has dealt with a new method of defrosting by using the frost sublimation phenomenon which occurs below the triple point of water (273.16K, 610.5Pa). The present experimental study has focussed to examine the mass transfer of the annular frost layer developed on a cooling pipe exposed to an impinging jet flow. Morphology of the frost layer during sublimating was observed by using a CCD camera. It was understood that the mass flux of the frost layer increased with increasing the jet flow velocity and the difference of the mass concentration of water vapor between the frost surface and the inpinging jet flow. The nondimensional correlation equations of mass transfer of defrosting were derived as functions of various parameters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=TakamotoNaoki en-aut-sei=Takamoto en-aut-mei=Naoki kn-aut-name=高本直樹 kn-aut-sei=高本 kn-aut-mei=直樹 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=KawakamiYoshiaki en-aut-sei=Kawakami en-aut-mei=Yoshiaki kn-aut-name=川上理亮 kn-aut-sei=川上 kn-aut-mei=理亮 aut-affil-num=4 ORCID= en-aut-name=ImaiSeishi en-aut-sei=Imai en-aut-mei=Seishi kn-aut-name=今井誠士 kn-aut-sei=今井 kn-aut-mei=誠士 aut-affil-num=5 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=5 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Defrost kn-keyword=Defrost en-keyword=Frost Layer kn-keyword=Frost Layer en-keyword=Impinging Jet Flow kn-keyword=Impinging Jet Flow en-keyword=Sublimation kn-keyword=Sublimation en-keyword=Mass Transfer kn-keyword=Mass Transfer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=63 cd-vols= no-issue=610 article-no= start-page=291 end-page=298 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19970625 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Heat Storage Characteristics of Shape-Stabilized Latent Heat Storage Particles in a Fluidized Bed-Type Heat Storage Vessel kn-title=形状安定化球状潜熱蓄熱体を用いた流動層型潜熱蓄熱槽の流動および蓄熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=一般に固－液相変化潜熱蓄熱材（PCM）は、カプセル内に充填して使用される例が多い。このカプセル型潜熱蓄熱システムは、カプセル化に要する費用が多くかかり、そして、熱伝導率の小さなプラスチック材をカプセルとするため、その熱抵抗により潜熱蓄熱材の相変化温度付近での効率的熱抽出が出来なくなるなどの問題がある。例えば平板状の形状安定化潜熱蓄体に厚さ0.5mm～2.0mmのポリプロピレン製被覆（熱伝導率 0.195W/(m・K)）を施した場合、放熱完了時間は被覆のない場合に比較して7～15％増大することが確認されている。これらの問題点の解決策として、形状安定化潜熱蓄熱体を用いた脱カプセル化技術がある。形状安定化潜熱蓄熱体は担持材により潜熱物質の流出がなく、固体状粒子と同じ形状を保つものである。従って融解潜熱物質の流出防止用としてのカプセルに封入する必要なく、上述のカプセル型潜熱蓄熱の問題点を解決できるものである。さらに潜熱物質であるパラフィンは熱伝導率が0.194(60℃)～0.294(20℃)W/(m・K)と小さいため、これに熱伝導率が0.291(60℃)～0.333(20℃)W/(m・K)と大きなポリエチレンを混合して得られる形状安定化潜熱蓄熱体は、潜熱物質のみに比較して熱伝導率増大することも特徴である。また、カプセル型潜熱蓄熱システムにおいては、一般にカプセル蓄熱体を蓄熱槽に固定して使用する、いわゆる固定充填層を用い熱媒体を流動させて熱交換を行う方法が主になされてきた。固定充填層の場合には、固定された蓄熱体と熱媒体の熱交換により、熱媒体の流れ方向への温度差（温度勾配）が大きくなり、均一な熱交換が不可能となる。このため、蓄熱材と熱媒体が小温度差の蓄熱システムには向いておらず、下流域での蓄熱完了に時間がかかるなどの問題点がある。この問題点の解決方法としては、粒子状蓄熱材を流動化させ、蓄熱槽を流動層とし、その蓄熱粒子の混合作用により層内において均一な熱交換を行うことにより、熱媒体と蓄熱材粒子を小温度差にても熱交換させることが考えられる。さらに流動層型潜熱蓄熱槽にて蓄熱された球状潜熱蓄熱体を、空気流により管内高速搬送し、最終的に利用側での空気暖房や温水製造媒体として利用する、新たな潜熱蓄熱体システムが構築されれば、熱輸送時のポンプ動力も大きく削減されることにより、省エネルギーに大きく貢献すると考えられる。本研究では、上述の新たな潜熱蓄熱システムの蓄熱槽として、球状に成形した形状安定化潜熱蓄熱体を流動蓄熱体とし、熱媒体に空気を用いた、流動層型の潜熱蓄熱槽の可能性を検討するものである。本報告では、蓄熱槽内の流動化状態を知る上で重要となる可視化用試験部を用いた球状潜熱蓄熱体の流動状態の観察結果を示すとともに、蓄熱槽内の圧力損失と空塔流速の関係を定量的に明らかにし、蓄熱槽を固定充填層とした場合との比較・検討を行う、さらに、潜熱蓄熱の際に重要な要素となる潜熱蓄熱完了時間について送風動力、入口温度および蓄熱材粒子の静止層高さとの関係を流動層および固定充填層の場合について実験的に明らかにする。最終的に、潜熱蓄熱完了時間を予測する無次元整理式の提案を行うものである。 kn-abstract=This paper deals with fluidization and heat storage characteristics of shape-stabilized latent heat storage particles packed into a fluidized bed-type heat storage vessel. The shape-stabilized latent heat storage material consists of normal paraffin (pentacosane C_<25>H_<52>, latent heat 164 kJ/kg, melting point of 327.2 K) as a latent heat material, and polyethylene as a shape-stabilizing material. The pressure losses both on fluidized and on fixed particle layers were measured in order to investigate flow behavior in the heat storage vessel. It was found that the pressure loss of the fluidized particle layer was lower than that of the fixed particle layer. Furthermore, the effects of hot air flow rate, inlet air temperature and the amount of heat storage particles packed into the heat storage vessel on the completion time of the heat storage process were investigated. As a result, the nondimensional correlations for the completion time of the heat storage process were expressed in terms of nondimensional pumping power, the Stefan number and the ratio of the packed particle layer height to the diameter of the cylindrical heat storage vessel. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=OzakiKouichi en-aut-sei=Ozaki en-aut-mei=Kouichi kn-aut-name=尾崎公一 kn-aut-sei=尾崎 kn-aut-mei=公一 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=YamazawaTakayuki en-aut-sei=Yamazawa en-aut-mei=Takayuki kn-aut-name=山澤隆行 kn-aut-sei=山澤 kn-aut-mei=隆行 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Fluidized Bed kn-keyword=Fluidized Bed en-keyword=Latent Heat Storage kn-keyword=Latent Heat Storage en-keyword=Direct Contact Heat Exchange kn-keyword=Direct Contact Heat Exchange en-keyword=Paraffin kn-keyword=Paraffin en-keyword=Experiment kn-keyword=Experiment END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=63 cd-vols= no-issue=616 article-no= start-page=207 end-page=214 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19971225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Heat Energy Release Characteristics of Shape-Stabilized Latent Heat Energy Storage Particles in a Fluidized Bed-Type Heat Storage Vessel kn-title=形状安定化球状潜熱蓄熱粒子を用いた流動層型潜熱蓄熱槽の放熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=一般に、固液相変化潜熱蓄熱システムにおいては、熱媒体と蓄熱材とはカプセル壁により隔離されており、その熱抵抗が大きな熱損失と迅速な熱授受を阻害する要因となることから、著者らは潜熱体が融解しても蓄熱材が固相状態の形状を保つカプセル型の形状安定化平板状パラフィン蓄熱体の開発とその蓄熱槽内での蓄放熱特性に関する研究を行ってきた。また、前報においては、潜熱蓄熱槽内に充填した球状の形状安定化パラフィン蓄熱材を温空気流入により流動層化し、熱媒体である温空気の搬送動力の軽減と蓄熱材の均一な蓄熱効果の検討結果を報告した。本報告は、前報に述べた潜熱蓄熱操作により得られた形状安定化パラフィン系球状潜熱粒子充填層に低温空気を流入させ、流動層化した場合の、球状潜熱粒子群の放熱特性に関する実験結果を述べたものである。具体的には、この種の流動層型潜熱蓄熱槽の放熱特性を評価する上で重要な要素となる蓄熱槽出口空気温度および潜熱放熱完了時間に関して、送風動力、蓄熱槽入口空気温度および蓄熱材粒子層高さを実験因子として検討するものである。さらに、蓄熱槽出口空気温度および潜熱放熱完了時間を予測する無次元整理式の提案を試みるものである。 kn-abstract=This paper deals with heat energy release characteristics of shape-stabilized latent heat energy storage particles packed into a fluidized bed-type cylindrical heat energy storage vessel. This type of latent heat energy storage material consists of normal paraffin (pentacosane C_<25>H_<52>, latent heat : 164 kJ/kg, melting point of 327.2K) as a latent heat material, and polyethylene as a shape-stabilizing material. The effects of cold inlet air temperature and flow rate, and the amount of heat energy storage particles on the outlet air temperature from the heat storage vessel and the completion time of the heat energy release process were investigated. As a result, the non-dimensional correlations for the outlet air temperature from the heat storage vessel and the completion time of the heat energy release process were expressed in terms of non-dimensional pumping power, Stefan number and ratio of the packed particle layer height to the diameter of the cylindrical heat storage vessel. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=OzakiKoichi en-aut-sei=Ozaki en-aut-mei=Koichi kn-aut-name=尾崎公一 kn-aut-sei=尾崎 kn-aut-mei=公一 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=YamazawaTakayuki en-aut-sei=Yamazawa en-aut-mei=Takayuki kn-aut-name=山澤隆行 kn-aut-sei=山澤 kn-aut-mei=隆行 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Shape-Stabilized Phase Change Material kn-keyword=Shape-Stabilized Phase Change Material en-keyword=Heat Storage Process kn-keyword=Heat Storage Process en-keyword=Numerical Analysis kn-keyword=Numerical Analysis en-keyword=Transient Heat Transfer kn-keyword=Transient Heat Transfer en-keyword=Natural-Forced Convections kn-keyword=Natural-Forced Convections END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=64 cd-vols= no-issue=618 article-no= start-page=200 end-page=207 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1998 dt-pub=19980225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Heat Storage Characteristics of an Inclined Rectangular Heat Storage Vessel Packed with Plate Type of Shape-Stabilized Phase Change Material kn-title=傾斜配置した平板状形状安定化潜熱蓄熱材充填矩形蓄熱槽の蓄熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=一般に、潜熱蓄熱槽の蓄熱過程では、熱媒体流速を極力小さくすることにより、圧力損失の軽減や熱媒体の持つ熱エネルギーの有効利用を図る試みがなされており、さらに潜熱の放熱過程では、小さな熱媒体流速により、一定の高温水準での熱抽出が可能となる。例えば、齊藤らの研究においては、球カプセルを充填した円筒形蓄熱槽内熱媒体の流速は10mm/s以下の低流速領域である。また、阿部らの報告した円筒状蓄熱材充填蓄熱槽内の熱媒体流速は約0.5mm/sと極めて小さいものである。このように、熱媒体の強制対流による流速が小さい場合には、状況によって蓄熱槽内の熱媒体流路に発生した自然対流がその熱伝達特性を大きく左右することになり、強制－自然共存対流の検討が必要となる。流路内の強制－自然共存対流に起因する伝熱現象は流路形状、重力方向に対する強制対流の流れ方向、流路の加熱または冷却条件など諸因子によって複雑な様相を呈する。強制－自然共存対流伝熱現象は、電子機器の除熱や大洋州熱器などにおいて数多く見られる。この場合の伝熱現象の解析的扱いは矩形流路壁の熱境界条件として等温そして等熱流束の固定条件の場合が大半で、その壁面温度がその内部に有る相変化物質の潜熱吸収や放出により変化するような場合はほとんど取り上げられていない現状にある。著者らは垂直配置した矩形潜熱蓄熱槽内の蓄熱及び放熱特性に大きく影響を及ぼすことを明らかにしている。例えば、熱媒体入口流速がV=0.2mm/sの放熱過程においては、下向き流れ（強制対流方向は重力方向と同じ場合）においては、上向き流れ（強制対流方向は重力方向と逆の場合）に比較して、流路内に発生した自然対流が熱伝達を阻害し、その放熱完了時間を大幅に増大する結果となる。本研究は、平板状形状安定化処理パラフィン潜熱蓄熱材が充填された矩形蓄熱槽を研究対象とし、二次元非定常数値解析により、矩形蓄熱槽を傾斜することにより自然対流を抑制した場合における強制－自然共存対流熱伝達の蓄熱特性に及ぼす効果を検討するものである。さらに、熱媒体蓄熱槽入口流速、入口温度及び熱媒体流路幅の蓄熱特性に及ぼす影響も併せて検討を行ってある。 kn-abstract=The present study deals with the heat storage characteristics of the inclined rectangular vessel packed with spape-stabilized paraffin plates as a latent heat storage material by numerical analysis. It was found that the heat storage characteristics were remarkedly affected by the inclination angle of the rectangular vessel and the heat transfer medium flow direction, due to the presence of natural convection in the fluid flow channel between the paraffin plates. Numerical results revealed flow patterns, temperature profiles and heat storage characteristics for various inclination angles, inlet velocities and temperatures of the heat transfer medium fluid, and widths of the fluid flow channel. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=PingTu en-aut-sei=Ping en-aut-mei=Tu kn-aut-name=PingTu kn-aut-sei=Ping kn-aut-mei=Tu aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=OzakiKoichi en-aut-sei=Ozaki en-aut-mei=Koichi kn-aut-name=尾崎公一 kn-aut-sei=尾崎 kn-aut-mei=公一 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Shape-Stabilized Phase Change Material kn-keyword=Shape-Stabilized Phase Change Material en-keyword=Heat Storage Process kn-keyword=Heat Storage Process en-keyword=Numerical Analysis kn-keyword=Numerical Analysis en-keyword=Transient Heat Transfer kn-keyword=Transient Heat Transfer en-keyword=Natural-Forced Convections kn-keyword=Natural-Forced Convections END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=64 cd-vols= no-issue=621 article-no= start-page=178 end-page=185 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1998 dt-pub=19980525 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Flow Drag Reduction and Heat Transfer Characteristics of Water Flow with Fibrous Material in a Straight Pipe kn-title=繊維質系流動抵抗軽減剤添加水の直管内流動抵抗および熱伝達特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、効率的な熱エネルギーの管内輸送に関して、乱流抑制可能な添加剤を熱輸送媒体に添加することにより、その管内流動抵抗軽減効果を利用する研究開発が注目されている。特に、ある種の鎖状高分子や棒状ミセル構造を有する界面活性剤の微量添加水溶液は、管内流動抵抗を著しく減少させる。この現象をトムズ効果と呼び、多くの研究がなされている。現在も盛んにおこなわれているトムズ効果に関する研究は、例えば、富田によるポリエチレンオキサイド添加水溶液の流動抵抗および陽イオン性界面活性剤（塩化セチルトリメチルアンモニウムや、塩化オレイルビスヒドロキシメチルアンモニウム）添加水溶液の熱媒輸送系に関する研究などがある。さらに、Park らも塩化セチルトリメチルアンモニウムを用いた乱流構造に関する研究を行い、界面活性剤による乱流エネルギーの散逸効果を詳細な速度分布測定により明らかにしている。Fossa らは、高分子を用いた流動抵抗と熱伝達の実験を行った。筆者らも、前報において、棒状高分子（ポリエチレングリコール）や陽イオン性界面活性剤（臭化セチルトリメチルアンモニウム、そして塩化ドデシルトリメチルアンモニウム）を添加した水溶液の流動抵抗や熱伝達特性、管内速度分布に関する測定を行い、一般性のある無次元整理式の提案を行った。その結果、低温熱エネルギー輸送媒体として、界面活性剤添加水溶液を利用することで、流動ポンプ動力の低減、流量増加による装置全体の小型化や低コスト化、熱損失の低減効果などが可能であることを定量的に明らかにした。しかしながら、界面活性剤添加水溶液を実際に熱媒体として利用するには、様々な問題点が指摘されている。特に、界面活性剤添加水溶液の廃棄による周囲環境への汚染は深刻な問題となる。このため、活性炭などの投与による界面活性剤の吸着除去法などの対応策が提案されている。基本的には、界面活性剤添加水溶液と同じ流動抵抗軽減効果を有し、かつ環境負荷の少ない添加剤の使用が好ましい。従来の研究より、界面活性剤や鎖状高分子以外に流動抵抗軽減効果を示す添加剤として、ファイバあるいは石綿などの微細繊維、微細固体粒子の存在が報告されており、微細繊維懸濁液については加藤らやDaily らが、微細固体粒子懸濁液については渡辺らによる研究報告がある。しかしながら、これらの懸濁液の流動抵抗や熱伝達特性にわたる広範囲な機構を詳細に検討した研究報告は少ないようである。本研究では、界面活性剤以外のもので、その水溶液が流動抵抗軽減効果を示し、かつ環境負荷の少ない添加剤として繊維質添加剤を選定し、熱エネルギー輸送媒体としての管内流動抵抗及び熱伝達性の測定検討を行った。さらに、管内速度分布および管内温度分布の測定から、流動抵抗と熱伝達特性のメカニズムの解明を試みている。最終的には、環境負荷の少ない繊維質系添加剤添加水溶液による熱エネルギー輸送に関する基礎資料の提供を行った。 kn-abstract=Some kinds of surfactants are useful to reduce flow drag in a turbulent pipe flow by Toms effect. However, it needs a lot of cost to make these surfactant harmless material to the environment. On the other hand, the fibrous substance such as pulp fibers and cellulose are harmless additives to the environment. This paper has dealt with the flow drag reduction and heat transfer characteristics of the water suspension flow mixed with fine fibers in a straight pipe. Measurements of velocity and temperature profile in a circular pipe flow were made in order to examine the flow drag and heat transfer characteristics of the turbulent and laminar flow. The nondimensional equations of pipe flow resistance and heat transfer were derived in terms of various nondimensional parameters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HarukiNaoto en-aut-sei=Haruki en-aut-mei=Naoto kn-aut-name=春木直人 kn-aut-sei=春木 kn-aut-mei=直人 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=OzakiKoichi en-aut-sei=Ozaki en-aut-mei=Koichi kn-aut-name=尾崎公一 kn-aut-sei=尾崎 kn-aut-mei=公一 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Flow Drag Reduction kn-keyword=Flow Drag Reduction en-keyword=Convection Heat Transfer kn-keyword=Convection Heat Transfer en-keyword=Fibrous Subsrance kn-keyword=Fibrous Subsrance en-keyword=Toms Effect kn-keyword=Toms Effect en-keyword=Fiber Suspension Flow kn-keyword=Fiber Suspension Flow END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=64 cd-vols= no-issue=627 article-no= start-page=312 end-page=319 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1998 dt-pub=19981125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Liquid-Liquid Direct Contact Heat Exchange Using a Perfluorocarbon Liquid for Waste Heat Recovery : Heat Transfer Characteristics obtained with Perfluorocarbon Droplets Descending in a Hot Water Medium kn-title=フッ素系不活性液体を熱回収用媒体として用いた液-液直接接触熱交換に関する研究 : 温水中を降下するフッ素系不活性液滴群についての伝熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、未利用エネルギー活用の観点から、工場や家庭温排水などを熱源として利用する廃熱回収用熱交換器の開発が急務となっている。従来のシェルアンドチューブなどの隔壁型交換器では、伝熱面に排水中のごみやスケールが堆積し、その伝熱効率が著しく低下する等の問題点があった。この問題解決として、このような汚濁排水中に、非水溶性熱媒体を噴射・注入し、直接接触熱交換により、熱抽出が可能となる。このような直接接触熱交換法は、個体壁伝熱面の汚れによる伝熱効率低下の問題がなくなり、廃熱回収用熱交換方式として極めて有効である。さらに、この熱交換法は、個体壁を介さないために高い熱通過率が得られ、小温度差での熱交換に有効である。また、液－液の直接接触する界面が、そのまま伝熱面に相当するため、単位体積当たりの伝熱面積が増加する利点を有する。本研究は、下水等の汚れた熱水源より効率的な熱回収をする手段として液液直接熱交換法に注目したものであり、熱回収媒体としてフッ素系不活性液体を熱源水へ噴射し、形成したフッ素系不活性液滴群と熱源水の直接接触による、流動及び熱伝達特性を検討するものである。すなわち、円形単孔ノズルから高密度のフッ素系不活性液体を熱源である温水槽へ上部より噴射し、その液滴群形成過程の観察及び液滴群の流れの特性の解明を通じて、熱水源からの直接熱交換法による熱抽出に関する基礎特性を明らかにすることを目的とする。最終的に、この種の熱源水よりの熱回収媒体としてフッ素系不活性液体を用いた場合における実用に寄与する無次元熱伝達率等に関する実験整理式の検討をも行うものである。 kn-abstract=This paper deals with the heat transfer characteristics of a liquid-liquid direct contact operation in which a Perfluorocarbon (PFC) liquid is released in a hot water stream, a low-grade heat source such as urban sewage, for the purpose of heat recovery from it. The paper reports on a set of experiments in which a PFC liquid (1800 kg/m^3 at 20℃) was continuously injected from a single, downward-facing nozzle into a slow, upward flow of hot water to be disintegrated into droplets descending in, and thereby heated from the water flow. The results of the experiments show how the size distribution and the translational motions of the droplets affect the overall coefficient for the water-flow-to-droplets heat transfer and also the temperature effectiveness for the droplets. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=OzakiKoichi en-aut-sei=Ozaki en-aut-mei=Koichi kn-aut-name=尾崎公一 kn-aut-sei=尾崎 kn-aut-mei=公一 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=YokoyamaNaoki en-aut-sei=Yokoyama en-aut-mei=Naoki kn-aut-name=横山直樹 kn-aut-sei=横山 kn-aut-mei=直樹 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Direct Contact Heat Transfer kn-keyword=Direct Contact Heat Transfer en-keyword=Natural Convection kn-keyword=Natural Convection en-keyword=Heat Transfer Coefficient kn-keyword=Heat Transfer Coefficient en-keyword=Perfluorocarbon Liquid Droplet kn-keyword=Perfluorocarbon Liquid Droplet en-keyword=Temperature Effectiveness kn-keyword=Temperature Effectiveness END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=65 cd-vols= no-issue=631 article-no= start-page=161 end-page=168 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1999 dt-pub=19990325 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Transient Heat Release Characteristics of a Latent Heat Storage Vessel Packed with Polyethylene Pellets kn-title=架橋ポリエチレン粒子充填潜熱蓄熱槽の非定常放熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=エネルギーの効率的変換及び熱エネルギーの有効利用の立場から、著者らは脱カプセル型の表面架橋を施した形状安定化潜熱蓄熱材の開発とその蓄熱槽内での蓄放熱特性をそれぞれ実験及び数値計算により解明し、その優れた蓄放熱特性を明らかにした。さらに、前報では、中温度水準（130～150℃）の潜熱蓄熱材として表面架橋処理を施した形状安定化ポリエチレンペレット（以下粒状蓄熱材と呼ぶ）に着目し、粒状蓄熱材と熱媒体としてのエチレングリコール水溶液（以下熱媒体と呼ぶ）を充填した新たな潜熱蓄熱槽を提案した。すなわち、その蓄熱槽下部に設けた電気ヒーターの加熱により、蓄熱槽内の熱媒体の沸騰そしてその凝縮現象に伴う大きな凝縮熱により、粒状蓄熱材を急速に融解蓄熱した場合の蓄熱性を諸因子のもとで解明した。本報告は、前報の粒状蓄熱材を融解蓄熱した蓄熱槽からの熱抽出、すなわち融解した粒状蓄熱材の凝固に伴う放熱特性を実験及び数値計算により解明し、この種の新しいタイプの潜熱蓄熱システムの特徴を明らかにするものである。まず、放熱実験結果に基づいた数値計算モデルを提案し、その放熱特性に影響を及ぼす熱媒体の入口流速、熱媒体の入り口温度及び粒状蓄熱材の充填高さ等の効果を実験と数値計算により総合的に検討するものである。特に、得られた結果をもとに、この種の潜熱蓄熱槽の放熱完了時間に関する無次元整理式の誘導も試みてある。 kn-abstract=Transient heat release characteristics of a latent heat storage vessel packed with surface cross-linked form stabilized high-density polyethylene pellets as a phase change material (PCM) have been investigated numerically and experimentally. The obtained results revealed the effects of the inlet velocity, the inlet temperature of ethylene glycol/water solution as a heat transfer medium, and the amount of the PCM on the heat release characteristics. As a result, the nondimensional correlation equation of the completion time of the heat release process was derived as a function of some nondimensional parameters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=LiZhongmin en-aut-sei=Li en-aut-mei=Zhongmin kn-aut-name=李中民 kn-aut-sei=李 kn-aut-mei=中民 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=OzakiKoichi en-aut-sei=Ozaki en-aut-mei=Koichi kn-aut-name=尾崎公一 kn-aut-sei=尾崎 kn-aut-mei=公一 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Heat Release kn-keyword=Latent Heat Release en-keyword=Polyethylene Pellets kn-keyword=Polyethylene Pellets en-keyword=Surface Cross-Link kn-keyword=Surface Cross-Link en-keyword=Numerical Analysis kn-keyword=Numerical Analysis en-keyword=Forced Convection Heat Transfer kn-keyword=Forced Convection Heat Transfer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=65 cd-vols= no-issue=635 article-no= start-page=268 end-page=275 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1999 dt-pub=19990725 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Heat Release Characteristics of Middle Temperature Latent Heat Storage Vessel by Means of Direct Contact Heat Exchange Method kn-title=直接接触熱交換法を用いた中温度潜熱蓄熱槽の放熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、昼夜間の電力需要負荷平準化対策の一つとして、夜間等の余剰な電力を用いて、これを昼間に利用する潜熱蓄熱システムへの関心が高まりつつある。特に、固－液相変化潜熱蓄熱システムは、潜熱蓄熱材の凝固・融解潜熱を利用して蓄熱操作を行うため、蓄熱材単位質量当たりの貯蔵熱量が、水などの顕熱蓄熱システムと比較して大きくなり、同一熱量を蓄熱する場合、蓄熱槽の小型化が可能となる。さらに、その放熱過程において、熱媒体の取り出し温度が蓄熱材の融点近傍でほぼ一定となるため、一定温度水準での熱抽出に適している利点を有する。また、適当な融点を持つ潜熱物質を選択することにより、熱媒体取り出し温度レベルを自由に選択できることも潜熱蓄熱材の有する特徴の一つである。本研究においては、潜熱蓄熱材と熱媒体とは互いに不溶解な物質を選択し、両者を伝熱壁面を介さずに直接接触交換する形式の熱交換法を採用し、高密度の液相状態の潜熱蓄熱材をノズルから上部より、熱媒体槽中に噴射・注入して液滴として分散させる。分散した液滴状の蓄熱材が熱抽出用熱媒体との密度差により沈降しながら直接接触熱交換により、液滴表面より凝固相変化して潜熱放熱を行う際の熱特性を実験的に検討するものである。直接接触式熱交換法では、液滴群の表面が伝熱面に相当するので、単位面積当たりの伝熱面積が大きくなり、蓄熱槽のコンパクト化が可能である。また、構造が簡単で、隔壁を介さないため伝熱性能に優れ、他の熱交換法と比較して圧力損失が小さく、建設費が安価となり、保守が容易であるなどの特徴を持つ。本研究で採用する潜熱蓄熱材は、潜熱量の大きなメソ－エリスリトール（以下m-E,C4,H10,O4,固相密度1400kg/m3,融点Tm=119℃で融解潜熱L=375kj/kg）を採用し、m-E蓄熱材と不溶性なシリコン油を熱抽出媒体とした。実験は、蓄熱状態の液状m-E蓄熱材をノズルから熱抽出媒体としてのシリコン油槽中にスプレー状に噴射・沈降した場合の液相状態のm-E蓄熱材の直接接触凝固による放熱特性にえいきょうを及ぼす諸因子の効果を検討したものである。 kn-abstract=Experiment has been performed of heat transfer characteristics of the middle temperature latent heat storage system of the direct-contact heat transfer by using m-E (meso-Erythritol, melting point of 119℃, latent heat of 375 kJ/kg) droplets as a latent heat storage material and silicone oil as a heat transfer medium. In the present study the liquid m-E was injected into the heat tranfer medium through a circular nozzle. The m-E droplets changed from liquid to solid phase during falling in the heat transfer medium at low temperature. From the measuring results of m-E droplet diameter, falling velocity, and solidification rate, the nondimensional empirical equations of the arithmetic mean diameter of the droplets and falling velocity, the solidification rate and the overall heat transfer coefficient were derived as a function of the characteristic arithmetic mean diameter, the terminal velocity, temperature and physical properties. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=OzakiKoichi en-aut-sei=Ozaki en-aut-mei=Koichi kn-aut-name=尾崎公一 kn-aut-sei=尾崎 kn-aut-mei=公一 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=EmotoKazuo en-aut-sei=Emoto en-aut-mei=Kazuo kn-aut-name=江本和生 kn-aut-sei=江本 kn-aut-mei=和生 aut-affil-num=4 ORCID= en-aut-name=KakiuchiHiroyuki en-aut-sei=Kakiuchi en-aut-mei=Hiroyuki kn-aut-name=垣内博行 kn-aut-sei=垣内 kn-aut-mei=博行 aut-affil-num=5 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=5 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Heat Storage kn-keyword=Latent Heat Storage en-keyword=Direct Contact Heat Transfer kn-keyword=Direct Contact Heat Transfer en-keyword=Meso-Erythritol Droplet kn-keyword=Meso-Erythritol Droplet en-keyword=Solidification Rate kn-keyword=Solidification Rate en-keyword=Overall Heat Transfer Coefficient kn-keyword=Overall Heat Transfer Coefficient END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=65 cd-vols= no-issue=639 article-no= start-page=239 end-page=246 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1999 dt-pub=19991125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Transient Desorption Characteristics of Fibrous Organic Adsorbent kn-title=繊維系有機吸着剤の過渡的脱着特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、省エネルギーや環境問題の観点から、フロン系冷媒を用いない低温排熱回収型機器の開発が急務となっている。特に、水（水蒸気）を作動冷媒とする吸着式冷凍機やデシカントクーリングシステムは、環境調和型の省エネルギー機器として注目されている。この種の吸着剤を用いた従来の研究は、ゼオライト/水系、シリカゲル/水系や活性炭/アルコールに関する実験や数値計算による吸着平衡特性や吸着剤充填層の非定常特性に関する研究が報告されている。しかしながら、シリカゲルなど無機系の吸着剤を使用した吸着システムでは、吸着・脱着過程の繰り返しによる吸着剤の劣化（微粒子化現象）による吸着能力の低下や通気抵抗の増大に伴う吸着システム性能の低減が問題とされてきた。著者らは、このような無機系吸着剤であるポリアクリル酸ナトリウム架橋体に着目し、その吸着性に関する基礎研究を行ってきた。前報においては、繊維状有機吸着剤を用いた各種の冷凍・空調システム開発の基礎資料を得る目的より、繊維状有機吸着剤充填層に一定温度・湿度・流速の湿潤空気を通気させた場合の水蒸気吸着特性および流動抵抗について定量的な検討を行った。本研究においては、水蒸気を吸着した繊維状有機吸着剤の再生過程に着目し、繊維状吸着剤充填層に低湿度の空気を通気させた場合の非定常的脱着特性および流動抵抗特性について実験的に検討したものである。特に、この種の有機吸着剤の基本的性質は現在のところあまり知られていないので、前報の吸着特性と本脱着特性の対比を行いながら、マクロな立場で取り上げた吸着剤充填層の特徴を明らかにする。 kn-abstract=An experimental investigation was performed to determine the transient desorption characteristics of a fibrous type organic adsorbent, which was composed of the bridged complex of sodium polyacrylate as a new kind of adsorbent. The test fibrous adsorbent was packed in a cylindrical vessel, and dry air was passed through it. The experiments were conducted under various conditions of air velocity, temperature, relative humidity and vessel length. As a result, the pressure loss for the packed bed of the test fibrous adsorbent showed a similar tendency to that for the packed bed of spherical particles. The mass transfer data was correlated by the modified Sherwood number, the Reynolds number, the Schmidt number, the ratio of desorbed water vapor mass to fibrous adsorbent mass, the nondimensional temperature and the ratio of vessel length to fiber diameter. Fourier number for the completion times of adsorption processes were also correlated by Reynolds number, and the ratio of desorbed water vapor mass to fibrous adsorbent mass, the nondimensional temperature and the ratio of vessel length to fiber diameter. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=OzakiKoichi en-aut-sei=Ozaki en-aut-mei=Koichi kn-aut-name=尾崎公一 kn-aut-sei=尾崎 kn-aut-mei=公一 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=ShimoyamaRikio en-aut-sei=Shimoyama en-aut-mei=Rikio kn-aut-name=下山力生 kn-aut-sei=下山 kn-aut-mei=力生 aut-affil-num=4 ORCID= en-aut-name=KidaTakahisa en-aut-sei=Kida en-aut-mei=Takahisa kn-aut-name=木田貴久 kn-aut-sei=木田 kn-aut-mei=貴久 aut-affil-num=5 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=5 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Mass Transfer kn-keyword=Mass Transfer en-keyword=Packed Bed kn-keyword=Packed Bed en-keyword=Organic Adsorbent kn-keyword=Organic Adsorbent en-keyword=Water Vapor kn-keyword=Water Vapor en-keyword=Desorption kn-keyword=Desorption END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=66 cd-vols= no-issue=645 article-no= start-page=231 end-page=238 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2000 dt-pub=20000525 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Heat Storage Characteristics of Latent Microcapsules Using Hot Air Bubbles by Direct Contact Heat Exchange kn-title=温空気泡群と潜熱マイクロカプセルとの直接接触熱交換による蓄熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=従来より、顕熱蓄熱材として使用されてきた水に代わり、水に分散相として固－液潜熱蓄熱材を混合した機能性熱媒体と呼ばれる輸送性に富む蓄熱材混合水が開発され、新たな蓄熱媒体としての利用が注目されている。この種の機能性熱媒体の典型的なものとして、氷水スラリー、そして熱媒体としての水又は水溶液に炭化水素等の潜熱蓄熱材を微細化し、分散混合したものがある。後者の具体例として、潜熱蓄熱材である微細化したパラフィン粒子を界面活性剤により水又は水溶液中に分散混合した Oil/Water 型エマルジョンやパラフィンをマイクロカプセル内に充填して水又は水溶液中に分散混合した潜熱マイクロカプセル混合水が開発されている。しかしながら、氷水スラリーでは、氷粒子と水又は水溶液の密度差による浮力により、低流速管内搬送時においては、氷粒子が管上部壁に滞留し、管内流動抵抗の増大をもたらすことや、氷粒子同士の焼結に伴う氷塊による管閉塞などの問題点が指摘されている。一方、微細潜熱蓄熱材混合水の場合には、管内搬送時に安定した均質混合流が得られ、層分離や管閉塞の発生を防止することも可能である。さらに、潜熱蓄熱材としてのパラフィンの種類や含有質量割合を変えることにより、利用可能な温度（融点温度）そして潜熱蓄熱量を任意に設定することが可能であり、蓄熱システムの設計段階においても蓄熱効率の向上及び配管スペースの縮小などが期待される。しかしながら、このような微細潜熱蓄熱材混合水は、粘性が大きく、隔壁型熱交換器ではその流動に伴うポンプ動力の著しい増大が指摘されている。本研究は、固－液潜熱蓄熱材であるパラフィンを充填したマイクロカプセル群を水中に分散混合して作成した機能性熱媒体を用いた暖房空調用蓄・放熱システムの構築に必要となる、潜熱蓄熱特性の解明を目的としている。前述の蓄熱材混合水では隔壁型熱交換器内流動に伴う大きなポンプ動力を回避する目的から、本研究では、熱媒体である温空気から潜熱蓄熱材への蓄熱過程における熱交換方法として、高い熱伝達性を得ることが可能な気－液直接接触熱交換を採用してある。このため本研究では、蓄熱材への蓄熱の際に重要な因子である蓄熱槽出口空気温度に関連する温度効率、蓄熱槽出入り口空気のエンタルピー差及び潜熱蓄熱完了時間に着目し、これらに影響を及ぼす入口空気温度及び湿度、蓄熱材混合水中の潜熱蓄熱材の潜熱体質量濃度並びに初期蓄熱材混合水層高さなどの各因子の効果を実験的に明らかにするものである。さらにこれらの測定結果から温度効果率、蓄熱槽出入り口エンタルピー差及び潜熱蓄熱完了時間に関する無次元整理式の提案も行ってある。 kn-abstract=This paper has dealt with the heat storage characteristics of fine microcapsules packed with latent heat storage material in the water layer. The heat storage operation to the latent microcapsules was carried out using hot air bubbles by direct contact heat exchange. The microcapsule consists of n-paraffin as a core latent-heat storage material and melamine resin as a coating substance. The relation of the completion time of latent-heat storage to some parameters was examined experimentally. The non-dimensional correlation equations for the completion time of latent-heat storage process had were derived in terms of the ratio of water layer height to diameter of microcapsule, Reynolds number for air flow, Stefan number and modified Stefan number for absolute humidity of flowing air. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=TsukamotoHirofumi en-aut-sei=Tsukamoto en-aut-mei=Hirofumi kn-aut-name=塚本普文 kn-aut-sei=塚本 kn-aut-mei=普文 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=KimMyoung-Jum en-aut-sei=Kim en-aut-mei=Myoung-Jum kn-aut-name=金明俊 kn-aut-sei=金 kn-aut-mei=明俊 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Heat Storage kn-keyword=Latent Heat Storage en-keyword=Direct Contact Heat Exchage kn-keyword=Direct Contact Heat Exchage en-keyword=Paraffin kn-keyword=Paraffin en-keyword=Air Bubble kn-keyword=Air Bubble en-keyword=Microcapsule kn-keyword=Microcapsule END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=66 cd-vols= no-issue=647 article-no= start-page=204 end-page=211 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2000 dt-pub=20000725 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Flow Resistance and Heat Transfer Characteristics of Flowing Cold Water with Flow Drag Reduction Surfactant in Curved Pipes kn-title=管内流動抵抗低減用界面活性剤を添加した低温水の曲がり管部における流動抵抗低減効果と熱伝達特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=水系の熱輸送媒体に各種の流動抵抗低減剤（界面活性剤又は鎖状高分子等）を添加し、発生する流動抵抗低減効果（トムズ効果）によりポンプ動力の低減や配管からの熱損失の軽減を意図した高効率的な熱エネルギー輸送技術が注目されている。Usuiらは界面活性剤の添加による円管内流動抵抗低減に関する実験と数値解析の比較検討を行っている。またKawaguchiらはトムズ効果による乱流抑制機構解明のため、レーザー流速計により界面活性剤添加水の矩形流路内での速度分析や乱流強度の測定結果を報告している。さらに、佐藤らは界面活性剤添加水の乱流特性の測定と乱流促進体を付した平板状熱伝達面における伝熱促進の検討を行っている。R. Smith らも水溶性高分子添加水の円管内熱伝達特性の報告を行っている。筆者らも、これまでに流動抵抗低減剤として鎖状高分子、界面活性剤、及びパルプ繊維を用いた場合の円管内流動抵抗低減と熱伝達特性に関する研究を報告している。これらの研究は、主に円形や矩形の直管試験部の流動と熱伝達特性の解明に焦点を当てているが、流動抵抗低減効果を利用する冷暖房システム等では、直管以外にも様々な配管附属品が使用されている。特に、流動方向の変更には様々な曲率の曲がり管が用いられている。このような曲がり部を有する配管における流動抵抗や熱伝達特性に関する研究としては、伊藤、森ら及び Janssen らにより、曲がり管における水などのニュートン流体の流動抵抗や熱伝達特性に関して、発生した剥離流れや2次流れの存在が大きな影響を及ぼすことが報告されている。一方、ニュートン流体に代わり流動抵抗低減剤添加水が曲がり管内を流動する場合には、曲がり部で発生する2次流れやはく離流れなどにより、その流れ構造が直管部の場合と大きく異なり、その流動抵抗および熱伝達特性も直管部の場合とは異なる傾向を示すものと思われる。本論文は、流動抵抗低減剤を添加した低温水が曲がり管内を流動した場合の流動抵抗と熱伝達特性の解明を目的としたものである。本研究では、曲がり部の多い建物内配管や熱交換器内の伝熱管を対象として、比較的直径の小さな円管で様々な曲率半径比をもつ曲がり管領域における流動抵抗低減剤添加水の管内速度分布、流動圧力損失そして局所及び平均熱伝達率の実測を試みている。最終的には、流動抵抗低減剤添加水の曲がり管部の管摩擦係数と平均熱伝達率に関して、曲がり管部の曲がり角度、曲率半径比そして流速等の影響を加味した無次元実験整理式の提案を行うものである。 kn-abstract=This paper has dealt with the flow resistance and heat transfer characteristics of flowing cold water with flow drag reduction additive in curved pipes. A cationic surfactant was used as the flow drag reduction additive. The flow drag resistance and the local heat transfer coefficient of cold water flow in some curved pipes were measured under the constant heat flux heating wall condition. It was found that the flow drag and heat transfer reduction effect by the surfactant was depended on the angle and curved ratio of the curved pipes. The nondimensional correlative equations of flow resistance and heat transfer coefficient of cold-water flow with the surfactant in the curved pipe were derived in terms of various nondimensional parameters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HarukiNaoto en-aut-sei=Haruki en-aut-mei=Naoto kn-aut-name=春木直人 kn-aut-sei=春木 kn-aut-mei=直人 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Surfactant kn-keyword=Surfactant en-keyword=Flow Drag Reduction kn-keyword=Flow Drag Reduction en-keyword=Curved Pipe kn-keyword=Curved Pipe en-keyword=Convection Heat Transfer kn-keyword=Convection Heat Transfer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=66 cd-vols= no-issue=651 article-no= start-page=212 end-page=219 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2000 dt-pub=20001125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Defrost Behavior of Frost Layer Developed on Two Cooling Pipes by Sublimation Phenomenon kn-title=着霜2円管の昇華による除霜挙動 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=著者らは、基本的な霜層の昇華蒸発現象を解明することを目的に、水平霜層に平行又は垂直に空気を流動した場合の昇華蒸発による除霜特性を報告してきた。また前報において、一般に用いられている円管群型低温熱交換器に形成される霜層の除霜に昇華蒸発を適用した場合の検討を行うため、単一円管に発達した円環状霜層に、二次元ノズルより低温空気を噴流状態で衝突させて、霜層の昇華蒸発挙動の観察を試みた。本報では、実際の低温円管式熱交換器に発達した霜層の、昇華蒸発による除霜モデルに近づけるため、まず着霜した2円管における霜層の昇華蒸発の検討を行うものである。すなわち、二次元ノズルからの空気噴流を、その流動方向に2列に配置した着霜状態である2円管に衝突させて、円環状霜層の昇華蒸発を行う。この場合の霜層の昇華蒸発は、周囲空気の流動状態に大きく左右され、特に下流側の霜層はその影響を大きく受けることが予想される。本研究においては2つの円環状霜層の昇華蒸発に影響を及ぼす噴流出口空気速度、初期霜層高さ、霜層の初期霜層密度、2本の着霜円管の管ピッチなどの各因子が、昇華蒸発による除霜挙動、そして物質伝達に及ぼす効果について実験的に明らかにするものである。 kn-abstract=The present paper has dealt with a new defrost measure by using sublimation phenomenon which occurs below the triple point of water (273.16 K, 610.5 Pa) The present experimental study has focused to examine the mass transfer of annular frost layers developed on two cooling horizonal pipes set in a vertical direction which was exposed to an impinging jet air flow. The morphology of the frost layer during sublimating was observed by using a CCD camera. The nondimensional correlation equations of mass transfer were derived as a function of various parameters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=KawakamiYoshiaki en-aut-sei=Kawakami en-aut-mei=Yoshiaki kn-aut-name=川上理亮 kn-aut-sei=川上 kn-aut-mei=理亮 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Defrost kn-keyword=Defrost en-keyword=Frost Layer kn-keyword=Frost Layer en-keyword=Impinging Jet Flow kn-keyword=Impinging Jet Flow en-keyword=Sublimation kn-keyword=Sublimation en-keyword=Mass Transfer kn-keyword=Mass Transfer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=66 cd-vols= no-issue=652 article-no= start-page=164 end-page=171 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2000 dt-pub=20001225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Sorption Characteristics of Honeycomb Type Sorption Element Composed of Organic Sorbent kn-title=有機系収着剤を塗布したハニカム状収着エレメントの収着特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=従来の蒸気圧縮式や吸収式冷凍機を冷熱発生源とする冷熱システムに代わり、環境を考慮した革新的吸着剤等を用いた新しい冷房空調システムの構築への関心が増大している現状にある。吸着剤を用いた代表的なクローズドサイクルとして吸着式冷凍機があり、ゼオライト/水系、シリカゲル/水系や活性炭/アルコール系等に関する実験や数値計算より、それらの吸着特性が明らかにされつつある。一方、これらの吸着剤を用いたオープンサイクルとしてデシカントクーリングや調湿などの研究開発が近年盛んに欧米を中心に行われるようになった。しかしながら、これらの無機系吸着剤を利用した吸着システムでは、その吸脱着の繰り返し操作による吸着剤の劣化に伴う吸着能力の低減や通気抵抗の増大による吸着システム性能の低下が問題とされている。また、吸着剤からの吸着質の脱着に比較的高い温度（80℃程度以上）を必要とすることによる熱源の選択肢が狭いことや無機吸着剤製造コストが高いなども普及を阻害している原因とされている。最近に至り、高分子固体へ蒸気を収着させる新たな収着剤を利用したヒートサイクルが出現している。高分子固体界面へ水蒸気が拘束される現象は、通常の吸着（Adsorption）現象とは呼ばず、収着（Sorption）現象と呼んでいる。この種の収着剤は80℃以下の比較的低温で水蒸気の脱着が可能なことと収着・脱着操作の繰り返しによる収着剤の耐劣化性に優れ、さらに低温での化学反応操作により比較的廉価で収着剤の製造が可能なことから、今後低温排熱の有効利用や環境調和型の調湿や怜熱発生機器への応用が期待されるものである。著者らは、高分子収着剤としてポリアクリル酸ナトリウム架橋体を繊維状に加工した収着剤充填層内に湿り空気を流動した場合の収着・脱着特性に関する基礎研究の結果から、その収着・脱着性能は優れているが、流動抵抗が大きくなる欠点を有することを報告した。本研究は、具体的なデシカント調湿器やデシカントクーリング機器を想定して、ハニカム構造に成形したポリアクリル酸ナトリウム架橋体型収着剤の構造や平衡収着特性そして流動湿り空気との非定常収着特性に影響を及ぼす諸因子の効果を実験的に検討するものである。得られた結果は、収着式の冷凍機などへも活用可能である。 kn-abstract=This paper has dealt with the sorption characteristics of honeycomb shape type sorbent element composed of new organic sorbent which was composed of the bridged complex of sodium polya-crylate. The transient experiments in which the moist air was passed into the honeycomb type sorbent element were conducted under various conditions of air velocity, temperature, relative-humidity and honeycomb length. As a result, the effective mass transfer coefficjent of the organic sorbent sorbing the water-vapor was non-dimensionalized as a function of Reynolds number, modified Stefan number and non-dimensional honeycomb length. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=KidaTakahisa en-aut-sei=Kida en-aut-mei=Takahisa kn-aut-name=木田貴久 kn-aut-sei=木田 kn-aut-mei=貴久 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=KanedaMakoto en-aut-sei=Kaneda en-aut-mei=Makoto kn-aut-name=金田淳 kn-aut-sei=金田 kn-aut-mei=淳 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Scorption kn-keyword=Scorption en-keyword=Organic Sorbent kn-keyword=Organic Sorbent en-keyword=Water Vapor kn-keyword=Water Vapor en-keyword=Honeycomb Shape kn-keyword=Honeycomb Shape en-keyword=Mass Transfer kn-keyword=Mass Transfer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=67 cd-vols= no-issue=660 article-no= start-page=237 end-page=244 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2001 dt-pub=20010825 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Water Vapor Sorption Characteristics of Powder Type Organic Sorbent in a Moist Air Fluidized Bed kn-title=湿り空気による粉末状有機系収着剤流動層の水蒸気収着特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、都市部において冷暖房や給湯機器等からの排熱は、100℃以下の低温排熱として大量に周囲環境へ放出され、ヒートアイランド現象の主要因となっている。これらのエネルギー消費に伴う環境問題を解決する手段の一つとして環境負荷が小さく、同時に低温未利用熱エネルギーの回収利用可能な熱源機器の開発が熱望されている。水蒸気の潜熱回収可能な前熱交換器や水蒸気を作動流体とする吸着式冷凍機は、比較的低温度レベルの排熱を利用して運転可能な熱駆動型機器である。このことから次世代のヒートサイクルとして従来から開発が続けられてきた。しかしながら、現在低温排熱駆動ヒートサイクル用吸着剤として用いられているシリカゲルやゼオライト等の無機系吸着材は吸着・脱着操作の繰り返しにより、その顆粒状吸着剤粒子の微細化現象が起こり、吸着剤充填層内での水蒸気に対する流動抵抗の増大となる。その結果、水蒸気の物質および伝熱性能の低下となり、この種の装置の小型化を阻害している大要因となっている。著者らは、このような無機系吸着剤に代わるものとして、高分子からなる有機系吸着剤（ポリアクリル酸ナトリウム架橋体）の収着量の多さ、その収着剤の柔軟そして加工性の良さに着目し、繊維状に成形した収着剤やハニカム状に加工した収着剤のオープンサイクルにおける水蒸気の収着特性に関する基礎研究を報告してきた。本研究では、粉末状に加工した収着剤を充填した層に湿り空気を吹き込み、その粉末状収着剤充填層を流動層化した場合の粉末状収着剤の流動状態や水蒸気の収着特性に関する実験的検討を行うものである。実験因子としては、収着剤充填層高さ、流動湿り空気の温度や湿度そして流速等を取り上げ、その収着剤の水蒸気および熱移動特性に及ぼすそれらの実験因子の効果を検討するものである。 kn-abstract=This paper has dealt with water vapor sorption characteristics of powder type organic sorbent bed by flowing a moist air. The powder type sorbent was fluidized in a rectangular vessel by the moist air flow. The sorption rate of vapor and the variation in temperature in the sorbent bed were measured under various air temperature and humidity conditions. It was found that the volume of the sorbent particles increased with in an increase in the amount of water vapor sorption. Finally, Sherwood number for water vapor mass transfer was expressed in terms of Reynolds number, the modified Stefan number, the ratio of sorbent particle diameter to fluidized bed height and Schmidt number. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=KidaTakahisa en-aut-sei=Kida en-aut-mei=Takahisa kn-aut-name=木田貴久 kn-aut-sei=木田 kn-aut-mei=貴久 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=KamedaKiyohiro en-aut-sei=Kameda en-aut-mei=Kiyohiro kn-aut-name=亀田澄広 kn-aut-sei=亀田 kn-aut-mei=澄広 aut-affil-num=4 ORCID= en-aut-name=OkamotoTamio en-aut-sei=Okamoto en-aut-mei=Tamio kn-aut-name=岡本民雄 kn-aut-sei=岡本 kn-aut-mei=民雄 aut-affil-num=5 ORCID= en-aut-name=SeoJoung-kuen en-aut-sei=Seo en-aut-mei=Joung-kuen kn-aut-name=徐貞均 kn-aut-sei=徐 kn-aut-mei=貞均 aut-affil-num=6 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=5 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=6 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Sorption kn-keyword=Sorption en-keyword=Powder Type Organic Sorbent kn-keyword=Powder Type Organic Sorbent en-keyword=Water Vapor kn-keyword=Water Vapor en-keyword=Fluidized Bed kn-keyword=Fluidized Bed en-keyword=Mass Transfer kn-keyword=Mass Transfer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=67 cd-vols= no-issue=660 article-no= start-page=245 end-page=252 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2001 dt-pub=20010825 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Natural Convection Behavior in an Inclined Rectangular Latent Heat Storage Vessel Having One Heating Wall with Plate Fins kn-title=平板状フィン付き加熱面を有する傾斜矩形潜熱蓄熱槽内の自然対流挙動 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=固液の相変化現象を利用した潜熱蓄熱材は、一定の温度で比較的多量の相変化熱の授受が可能なことにより、蓄熱槽のコンパクト化に欠くことのできないものである。特に間欠な、そして偏在している太陽熱等の自然エネルギーや各種の分散型コジェネレーションシステムからの排熱の有効利用を図る上で、高密度に熱エネルギーを貯蔵できる潜熱蓄熱システムの果たす役割は大きいものがある。例えば、太陽熱を透明断熱材（中長波長赤外線に対して不透過材）を介して壁面で受熱し、その昇温した壁からの入熱で背面に充填してある潜熱蓄熱材を融解することにより潜熱蓄熱を行う。夜間において、部屋側の断熱戸を解放し、潜熱の放出を行うことにより室内の暖房熱源として太陽熱の利用が可能となる。この場合の融解液による自然対流を利用した蓄熱（蓄熱材の融解）促進にフィンの効果、そして壁や屋根の断熱材充填空間などを蓄熱槽として利用する場合には、その配置が重要となる。また蓄熱槽に適当な融点の潜熱蓄熱材を混合・充填することにより、夏期における外気の室内への入熱負荷の潜熱蓄熱材融解に伴う吸熱作用による軽減や冬期の暖かい室内側から室外への熱損失の潜熱蓄熱材融解作用のよる低減など熱流スイッチとしてのりようができる。この種の従来の研究としては、一側壁を加熱面とした矩形潜熱蓄熱槽内の潜熱蓄熱材の融解を扱った研究、そしてフィン付き加熱面を有する場合の潜熱蓄熱材の融解・凝固に関する研究等がある。さらに、上部に自由界面を有する矩形潜熱蓄熱槽を水平から垂直配置まで傾斜した場合の融合過程に関する研究の報告もある。著者らも、一側面に加熱壁を有する矩形潜熱蓄熱槽を水平から180°まで（下面加熱から上面加熱）回転した場合の潜熱蓄熱材の融解過程に影響を及ぼす自然対流の効果を種々のパラメーターで実験と数値計算により解明している。しかしながら、融解液層の自然対流促進に寄与する潜熱蓄熱槽傾斜角とフィン効果を同時に取り上げた研究は行われていない。本研究は、加熱壁に平板状フィンを設けた矩形潜熱槽内の潜熱蓄熱材の融解に影響を与える自然対流の効果およびフィンと蓄熱槽傾斜角度の相互関係について検討するものである。具体的には、潜熱蓄熱過程すなわち潜熱蓄熱材の融解特性に影響を及ぼす自然対流熱伝達の効果を、実験因子としてフィン長さ、潜熱蓄熱槽の傾斜角や加熱壁温度を採用して実験的に検討したものである。 kn-abstract=The present paper has dealt with the natural convection heat transfer in a melted liquid layer appeared in the inclined rectanglar latent heat storage vessel having one heating wall with plate fins. The effects of plate fin length, inclination angle of the rectangular vessel and heat wall temperature on the melting behavior of paraffin wax as a latent heat storage material. and natural convection heat transfer were investigated experimentally under a heat storage process. As a result, non-dimentional correlation equations of natural convection heat transfer were derived in terms of some non-dimentional parameters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=MatsuoKouichi en-aut-sei=Matsuo en-aut-mei=Kouichi kn-aut-name=松尾幸一 kn-aut-sei=松尾 kn-aut-mei=幸一 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Heat Storage kn-keyword=Latent Heat Storage en-keyword=Natural Convection kn-keyword=Natural Convection en-keyword=Plate Fin kn-keyword=Plate Fin en-keyword=Inclination Angle kn-keyword=Inclination Angle en-keyword=Paraffin Wax kn-keyword=Paraffin Wax END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=68 cd-vols= no-issue=665 article-no= start-page=161 end-page=168 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2002 dt-pub=20020125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Heat Transfer Charactreristics of Latent Microcapsule-Water Mixed Slurry Flowing in a Pipe with Constant Wall Heat Flux (Numerical Analysis) kn-title=等熱流束加熱を受ける円管内を流動する潜熱マイクロカプセル混合水スラリーの熱伝達特性(数値計算による検討) en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=最近の空調分野では、微細な固液相変化潜熱蓄熱材を液体熱媒体と混合したスラリー状の潜熱熱媒体が、高密度蓄熱そして高密度配管輸送可能なことから機能性熱媒体として注目を集めている。その代表的なものが、氷水スラリーであり、ダイナミックアイスシステムとして、貯氷、管輸送及び採冷熱交換器の効率向上に寄与している。さらに、冷凍機能等の高成績係数での運転を可能とする、融点が氷より高いパラフィン系の潜熱蓄熱材を微細化して熱媒体である水に混合した潜熱エマルジョンや潜熱マイクロカプセル等の研究開発も行われ始めている。特に、パラフィン等の固液相変化潜熱蓄熱材を数ミクロンのマイクロカプセルに充填し、水と混合によりスラリー状としたものは、水中でのマイクロカプセルの分散安定性が高いことより、高密度な搬送性に富む機能性熱媒体として開発が急がれている。しかしながら、未だ、そのスラリー化した微細潜熱蓄熱材の流動状態での熱交換器内での融解（蓄熱）熱伝達等の基本的な熱特性は、十分に把握されていない状況にある。本研究は、このような背景のもとに、加熱管内を流動する潜熱蓄熱材充填マイクロカプセル混合水スラリー（以降、潜熱スラリーと呼ぶ）の熱伝達特性に関する数値モデルを提案し、その数値計算法の妥当性を実験により、検証する。さらに、提案する数値計算により、潜熱スラリーの管内融解熱伝達特性に影響を及ぼす、潜熱スラリーの管内平均流速、加熱管壁熱流束、管直径、マイクロカプセル粒径、潜熱蓄熱材の潜熱量等の効果を明らかにするものである。さらに、潜熱蓄熱材の融解完了条件に関する無次元整理式等の誘導も行う。 kn-abstract=The present numerical analysis has been performed for obtaining the heat transfer characteristics of microencapsulated solid-liquid phase change material and water mixed slurry flow in a circular tube heated with constant wall heat flux. The energy equation was formulated by taking into consideration of the heat sink due to melting process and the heat transfer enhancement induced by the motion of microcapsules. The heat source function in the energy equation was derived from solutions for melting in a spherical latent heat material. The governing parameters were found to be latent heat material concentration, pipe diameter. microcapsule diameter, heat flux, and the slurry velocity. The numerical results revealed that mean heat transfer coefficient for latent microcapsule slurry was about 1.3～1.8 times greater than that for the single phase of water. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=KimMyoung-Jun en-aut-sei=Kim en-aut-mei=Myoung-Jun kn-aut-name=金明俊 kn-aut-sei=金 kn-aut-mei=明俊 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Solid-Liquid Phase Change kn-keyword=Solid-Liquid Phase Change en-keyword=Melting Heat Transfer kn-keyword=Melting Heat Transfer en-keyword=Latent Microcapsule-Water Slurry kn-keyword=Latent Microcapsule-Water Slurry en-keyword=Constant Wall Heat Flux kn-keyword=Constant Wall Heat Flux en-keyword=Numerical Analysis kn-keyword=Numerical Analysis END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=68 cd-vols= no-issue=666 article-no= start-page=191 end-page=198 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2002 dt-pub=20020225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Heat Transfer Enhancement of Water Flow in a Straight Pipe with Drag Reduction Surfactant by Using Wire Coil kn-title=ワイヤーコイルを用いた流動抵抗低減用界面活性剤添加水の直円管内熱伝達促進 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=熱媒体水に鎖状高分子や界面活性剤等を微量添加することによる流動抵抗低減効果（トムズ効果）を利用した熱エネルギー輸送技術が注目されており、実用化に向けて様々な研究が行われている。著者らは、流動抵抗低減剤としての界面活性剤（第4級アンモニウム塩）を添加した水を、直円管内に流動させた場合の流動抵抗や熱伝達の測定、そして数値シミュレーションによる管内流動抵抗の予測検討結果を報告してきた。さらに、著者らは、実際の配管系を想定して、界面活性剤添加水による曲管内の流動抵抗と熱伝達特性の解明を行ってきた。一方において、使用済み界面活性剤の廃棄処理の問題、そして流動抵抗低減剤使用に伴う管内熱伝達の減少による熱交換効率の低下等、この種の流動抵抗低減法の欠点も指摘されている。後者の欠点を克服するために、熱交換器入口部にミセルスクィーザーを設けて界面活性剤の棒状ミセルを一時的に分断し、流動抵抗低減効果を消失させる方法や熱交換器の伝熱面にラムダ翼列状の乱流促進体の設置や伝熱面を祖面にすることによって、伝熱促進を検討した研究も行われ始めている。本研究は、」流動抵抗低減用界面活性剤利用による円管式熱交換器内の熱伝達低下を解消させるために、乱流促進体としてワイヤーコイルを円管内に挿入した場合の熱伝達促進効果と流動抵抗の関係を実験的に明らかにしようとするものである。このワイヤーコイルによる乱流促進法は、大幅に設備の改修を行うことなく既設の熱交換器への適応が可能であるなど、従来の方法よりも早急な実用化が期待される。本実験に用いる流動抵抗低減用の界面活性剤としては、環境負荷の小さい非イオン性界面活性剤を採用し、ワイヤーコイル形状（素線径、ピッチおよび長さ）や界面活性剤添加水の流速が直円管内の熱伝達促進に及ぼす影響の検討を行うものである。 kn-abstract=This paper has dealt with the heat transfer enhancement of flowing water with flow drag reduction additive into a heat transfer tube by inserting wire coils. The non-ion type surfactant was used as the additive to decrease the pipe flow resistance for the heat energy transport system. However, the decrease in the flow resistance was allowed to reduce the heat transfer coefficient in the heat transfer tube. Some kinds of wire coils having different diameters were tried to enhance the heat transfer in the heat transfer tube. The effects of wire coils on the pipe friction and the heat transfer coefficients were elucidated under various experimental parameters of flow velocity, wire coil diameter, pitch and length. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HarukiNaoto en-aut-sei=Haruki en-aut-mei=Naoto kn-aut-name=春木直人 kn-aut-sei=春木 kn-aut-mei=直人 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=NakataToru en-aut-sei=Nakata en-aut-mei=Toru kn-aut-name=中田達 kn-aut-sei=中田 kn-aut-mei=達 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=4 ORCID= en-aut-name=FurumotoNaoyuki en-aut-sei=Furumoto en-aut-mei=Naoyuki kn-aut-name=古本直行 kn-aut-sei=古本 kn-aut-mei=直行 aut-affil-num=5 ORCID= en-aut-name=SatoKenji en-aut-sei=Sato en-aut-mei=Kenji kn-aut-name=佐藤健次 kn-aut-sei=佐藤 kn-aut-mei=健次 aut-affil-num=6 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=5 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=6 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Surfactant kn-keyword=Surfactant en-keyword=Flow Drag Reduction kn-keyword=Flow Drag Reduction en-keyword=Heat Transfer Enhancement kn-keyword=Heat Transfer Enhancement en-keyword=Wire Coil kn-keyword=Wire Coil en-keyword=Water Flow kn-keyword=Water Flow END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=68 cd-vols= no-issue=669 article-no= start-page=221 end-page=228 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2002 dt-pub=20020525 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Direct Contact Cold Heat Extraction from Water Mixture of Gel Type Latent Heat Storage Material to Air Bubbles kn-title=ゲル状潜熱蓄冷熱体混合水からの空気泡群による直接接触採冷熱 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=エネルギ有効利用の観点そして夜間の余剰電力を活用し、昼間の過剰な電力消費を軽減させる目的から、潜熱蓄熱システムが注目されている。この蓄熱システムにおいて、固－液相変化を生じる潜熱体を熱媒へ分散混合した蓄熱体混合媒体は、その相変化に伴う潜熱を利用できることから、高密度蓄熱や高効率な熱輸送も可能である。このような潜熱蓄熱体混合物質としては、潜熱体をカプセル化またはエマルジョン化した潜熱蓄熱体混合水が挙げられるが、水との分散性向上のための微細化処理やカプセル化費用など経済的制約がある。この問題を解決する方策として、固－液相変化する潜熱体の形状安定化にゲル化処理を施す方法がある。これは炭化水素系潜熱体をゲル状粒子に成形するもので、カプセル化以上の強度を保つことができる。したがって、蓄熱体を比較的大きい粒子にまで生成可能であり、連続相との分離処理の簡略化、経済的にも優れたものとして将来有望視されている。また炭化水素系潜熱体の利点として、その種類や含有質量割合を変えることにより、利用可能な温度（融点温度）が可能であり、蓄熱効率の向上及び配管スペースの縮小などが期待される。本研究では、このゲル状潜熱蓄冷体混合水を用いた潜熱蓄冷熱システムにおいて、システム構築時に必要となる蓄熱体からの採冷熱特性について検討するものである。採冷熱法としては、このような混合水を使用した場合、その粘性が大きくなることから、隔壁型熱交換機ではその流動に伴うポンプ動力の増大が指摘されている。これを回避する目的から圧力損失の軽減が可能であり、また高い熱伝達特性を有した気－液直接接触採冷熱法を本研究で検討する。空気による採冷熱に関して、重要である潜熱蓄冷熱槽出口空気温度に関連する温度効率及び採冷熱時間等に着目し、諸因子がこれらに及ぼす影響について実験的に明らかにする。 kn-abstract=This paper has dealt with cold heat extraction characteristics from the gel latent-cold-heat storage-material suspension with surfactant to air bubbles. The gel latent-cold-heat storage-material consisted of n-paraffin as the core latent-cold-heat storage-material and water as a heat transfer medium. The relationship between outflow air temperature in latent-cold-heat release process and various parameters was examined experimentally. As a result, especially concentration of the gel latent material added to water exerted an influence on gas holdup and cold heat extraction characteristics to air bubbles. The non-dimensional correlation equations for the temperature effectiveness of latent-heat storage process were derived in terms of the ratio of water layer height to diameter of latent heat material, Reynolds number of air flow, Stefan number and modified Stefan number including air humidity. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HarukiNaoto en-aut-sei=Haruki en-aut-mei=Naoto kn-aut-name=春木直人 kn-aut-sei=春木 kn-aut-mei=直人 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=MurakamiMasahiro en-aut-sei=Murakami en-aut-mei=Masahiro kn-aut-name=村上昌弘 kn-aut-sei=村上 kn-aut-mei=昌弘 aut-affil-num=4 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Heat Storage kn-keyword=Latent Heat Storage en-keyword=Direct Contact Heat Exchage kn-keyword=Direct Contact Heat Exchage en-keyword=Paraffin kn-keyword=Paraffin en-keyword=Air Bubble kn-keyword=Air Bubble END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=68 cd-vols= no-issue=673 article-no= start-page=156 end-page=163 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2002 dt-pub=20020925 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Cold Heat Storage Characteristics of Latent Heat Microcapsule-Water Mixture Flowing in a Pipe with Constant Temperature Wall kn-title=等温冷却壁を有する円管内を流動する潜熱マイクロカプセル混合水の蓄冷熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=相変化物質を蓄熱そして熱伝達の制御に用いる主要な利点は、その大きな潜熱量による蓄熱槽のコンパクト化と比較的狭い温度範囲での多量の熱授受が可能なことである。微細化した液―固層変化潜熱蓄熱材を液体熱媒体と混合したスラリー状の流動性に富む潜熱材の概念は、以前より著者らにより提案されている。このような潜熱マイクロカプセル混合水は、潜熱蓄熱材体積に対して微細化による表面積の増大は、伝熱面積の増大効果や潜熱蓄熱材の相対変化に伴う伝熱促進効果等の特徴を有する。さらに、潜熱マイクロカプセル混合水は、蓄熱機能と流動性を同時に有することから、熱エネルギーシステムの高効率化に極めて有望なものと位置づけられている。空調分野の温度水準に、その融点が存在するパラフィン等の液―固層変化潜熱蓄熱材を混合した粒径数ミクロンの潜熱マイクロカプセルを水に分散安定したものは、高密度な搬送性に富む機能性熱媒体として開発が急がれている。特に、この種のスラリー状の潜熱マイクロカプセル混合水の熱交換器内での流動を伴う蓄冷熱、すなわち強制対流を伴う潜熱蓄熱材の凝固熱伝達等の基本的な熱特性は、十分に把握されていない状況にある。本研究は、このような背景のもとに、等温冷却壁を有する円管内を流動するスラリー状の潜熱蓄熱材マイクロカプセル混合水（以降、潜熱スラリーと呼ぶ）の蓄冷熱（潜熱蓄熱材の凝固）特性を実験と数値計算により明らかにする。すなわち、潜熱スラリーの等温冷却壁を有する管内凝固熱伝達特性に影響を及ぼす、潜熱スラリーの管内平均流速、管壁面温度、潜熱スラリーの潜熱蓄熱材濃度等の効果を明らかにするものである。最終的に、潜熱蓄熱材の凝固完了条件に関する無次元整理式等の誘導も行う。 kn-abstract=The present experiment and numerical analyses have been performed for obtaining the cold heat storage characteristics of a water mixture of microcapsules packed with liquid-solid phase change material (PCM) flowing in a pipe cooled under the constant temperature wall condition. The energy equation was formulated by taking into consideration of the heat release due to the PCM solidification process and the heat transfer enhancement induced by the microconvection of microcapsules. The heat source function in the energy equation was derived from solutions for the solidification in a spherical latent heat material. The governing parameters were found to be latent heat material concentration, cooling wall temperature, microcapsule diameter and velocity of water mixture of the microcapsules. The experimental and numerical results revealed that mean heat transfer coefficient for the water mixture of the latent microcapsules was about 1.6～2.5 times greater than that for the single phase of water. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=KimMyoung-Jun en-aut-sei=Kim en-aut-mei=Myoung-Jun kn-aut-name=金明俊 kn-aut-sei=金 kn-aut-mei=明俊 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Liquid Solid Phase Change kn-keyword=Liquid Solid Phase Change en-keyword=Solidification kn-keyword=Solidification en-keyword=Latent Heat Microcapsules kn-keyword=Latent Heat Microcapsules en-keyword=Convection Heat Transfer kn-keyword=Convection Heat Transfer en-keyword=Cold Heat Storage kn-keyword=Cold Heat Storage END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=69 cd-vols= no-issue=685 article-no= start-page=138 end-page=145 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2003 dt-pub=20030925 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Natural Convection Heat Transfer of Latent Heat Storage Type Microcapsule Slurry in a Rectangular Cavity with Two Opposing Heating and Cooling Vertical Walls kn-title=対向垂直加熱・冷却壁を有する矩形密閉容器内の潜熱マイクロカプセルスラリーの熱伝達 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、熱エネルギー有効利用を目的とした潜熱蓄熱システムに注目が集まっており、さまざまな蓄熱材が開発されている。中でも、潜熱体融点温度以下の状態においても、常に流動性を維持する潜熱マイクロカプセルスラリーや潜熱マイクロエマルジョンといった潜熱物質を含有する機能性熱媒体が蓄・放熱特性において有利であり有望視されている。このような潜熱体を分散媒中に分散混合させた機能性熱流体を蓄熱材として利用する場合には、加熱及び冷却時における自然対流挙動および熱伝達特性を把握しておくことが必要不可欠である。本研究は自然対流の基本的な形態の一つである垂直対抗加熱・冷却壁を有する矩形密閉容器に潜熱マイクロカプセルスラリーを充填した場合の自然対流挙動や熱伝達特性に影響を及ぼすスラリーの熱物性、潜熱量、そして容器寸法などの影響について数値解析により検討するものである。 kn-abstract=This paper has dealt with the natural convection heat transfer of the microcapsule slurry composed of phase change material (PCM) as a latent heat storage substance. A rectangular cavity with two opposing heating and cooling vertical walls was selected as the present research model. The temperature difference between heating and cooling walls, the width of the cavity and the PCM concentration were set as parameters of natural convection heat transfer. The heat transfer coefficient of heating and cooling wall, the flow velocity profile and the temperature distribution of the microcapsule slurry were calculated by numerical computation. It was clarified that the transportation of latent heat evolved by melting and solidifying of the PCM in the slurry exerted on a strong influence on the natural convection heat transfer. Moreover, it was found that the heat transfer coefficient reached at the local maximal value with an increase in temperature difference between heating and cooling walls. In addition, Nusselt number was influenced by the transportation effect of latent heat that was caused by melting and solidifying of the PCM. The numerical results revealed quantitatively that the natural convection heat transfer depended on the PCM concentration, temperature difference between heating and cooling walls, and width of the rectangular cavity. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=MatsuoKouichi en-aut-sei=Matsuo en-aut-mei=Kouichi kn-aut-name=松尾幸一 kn-aut-sei=松尾 kn-aut-mei=幸一 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Natural Convection kn-keyword=Natural Convection en-keyword=Heat Transfer kn-keyword=Heat Transfer en-keyword=Microcapsule Slurry kn-keyword=Microcapsule Slurry en-keyword=Numerical Analysis kn-keyword=Numerical Analysis END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=69 cd-vols= no-issue=687 article-no= start-page=90 end-page=97 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2003 dt-pub=20031125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Adorption Enhancement of Rectangular Packed Bed with Spherical Adonrbent by Side Wall Cooling in a Forced Convection Flow kn-title=強制対流下における球状吸着剤矩形充填層の側面冷却による吸着促進 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=住宅・ビル空調分野では、省エネルギーの促進や室内空気質そしてアメニテイ性の向上が米国やカナダように一部義務付けている状況あり、今後室内空気の調湿や換気に伴う空調負荷の増大が予想される。このような背景のもとに、大量に賦存する低温排熱の利用、省エネルギー促進そして室内空気環境の快適性志向をカバーする環境親和型熱技術（グリーンサーモテクノロジー）の最右翼である熱サイクル機器として、吸着剤を用いた吸着熱式冷凍機やヒートポンプそして調湿機やデシカントクーリング機器等がある。吸着剤を用いたヒートサイクルは、古くて新しい技術で、環境に優しい技術と言うことで米国や欧州等で開発普及が進んでおり、我が国の代替冷媒を用いた蒸気圧縮機型冷凍機の展開と対比するものである。これら吸着剤を用いた空調関連の調湿や調温利用以外に、吸着剤の水蒸気の吸着及び脱着過程において、水分の蒸発・凝縮潜熱に相当する多量の熱授受があることから、吸着剤は蓄熱材として利用の可能性がある。特に高温多湿な我が国の気候環境においては、湿り空気中の水蒸気を吸着剤に吸着（除湿）する際に発生する吸着熱（放熱）を暖房熱源等へ利用し、その脱着再生（加湿）においては排熱や太陽熱等を利用する、いわゆる化学蓄熱の構築が可能となる。従って、本基礎研究は、一般に普及している低温脱着が可能なシリカゲル吸着剤を蓄熱剤として利用することを前提として、まず冷却による平衡状態に至る吸着特性向上を数値計算で検討するものである。対象とする吸着系は、球状吸着剤を充填した矩形充填層に湿り空気を流動させるもので、吸着性能向上特性は矩形充填層側壁からの冷却による効果を種々の因子（冷却温度、湿り空気流入湿度、平均空気速度、球状吸着剤粒子直径や充填層の寸法）のもとで明らかにするものである。 kn-abstract=The present paper has dealt with the one-sidewall cooling effect of spherical adsorbent paticles packed in a rectangular bed on water vapor adsorption characteristics by a 2-dimensional numerical analysis. The analysis model was considered that one-sidewall of a rectangular packed bed with the homogeneous spherical silica-gel particles was cooled and another walls were adiabatic. The moist air flowed into the rectangular packed bed with spherical adsorbent particles. The silica-gel B with high adsorption ability over high relative humidity was selected as a suitable adsorbent. Numerical results revealed the effects of moist air inlet humidity and airflow velocity, size of spherical silica-gel particles and width of the rectangular packed bed and the sidewall cooling terperature on the amount of water vapor adsorption. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=SeoJeong-Kyun en-aut-sei=Seo en-aut-mei=Jeong-Kyun kn-aut-name=徐貞均 kn-aut-sei=徐 kn-aut-mei=貞均 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Adsorption kn-keyword=Adsorption en-keyword=Wall Cooling Effect kn-keyword=Wall Cooling Effect en-keyword=Spherical Adsorbent kn-keyword=Spherical Adsorbent en-keyword=2-Dimensional Numerical Analysis kn-keyword=2-Dimensional Numerical Analysis en-keyword=Water Vapor kn-keyword=Water Vapor END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=70 cd-vols= no-issue=689 article-no= start-page=209 end-page=216 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2004 dt-pub=200401 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Heat Storage Characteristics of Phase Change Material Microcapsule Slurry in a Rectangular Cavity with a Heating Vertical Wall kn-title=垂直加熱面を有する潜熱マイクロカプセルスラリー充填矩形蓄熱槽の蓄熱特性に関する数値計算 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=内壁面のうちの一側面を加熱熱源とする短形蓄熱槽は、工業的な応用が多い基礎的な形態であり、従来から多くの研究がなされている。Eftekharらはパラフィンワックスを充填した垂直フィンを有する短形蓄熱槽の下面を加熱した場合における固駅境界線の移動を詳細に検討し、熱移動に関する実験整理式の提案を行っている。平田らは氷およびパラフィンを充填した短形蓄熱槽の下面を加熱した場合において、蓄熱材固相が固定されて移動しない場合と固相が浮力により移動し加熱面と接触する場合を比較することで接触融解の効果について検討を行っている。斉藤らも分割フィンを有する短形蓄熱槽を用いた蓄熱において接触融解の効果を検討している。これらの短形蓄熱槽の潜熱蓄熱に関する既往の研究は全て固液相変化を伴う水、パラフィン、低融点の金属などの物質を蓄熱材とするものであり、その蓄熱過程における熱源から蓄熱材への熱伝達特性や蓄熱完了時間、蓄熱材の移動といった蓄熱挙動は、蓄熱材の相状態、すなわち流動可能な液相であるか、流動しない古相であるかに強く依存している。一方、本件で対象とする潜熱マイクロカプセルスラリーはマイクロカプセル芯物質がその融点温度以下で凝固した状態においても、分散媒により流動性は維持され、蓄熱材スラリーを巨視的に観察した場合には固相蓄熱材の壁面への固着も発生せず、固液境界も存在しない性質を有している。融解・凝固の際の固液境界は個々のマイクロカプセル内に存在するのみである。このため蓄熱挙動を支配する要因は前述のような潜熱蓄熱に関する従来の研究とは大きく異なり、マイクロカプセル芯物質の相状態や潜熱マイクロカプセルスラリーの温度および潜熱マイクロカプセルの質量濃度による物性と僭熱量の変化が現象を支配する要因となる。このような潜熱マイクロカプセルスラリーの蓄熱材として用いた場合の非安定な蓄熱挙動を解明するため、潜熱マイクロカプセル質量濃度、蓄熱槽寸法、蓄熱熱源となる加熱壁面の温度などを操作パラメータとし、それらが蓄熱過程における加熱面から蓄熱材への熱伝達特性、蓄熱量および蓄熱材融解割合の経時変化、蓄熱完了時間などに与える影響を本研究において数値解析により検討した。 kn-abstract=This paper has dealt with the Heat storage characteristics of the microcapsule slurry composed of phase change material (PCM) as a latent heat storage material and water. A rectangular cavity with a heating vertical wall, which was filled with the microcapsule slurry, was selected as the present research model. The heating wall temperature, the width of the cavity and the PCM concentration were set as parameters. It was clarified that the transportation of latent heat evolved by melting of the PCM in the slurry exerted on a remarkable influence on the natural convection heat transfer. In addition, it was found that the heat transfer coefficient reached a local maximum value with an increase in initial temperature difference between heating wall and PCM. The heat storage completion time also have a local maximum value with an increase in heating wall temperature due to the latent heat by melting the PCM in the slurry. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=MatsuoKoichi en-aut-sei=Matsuo en-aut-mei=Koichi kn-aut-name=松尾幸一 kn-aut-sei=松尾 kn-aut-mei=幸一 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Heat Storage kn-keyword=Latent Heat Storage en-keyword=Microcapsule Slurry kn-keyword=Microcapsule Slurry en-keyword=Natural Convection kn-keyword=Natural Convection en-keyword=Numerical Computation kn-keyword=Numerical Computation END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=70 cd-vols= no-issue=690 article-no= start-page=444 end-page=451 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2004 dt-pub=200402 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Latent Heat Release Characteristics of Solid-liquid Phase Change Heat Storage Microcapsule Slurry by Condensation Heat of Vapor under a Vacuum Condition kn-title=減圧下における水蒸気凝結現象を利用した固-液相マイクロカプセルスラリー潜熱蓄熱材の採熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=エネルギーの有効利用の分野において効率的利用とエネルギー貯蔵技術が最重要課題と考えられ、熱需要と供給の時間的、空間的なミスマッチを解消する蓄熱技術に関する様々な研究開発が行われている。融解潜熱を利用する潜熱蓄熱は高密度エネルギー貯蔵が可能であり、相変化時には一定の温度で熱を取り出すことが可能である。特に、夜間の余剰電力を利用した氷蓄熱システムは、氷の融解潜熱を昼間の冷房空調に利用されている。しかし、暖房や給湯などに要求される中温度領域での蓄熱に関しては顕熱型の温水蓄熱が主流であり、潜熱蓄熱の実用化例は少ない。近年、微笑な球状カプセルに潜熱蓄熱材を封入した潜熱蓄熱材を水に分散混合させたマイクロカプセルスラリー（以下スラリーと略する）のような機能性熱媒体が注目を浴びている。これらはカプセル殻により潜熱蓄熱材が固相時にも流動状態を保ち、管内輸送を可能にし、さらに、融点の異なる潜熱物質を蓄熱材に用いることにより、様々な温度域での蓄熱が可能であることなどの利点を有している。しかしながら、マイクロカプセルの分散安定を図るためのカプセル径の微細化処理は、スラリーの粘性抵抗の増大を熱伝達率の低下をもたらすことが知られている。筆者らは、このスラリーの伝熱特性の低下を克服する手段として、減圧下の過熱面状でスラリーを構成する水を沸騰させマイクロカプセル内潜熱蓄熱材の蓄熱特性（潜熱蓄熱材の誘拐）を報告した。本研究では、蓄熱されたスラリーを減圧下で減圧沸騰させ、その蒸気の凝縮熱を取り出すことでスラリー内潜熱蓄熱材からの採熱（潜熱蓄熱材の凝固）を促進させる試みを行うものである。実験は、スラリーの潜熱蓄熱材（融点温度62℃のパラフィン）と減圧下沸騰における蓄熱材濃度、冷却熱交換器冷却面温度を主要なパラメーターとして、その採熱特性を検討するものである。 kn-abstract=Recently, studies have begun on a functional heat transfer medium using fine spherical microcapsules encapsulated with phase-change material and dispersed in water. This enables the medium to maintain fluidity whether the phase-change material is solid or liquid. The present study has clarified the laten-heat storage characteristics of microcapsule slurry by increasing its heat transfer coefficient with the help of evolved heat condensing of vapor from the slurry in heat storage. Paraffin wax with the melting point of 62℃ was encapsulated into the fine microcapsules and used as a phase-change material. The cooling coil surface temperature and concentration of paraffin in the microcapsule slurry were selected as the experimental parameters. As a result, the non-dimensional correlation equations of the heat release completion time and heat transfer coefficient were derived in terms of non-dimensional parameters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=KatayamaMasatoshi en-aut-sei=Katayama en-aut-mei=Masatoshi kn-aut-name=片山正敏 kn-aut-sei=片山 kn-aut-mei=正敏 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=HarukiNaoto en-aut-sei=Haruki en-aut-mei=Naoto kn-aut-name=春木直人 kn-aut-sei=春木 kn-aut-mei=直人 aut-affil-num=4 ORCID= en-aut-name=ManabeTsuyoshi en-aut-sei=Manabe en-aut-mei=Tsuyoshi kn-aut-name=眞鍋健 kn-aut-sei=眞鍋 kn-aut-mei=健 aut-affil-num=5 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=5 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Microcapsule slurry kn-keyword=Microcapsule slurry en-keyword=Subcooled Boiling kn-keyword=Subcooled Boiling en-keyword=Film Condensation kn-keyword=Film Condensation en-keyword=Phase Change Material kn-keyword=Phase Change Material en-keyword=Heat Release kn-keyword=Heat Release en-keyword=Latent Heat Storage kn-keyword=Latent Heat Storage END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=71 cd-vols= no-issue=702 article-no= start-page=573 end-page=580 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2005 dt-pub=200502 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Flow Drag and Heat Transfer Characteristics of Organic Brine with Drag Reduction Surfactant in a Straight Pipe kn-title=直円管内を流動する界面活性剤添加有機プラインの流動抵抗と熱伝達挙動 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、ビルの空調システムや大規模工場および地域熱供給システム等の熱エネルギー輸送系において、水系の熱輸送媒体に流動抵抗減剤（界面活性剤、鎖状高分子等）の添加による流動抵抗減効果（乱流の層流化:いわゆるトムズ効果）を利用した省エネルギー技術が注目されている。一般に、流動抵抗低減効果を熱エネルギー輸送系に適用した場合、熱輸送媒体の輸送ポンプ動力の低減効果そして壁面熱伝導の低下による配管からの熱損失低減効果により、熱エネルギー輸送の効率化を図ることができる。例えば、川口らはこのような流動抵抗低減効果を用いることによって、熱交換器を用いた熱エネルギー輸送システム全体のエクセルギ効率が約70%改善されると試算している。一方で、壁面熱伝達の低減効果は、熱エネルギー利用のための熱交換器性能の低下をもたらす点が指摘されている。現在までに、流動抵抗低減効果を用いた水系熱輸送システムの実用化に向けて、様々な流動抵抗低減剤を用いた研究が盛んに行われている。特に非イオン系アミン系界面活性剤は、環境負荷が小さい水系輸送用流動抵抗低減剤として注目されている。本研究においては、低温熱輸送媒体としてのブラインの循環系搬送動力負荷が大きいことに着目し、その搬送動力低減に界面活性剤による流動抵抗低減効果を検討するものである。一般にブライン循環系には、有機系のエチレングリコールや無機系の塩化カルシウム等の水溶液が使用されている。しかしながら、現状では、ブライン輸送系に適した流動抵抗低減用界面活性剤の選定やその粘性評価に関する研究は現在徐々に行われ始めているが、未だ十分な結論は得られていないようである。本研究は、流動抵抗低減用界面活性剤の選定と、それを有機系ブライン（エチレングリコール水溶液）に添加した場合の流動抵抗と熱伝導特性の解明実験的に行うものである。実験では、界面活性剤添加濃度、ブライン濃度およびブライン温度を実験因子とした粘度の測定、そして水平円管内を流動する界面活性剤添加ブラインの流動抵抗および熱伝達に関する測定を行い、それらの諸特性を明らかにするものである。 kn-abstract=The flow drag and heat transfer reduction effects of brine flow with drag reduction surfactants have been investigated from the viewpoint of the effective energy consumption in an industrial cooling system. In this study, Oleyldihy-droxyetyl Amine Oxide (ODEAO) of non-ion surfactant was used as a drag reduction surfactant additive, and Ethylene Glycol (EG) was used as a organic brine. It was found that the viscosity of EG brine with ODEAO had the non-Newtonian behavior. The flow friction coefficient and mean forced convection heat transfer coefficient of the EG brine with ODEAO in a straight pipe were measured for each parameter of concentration of EG, concentration of ODEAO and temperature of the brine with ODEAO. The obtained experimental results indicated that the EG brine with ODEAO exerted an influence on the flow drag and heat transfer reduction. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=HarukiNaoto en-aut-sei=Haruki en-aut-mei=Naoto kn-aut-name=春木直人 kn-aut-sei=春木 kn-aut-mei=直人 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=InabaHideo en-aut-sei=Inaba en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=稲葉英男 kn-aut-sei=稲葉 kn-aut-mei=英男 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=HoribeAkihiko en-aut-sei=Horibe en-aut-mei=Akihiko kn-aut-name=堀部明彦 kn-aut-sei=堀部 kn-aut-mei=明彦 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=TanakaShinji en-aut-sei=Tanaka en-aut-mei=Shinji kn-aut-name=田中真司 kn-aut-sei=田中 kn-aut-mei=真司 aut-affil-num=4 ORCID= en-aut-name=NakataToru en-aut-sei=Nakata en-aut-mei=Toru kn-aut-name=中田達 kn-aut-sei=中田 kn-aut-mei=達 aut-affil-num=5 ORCID= en-aut-name=SatoKenji en-aut-sei=Sato en-aut-mei=Kenji kn-aut-name=佐藤健次 kn-aut-sei=佐藤 kn-aut-mei=健次 aut-affil-num=6 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=3 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=4 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=5 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=6 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Flow Drag Reduction Effect kn-keyword=Flow Drag Reduction Effect en-keyword=Surfactant kn-keyword=Surfactant en-keyword=Organic Brine kn-keyword=Organic Brine en-keyword=Flow Friction Coefficient kn-keyword=Flow Friction Coefficient en-keyword=Heat Transfer Coefficient kn-keyword=Heat Transfer Coefficient END