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 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=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=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=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=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=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=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=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=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=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=654 article-no= start-page=210 end-page=217 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=2001 dt-pub=20010225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Cold Energy Release by Direct Contact Heat Exchange between Ice Water Slurry and Hot Air kn-title=氷水スラリーと温空気との直接接触熱交換による放冷に関する基礎研究 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、電力需要の急増傾向に対応すべく、夜間電力を利用した氷蓄熱システムの開発が盛んに行われ、ビル用空調を初めとして一般業務用空調にも製品として展開されてきている。その中で、蓄熱槽内にて氷と熱交換した冷水を利用側空調へ搬送させて冷房運転を行う水搬送方式に替わって、氷水スラリーを直接、利用側空調機へ搬送する氷水搬送技術の研究開発が行われている。このシステムは氷の潜熱を直接、利用側へ供給することにより、冷水搬送方法と比較して単位流量当たりの冷熱輸送能力が格段に増大するため、配管口径の縮小や輸送動力の低減が図れるものである。さらに、氷水スラリー搬送技術に加えて、搬送された氷水スラリーを冷房熱源として二重管式熱交換器の内管に流動させ、その外管に温水を流して採冷熱する方法や、角氷を充填層へ搬送して空気と直接接触熱交換させる採冷熱方法が提案されている。また、各種潜熱蓄冷熱材を被熟媒体とし、空気泡を熱媒体として両者を直接接触させて熱交換する直接接触熱交換に関する研究も行われている。上記直接接触熱交換では、噴射空気泡により潜熱蓄冷熱材が流動するため、潜熱蓄冷熱材の温度場が均一となり、潜熱蓄冷熱材と空気泡との熱交換が比較的均一に進行するという利点がある。しかしながら、氷水と空気との直接接触型潜熱放冷特性に関する研究が少ないのが現状である。氷水と空気との直接接触型放冷方式では、空気は氷水により冷却されるだけでなく、空気に含まれる水蒸気が氷水により凝縮されるため、冷却と除湿を同時に行える効果が期待できる。本研究は均一な氷水スラリー層を対象として、氷水スラリー層下部に多数の円形ノズルを均一に配列した分散板を設置し、そこから温空気を層内に噴射し、発生した空気泡と氷水スラリーとを直接接触熱交換させた場合の氷の融解挙動および通過空気の熱交換特性について実験的に検討するものである。その際の現象は粒状氷と水との混合割合や通過空気流速等を変化させることによりさまざまに変化させることが可能である。本研究では実験因子である流入空気温度、湿度、空気流量および氷質量充填率が、熱交換後の空気温度、湿度および潜熱放冷完了時間に及ぼす影響について実験的に検討し、これらの相関関係を実験式の形でまとめることを狙いとする。 kn-abstract=This paper has dealt with direct contact heat exchange characteristics between ice water slurry (average ice particle diameter : 3.10 mm) and hot air bubbles. The hot air bubbles ascending in the layer fluidized the ice water slurry layer, and the bubbles were cooled down directly by the ice water slurry. The following results were obtained from the experiment. In case of ice water slurry layer, the hot air bubbles fluidized the layer in earlier stage and heat exchange performance was higher than using only ice particles layer. The maximum temperature efficiency increased as Reynolds number Re increased because fluid in the layer became active and kept at the fixed value in the region of Re >__=900. Dehumidity efficiency increased as modified Stefan number and Re increased since the heat capacity of inlet air and heat transfer coefficient increased. Some empirical correlations for temperature efficiency, dehumidity efficiency and the completion time of latent cold heat release were derived in terms of various nondimensional parameters. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=AoyamaShigeo en-aut-sei=Aoyama en-aut-mei=Shigeo kn-aut-name=青山繁男 kn-aut-sei=青山 kn-aut-mei=繁男 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= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Slurry kn-keyword=Slurry en-keyword=Moist Air kn-keyword=Moist Air en-keyword=Packed Bed kn-keyword=Packed Bed en-keyword=Direct Contact Heat Exchange kn-keyword=Direct Contact Heat Exchange en-keyword=Temperature Efficiency kn-keyword=Temperature Efficiency en-keyword=Cold Energy Release kn-keyword=Cold Energy Release 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=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=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=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=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=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=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=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=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=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=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=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=63 cd-vols= no-issue=614 article-no= start-page=182 end-page=189 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19971025 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Latent Heat Storage Characteristics of Heat Storage Vessel Packed with Surface Cross-Linked Form-Stabilized High-Density Polyethylene Latent Heat Storage Material by Pool Boiling and Condensation Phenomena kn-title=沸騰凝縮現象を利用した形状安定化架橋ポリエチレン潜熱蓄熱材充填蓄熱槽の蓄熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=最近の蓄熱システムに関する需要は、本来の熱エネルギー需給の時間的、空間的そして質的ミスマッチの解消以外に、環境負荷軽減を意図した各種の廃熱などの未利用のエネルギーの有効活用を種々のエネルギー需給の不均衡を是正するための手段としての活用などへと多様化しつつある。特に、電力エネルギー需給の昼夜間のアンバランスは、拡大の一途にあり、その是正は社会的要請となっている。蓄熱システムは、従来の温水や冷水による顕熱蓄熱から、より効率的な氷蓄熱や固液潜熱蓄熱そして化学蓄熱へと発展しており、その利用分野もビル空調や産業プロセス分野へと拡大しており、一応の成果を得ている。現状では、このような蓄熱システムを小規模であるが需要個数の多い一般家庭に如何に普及させるかが大きな開発課題となっている。従来より、一般艇での蓄熱システムとしては温水給湯器が利用されているが、その容量が約360リットル（85℃の温水標準4人家族）と大きく、その必要な設置面積の大きさがその普及を大きく阻害している。家庭用温熱蓄熱槽の小型化に関連する研究開発には、マグネシアなどの煉瓦を数百℃の高温にて蓄熱する顕熱型と固液相変化を利用した潜熱型に関するものがある。特に、後者の潜熱型の蓄熱槽に関しては、100℃前後の融点で潜熱量の大きな潜熱蓄熱材の出現が切望されている。前報において、著者らは中温度潜熱蓄熱材（130～150℃水準）として表面架橋ポリエチレン粒子に着目し、同ポリエチレン粒子群充填円筒状蓄熱槽熱媒体としての高沸点エチレングリコール飽和水蒸気（140～160℃）を大気圧水準の低圧下で流入させ、その蒸気の凝縮熱でポリエチレン潜熱蓄熱を迅速に融解し、蓄熱を行う新型の蓄熱システムの提案を行い、その優れた蓄熱特性を明らかにした。さらに、効率的な小型中温潜熱蓄熱槽の開発を目的として、本研究は、潜熱蓄熱材として架橋ポリエチレン粒子群と熱媒体としてのエチレングリコール水溶液を下部に加熱器を設けた円筒状蓄熱槽に充填し、加熱器近傍からエチレングリコール水溶液を沸騰させ、発生し浮上する蒸気泡が架橋ポリエチレン粒子群間で凝縮する際に放出する潜熱で同粒子を融解し、迅速な蓄熱を行う蓄熱法を提案するものである。この蓄熱法は、加熱器を蓄熱槽内に設けることにより、大幅な蓄熱システムの小型化と加熱器より発生する熱のほとんどを熱媒体を含む蓄熱材に蓄熱することが可能であり、高い総合蓄熱効率を得ることができる特徴を有するものである。本報告は提案する小型中温潜熱蓄熱材量の効果を定量的に検討し、さらに発生した蒸気泡の架橋ポリエチレン粒子群間での凝縮挙動やその粒子群の融解状態を可視観測や得られた温度情報などにより解明するものである。 kn-abstract=This paper deals with the experimental investigation of latent thermal energy storage characteristics of surface cross-linked form-stabilized high-density polyethylene pellets as a phase change material (PCM), using pool boiling and condensation of an ethylene glycol/water solution. The polyethylene pellets and heat transfer medium of ethylene glycol were mixed and poured into a cylindrical heat storage vessel. The heat transfer into the polyethylene pellets was mainly enhanced by the condensation of vapor bubbles of ethylene glycol/water solution which was heated by an electric heater set at the bottom of the vessel. The effects of heat input, the amount of PCM and ethylene glycol/water solution, and heater surface temperature on the heat storage characteristics were investigated. As a result, the nondimensional correlation equation of the completion time of the heat storage process was derived as a function of the 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= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Heat Storage kn-keyword=Latent Heat Storage en-keyword=Surface Cross-Linked Form-Stabilized Polyethylene Pellets kn-keyword=Surface Cross-Linked Form-Stabilized Polyethylene Pellets en-keyword=Pool Boilding kn-keyword=Pool Boilding en-keyword=Condensation kn-keyword=Condensation en-keyword=Direct-Contact Heat Excange kn-keyword=Direct-Contact Heat Excange 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=609 article-no= start-page=205 end-page=212 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19970525 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Study on Sublimation Phenomenon of a Horizontal Frost Layer Exposed to an Impinging Jet Flow and Radiant Energy kn-title=衝突噴流下の水平霜層に放射熱エネルギを照射した場合の昇華蒸発促進効果 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=冷凍機の蒸発器などの低温熱交換器への着霜は、熱交換器の熱抵抗を著しく増大させ、その性能の低下をもたらすことにより、着霜した熱交換器の性能維持のためには除霜運転が必要となる。著者らは、昇華蒸発現象を利用した新しい除霜法の検討を行っており、水平霜層に対して垂直に湿り低温空気を吹き付ける、いわゆる衝突噴流にさらされた水平霜層の昇華蒸発を利用した除霜挙動を明らかにした。その結果、霜層に平行な強制対流下で除霜する場合と比較して、極めて物質伝達が大きく、短時間での除霜が可能であることが示された。本報は、衝突噴流下で昇華蒸発する霜層にさらに赤外線放射熱エネルギを照射した場合の、昇華蒸発の促進に関する基礎的検討を行うものである。これは、Schmidt や Cunnigham の報告にあるように、霜層の赤外線吸収率が0.98程度と極めて高いことに着目したものである。既報では、水平霜層が平行な強制対流下にさらされる場合について、放射熱エネルギの照射による昇華蒸発促進効果を実験的に検討した。その結果、放射熱エネルギを照射した場合の昇華蒸発量は、放射熱エネルギを照射しない場合に比較して最大10倍程度も増大することが明らかとなり、放射熱エネルギの照射が昇華蒸発促進に非常に有効な方法であることが判明した。本研究は、水平霜層に対して垂直に二次元噴流を衝突させ、さらに赤外線放射熱エネルギをを霜層表面に照射した場合の霜層の昇華蒸発の促進効果に及ぼす赤外線放射強度、二次元噴流空気速度、および空気温度の効果を定量的に検討するものである。 kn-abstract=The present paper deals with a new defrosting method based on the frost sublimation phenomenon. The focus of the present experimental study is the sublimation mass transfer of a horizontal frost layer exposed to impinging jet flow and radiant energy. It is found that the mass flux of the frost laye rincreases with increasing jet flow velocity and the radiant heat intensity. Non-dimensional correlations for mass transfer, heat transfer and defrosting completion time have been derived in terms 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=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=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Sublimation kn-keyword=Sublimation en-keyword=Defrosting kn-keyword=Defrosting en-keyword=Frost Layer kn-keyword=Frost Layer en-keyword=Impinging Jet kn-keyword=Impinging Jet en-keyword=Radiant Energy kn-keyword=Radiant Energy END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=63 cd-vols= no-issue=609 article-no= start-page=274 end-page=281 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19970525 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Numerical Analysis of Heat Storage Characteristics of a Small Heat Storage Vessel Packed with Phase-Change Material Encapsulated into Spherical Hollow kn-title=球カプセル化潜熱蓄熱体を充填した小型潜熱蓄熱槽の蓄熱特性に関する数値解析 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、エネルギの有効利用の観点より、蓄熱技術に関する研究・開発が盛んに行われており、大型のビル空調等の比較的大規模なシステムにおいて、実用化が進んでいる。しかしながら、一般家庭用の蓄熱装置に関しては、電気温水器の普及は見られるものの、その普及率は非常に小さい現状にある。これは、既存の顕熱蓄熱型蓄熱槽は設備が大きいため、空間的余裕のないマンションやアパート等への設置が困難なことが主な原因であり、蓄熱槽の小型化・高性能化が重要な課題となっている。著者らは、前報で、比較的大きな球カプセル化潜熱蓄熱体を充填した小型の円筒状蓄熱槽の蓄熱特性に及ぼす熱媒体流速及び熱媒体流入温度の影響を、球カプセル直径及び蓄熱材物性値の異なる二種類の球カプセルか潜熱蓄体について実験的に検討した。その結果、熱媒体流速の小さい条件において生じる、蓄熱槽内の低温の熱媒体と高温の流入熱媒体との密度差による自然対流や、比較的大きな球カプセルによる蓄熱槽内壁近傍のチャンネリング流れにより、熱媒体が蓄熱槽内を複雑に流動することや、蓄熱特性が流れ状態の影響を受け複雑に変化することを明らかにした。従って、様々なパラメータの影響を受け、複雑に変化する、熱媒体の流動や蓄熱体の融解挙動を詳細に検討するための手段として、数値解析の必要性に迫られている。球カプセル状潜熱蓄熱体の充填された蓄熱槽に関する数値解析法については、従来より検討がなされているが、そのほとんどにおいては、壁面近傍における熱媒体流れの不均質性が無視し得る、蓄熱体寸法が蓄熱槽に比べて小さい場合が対象とされている。一方、秋山らは、壁面近傍不均質領域の影響を考慮した流動解析を試みているが、彼らの採用したモデルでは、壁面近傍の蓄熱体充填率を実際よりも小さく見積もるため、比較的大きな粒子状蓄熱体を用いた場合には、蓄熱量を過少に評価することになる。さらに、球状潜熱蓄熱体を用いた蓄熱槽に関しては、熱媒体の自然対流を考慮した解析は行われていない現状にある。本報では、壁面近傍での蓄熱体充填率を過少に評価することなく流動抵抗現象の表現が可能な、球状粒子充填層に関する著者らの流動モデルに浮力の項を付加した運動量の式を用い、壁近傍の不均質性と自然対流の双方を考慮した数値解析法の提案を試みる。円筒容器内の共存対流問題の解析には厳密には三次元モデルが必要であるが、蓄熱体内部の解析にはさらに次元が必要なため、莫大な計算機容量と計算時間が必要となる。そこで本研究では、前報の円筒状蓄熱槽を、主要寸法の等しい矩形蓄熱槽に置き換えることで二次元モデルを用いた解析を行う。なお、本報においては、前報で用いた球カプセル直径及び蓄熱材物性値の異なる二種類の球カプセル化潜熱蓄熱体を対象に解析を行い、提案する解析法の妥当性を種々の条件について検討すると共に、種々の熱媒体流入温度及び熱媒体流速条件についても解析を行い、熱媒体の流動挙動に及ぼす自然対流の影響やこれに伴う蓄熱挙動の変化についても詳細な検討を行う。さらに、壁面近傍における不均質性や自然対流の影響を無視した解析も行い、これらの排除による蓄熱特性の変化についても検討を行う。 kn-abstract=We numerically investigate heat storage characteristics of a small heat storage vessel packed with phase-change material (PCM) encapsulated into a spherical hollow. The heat storage vessel is dealt with as a porous medium, and the flow of the working fluid is analyzed two-dimensionally using the modified Darcian momentum equation which takes into account both the buoyancy effect and the channeling effect. The heat transfer in the encapsulated PCM is analyzed using a one-dimensional heat conduction model. It is clarified that the completion of the heat storage process is delayed by natural convection, since the incoming hot working fluid flows mainly near the upper part of the vessel. It is also found that the nonhomogeneity near the boundary walls prolongs the heat storage process since it decreases the flow resistance near the walls and promotes a bypass flow near the upper wall due to the natural convection. A nondimensional equation is derived for the time taken to complete heat storage, where the Fourier number is expressed as a function of the modified Stefan number, the modified Reynolds number and the modified Grashof number. en-copyright= kn-copyright= 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=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=ShigemoriAkihiro en-aut-sei=Shigemori en-aut-mei=Akihiro kn-aut-name=茂森昭博 kn-aut-sei=茂森 kn-aut-mei=昭博 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=Numerical Analysis kn-keyword=Numerical Analysis en-keyword=Heat Storage kn-keyword=Heat Storage en-keyword=Latent Heat kn-keyword=Latent Heat en-keyword=Spherical Capsules kn-keyword=Spherical Capsules en-keyword=Natural Convection kn-keyword=Natural Convection en-keyword=Forced Convection kn-keyword=Forced Convection END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=63 cd-vols= no-issue=608 article-no= start-page=208 end-page=215 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19970425 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Flow Resistance and Heat Transfer Characteristics of Cold Water Pipe Flow with Surfactant for Cold Heat Energy Transport kn-title=冷熱エネルギー輸送用界面活性剤添加低温水の管内流動抵抗と熱伝達特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=効率的な熱エネルギーの管内輸送手段の一つとして、水に鎖状高分子や界面活性剤を適量添加することにより、管内乱流流れを層流化し、管内圧力損失の軽減（トムズ効果）をする試みがなされている。鎖状高分子を添加した水溶液においては、鎖状高分子が形成するランダムコイルによる管内乱流渦の発生や発達の抑止効果が、流動抵抗の減少を持たらすと言われている。しかしながら、その鎖状高分子は高いせん断力のもとでは鎖状構造の切断による劣化を生じるため、流体に大きなせん断力が掛かり、かつ循環系として利用される高温・低温水を用いた熱エネルギー輸送システムの搬送動力軽減には、この種の高分子化合物の活用は不適当であると判断されている。一方、界面活性剤が形成する棒状ミセル構造は、鎖状高分子化合物と同じ働きで管内流動抵抗の減少に寄与することが明らかにされており、また、高せん断力流れ領域においては、再び元の棒状ミセル構造となるため、熱エネルギー輸送系に適した流動抵抗軽減材料の一つであると言われている。筆者らも前報において、界面活性剤として臭化セチルトリメチルアンモニウムを用い、また対イオン添加剤としてサリチル酸ナトリウムを採用し、その水溶液の非ニュートン挙動や管内輸送における流動抵抗及び熱伝導特性の実験結果を報告し、界面活性剤添加水溶液が、効率的な熱エネルギー輸送媒体であることを明らかにした。このように前報ではマクロ的観点より、常温状態における界面活性剤添加水溶液の乱流軽減効果を明らかにした。本研究では、極性（イオン性）界面活性剤の棒状ミセル構造形成の詳細な観察を電子顕微鏡によって行い、その棒状ミセル構造が対イオンの存在によってどのように変化するのかを解明するものである。また、この対イオンの添加量の大小による流動抵抗に与える影響についても実測を試みた。さらに、界面活性剤添加水溶液による管内流動抵抗軽減効果を、レーザ―ドッフラー流速計による管内流速分布の測定結果からの確認をも行うものである。最終的には実用面から、低温熱エネルギー輸送媒体として利用可能な界面活性剤として、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム（C12H25N(CH3)3Cl）添加水溶液の管内流動抵抗及び熱伝達特性を測定し、これらに影響を及ぼす諸因子の効果を検討し、それらの有用な無次元実験整理式の提案をも行い、この種の界面活性剤添加水溶液特性の基礎資料を提供するものである。 kn-abstract=Investigation of characteristics of cold water pipe flow with surfactant is important to develop a cold heat energy transport system. Both flow drag and heat transfer reductions by the Toms effect occur due to a rod-like micell structure of surfactant. When a counter-ion (sodium salicylate) was added to water solution containing of dodecyltrimethylammonium chloride (DATC) surfactant in the present study, the rod-like micell structure of DTAC was formed by connection of spherical micells of DTAC. Moreover, the reduction characteristics of flow resistance and heat transfer were influenced by the amount of the counter-ion. Useful nondimensional correlative equations for flow resistance and heat transfer are 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= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Surfactant kn-keyword=Surfactant en-keyword=Non-Newtonian Fluid kn-keyword=Non-Newtonian Fluid en-keyword=Flow Drag Reduction kn-keyword=Flow Drag Reduction en-keyword=Convection Heat Transfer kn-keyword=Convection Heat Transfer en-keyword=Counter-Ion kn-keyword=Counter-Ion END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=63 cd-vols= no-issue=607 article-no= start-page=267 end-page=274 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19970325 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Latent Cold Heat Storage by Means of Oil Droplets at Low Freezing Point : 4th Report, Numerical Calculation of Motion and Solidification Characteristics of Oil Droplet Ascending in a Cold Water Solution by Buoyancy kn-title=低凝固点油滴の凝固を利用した潜熱蓄冷熱に関する基礎研究 : 第4報, 低温水溶液中を浮上するテトラデカン油滴の流動および凝固特性に関する数値計算 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=前報において、潜熱蓄冷熱材としての油滴と冷媒水溶液を直接接触熱交換させて蓄冷熱を行う、新しい潜熱蓄冷熱法について述べた。そして、潜熱蓄冷熱材油滴の凝固率の測定を行い、その結果、油滴の凝固率と、それを決定する因子である油滴の直径、油のノズル噴射流速および噴射温度、また冷媒水溶液温度との関係を実験的に明らかにした。しかしながら、前報ではこれらのパラメーターを実験装置の制限上、限られた範囲内で変化させており、同パラメーターを広範囲に変化させた場合の凝固率等についての検討は十分になされていない。また、油滴の凝固率に影響を与えるパラメーターをとして、前述の因子以外に冷媒水溶液流速が考えられる。従って、前報の実験範囲を超えたあるいは実験では困難な条件下における油滴の運動および凝固挙動に関する知見を得るためには、適当な物理モデルを設定し、数値計算により予想することが有効である。前報においても、油滴の凝固率の予測に関する簡単な計算を行っている。その結果、油滴のノズル噴射温度および水溶液温度の低下に伴い、油滴の凝固率は増加し、また、油滴の浮上速度が増大するに伴って、油滴の凝固率が減少するという結果を得た。しかしながら、同報告中における計算は、油滴の浮上速度は浮上過程において一定とし、また、油滴内部の温度は一様とした場合の諸因子と凝固率の関係を求めたものである。一方、実際に油滴が水溶液中を浮上する際には、ノズル出口から油滴が噴射された後、水溶液の流体抵抗により油滴は減速する。また、浮上過程にある油滴の内部には温度分布が生じているはずである。よって、これらを考慮した計算を行うことにより、より詳細な油滴の凝固挙動に関する評価が可能となる。本報告は、前報において述べた、低温冷媒水溶液中を浮上するテトラデカン油滴の凝固率を求めるための計算方法の提案と結果の検討を行うものである。本計算方法においては、まず、油滴を冷却そして凝固相に変化させた場合の凝固率を求めるための数値計算モデルの検討を行う。続いて、水溶液中における油滴の運動挙動に関する数値計算法の提案を行う。最終的に、油滴の凝固率および運動に関する計算結果を組み合わせて、実際に前報において述べた実験に相当する物理モデルに関しての数値計算を行うものである。対象とするパラメーターは、潜熱蓄冷熱材としての油滴の直径、油のノズル噴射流速および噴射温度、冷媒水溶液の温度および流速である。尚、テトラデカンおよび冷媒水溶液であるエチレングリコール30mass%水溶液の物性値は、前報に示す通りである。 kn-abstract=This paper proposes a numerical calculation method to predict solidification characteristics of paraffin oil droplets (tetradecane, CH_3(CH_2)_12CH_3,melting point is 5.8℃, diameter is 4～6mm) ascending in a cold water solution (mixture of ethylene glycol [CH_2OH・CH_2OH] and water, temperature is -2～-10℃) by buoyancy. The oil droplets start to ascend with several initial velocities and initial temperatures (10～60℃) in the water solution. The oil droplets are decelerated by hydraulic resistance of the water solution. The water solution flows vertically downward at a low velocity of 0.1 m/s. The temperature of the oil droplet decreases due to direct-contact heat transfer with the cold water solution, and the oil droplet starts to solidify when its surface temperature reaches the freezing point. The solidification rate of the oil droplet is calculated based on a combination of flow behavior and solidification characteristics of the oil droplet. As a result, the motion of the oil droplet, the completion height and time for solidification are determined. The parameters used are the diameter, initial velocity and initial temperature of the oil droplet, and temperature and velocity of water solution. 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=SatoKenji en-aut-sei=Sato en-aut-mei=Kenji kn-aut-name=佐藤憲二 kn-aut-sei=佐藤 kn-aut-mei=憲二 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Energy Storage kn-keyword=Energy Storage en-keyword=Solidification kn-keyword=Solidification en-keyword=Numerical Analysis kn-keyword=Numerical Analysis en-keyword=Oil Droplet kn-keyword=Oil Droplet en-keyword=Direct-Contact Heat Exchange kn-keyword=Direct-Contact Heat Exchange en-keyword=Buoyancy kn-keyword=Buoyancy en-keyword=Ascending Velocity kn-keyword=Ascending Velocity END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=63 cd-vols= no-issue=607 article-no= start-page=275 end-page=282 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19970325 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Latent Cold Heat Storage by Means of Oil Droplets at Low Freezing Point : 5th Report, Flow and Solidification Characteristics of Oil Droplets Ascending in Low-Temperature Water Solution Having Various Flow Velocities kn-title=低凝固点油滴の凝固を利用した潜熱蓄冷熱に関する基礎研究 : 第5報, 低温水溶液流速を変化させた場合の浮上油滴の流動および凝固特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=著者らは、前報において、潜熱蓄冷熱材としての非水溶性油滴と冷熱媒体としての低温水溶液を直接接触熱交換させて蓄冷熱を行う新しい潜熱蓄冷熱法を提案し、潜熱蓄冷熱材油滴の凝固率の測定を行った。その結果、油滴の凝固率とそれを決定する因子である油滴の直径、油のノズル噴射流速および噴射温度、また冷媒水溶液温度との関係を実験的に明らかにした。しかしながら、前報においては、試験部内を流動する冷熱媒体としての水溶液の流速は、静止状態に近い一定の低速条件にて凝固特性に関する検討を行った。従って、水溶液の流速が油滴の凝固特性に及ぼす効果の十分な検討はなされていない。本研究では、直接接触熱交換部としての試験部内において、低温水溶液は鉛直下方へと流動し、同上方へと浮上する油滴群と対向流動し、直接接触熱交換を行う。従って、下向きの水溶液流速の増大は、油滴の浮上速度の低下となり、結果的に、一定高さの水溶液中に油滴が滞留する時間の増大となる。この油滴の滞留時間の増加は、油滴の凝固率の増加となることが予想される。本報告は、前報において述べた低温水溶液層内での油滴の凝固特性に関連し、下向きの水溶液流速を増大させた場合の油滴の流動および凝固特性の実験的検討を行い、さらに水溶液流速を考慮した油滴の凝固率の無次元整理方法を提案するものである。流動する低温水溶液層中を浮上する油滴の凝固率を支配する因子として、温度条件以外に油滴の大きさ、油滴と水溶液間の熱伝達率、および油滴と水溶液間の熱交換時間が挙げられる。油滴と水溶液間の熱伝達率は、両者間の相対速度により支配されるが、前報においては、水溶液流速は一定かつ非常に低速であるため、油滴の絶対浮上速度により、油滴と水溶液間の熱伝達率を表し得た。さらに、油滴の絶対浮上速度は、油滴径により支配され、そして、油滴と水溶液間の熱交換時間、すなわち一定高さの水溶液中における油滴の絶対浮上速度により決定される。従って、前報においては、これらの三つの因子をまとめて表わす無次元パラメーターとして、油滴が凝固を開始する点における油滴の絶対浮上速度を代表浮上速度としたレイノルズ数の定義を行った。しかしながら、下向きの水溶液流速を増加させた場合、対向する油滴の絶対浮上速度は大きく低下し、試験部内における油滴の滞留時間、すなわち凝固進行のための熱交換時間が増加する。よって、この場合、油滴と水溶液間の熱伝達率を支配するレイノルズ数には、油滴と水溶液の間の相対速度を用いる必要があり、さらに水溶液中における油滴の滞留時間を表す無次元パラメーターが必要となる。本報告においては、以上のような観点に基づき、油滴の凝固率データの整理法を提案している。さらに、下向きに流動する低温水溶液と対向する浮上油滴の凝固を伴う流動挙動は、非常に複雑となることが予想されるため、油滴の流動および凝固様式について基本的な検討をおこなってある。 kn-abstract=Flow and solidification characteristics of tetradecane droplets [melting point of 5.8℃, latent heat of 229.1 kJ/kg, density of 770 kg/m^3 (at 6℃)] ascending in ethylene glycol water solution of 30 mass percent at low temperature were investigated experimentally in order to examine the existence of a liquid-liquid or liquid-solid direct-contact-type latent cold heat storage system. Some interesting freezing behaviors of droplets were observed under the conditions of various water solution flow velocities and oil-injection nozzle diameters by the visualization technique. Eventually, the relation-ships between the solidification rate and some experimental parameters were clarified. 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=SatoKenji en-aut-sei=Sato en-aut-mei=Kenji kn-aut-name=佐藤憲二 kn-aut-sei=佐藤 kn-aut-mei=憲二 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Cold Heat Storage kn-keyword=Latent Cold Heat Storage en-keyword=Direct Contact Freezing kn-keyword=Direct Contact Freezing en-keyword=Tetradecane Droplet kn-keyword=Tetradecane Droplet en-keyword=Buoyancy kn-keyword=Buoyancy en-keyword=Solidification Rate kn-keyword=Solidification Rate END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=63 cd-vols= no-issue=607 article-no= start-page=254 end-page=261 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1997 dt-pub=19970325 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Study on Sublimation Phenomenon of a Horizontal Frost Layer Exposed to Impinging Jet Flow kn-title=衝突噴流下にさらされた水平霜層の昇華蒸発に関する実験的研究 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=冷凍機の蒸発器などの低温熱交換器への着霜は、熱交換器の熱抵抗を著しく増大させ、その性能の低下をもたらすことより、着霜した熱交換器の性能維持のためには除霜運転が必要となる。従来から行われている逆サイクルを用いた霜層の融解による除霜は、発生した融解水の除去や除霜運転期間中の採冷熱操作の停止などの欠点を有する。従って、冷凍食品など効率的品温維持に対して、これらの欠点を克服する新たな除霜方法が求められている。著者らは、昇華蒸発現象（ここでは、霜から直接水蒸気へ相転移することを昇華蒸発と呼ぶ）を利用した新しい除霜方法の提案を行っており、水平霜層が平行に流動する湿り空気にさらされた場合の霜層の昇華蒸発に関して、放射熱エネルギの照射による昇華蒸発の促進も含めて、その除霜挙動を明らかにした。本報では、霜層の昇華蒸発完了時間の短縮など、さらに効率的な昇華蒸発による除霜法を確立する目的から、霜層に対して垂直に湿り空気を吹き付ける、いわゆる衝突噴流にさらされた水平霜層の昇華蒸発を利用した除霜挙動を検討するものである。衝突噴流の平滑平板に対する物質伝達や熱伝達については、Gardon-Akfirat や熊田らによって、二次元平滑平板の垂直衝突噴流のよどみ点近傍における物質伝達特性が評価されている。本研究で検討する昇華蒸発による除霜系は、水平平板上の霜層に二次元衝突噴流を上部から垂直に吹き付けた場合を対象としたもので、霜の昇華蒸発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。すなわち、衝突噴流下にさらされた水平霜層の昇華蒸発現象に影響を及ぼす二次元ノズル噴流出口速度UB、二次元ノズル位置と霜層表面との距離H とノズル幅B との比 H/B、噴流湿り空気温度　T∞、相対湿度Φ∞の効果を実験的に検討するものである。 kn-abstract=The present study deals with a new defrosting measure by means of the frost sublimation phenomenon. The frost sublimation phenomenon occurs below the triple point of water (273.16K, 610.5Pa). The present experimental study has focused on the mass transfer rate of a horizontal frost layer exposed to an impinging jet flow. It is understood that the mass flux of the frost layer increases with increasing jet flow velocity and water vapor mass concentration difference between the frost and an impinging jet flow. The nondimensional correlation equations of mass transfer, heat transfer and finishing time of defrosting have been 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=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=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Sublimation kn-keyword=Sublimation en-keyword=Defrosting kn-keyword=Defrosting en-keyword=Frost Layer kn-keyword=Frost Layer en-keyword=Impinging Jet kn-keyword=Impinging Jet en-keyword=Moist Air kn-keyword=Moist Air END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=62 cd-vols= no-issue=603 article-no= start-page=172 end-page=179 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1996 dt-pub=19961125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Numerical Analysis Model of Forced Convection Heat Transfer of a Layer of Spherical Particles Considering Boundary Wall Effect kn-title=固体境界壁近傍の影響を考慮した球状粒子充填層の強制対流熱伝達の数値解析モデルの提案 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=本報では、比較的大きな直径（d=9.54～21.2mm）を有する球状粒子一段充填層に関する実験結果に基づく、壁近傍領域の流動・伝熱モデルの提案を試みる。具体的には、粒子充填層としての物理的意味が損なわれないよう、粒子直径程度のスケールを用いてミクロな立場の基礎式を空間平均化する。得られた粒子充填層に関する基礎式中の有効熱伝導率、浸透性、Forchheimer係数等の諸特性値は次のように評価する。前報の結果に基づき、球状粒子充填層が、壁面より粒子直径の半分までの壁近傍領域と、壁面より粒子直径の半分以上離れたコア領域の二領域から構成されると考え、各領域における諸特性値は、微細なスケールでの変化を考慮せず、その平均値にて一定とみなした扱いを行う。また、実験条件の大きく異なる従来の実験データとの比較も行い、本解析法の有用性についても検討を行う。 kn-abstract=A simple model for the heat transfer and pressure drop characteristics in a layer of spherical particles is proposed in the present study. The layer of spherical particles bounded by two parallel boundary walls is considered to consist in two regions, one of which is the near-wall region of particles within a half-diameter of the spherical particle from the wall, and the other is the core region of particles over a half-diameter of the spherical particle away from the wall. The characteristics of the near-wall region, such as the permeability, the Forchheimer coefficient, and the thermal dispersion coefficient, are determined based on the experimental data for a one-stage spherical particle layer. For the core region, the permeability and the Forchheimer coefficient are evaluated using previous correlations for a homogeneous spherical particle layer, while the thermal dispersion coefficient is modified from that given by the previous correlation for a homogeneous spherical particle layer to include the effect of the thermal conductivity ratio of the spherical particle and the fluid. The effective thermal conductivity of the layer of spherical particles is assumed to be constant in the present model. The validity of the model is proved by comparing the results of this analysis with experimental results under various conditions. en-copyright= kn-copyright= 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=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= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Spherical Particle Layer kn-keyword=Spherical Particle Layer en-keyword=Forced Convection Heat Transfer kn-keyword=Forced Convection Heat Transfer en-keyword=Effective Thermal Conductivity kn-keyword=Effective Thermal Conductivity en-keyword=Numeical Analysis kn-keyword=Numeical Analysis en-keyword=Wall Effect kn-keyword=Wall Effect END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=62 cd-vols= no-issue=602 article-no= start-page=172 end-page=179 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1996 dt-pub=19961025 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Latent Cold Heat Storage by means of Oil Droplets with Low Freezing Point : 3rd Report, Cold Heat Energy Release Characteristics of Direct-Contact Heat Exchange between Solidified Oil Droplets and Hot Air kn-title=低凝固点油滴の凝固を利用した潜熱蓄冷熱に関する基礎研究 : 第3報, 粒状凝固潜熱蓄冷熱材と温空気の直接接触熱交換による放冷熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=前報において、低温熱媒体槽中に非水溶液性油を噴射・凝固させることにより潜熱蓄冷熱を行う方法の提案を行った。このような潜熱蓄冷熱システムの放冷熱法として凝固した潜熱蓄冷熱材と暖かい空気を直接接触させて放冷熱を行う方法が考えられる。潜熱蓄冷熱材と熱媒体温空気が直接接触熱交換を行う場合、両者間の熱伝達効率が非常に高くなり、装置の高効率化および小型化が実現可能である。さらに、このような潜熱放冷熱法では、熱交換後の空気温度を蓄冷熱剤の融点に近づけることが可能であり、結果として必要とする空気温度に近い融点を持った潜熱蓄冷熱材を選ぶことにより、目的の熱交換後の空気温度を安定した状態で得られるという利点がある。しかしながら、この種の直接接触型潜熱放冷熱に関する研究は非常に少ない現状にある。本報告は、前報において述べた潜熱蓄冷熱材製造装置により得られた凝固油滴と水の混合物中に、下部から暖かい空気を吹き込み、微細な空気泡と凝固油滴の融解挙動および流通空気の熱交換特性について実験的に検討するものである。実験は無限に広い均一な凝固油滴層を対象とすることから、層最下部に多数の円形ノズルを均一に配列した分板を設置し、そこから温空気を層内に噴射した。このような直接接触熱交換法では、噴射空気泡により蓄冷熱充填層が流動するため、層内の温度場が均一となり、全ての凝固油滴において均一に融解が進行するという利点がある。さらに、凝固油滴と水の混合割合を変化させると凝固油滴層の流動状態をさまざまに変化させることが可能である。本報告は、実験因子としての入口空気温度、湿度および空気流量、そして凝固油滴混合水層高さが熱交換後の空気温度、湿度および潜熱放冷熱完了時間に及ぼす影響について実験的に検討し、これらの相関関係を実験式の形でまとめるものである。 kn-abstract=This paper deals with the cold latent heat energy release characteristics of direct-contact heat exchange between the solidified oil droplets [tetradecane, CH_3(CH_2)_<12>CH_3, melting point5.8℃] and hot air. Hot air is injected into the solidified oil droplet-water mixture layer from the distributor with a number of small circular nozzles. The solidified oil droplet-water mixture layer is fluidized by the air bubbles ascending in the layer, and the air bubbles are cooled from the layer by the direct-contact heat exchange. This paper deals with the characteristics of temperature and humidity of the outlet air from the layer, and time history of the cold heat energy release. The experiments were performed with respect to several experimental parameters, i. e., air flow rate, air temperature and humidity, and the amount of oil droplets and water in the mixture layer. Finally, some empirical correlations for the outlet air temperature and humidity and the finishing time of cold latent heat release 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=SatoKenji en-aut-sei=Sato en-aut-mei=Kenji kn-aut-name=佐藤憲二 kn-aut-sei=佐藤 kn-aut-mei=憲二 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Cold Heat Release kn-keyword=Latent Cold Heat Release en-keyword=Direct-Contact Heat Exchange kn-keyword=Direct-Contact Heat Exchange en-keyword=Frozen Tetradecane Oil Droplet-Water Mixture kn-keyword=Frozen Tetradecane Oil Droplet-Water Mixture en-keyword=Temperature Efficiency kn-keyword=Temperature Efficiency en-keyword=Humidity kn-keyword=Humidity END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=62 cd-vols= no-issue=599 article-no= start-page=250 end-page=257 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1996 dt-pub=19960725 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Transient Heat Characteristics of a Rectangular Heat Storage Vessel Packed with Shape-Stabilized Phase Change Material : Effect of Various Factors on Heat Release Process kn-title=平板状形状安定化潜熱蓄熱材充填矩形蓄熱槽の非定常熱特性 : 放熱過程における諸因子の効果 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、蓄熱システムの多様化を図る目的より、様々な新開発の蓄熱材を用いた潜熱蓄熱システムの開発が活発に行われ始めた。従来の固液相変化潜熱システムにおいては、特に潜熱蓄熱過程である固相の融解に伴う液相の熱媒体（一般に流体）への流出防止のため、一般に潜熱蓄熱材を各種のカプセル内に密閉する試みがなされている。しかしながら、通常カプセル材にポリエチレンやポリプロピレン等の比較的熱伝導率の小さなものが利用されるために、カプセルそのものが熱抵抗となり、蓄熱・放熱過程の相変化温度と熱媒体との温度差を大きくとる必要があり、蓄熱効率の低下となる。また蓄熱槽に占めるカプセル材占有体積による蓄熱槽利用効率の低下や蓄熱材カプセル容器への充填コスト等の経済的問題がある。本研究においては、これらカプセル型蓄熱システムの問題点を克服する目的より、潜熱蓄熱材が融解しても固相状態の形状を保つ形状安定化処理を施したパラフィン系潜熱蓄熱材を扱うもので、その蓄熱・放熱特性の検討を数値計算により行うものである。前報では、平板状形状安定化潜熱蓄熱材を複数枚垂直に充填した矩形潜熱蓄熱槽の蓄熱特性、すなわち平板状蓄熱材の融解特性に及ぼす諸因子の効果を解明した。本報告は、前報の蓄熱過程の解明に続いて、平板状形状安定化潜熱蓄熱材充填蓄熱槽の放熱過程、すなわち融解した平板状蓄熱材の凝固に伴う放熱特性に影響を及ぼす熱媒体の温度、流速および蓄熱材の寸法や熱媒体流路寸法の効果を数値計算により解明することにより、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。尚、扱う潜熱蓄熱体は融点Tm=54.1℃のペンタコサンを主成分とするもので、その潜熱利用対象として温泉熱源の昇温蓄熱（約45℃から50～60℃への昇温）を想定した数値計算を行っている。従って、熱源の昇温を目的とすることにより、放熱過程の高温度化のために、熱媒体流速は極端に小さいもの（流速0.1～1mm/s）となり、蓄熱潜熱媒体流路内では、自然対流と強制対流の共存状態を伴う、複雑な流動挙動となることが予想される。 kn-abstract=Transient heat release characteristics of a rectangular latent heat storage vessel packed with shape-stabilized phase change (solid-liquid) material (PCM) are investigated numerically with the finite difference technique. It is found that the heat release characteristics are greatly affected by the flow direction of the heat transfer medium since natural and forced convections coexist in the heat storage vessel. It is clarified that the thermal efficiency of the latent heat storage system is obtained by an upward flow along the vertical PCM for heat release process The effect of the inlet velocity and the inlet temperature of heat transfer medium and the dimensions of the phase change material on transient heat release characteristics of the latent heat storage system are also revealed in the present study. 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=TuPing en-aut-sei=Tu en-aut-mei=Ping kn-aut-name=TuPing kn-aut-sei=Tu kn-aut-mei=Ping aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Phase Change Material kn-keyword=Phase Change Material en-keyword=Heat Release Process kn-keyword=Heat Release Process en-keyword=Numerical Analysis kn-keyword=Numerical Analysis en-keyword=Transient Heat Characteristics kn-keyword=Transient Heat Characteristics en-keyword=Mixed Convection kn-keyword=Mixed Convection END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=62 cd-vols= no-issue=596 article-no= start-page=296 end-page=303 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1996 dt-pub=19960425 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Transient Heat Characteristics of a Rectangular Storage Vessel Packed With Shape-Stabilized Phase Change Material : Heat Storage Process kn-title=平板状形状安定化潜熱蓄熱材充填矩形蓄熱槽の非定常熱特性 : 蓄熱過程における諸因子の効果 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、エネルギの有効利用の立場から、氷蓄熱を始めとして、固－液相変化潜熱利用タイプの様々な蓄熱材および蓄熱システムの研究開発が盛んに行われ、その一部は実際の蓄熱システムプラントとして稼働している。固－液潜熱利用型蓄熱槽には、年熱蓄熱材を充填した矩形または円筒形蓄熱槽に円管コイル状またはプレート状の熱交換器を挿入した形式のものと球、円筒、平板状カプセル内に蓄熱材を封入したカプセル形式のものに大別される。前者は伝熱面より離れた領域で、潜熱蓄熱材の融解、凝固速度が遅く、蓄熱材全体にわたって効率的熱交換が出来ない欠点を有する。一方、後者は通常カプセル材として使用されるプラスチック樹脂系材料の小さな熱伝導率によるカプセル自身の熱抵抗のため、一般に蓄熱材相変化温度と熱媒体温度差（温度スウイング）を大きくする必要があり、効率的潜熱エネルギの利用を阻害することになる。特に、熱源温度や熱利用温度と潜熱相変化温度の差があまり大きくとれない場合には、カプセル材の熱抵抗は致命的欠点となる。これらの潜熱蓄熱材利用上の欠点を克服するために開発された蓄熱材としてカプセル化を伴わない形状安定化潜熱蓄熱材が開発されている。この新しい潜熱蓄熱材は、蓄熱体としてのパラフィン系材料をポリマーブレンドにより高融点樹脂に担持したもので、パラフィンが融解しても高融点樹脂系材料の担持力により流出しない構造のものであり、パラフィンが液相状態でも蓄熱材自体の形状に変化が見られない特徴を持っているものである。従って、形状安定化潜熱蓄熱材と熱媒体とは直接接触熱交換で熱の授受が可能となり、比較的小さな温度スウイングで効率的蓄・放熱特性が得られるものである。本研究では温泉の昇温そして給湯温度帯をカバーする融点50℃前後のパラフィンを蓄熱体とした形状安定化潜熱蓄熱材を対象とする。また、形状安定化潜熱蓄熱材の伝熱特性を把握する目的から、蓄熱材を単純な構造を有する平板形状とした。潜熱蓄熱槽は複数の平板状蓄熱材を垂直に充填配置し、その平板状蓄熱材で形成される矩形流路内を熱媒体が流れる矩形構造とした。熱媒体は、平板状蓄熱材で形成される矩形流路をゆっくりと流れ、蓄熱材と直接接触熱交換により、蓄熱が行われる。本研究は、この種の平板状安定化矩形潜熱蓄熱槽の非定常熱特性に影響を及ぼす基礎的因子として熱媒体の蓄熱槽入口温度および流速、そして対象とする系が強制および自然対流の共存対流熱伝達となることにより、熱媒体の流れ方向（重力に対して上向きまたは下向き）を取り上げ、数値計算により解明するものである。 kn-abstract=Transient characteristics of a ractangular latent heat storage vessel packed with shape-stabilized phase change (solid-liquid) material(PCM) are investigated numerically with the finite difference technique. It is found that the heat storage characteristics are greatly affected by the flow direction of the heat transfer medium since the natural and forced convection coexist in the heat storage vessel, That is, it is clarified that the effective thermal efficiency of the latent heat storage system is obtained with downward flow along a vertical PCM for the heat storage process. The effects of the inlet velocity and the inlet temperature of the heat transfer medium on transient heat characteristics of the latent heat storage system are also revealed in the present study. 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=TuPing en-aut-sei=Tu en-aut-mei=Ping kn-aut-name=TuPing kn-aut-sei=Tu kn-aut-mei=Ping aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Phase Change Material kn-keyword=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 Characteristics kn-keyword=Transient Heat Characteristics en-keyword=Mixed Convection kn-keyword=Mixed Convection END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=62 cd-vols= no-issue=596 article-no= start-page=208 end-page=215 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1996 dt-pub=19960425 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Convection Heat Transfer of Horizontal-Spherical Particle Layer Heated from Below and Cooled from Above : 2nd Report, Effect of Thickness of Particle Layer kn-title=比較的大きな球状粒子を充填した下面加熱・上面冷却を受ける水平粒子層の対流熱伝達 : 第2報, 充填層厚さの影響 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=本研究は、このような不均質な多孔質モデル系に着目し、流路寸法に対して比較的直径の大きな粒子を充填した水平球状粒子層の対流熱伝達特性を実験的に検討するものである。前報では下面加熱・上面冷却を受ける矩形流路に直径d=9.54～21.2mmのアルミナ製およびポリプロピレン製球状粒子を3～7段充填した場合の対流熱伝達実験を行い、壁面近傍の不均一領域の大きさと温度境界層厚さの相対的な関係により、熱伝達特性が複雑に変化することを明らかにした。しかしながら、粒子を多段に充填した場合の実験結果より壁面近傍の特性のみを分離することは困難であり、壁面近傍の特性を正確に評価することが出来なかった。本報では、粒子直径をd=20.1～21.2mmとほぼ一定にし、充填段数を1～3段に変化させた場合の流動・伝熱特性に着目した実験を行い、境界壁近傍の流動・伝熱特性の評価を試みる。さらに、前報の結果も併せて検討することにより、広範囲な粒子直径および流路寸法に関する無次元整理式の提案も行う。 kn-abstract=Convection heat transfer and pressure drop measurements were performed with a rectangular duct, having a cooled upper and a heated lower surface, which was packed with spherical particles. Air was used as the test fluid and four kinds of spherical particles having different diameters and thermal conductivities were used as the packing materials. The ratio of the diameter of the spherical particle to the distance between the cooled and the heated surfaces, d/H, was varied from 0.173 to 1. The thermal conductivity of the particle layer was also measured under the still air condition. The thermal conductivity of the particle layer was not affected by the value of d/H. In the case of the one stage arrangement of spherical particles (d/H = 1), the flow resistance took on a remarkably small value compared with the flow resistance of a homogeneous spherical particle layer. Moreover the flow resistance of the particle layer formed with some layers of particles was able to be predicted by combining the flow characteristic of the one stage particle layer and that of the homogeneous spherical particle layer. The heat transfer coefficient of the particle layer was larger than that of turbulent air flow on a flat plate. At a constant superficial air velocity, there existed the value of d/H which gave a maximum value of the average heat transfer coefficient. Nondimensional heat transfer correlation equations were derived in terms of parameters expressing the average characteristics of the spherical particle layers. en-copyright= kn-copyright= 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=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= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Spherical Particle Layer kn-keyword=Spherical Particle Layer en-keyword=Forced Convection Heat Transfer kn-keyword=Forced Convection Heat Transfer en-keyword=Nonhomogeneous Porous Layer kn-keyword=Nonhomogeneous Porous Layer en-keyword=Effective Thermal Conductivity kn-keyword=Effective Thermal Conductivity en-keyword=Temperature Boundar Layer kn-keyword=Temperature Boundar Layer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=62 cd-vols= no-issue=594 article-no= start-page=330 end-page=337 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1996 dt-pub=19960225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Mixed Convection Heat Transfer in an Open Shallow Cavity Heated from Below and Packed with One-Step Arrangement of Spherical Particles : 2nd Report, Effect of Cavity Length kn-title=比較的浅い底面加熱を受ける上部開放矩形くぼみに球状粒子を一段充填した場合の共存対流熱伝達 : 第2報, くぼみ長さの効果 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=基盤上に配された電子素子群の冷却や、フィン群からの熱伝達、または果実等顆粒状農作物の保冷等、複雑な形状を有する物体からの熱伝達に関しては、その厳密な取扱いが非常に困難である。しかしながら、これら複雑な形状物を多孔質体として扱うことにより、比較的容易に伝熱解析できることも知られている。多孔質体層と純流体層よりなる系の対流熱伝達に関しては、従来より多数の研究が行われているがこれらの研究の大部分では、多孔質体を一様な均質体とみなした扱いがなされており、多孔質体表面近傍の流動・伝熱現象に関する詳細な議論はなされていない現状にある。しかしながら、文面に挙げた実例のように、比較的大きな物体より構成される系を多孔質体と見なした場合には、多孔質体表面付近の不均一性が伝熱特性に大きく影響されることが予測される。また、筆者らは、下面加熱を受ける比較的深い球状粒子充填矩形くぼみにおける共存対流熱伝達に関する基礎研究を行い、強制対流の効果は上部数段の粒子層に限定されることを見出しており、多孔質体表面近傍における熱伝達現象の解明が必要となっている。最近の研究では、二次元円柱群を多孔質体に見立て、N-S方程式等の基礎式を数値的に解析し、多孔質体表面近傍の流動・伝熱現象を検討する試みもなされているが、このような数値解析による方法では、安定な収束解が得られるのは非常に小さいレイノルズ数条件に限定される。本研究は、比較的実用的な空気流速範囲（数十cm/s～数m/s）のもとで、不均質な多孔質層として一段配列球状粒子層を取り上げ、その熱伝達特性の解明を行うものである。また、本実験結果は、多孔質層の表面近傍における流動・伝熱特性の理解にも寄与するものと考えられる。前報では、長さL=90mmの底面加熱を受ける矩形くぼみ内に直径d=10mmの球状粒子を一段に配列した場合について実験的検討を行い、伝熱面上に配された球状粒子は、流れの攪拌効果を有する反面、伝熱面近傍の流れを抑制することや、熱伝導率の大きい球状粒子が拡大伝熱面として機能すること、さらに、くぼみ深さを小さくし、球状粒子層を流れの中に直接されした場合には、くぼみ上流端より粒子直径の4倍程度下流までの領域において伝熱特性の向上することが明らかとなった。本報では、前報にて観察された、くぼみ上流端より粒子直径の4倍程度下流までの領域にて、伝熱特性が流動挙動に大きく左右される事実に着目し、くぼみ長さLを、L=19.6mm、43mm、および90mmに設定した場合の共存対流伝達実験を行った。また、流れの可視化実験も行い、熱伝達と流動挙動の相関関係を、種々のくぼみ長さおよびくぼみ深さについて定性的に解明した。さらに、前報の結果も含めた全実験データを対象に、熱伝達特性の無次元整理をも行ったものである。 kn-abstract=Forced-natural-mixed convection heat transfer characteristics of a one-stage spherical particle layer in an air flow are investigated experimentally. The one-stage spherical particle layer is provided in a rectangular cavity having a heating bottom surface and is installed at the lower part of a rectangular air channel. Three types of spherical particles, which have almost the same diameter (about 10 mm) but different thermal conductivities, are tested. The cavity length is varied from 19.6 mm to 90 mm, and the cavity depth is varied between 0 mm and 10 mm. The variation of the heat transfer coefficient with the length of the heating surface can be explained by the flow behavior around the particle layer ; that is, the case of the zero cavity depth, the flow is suppressed by the particles within about three rows from the leading edge. Therefore, the heat transfer coefficient increases with a derease in the length of the heating surface. In the case with a shorter heating surface (about twice the diameter of the particle), a considerable increase in the heat transfer coefficient is achieved because the flow from the upstream runs through the particle layer. In the case of the cavity depth having almost the same value as the diameter of the particles, air flows over the particle layer and air near the cavity bottom is almost still. In this case, a decrease of the length of the heat transfer surface decreases the extent of the flow in the depth direction, and the heat transfer coefficient is also decreased. The heat transfer coefficient can be expressed as a nondimensional heat transfer correlation, where the effects of the cavity length, the cavity depth, the air velocity and the temperature difference between the air and the bottom surface of the cavity are taken into consideration. en-copyright= kn-copyright= 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=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= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Spherical Particle Layer kn-keyword=Spherical Particle Layer en-keyword=Forced Convection Heat Transfer kn-keyword=Forced Convection Heat Transfer en-keyword=Nonhomogeneous Porous Layer kn-keyword=Nonhomogeneous Porous Layer en-keyword=Effective Thermal Conductivity kn-keyword=Effective Thermal Conductivity END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=62 cd-vols= no-issue=593 article-no= start-page=325 end-page=332 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1996 dt-pub=19960125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Latent Cold Heat Storage by means of Oil Droplets with Low Freezing Point : 2nd Report, Nondimensional Analysis of Solidification and Heat Transfer Characteristics of Tetradecane Oil Droplets Ascending in Low-Temperature Water Solution kn-title=低凝固点油滴の凝固を利用した潜熱蓄冷に関する基礎研究 : 第2報, 低温水溶液中を浮上するテトラデカン油滴の凝固および熱伝達の無次元整理式 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=前報において、直接接触による潜熱蓄冷システムを提案し、その構築のための基礎的データを報告した。すなわち、テトラデカン油（C14H10、融点Tm=5.8℃、融解潜熱L=229.1kj/kg、密度Ρdl=770kg/m3(液相時、6℃)）およびエチレングリコール水溶液をそれぞれ蓄冷材および低温冷媒液として用い、両者を直接接触させることによる。蓄冷材の凝固挙動について明らかにした。通常、テトラデカン油の噴射温度および水溶液温度を低下させるに伴い、増加する傾向にある。しかし、温度条件を極度に低下させると、ノズル先端にてテトラデカン油の凍結が起こり、いわゆる凝固油柱が発生し、逆に温度の低下と共に、凝固率が減少するという特徴的な現象を見い出した。また、本蓄冷システムにおいては、蓄冷部にて蓄冷材としての油滴が液相から固相へと凝固相変化するため、液－液および固－液系の直接接触熱交換が共存することになり、それぞれ異なった伝熱形態となる。本報告では、テトラデカン油滴群の凝固率および熱伝達率を主に実験データを基礎に整理する方法を検討するものである。前述したように、実験条件によりノズル先端に凝固油柱が形成される場合とされない場合があり、それぞれの場合における実験整理式の提案と本蓄冷システムの最適な運転条件についての考察を行っている。 kn-abstract=The latent cold heat storage system using the direct-contact freezer with tetradecane oil and ethylene glycol aqueous solution as the latent cold heat storage material and the cold heat transfer medium, respectively, was proposed in a previous paper [Inaba and Sato, Trans. JSME, 60-580 (1994), 4236.]. In this report, in order to obtain practical data for industrial application, nondimensional analysis of the solidification rate of the tetradecane oil droplets and the overall heat transfer coefficient in the freezer was carried out. In this system, the tetradecane oil droplets change from liquid to solid state during ascension in the cold heat transfer medium. Therefore, liquid-liquid and solid-liquid coexisting-type direct-contact heat transfer occurs between the tetradecane oil droplets and the aqueous solution. It can be considered that the flow pattern and heat transfer process are different for the liquid-liquid and the solid-liquid systems. The empirical equations of the solidification rate and the overall heat transfer coefficient were derived for the averaged values for the entire freezer. The optimum operating conditions at which the maximum solidification rate can be achieved were clarified. 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=SatoKenji en-aut-sei=Sato en-aut-mei=Kenji kn-aut-name=佐藤憲二 kn-aut-sei=佐藤 kn-aut-mei=憲二 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Cold Heat Storage kn-keyword=Latent Cold Heat Storage en-keyword=Direct Contact Freezing kn-keyword=Direct Contact Freezing en-keyword=Tetradecane Oil Droplet kn-keyword=Tetradecane Oil 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=61 cd-vols= no-issue=592 article-no= start-page=216 end-page=223 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19951225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study of Cold Energy Storage and Energy Release Systems of Fine Capsulated Latent-Heat Storage Material-Water Mixture : 3rd Report, Measurement of Cold Energy Release Characteristics in Direct Heat Exchanger between Air and Water Laden with Fine Capsules Containing Latent Heat Material kn-title=低温潜熱物質を芯物質とする微細カプセル混合水を用いた蓄放冷システムに関する基礎研究 : 第3報,空気-微細カプセル化潜熱物質混合水の直接接触熱交換法による放冷熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=微細な潜熱物質を水と混合した潜熱蓄冷熱材料は、水中の潜熱物質が凝固した状態においても未凍結の連続相（水）により流動性を保持し、凝固潜熱体の搬送が可能であり、潜熱蓄冷熱システムの構築に新たな発展が期待できる。前報においては、低温潜熱物質であるペンタデカン（C15H32、融点Tf=283.1K、潜熱量L=158kj/kg）にメラミン樹脂被覆を施した微細カプセル潜熱物質を連続相である水に混合した微細カプセル混合水の熱物性、輸送特性において重要となる粘性評価を行った。さらに、微細カプセル混合水のコイル状2重管式熱交換器を用いた潜熱蓄冷熱（凝固）実験を行い、流動、熱伝達および蓄冷熱時間についても明らかにしてきた。潜熱蓄冷熱材料の冷熱（融解潜熱）を利用する際の有利点は、潜熱蓄冷熱体の融解時にその融点付近の一定温度を安定的に利用できることである。このような潜熱蓄冷熱材料の融点付近の一定温度を低温熱源として効率的利用する方法の一つとして、凝固した芯物質を含む微細カプセルと被冷却媒体としての暖かい空気との直接接触式熱交換によるの放冷熱が考えられる。Mersmannらは、固体粒子および水中に空気を流動させた場合の熱伝達係数に関する検討を行っている。また、筆者らも新しいタイプの暖房器を目指した研究で温水層に微細な空気泡を吹き込み、空気温度と湿度制御を同時に効率的に行う気液直接接触熱交換器の提示を行っている。さらに著者らは、低温潜熱蓄熱材料としてのO/W型エマルションと暖かい空気との直接接触熱交換法による放冷熱特性についての検討を行った。本研究は、微細な潜熱体にカプセル被覆を施した潜熱物質を水に混合した材料と空気との直接接触式熱交換に関して、微細な凝固体としての芯物質の相変化を伴う潜熱放冷熱特性について検討したものである。すなわち、微細カプセル化された微細潜熱蓄冷熱体を含む微細カプセル混合水の充填槽下部から、暖かい空気を多数の円形ノズルより吹き込んだ場合の放冷熱特性を実験的に検討するものである。ここでは、潜熱体としての芯物質（ペンタデカン）の基本的放冷熱特性を検討する立場から、取扱いの容易なように微細カプセル混合水の充填槽は円筒形容器とし、さらに、ノズルも単一直径を採用してある。その放冷熱特性に影響を及ぼす実験パラメータとして微細カプセル混合水中の潜熱物質である微細カプセルの質量割合、充填槽内の微細カプセル混合水の液位、微細カプセル混合水の初期温度、空気の入口温度およびノズル噴出空気流速を検討してある。最終的に、これらの実験パラメータがこの種の放冷熱システム構築において重要となる顕熱および潜熱放冷熱時間そして潜熱放冷熱時の熱交換後の低温空気温度に及ぼす影響を実験的に明らかにするものである。 kn-abstract=This paper deals with cold energy release characteristics of a fine capsulated latent-heat storage material-water mixture as a latent-heat-storage material having a low melting point of the core material (pentadecane, C_<15>H_<32>, freezing point 283.1 K). A direct-contact heat exchange method for an air-fine capsulated latent heat storage material-water mixture was selected to investigate the cold energy release characteristics from the mixture layer including the solidified core latent-heat-storage materials. The temperature effectiveness, the sensible-heat release time and the latent-heat release time were measured as experimental parameters. Useful nondimensional correlation equations for those parameters were derived in terms of nondimensional level of the mixture layer dimension, Reynolds number for air flow, Stefan number and heat capacity ratio. 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=MoritaShin-ichi en-aut-sei=Morita en-aut-mei=Shin-ichi kn-aut-name=森田慎一 kn-aut-sei=森田 kn-aut-mei=慎一 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Cold Energy Release kn-keyword=Cold Energy Release en-keyword=Fine Capsulated Latent-Heat Storage Material kn-keyword=Fine Capsulated Latent-Heat Storage Material en-keyword=Phase Change kn-keyword=Phase Change en-keyword=Direct Contact Heat Exchange kn-keyword=Direct Contact Heat Exchange en-keyword=Latent Heat kn-keyword=Latent Heat en-keyword=Temperature Effectiveness kn-keyword=Temperature Effectiveness END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=61 cd-vols= no-issue=589 article-no= start-page=206 end-page=212 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19950925 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Flow Resistance and Heat Transfer Characteristics of Water Solution Flow with Surfactant in Circular Tubes kn-title=界面活性剤添加水溶液の管内流動抵抗軽減と熱伝達 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、熱エネルギーの効率的な管内輸送手段として、温冷水にある種の鎖状高分子や界面活性剤を添加し、その管内圧力損失の低減効果（トムズ効果）を利用する試みが注目されている。トムズ効果は、数～数十ppm程度の鎖状高分子や界面活性剤を水に添加することにより、管内流動抵抗軽減効果を意味し、管内輸送において、摩擦損失の減少による流量増加やポンプ動力の減少が期待できる。このトムズ効果のメカニズムは、添加した鎖状高分子が糸巻き状（ランダムコイル状）となって流体中に混合し、そのランダムコイルが乱流渦の発生や発達を抑止することとされている。一方、ある種の界面活性剤は、その添加濃度を増大すると棒状のミセル構造を形成し、鎖状高分子のランダムコイルと同じ働きをすると言われている。トムズ効果を期待できる界面活性剤として、カチオン系界面活性剤である臭化セチルトリメチルアンモニウム（略して、CTAB：分子量364.46、図1参照）を添加した水溶液の場合には、高分子系のものと比較して、せん断力による劣化が少なく、循環系への利用に適していると考えられる。しかしながら、（CTAB）水溶液のような界面活性剤を添加した場合には、トムズ効果が有効に作用するには、ミセル構造の形成に関係する温度範囲が存在し、その使用条件が限られる。また、一般に非ニュートン流体であるため、その特性の解明には困難さを伴うものである。本研究は、高分子水溶液としてポリエチレングリコール（略して、PEG：平均分子量約200万）、そして界面活性剤水溶液としてCTABを使用し、両水溶液の粘性特性を明らかにした後、PEG水溶液のの管摩擦係数や熱伝達率に影響を及ぼす諸因子の効果を実測し、この種の界面活性剤の流動抵抗軽減および熱伝達特性を解明するものである。 kn-abstract=The reduction characteristics of flow resistance and heat transfer of water solution flow with the surfactant (Cetyltrimethyl-ammonium Bromide) in tubes were investigated experimentally. The flow resistance and heat transfer of Water solution flow with the surfactant were markedly reduced as compared with those of pure water flow. Useful nondimensional correlative equations of flow resistance and heat transfer were derived in terms of various non-dimensional 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=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=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=AsanoHideaki en-aut-sei=Asano en-aut-mei=Hideaki kn-aut-name=浅野秀昭 kn-aut-sei=浅野 kn-aut-mei=秀昭 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=Non-Newtonian Fluid kn-keyword=Non-Newtonian Fluid en-keyword=Flow-Drag Reduction kn-keyword=Flow-Drag Reduction en-keyword=Convection Heat Transfer kn-keyword=Convection Heat Transfer en-keyword=Surfactant kn-keyword=Surfactant en-keyword=Circular Tube kn-keyword=Circular Tube END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=61 cd-vols= no-issue=589 article-no= start-page=198 end-page=205 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19950925 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Continuous Ice Making in a Circular Tube by Flowing Water Solution kn-title=流動水溶液による管内連続製氷に関する基礎研究 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、夏の冷房期における昼夜間の消費電力格差の拡大や、地球温暖化等の環境問題に直接結び付く化石燃料依存率の増大傾向などを回避するために技術開発が急務となっている。このようなエネルギ有効利用の方法として、安価な夜間電力を利用した氷蓄熱システムへの関心が高まっている。また、製氷方法の高い付加追従性能等の観点から、スラリー状氷を用いた氷蓄熱システムが注目されている。スラリー状氷の有効な生成方法としては、著者らの報告した二重管式熱交換器内を流動する水あるいは水溶液の過冷却状態を利用するものがある。この製氷方法は、水又は水溶液の過冷却状態を形成する冷却部（二重管部）と、管外にて過冷却状態を解放し製氷を行う製氷部とが独立しており、製氷装置も比較的簡単で、将来、有望な氷蓄熱システムとなる可能性を秘めている。しかしながら、管内での過冷却状態の長期間にわたる安定維持の困難さ、絶えず生成氷による管内閉塞の可能性、そして小さな過冷却度による低い熱効率などの多くの問題点がある。本論文では、前報で述べた過冷却管外製氷方法を発展させ、管内冷却部において人工的に過冷却状態の解放を行い、冷却面上に析出した氷晶を主に水溶液の流れに伴うせん断力等により連続的に剥離、そして管外へ排出する新しい管内製氷方法を提案するものである。水溶液より生成される氷結晶は、一般に、水のみにより冷却面上で生成された氷が、その固体表面と強い結合力（付着力）を示すのに対して、僅かな外力により冷却面から剥離させることが可能である。従って、氷結晶の成長を支配する壁面冷却条件と壁面材質および水溶液の管内流動状態が本研究にて提案する製氷システムにおける製氷の安定性ならびに製氷能力を左右する重要な因子となる。本論文では、管内での製氷挙動に対するこのような因子の影響を検討するとともに、従来の流動化冷却水を用いた管外製氷法との製氷効率の比較検討をおこなうものである。 kn-abstract=Fundamental study was carried out concerning the possibility of continuous slurry ice making using D-sorbitol solution flowing in cooled circular glass and stainless-steel tubes. In the present experiment, the supercooling condition of the flowing water solution was released by injecting ice nucleation material such as fine ice particles into the cooled tube. As a result, three types of operating conditions in the pipe, that is supercooling, continuous ice making and ice blockage, were classified. It was clarified that the ice making efficiency was increased with an increase in the nondimensional cooling ratio, and with decreasing of Reynolds number and the concentration of the water solution. The efficiency of continuous ice making in the cooled tube was greater by 2～5 times than that of continuous ice making outside the tube under the by supercooling condition. A nondimensional correlation equation for the ice making efficiency 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=MiyaharaSatoshi en-aut-sei=Miyahara en-aut-mei=Satoshi kn-aut-name=宮原里支 kn-aut-sei=宮原 kn-aut-mei=里支 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=TakeyaKengo en-aut-sei=Takeya en-aut-mei=Kengo kn-aut-name=武谷健吾 kn-aut-sei=武谷 kn-aut-mei=健吾 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=Continuous Ice Making in Tube kn-keyword=Continuous Ice Making in Tube en-keyword=Water Solution kn-keyword=Water Solution en-keyword=Ice Making Efficiency kn-keyword=Ice Making Efficiency en-keyword=Supercooling kn-keyword=Supercooling en-keyword=Ice Blockage in Tube kn-keyword=Ice Blockage in Tube END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=61 cd-vols= no-issue=588 article-no= start-page=266 end-page=273 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19950825 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study of Cold Heat-Storage and Heat-Release Systems of Fine Capsulated Latent Heat-Storage Material-Water Mixture : 2nd Report, Flow and Cold Heat-Storage Characteristics of Fine Capsulated Latent Heat-Storage Material-Water Mixture in a Coiled Double-Tube Heat Exchanger kn-title=低温潜熱物質を芯物質とする微細カプセル混合水を用いた蓄放冷システムに関する基礎研究 : 第2報,コイル状2重管式熱交換器を用いた場合の流動および蓄冷熱特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=微細な低温潜熱物質を水中に混合した材料を用いる蓄冷熱輸送システムは、熱交換器内で微細な潜熱物質の運動のもたらす熱伝達促進効果による熱交換効率の向上、および水の顕熱に潜熱を上乗せすることによる輸送熱量の増大により、管径寸法の縮小が期待できる。このような低温潜熱物質の混合水を用いた蓄熱システムは、従来の冷熱輸送媒体として用いられてきた水（顕熱）に代わる有効な潜熱蓄冷熱システムの一つと考えられる。低温潜熱エネルギの蓄冷熱および搬送システムに関する研究としては、潜熱材料としてクラスレート、氷および雪スラリーなどを用いたものがある。これらの潜熱材料を用いた場合、水との密度差により低流速域において均一混合流が得にくいことや、粒子同士の結合により粒子魂を形成するなどの問題を有する。水中に分散質としての潜熱蓄冷熱材料を微細化混合するOil/Water型エマルションは、搬送管内における粒子魂形成を防止し、管内においても安定した均質混合流が得られる。しかし、Oil/Water型エマルションは、潜熱体の微細化混合に界面活性剤が用いられるために、その粘性が大きく管内の圧力損失が大きくなる欠点を有する。潜熱蓄冷熱材料を微細なカプセル化して水と混合する方法は、粒子魂の形成を防止することが可能であり、連続相を水のみとすることにより、管内搬送圧力損失を比較的小さくすることが可能である。このため、本研究においては、管内において均質な混合と良好な流動状態が得られるような十分微細なカプセル化潜熱物質の混合水を用いた潜熱蓄冷熱実験を行った。この種の微細なカプセル化潜熱物質の混合水は、連続相としての水中に微細カプセルが分散している複雑な系を有し、さらに、非ニュートン挙動を示すなどの取り扱いの難しさ、そして安定性の問題などが原因となり、その蓄冷熱特性および流動特性に関する研究はほとんど行われていない現状にある。すでに、著者らは、第1報において低温潜熱冷物質（ペンタデカン、C15H32、融点Tf=293.1K、潜熱L=158kj/kg）を芯物質とした微細カプセル潜熱物質の混合水の熱物性評価、そして、輸送特性において重要となる粘性評価を行っており、この種の微細なカプセル潜熱物質の混合水に関する物性の特色を把握している。本研究は、微細カプセル潜熱物質の混合水に関する伝熱および流動特性を基礎的に検討する目的より、比較的構造の簡単な一種類のコイル状2重管式熱交換器を対象とし、微細なカプセル潜熱物質の混合水の初期温度、微細カプセルの質量割合、微細カプセル混合水の管内平均流速などを因子とした実験を行った。すなわち、微細カプセル混合水のコイル状管内の流動抵抗、熱伝達率、そして液相から固相への相変化時間に関する測定とこれらの無次元整理式の提案を行うものである。 kn-abstract=The physical properties of the test fine capsulated latent heat-storage material-water mixture were described in the first report. This paper deals with flow and cold heat-storage characteristics of the fine capsulated latent heat-storage material-water mixture as a latent heat-storage material having a low melting point of the core material (pentadecane, C_<15>H_<32>, freezing point 283.1 K). A coiled double-tube heat exchanger was used for the cold heat-storage experiment. The pressure drop, the heat-transfer coefficient and the finishing time of cold heat-storage in the coiled tube were measured as experimental parameters. It was clarified that the flow behavior of the fine capsulated latent heat-storage material-water mixture as a non-Newtonian fluid played an important role in cold heat-storage. The nondimensional correlation equations for the additional pressure loss coefficient, the heat-transfer coefficient and the finishing time of the cold heat-storage were derived in terms of Dean number and heat capacity ratio. 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=MoritaShin-ichi en-aut-sei=Morita en-aut-mei=Shin-ichi kn-aut-name=森田慎一 kn-aut-sei=森田 kn-aut-mei=慎一 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Heat Transfer kn-keyword=Heat Transfer en-keyword=Phase Change kn-keyword=Phase Change en-keyword=Cold Heat-Storage kn-keyword=Cold Heat-Storage en-keyword=Latent Heat kn-keyword=Latent Heat en-keyword=Fine Capusulated Latent Heat-Storage Material kn-keyword=Fine Capusulated Latent Heat-Storage Material en-keyword=Friction Loss kn-keyword=Friction Loss END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=61 cd-vols= no-issue=586 article-no= start-page=295 end-page=302 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19950625 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Study on Defrosting by means of Sublimation Phenomenon : 2nd Report, Sublimation Phenomenon of a Horizontal Frost Layer Exposed to Forced Convection Air Flow and Radiant Heat kn-title=昇華蒸発現象を利用した除霜に関する基礎研究 : 第2報,強制対流下にさらされた水平霜層に放射熱エネルギを照射した場合の昇華蒸発挙動 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=冷凍機の蒸発器などの低温熱交換器への着霜は、熱交換器の熱抵抗を著しく増大させ、その性能の低下をもたらすことより、着霜した熱交換器の性能維持のためには徐霜運転が必要となる。著者らは、新しい除霜方法として、霜層へ放射熱エネルギを外部より直接入射させて、霜層の融解を行う新しい除霜システムの提案を行ってきた。提案した除霜方法に関して、赤外線領域に大部分の波長分布を有する遠赤外線ランプが適しているとの結論を得ている。本研究では、前報で述べた強制対流を伴う場合の昇華蒸発による新除霜法の結果をもとに、霜層の昇華蒸発をさらに促進させる方法について検討するものである。ここで、昇華蒸発現象とは、氷が直接水蒸気に相移転する現象を指す。また、昇華蒸発を促進させるためには何らかの方法で、霜層界面へ熱を供給しなければならないが、Yonkoらの報告にあるように霜層の熱伝導率は0.1～0.2W/(m･K)と低く、霜層の下面より加熱する場合には、霜層が熱抵抗となり、効率的昇華蒸発は期待できない。前報では、霜層は高い赤外線吸収率を持つことを明らかにしている。本研究では霜層の高い赤外線吸収率に着目して、霜層の上面から赤外線放射熱エネルギを加えて、霜層の昇華蒸発の促進効果を明らかにするものである。図1は、縦軸を絶対温度xまたは水蒸気圧Pとして、横軸を温度Tとした湿り空気線図を示したもので、TP点は水の三重点である。昇華蒸発が起きると、霜層の界面温度は0点からB点へと向かって下降し周囲空気条件を示すA点との湿度および温度差に基づいて昇華蒸発する。しかしながら、このように霜層界面と湿り空気間の温度差が小さいために、大きな昇華蒸発は望めないことになる。霜層に赤外線放射熱エネルギを加えると、霜層の界面温度が上昇し、放射熱エネルギの増大に伴って、図1中のC点へと変化するが、主流空気の温度が霜層より高いために、依然として湿り空気からの対流による入熱もある。さらに、放射熱エネルギを増加すると、D点へと霜層表面温度が湿り空気温度より大きくなり、逆に霜層から湿り空気への熱損失も起こることになる。また、霜層表面温度が氷の融点以上の温度となるまで、放射熱エネルギを増大すると、霜層の融解が起こるところの前報で述べた融解を伴う除霜方式となる。本研究は、流動する湿り空気にさらされた水平霜層の昇華蒸発現象に影響を及ぼす周囲湿り空気温度、湿度、湿り空気主流速度、放射熱エネルギ強度の効果を実験的に検討したものである。著者らは、既に放射熱エネルギをを与えない場合については第1報において詳細な検討を行っており、本第2報においては放射熱エネルギ照射による霜層の昇華蒸発の促進効果を主に検討するものである。 kn-abstract=The present paper deals with the new defrosting method by means of the frost sublimation phenomenon with radiant heat. The frost sublimation phenomenon occurs at the triple point of water (273.16 K, 610.5 Pa). The present experimental study focuses on the mass transfer rate of a horizontal frost layer exposed to a moist air flow and radiant heat. It is understood that the mass flux of the frost layer increases with increase of the water vapor mass concentration difference between the frost and main moist air flow, the main air flow velocity, and the infrared radiant heat intensity. The non-dimensional correlation equations of mass transfer, heat transfer and finishing time of the defrosting process have been derived taking into account 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=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=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Sublimation kn-keyword=Sublimation en-keyword=Defrosting kn-keyword=Defrosting en-keyword=Frost Layer kn-keyword=Frost Layer en-keyword=Forced Convection kn-keyword=Forced Convection en-keyword=Radiant Heat kn-keyword=Radiant Heat END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=61 cd-vols= no-issue=585 article-no= start-page=253 end-page=260 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19950525 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study of Cold Heat-Storage and Heat-Release Systems of Fine Capsulated Latent Heat Storage Material-Water Mixture : 1st Report, Physical Properties Evaluation of Fine Capsulated Latent Heat Storage Material-Water Mixture kn-title=低温潜熱物質を芯物質とする微細カプセル混合水を用いた蓄放冷システムに関する基礎研究 : 第1報,微細カプセル化潜熱物質混合水の物性評価 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=顕熱に潜熱を上乗せすることによる多量の熱搬送が可能な微細潜熱蓄熱材を分散した混合水は、従来の低温水（顕熱）に代わる有効な熱搬送媒体の一つと考えられる水中に微細潜熱蓄熱体を分散混合する方法としては、エマルション化する方法および微細カプセル化混合する方法などが考えられる。エマルション化は、界面活性剤を用いた潜熱体の微細化そして安定分散化により均質混合水を容易に得ることが可能である。しかし、界面活性剤を用いるために高粘性の混合水となり、管内搬送時の圧力損失が大きくなる欠点を有する。固－液潜熱物質を微細カプセル化し、水と分散混合する方法は、均質な混合水をえるためにカプセル化潜熱物質を十分に微細化する必要がある。この微細カプセル化潜熱物質を分散した混合水は、連続相を水のみとすることができるために、圧力損失の増大を抑えることが可能である。この種の潜熱蓄熱材料は、水中にカプセル化された微細な潜熱体が分散している複雑な系を有することから、その物性の測定方法の検討などで困難な問題を伴い、その結果基礎データとしての物性値の評価が十分になされていない現状にある。本研究は、ペンタデカン（C15H32,凝固点Tfp=283.1K）を芯物質としメラミン樹脂をカプセル被覆とする微細カプセル化潜熱物質を水と混合した潜熱蓄熱材料の基礎データとしての密度、潜熱および粘性の測定結果を示すものである。微細なカプセル化潜熱物質混合水の密度および潜熱量の測定は、試料の温度制御が比較的安易な体積計法および示差走査熱量法により行われた。吉田は、直径100μm程度の多核カプセル化潜熱物質混合水の粘性測定を回転粘度計を用いて行い、非ニュートン挙動が示されることを明らかにすると共にべき乗則モデルによる近似を行っている。この種の混合水の粘性は、一般に非ニュートン挙動を示すことが知られている。本研究にいける粘性測定は、せん断速度を変化可能な回転粘度計を用いて行われた。物性値測定は、芯物質の固－液相変化を伴う温度範囲（T=273.1～298.1K）、そして微細カプセル化潜熱物質の質量割合Cca=10.2～40.8mass％の範囲において行われた。物性値測定の結果は、この種の潜熱蓄冷材料を用いた蓄冷システムの伝熱および流動特性予測に役立つ基礎資料を提供するものと思われる。 kn-abstract=This work deals with physical properties of a fine capsulated latent heat storage material-water mixture. The fine capsulated material consists of pentadecane (C_<15>H_<32>, melting point of 283.1 K) as the core latent heat storage material and melamine resin as the coating material. The measured results of the physical properties of the test mixture, i. e. , density, latent heat and viscosity, were analyzed for the temperature region of solid and liquid phases of the core latent heat storage material (pentadecane). It was clarified that the additional properties law could be applied to the estimation of density and latent heat of the fine capsulated latent heat storage material. Moreover it was found that the viscosity of the test mixture increased with an increase in concentration of the fine capsulated latent heat storage material. Useful correlation equations of viscosity for the fine capsulated latent heat storage material-water mixture were derived in terms of temperature and concentration. 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=MoritaShin-ichi en-aut-sei=Morita en-aut-mei=Shin-ichi kn-aut-name=森田慎一 kn-aut-sei=森田 kn-aut-mei=慎一 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Physical Property kn-keyword=Physical Property en-keyword=Cold Heat Storage kn-keyword=Cold Heat Storage en-keyword=Density kn-keyword=Density en-keyword=Latent Heat kn-keyword=Latent Heat en-keyword=Viscosity kn-keyword=Viscosity en-keyword=Non-Newtonian kn-keyword=Non-Newtonian END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=61 cd-vols= no-issue=585 article-no= start-page=230 end-page=237 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19950525 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Study on Defrosting by Means of Sublimation Phenomenon : 1st Report, Sublimation Phenomenon of a Horizontal Frost Layer Exposed to a Moist Air Flow kn-title=昇華蒸発現象を利用した除霜に関する基礎研究 : 第1報,強制対流下にさらされた水平霜層の昇華蒸発挙動 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=低温熱交換器への着霜は、熱交換器の熱抵抗を著しく増大させ、その性能の低下をもたらす。従って、着霜した熱交換器の性能維持のためには除霜運転が必要となる。筆者らは、新しい除霜方法として、霜層へ放射エネルギを外部より直接入射させて、霜層の融解を行う除霜システムの提案を行ってきた。この除霜方法は、加えた放射エネルギの大部分が霜層の融解熱に使われることと、除霜運転を行いながら熱交換器の機能を維持できるという大きな特徴を有する。除霜に関しては、赤外線領域に大部分の波長分布を有する遠赤外線ランプが適しているとの結論を得ている。しかしながら、放射熱を利用した除霜方法では融解水の処理が問題となり、融解水を生じることなく霜層を消滅する除霜方法として昇華蒸発現象の利用が考えられる。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らが自然対流下での種々の周囲条件下における昇華蒸発速度の予測を行っている。しかしながら、霜層の昇華蒸発に関する研究は殆ど行われていない現状にある。昇華現象を用いた除霜は、前述の放射エネルギにより霜層の融解を行う場合と同様に、着霜熱交換器を冷却した状態で除霜することができ、加えて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などの大きな特徴を有するものである。本研究においては、霜層の昇華蒸発に伴う基礎的現象を把握するために、基本的なモデルとして水平平板上の霜層を取り上げ、霜層下面は断熱状態とし、霜層表面から昇華蒸発を誘発させるためにその上面は湿り空気の強制対流下にさらされる除霜系を対象とする。すなわち、流動する湿り空気にさらされた水平霜層の昇華蒸発現象に影響を及ぼす周囲湿り空気温度、湿度、湿り空気主流速度の効果を実験的に検討したものである。特に本第1報は霜層の昇華蒸発挙動の可視化実験、昇華蒸発量の実測などを通じて、この種の除霜方法の基礎的特性の把握に主眼をおいたものである。 kn-abstract=The present paper deals with a new defrosting measure employing the frost sublimation phenomenon. The present experimental study has focused on the mass transfer rate of a horizontal frost layer in a moist air flow. It is understood that the mass flux of the frost layer is increased by both the increase of the mass transfer coefficient resulting from the air velocity and the increase of the water vapor mass concentration difference between the frost surface and main moist air flow. The nondimensional correlation equations of mass transfer, heat transfer and finishing time of the defrost have been derived with 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=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=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Sublimation kn-keyword=Sublimation en-keyword=Defrosting kn-keyword=Defrosting en-keyword=Frost Layer kn-keyword=Frost Layer en-keyword=Forced Convection kn-keyword=Forced Convection en-keyword=Moist Air kn-keyword=Moist Air END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=61 cd-vols= no-issue=583 article-no= start-page=365 end-page=372 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19950325 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study of Cold Heat-Storage System of O/W-Type Emulsion Having Cold Latent-Heat-Dispersion Material : 3rd Report, Cold Heat-Release Characteristics of Emulsion by Air-Emulsion Direct-Contact Heat Exchange Method kn-title=低温潜熱物質を分散体としたO/W型エマルションを用いた蓄冷システムに関する基礎研究 : 第3報,空気-エマルション直接接触熱交換法による放冷特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=熱媒体としての水中に低温潜熱蓄冷物質を分散混合した潜熱蓄冷は、その凝固状態においても未凍結の熱媒体により流動性を保持し、凝固熱媒体の流動搬送が可能であり、蓄冷システムの構築に新たな発展が期待できる。このような流動性に富む潜熱蓄冷材を対象として前報においては、低温潜熱物質であるテトラデカン（C14H30、融点Yf=278.9K、潜熱量L=229kj/kg）を連続相である水に微細分散したOil/Water型エマルションの熱物性、輸送特性において重要となる粘性評価を行った。さらに、コイル状二重管式熱交換器を用いた潜熱蓄冷（凝固）実験を行い、流動、熱伝達および蓄冷時間についても明らかにしてきた。潜熱蓄冷材料の冷熱（融解潜熱）を利用する際の有利点は、潜熱蓄冷材の融解時にその融点付近の一定温度を安定的に利用することができることである。このような潜熱蓄冷材融点付近の一定温度を低温熱源として効率的利用するためには、分散質としての凝固潜熱体と被冷却媒体としての暖かい空気との直接接触熱交換によるエマルションの放冷が有効と考えられる。気液接触式熱交換に関する従来の研究では、加藤らが水道水およびカルボキシメチルセルローズ中に空気を噴出したときの気液界面積を測定し、さらに、亜硫酸水溶液中への酸素の吸収速度、イオン交換水中への炭酸ガスの吸収速度の測定より液相側物質伝達係数の算出を行っている。Mersmannらは、固体粒子および水中に空気を流動させた場合の熱伝達係数に関する検討を行っている。また、著者らも新しい型の暖房器を目指した研究で温水層に微細な空気泡を吹き込み、空気温度と温度制御を同時に効率的に行う気液直接接触熱交換器の提示を行っている。しかしながら、空気と流動微細固体との直接接触式熱交換に関して、微細凝固体の潜熱相変化を伴う放冷過程を扱った研究は見当たらない。本研究は、この種の潜熱エマルション蓄冷システムの基本的放冷特性を把握する目的より分散質である低温微細凝固潜熱蓄冷体を含むO/W型エマルション充填槽下部から、暖かい空気を多数の円形ノズルより吹き込んだ場合の放冷特性を実験的に検討するものである。ここでは、凝固エマルションの基本的放冷特性を検討する立場から取り扱いの容易なようにエマルション充填槽は円筒形容器とし、さらに、ノズルも単一直径の円形を採用してある。その放冷熱特性に影響を及ぼす実験パラメータとしてエマルション中の潜熱物質であるテトラデカン油濃度、エマルション液位、初期エマルション温度、入口暖空気温度および空気ノズル噴出速度を検討してある。すなわち、これらの実験パラメータがこの種の放冷システム構築において重要となる顕熱および潜熱放冷時間そして潜熱放冷時の熱交換後低温空気温度に及ぼす影響を実験的に明らかにするものである。 kn-abstract=The thermal properties, the flow and cold heat-storage characteristics of the O/W-type emulsion were reported in the first and the second report, respectively. This paper deals with cold heat-release characteristics of the oil (tetradecane, C_<14>H_<30>, freezing point 278.9K)/water emulsion as a latent heat-storage material having a low melting point. An air-emulsion direct contact heat exchange method was selected for the cold heat-release from the solidified emulsion layer. The temperature effectiveness, the sensible heat release time and the latent heat release time were measured as experimental parameters. The useful nondimensional correlation equations for those parameters were derived in terms of nondimensional emulsion level expressed the emulsion layer dimensions, Reynolds number for air flow, Stefan number and heat capacity ratio. 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=MoritaShin-ichi en-aut-sei=Morita en-aut-mei=Shin-ichi kn-aut-name=森田慎一 kn-aut-sei=森田 kn-aut-mei=慎一 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Cold Heat Release kn-keyword=Cold Heat Release en-keyword=O/W-Type Emulsion kn-keyword=O/W-Type Emulsion en-keyword=Phase Change kn-keyword=Phase Change en-keyword=Air-Emulsion Direct Contact kn-keyword=Air-Emulsion Direct Contact en-keyword=Latent Heat kn-keyword=Latent Heat en-keyword=Temperature Effectiveness kn-keyword=Temperature Effectiveness END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=61 cd-vols= no-issue=581 article-no= start-page=223 end-page=230 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1995 dt-pub=19950125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Solidification and Flow Characteristics of Molten High-Density Polyethylene Injected into a Rectangular Cavity kn-title=矩形流路内における溶融高密度ポリエチレンの流動・凝固現象 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、家電、自動車部品、レンズ等、プラスチック製品はあらゆる分野に活用されており、さらにその需要は増加しつつある。これらプラスチック製品の製造法の一つである射出成形法は、生産性の良さや複雑な形状のものが比較的容易に成形できることより、広く利用されているが、高温・高圧の溶融プラスチックを急冷して成形するため、充填不良、”そり”、または”ひげ”などの問題がしばしば起こるようである。このような問題を解決すべく、射出成型法に関する研究は従来より多数行われている。平井らは、厚さ1mmの二次元矩形ダクト内の溶融プラスチックの流動・凝固過程に関する数値解析を行い、最初に冷却面上に形成されるスキン層が成形品の変形に大きな影響を与えることを解明している。一方、黒崎らは、厚さ4mm×幅12mm×長さ65mmの矩形キャビティにおけるプラスチックの流動・凝固実験を行い、レーザ光照射によるプラスチック固－液相間の複屈折を利用した方法により残留応力を測定し金型内のプラスチックに生じる様々な応力関係を解明した。さらに、著者らは、外直径19mmの冷却円筒と外円筒に形成される厚さ1.5mmの狭い円環上空隙における溶融プラスチックの流動・凝固に関する実験を比較的低い押し込み圧力状態にて行い、スキン凝固層の形成およびコア凝固層の成長の基本的挙動を可視観察により明らかにした。さらに、空隙内に流入するプラスチック量に及ぼす、溶融プラスチック温度、冷却円筒表面温度、流入プラスチック速度の影響を定量的に明らかにした。このように、従来の研究は成形物の残留応力解明に焦点を絞ったものが大部分であり、最も基本的な流動プラスチック樹脂の凝固現象を伝熱学的そして流体力学的立場より検討したものは著者らの研究以外には見あたらない。また、前述のいずれの研究も、比較的狭い流路を対象としたもので、流路厚さの影響を系統的に扱った研究はみあたらない現状にある。本研究は、矩形流路に溶融プラスチックを下方より流動させ、一側面より冷却・凝固させた場合を対象に、溶融プラスチックである高密度ポリエチレンの流動・凝固挙動の可視化観察、圧力変化、凝固位置および凝固量の実測を行い、矩形流路内での溶融ポリエチレンの流動・凝固現象の基本的特性を解明するものである。さらに、矩形流路の厚さを5～10mmの範囲で種々変化させ、従来よりほとんど研究の行われていない、比較的厚い流路に関する実験データを得ると共に、流路厚さの影響についても検討を行うものである。また、本実験においても前報と同様、大気圧より少し高い低圧力にて溶融ポリエチレンを押込み低速流動を行うことにより、矩形流路内での溶融ポリエチレンの流動・凝固挙動を明らかにするものである。従って、本研究で取り上げる低圧成形は一般に行われている高圧高速成形の際に発生する流動ポリエチレン樹脂の摩擦熱の発生は伴わないものとなっている。本研究では、実験パラメータとして溶融ポリエチレンの押込圧力、温度、流速、冷却温度、さらに流路厚さを取り上げて、最終的には、矩形空隙に流入するポリエチレン量と流入完了に至るまでの時間を種々の無次元量にて整理した無次元式を提案するものである。 kn-abstract=Solidification and flow characteristics of molten high-density polyethylene flowing in a rectangular cavity having a cooling wall are investigated experimentally. Experiments are carried out under various parameters of molten polyethylene temperature, flow velocity of the polyethylene, cooling wall temperature and the thickness of the cavity. The obtained results reveal that the solidification layer formation of the polyethylene is affected by flow behavior, polyethylene temperature and cooling wall temperature. The useful non-dimensional equations, which predict the amount of polyethylene and the time required for injecting the polyethylene into the cavity, are derived as a function of Reynolds number, cooling temperature ratio and Stefan 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=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=IkegamiHideaki en-aut-sei=Ikegami en-aut-mei=Hideaki kn-aut-name=池上秀章 kn-aut-sei=池上 kn-aut-mei=秀章 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=Solidification kn-keyword=Solidification en-keyword=High-Density Polyethylene kn-keyword=High-Density Polyethylene en-keyword=Non-Newtonian Fluid kn-keyword=Non-Newtonian Fluid en-keyword=Visualization kn-keyword=Visualization en-keyword=Injection Molding kn-keyword=Injection Molding END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=60 cd-vols= no-issue=580 article-no= start-page=173 end-page=180 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1994 dt-pub=19941225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Behavior of Spherical Ice Particle in Flowing Supercooled Water kn-title=管内流動過冷却水中の球形氷粒子挙動 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=本研究は、流動過冷却水溶液を利用した管内製氷法の確立を最終目標として、その基礎的段階となる水平円管内を流動する過冷却液中を浮遊する単一氷粒子の運動並びに凝固、融解挙動の解明を目的として行ったものである。まず、管内流動水中の粒子運動について解析物理モデルを提案し、その解析モデルに基づき上述したBassetらによる粒子運動方程式を利用して粒子運動の計算を行い、パラフィン粒子を使用した水平円管内の粒子運動過程中の可視化実験結果と計算結果を比較することにより、このような粒子運動が連続相となる流動状態および粒子直径により如何に影響されるかについて検討する。そして、得られた粒子運動に関する計算結果に基づき、球状氷粒子の凝固あるいは融解挙動に及ぼす管内流動水のRe数、初期球状氷粒子径、管内流動水入り口温度および管内表面温度（冷却面温度）等の影響を定量的に把握し、最終的に管出口における球状氷粒子径に影響を及ぼすこれらの諸因子の効果を数値計算式に基づき検討するものである。 kn-abstract=Numerical calculation of behavior of a spherical ice particle (motion, melting and solidification) in flowing supercooled water inside a cooled circular tube was performed. By assuming that the single ice particle moved from its position on the upper or lower cooling surface in fully developed laminar flow, the variation of ice particle radius during the moving process could be calculated under various Reynolds numbers for water, initial ice particle radii and cooling conditions. For the particle motion in flowing water, the numerical results were in good agreement with the measurements obtained from visualization using paraffin particles (density : 926 kg/m^3). It was found that the initial ice particle radius, Reynolds number of water and the cooling wall temperature exerted pronounced effects on the ice particle radius at the tube exit ; however the inlet temperature of the flowing water had little effect on the radius at the tube exit. 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=TakeyaKengo en-aut-sei=Takeya en-aut-mei=Kengo kn-aut-name=武谷健吾 kn-aut-sei=武谷 kn-aut-mei=健吾 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Supercooling Phenomenon kn-keyword=Supercooling Phenomenon en-keyword=Ice Particle kn-keyword=Ice Particle en-keyword=Flowing Behavior kn-keyword=Flowing Behavior en-keyword=Solidification kn-keyword=Solidification en-keyword=Melting kn-keyword=Melting END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=60 cd-vols= no-issue=580 article-no= start-page=258 end-page=265 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1994 dt-pub=19941225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Latent Cold Heat Storage by means of Oil Droplets with Low Freezing Point : 1st Report, Flow and Solidification Characteristics of Tetradecane Droplets Ascending in Low-Temperature Water Solution kn-title=低凝固点油滴の凝固を利用した潜熱蓄冷に関する基礎研究 : 第1報,低温水溶液中を浮上するテトラデカン油滴の流動および凝固特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、大都市圏における夏期昼夜間電力利用格差是正対策の一つとして、安価な深夜電力を利用する潜熱蓄冷システムに関する研究・開発が行われるようになり、氷蓄冷システムを始めとして既に実用化されているものもある。特に潜熱蓄冷システムの蓄冷器、すなわち蓄冷物質と熱媒体とが隔離されている隔離方式と、互いに不溶性の蓄冷物質と熱媒体を直接接触させる直接接触方式とに分類される。前者の場合、潜熱蓄冷物質を金属あるいは樹脂製容器内に充填し、これらを熱媒体中に設置することにより熱交換を行ういわゆるカプセル型潜熱蓄冷システムがその代表例である。この場合蓄冷物質と熱媒体がカプセル壁により隔離されているため、熱媒体の清浄度を高く保てるという利点がある反面、カプセル自体が熱抵抗となり伝熱効率が低下し、熱交換器が大型化する等の欠点を有する。一方、後者は、熱媒体が蓄冷物質と直接接触するため、両者が相互に溶解しない場合はきわめて高い熱伝達効率を得ることができ、また装置が簡単かつ小型化できる等の利点を有している。本研究では、高性能潜熱蓄冷システムの開発を目的とし、低温冷媒水溶液中に疎水性液相蓄冷物質を噴射注入して微粒化させ、蓄冷物質が 密度差により低温水溶液中を浮上しながら低温水溶液との直接接触熱交換により凝固相変化を行い、蓄冷を完了するというシステムを提案するものである。本研究で対象とする潜熱蓄冷システムにおける熱交換は、分散相液体が凝固相変化を行う液－液、固－液共存型直接接触熱交換となるが、この種の直接接触熱交換に関する研究は、現状では見あたらないようである。従って、本研究は潜熱蓄冷システムの性能向上および分散相液体が凝固相変化挙動を伴う直接接触熱交換に関する諸因子の効果を、まず凝固現象の把握に焦点をあて、実験的に検討するものである。本実験では、蓄冷物質として融点、潜熱量および密度がそれぞれ5.8℃、229.1kj/kgおよび770kg/m3（6℃）のパラフィン系油であるテトラデカン油（C14H30）を選定し、低温水溶液にはこれと不溶性のエチレングリコール30wt％水溶液（以下水溶液）を用いることにより、水溶液中を浮上するテトラデカン油滴の凝固特性を可視実験により定性的に明らかにする。さらに、テトラデカン油噴射温度、速度、および低温水溶液温度を実験因子とした場合の油滴凝固率および蓄冷熱量の測定結果より定量的にこの種の蓄冷システムの可能性を検討するものである。 kn-abstract=Flow and solidification characteristics of tetradecane droplets [melting point of 5.8℃, latent heat of 229.1 kJ/kg, density of 770 kg/m^3 (at 6℃) ] ascending in ethlene glycol water solution of 30 weight percent at low temperature were investigated experimentally in order to examine the possibility of a liquid-liquid or liquid-solid direct-contact-type latent cold heat storage system. A new type of solidification rate meter is proposed in the present study. As a result, some interesting freezing behaviors of droplets were observed by the visualization technique. From the measurements of solidification rate of tetradecane droplets, the relationships between the solidification rate and some experimental parameters were clarified. 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=SatoKenji en-aut-sei=Sato en-aut-mei=Kenji kn-aut-name=佐藤憲二 kn-aut-sei=佐藤 kn-aut-mei=憲二 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Latent Cold Heat Storage kn-keyword=Latent Cold Heat Storage en-keyword=Direct Contact Freezing kn-keyword=Direct Contact Freezing en-keyword=Tetradecane Droplet kn-keyword=Tetradecane Droplet en-keyword=Buoyancy kn-keyword=Buoyancy en-keyword=Solidification Rate kn-keyword=Solidification Rate END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=60 cd-vols= no-issue=578 article-no= start-page=218 end-page=225 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1994 dt-pub=19941025 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Effects of Some Factors on Critical Condition of Ice Formation for Flowing Supercooled Water and Water Solution inside Cooled Circular Tube kn-title=流動過冷却水および水溶液の管内凍結発生限界に及ぼす諸因子の影響 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=近年、製氷方法の多様性、輸送性の良さ、融解時の高い負荷追従性の観点から、スラリー状氷に対する関心が増大している。スラリー状氷の有効な形成方法の一つとして、前報において報告した水あるいは水溶液の過冷却状態を利用する方法は、製氷装置も比較的簡単で、将来有望なスラリー状氷の製造方法となる可能性を秘めているが、流動状態にある水あるいは水溶液の過冷却現象に関して、その過冷却安定性および管内での過冷却状態の解消に伴う管内凍結発生条件に影響を及ぼす諸因子の影響について検討するものである。 kn-abstract=Supercooling characteristics of water and water solution in a forced flow were investigated both experimentally and analytically. The critical conditions of ice nucleation in a cooled circular tube were examined for five sets of tube dimensions under various Reynolds numbers. It was found that the critical degree of supercooling based on the inner wall temperature was independent of Reynolds number in a laminar flow region. However, in a turbulent flow region, it decreased with increasing Reynolds number. An ice nucleation model for the flowing supercooled liquid was developed to predict the critical conditions of ice formation, in which the effects of the flow and temperature conditions, tube dimensions and solute mass fraction were taken into consideration. Nondimensional correlation equations for the critical condition of ice formation were derived in laminar and turbulent flow regions as a function of some nondimensional parameters obtained by analyzing the ice nucleation model. 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=TakeyaKengo en-aut-sei=Takeya en-aut-mei=Kengo kn-aut-name=武谷健吾 kn-aut-sei=武谷 kn-aut-mei=健吾 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Supercooling Phenomenon kn-keyword=Supercooling Phenomenon en-keyword=Water kn-keyword=Water en-keyword=Water Solution kn-keyword=Water Solution en-keyword=Forced Flow kn-keyword=Forced Flow en-keyword=Ice Formation kn-keyword=Ice Formation END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=60 cd-vols= no-issue=574 article-no= start-page=323 end-page=330 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1994 dt-pub=19940625 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Solidification Characteristics of Molten Polymer Plastics Injected in a Narrow Annular Cavity kn-title=狭い円環状空隙に溶融プラスチックを流入させた場合の凝固特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=一般に、家電製品、自動車部品に多用されているプラスチック製品の大部分は、生産性の良さや複雑な形状のものが容易に成形できる特徴を有する射出成形法により作られている。射出成形法は、その成形プロセスにおいて、高温・高圧のプラスチックを急冷して成形するために、充填不良、”そり”、”ひけ”などの問題がしばしば起こるようである。近年、これらの諸問題の解決として、コンピュータを利用した数値シミュレーション手法により、流動プラスチックの凝固特性を予想する各種解析の試みがなされている。しかしながら、狭い空間でのプラスチックの流動、凝固現象の詳細な把握は十分になされていない現状にある。平井らは、二次元矩形ダクト内の流動プラスチックの凝固過程を、最初に冷却面上に形成されるスキン層と流動停止に伴って成長するコア層の凝固に分類し、特にスキン層の凝固現象が成形品の変形に大きな影響を与えることを数値計算により解明している。一方、黒崎らは、矩形キャビティ状金型内のプラスチック凝固に伴う残留応力をレーザー光照射によるプラスチック固-液相間の複雑屈折を利用した方法により測定し、金型内のプラスチックに発生する様々な応力関係を解明した。さらに吉井・金田は、近赤外光弾性法によるプラスチック成形品の残留応力の測定により、金型内のプラスチックの流動と冷却条件が、その成形品の性質に大きく影響を及ぼすことを明らかにしている。このように従来の研究において、金型内での高圧高温状態における成形物の残留応力解明に焦点を絞ったものが大部分であり、最も基本的な流動プラスチック樹脂の凝固現象を伝熱学的そして流体力学的立場より検討したものは少ないようである。本研究は、2重円管間に形成される狭い円環状空隙に、溶融プラスチックを下部より流動させ、円筒内壁より冷却させた場合の凝固現象を、流動凝固挙動の可視化観察、圧力変化そして凝固位置および凝固量の実測結果より解明するものである。本実験においては、大気圧より少し高い低圧力状態で溶融プラスチックを押込み低速流動を行うことにより、時間とともに徐々に冷却面近傍でのスキン凝固層の形成およびコア凝固層の成長の基本的挙動を明らかにするものである。従って本研究で取り上げられる低圧成形は一般に行われている高圧高速成形の際に発生する流動プラスチック樹脂の摩擦熱の発生は伴わないものである。本研究は、狭い空隙での流動凝固現象を基礎的に把握しようとするもので、実験パラメータとして溶融プラスチックの押込圧力、温度、流速そして冷却面温度を取り上げてある。最終的には、円環状空隙に流入するプラスチック量と流入完了に至るまでの時間を種々の無次元量にて整理した無次元式を提案するものである。 kn-abstract=This paper deals with solidification and flow characteristics of high-density polyethylene plastics as polymer plastics in a narrow annular cavity cooled on an inner circular tube. The experiments are carried out with various parameters (plastics temperature, flow velocity of the plastics and cooling surface temperature). The obtained results show that the solidification layer formation of polymer plastics is affected by flow behavior and viscosity of molten polymer plastics. The useful dimensionless equations for predicting the amount of polymer plastics and the time of finishing the injection of the polymer plastics into the cavity are derived as a function of Reynolds number, cooling temperature ratio and Stefan 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=IkegamiHideaki en-aut-sei=Ikegami en-aut-mei=Hideaki kn-aut-name=池上秀章 kn-aut-sei=池上 kn-aut-mei=秀章 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= 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=Solidification kn-keyword=Solidification en-keyword=High-Density Polymer Plastics kn-keyword=High-Density Polymer Plastics en-keyword=Non-Newtonian Fluid kn-keyword=Non-Newtonian Fluid en-keyword=Visualization kn-keyword=Visualization en-keyword=Injection Molding kn-keyword=Injection Molding END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=60 cd-vols= no-issue=572 article-no= start-page=324 end-page=331 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1994 dt-pub=19940425 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study of Cold Heat-Storage System of O/W-Type Emulsion Having Cold Latent-Heat-Dispersion Material : 2nd Report, Flow and Cold Heat-Storage Characteristics of Emulsion in a Coiled Double-Tube Heat Exchanger kn-title=低温潜熱物質を分散体としたO/W型エマルションを用いた蓄冷システムに関する基礎研究 : 第2報,コイル状2重管式熱交換器を用いた場合の流動および蓄冷特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=水に分散質としての潜熱蓄熱物理を混合する潜熱蓄熱・輸送システムは、熱交換器内で微細な潜熱物質の運動のもたらす熱伝達促進効果による蓄熱効率の向上、そして単位流動当りの熱輸送量を増加できることによる管径寸法の縮小が期待できる。このような潜熱分散質を用いた蓄熱システムは、従来の低温水（顕熱）蓄熱・輸送に代わる新しい効果的な潜熱蓄熱システムの一つと考えられる。低温潜熱エネルギー蓄熱そして搬送システムに関する研究としては、潜熱材料としてクラストレート、および雪なだに用いたものがある。これらの潜熱材料を用いた場合、水との密度差により低流速域において均一混合流が得にくいことや、粒子同士の結合により粒子魂を形成するなどの問題を有する。潜熱材料をマイクロカプセル化する方法は、粒子魂形成を防止することが可能であるが、安定均一混合流を得るためには十分に微細なそしてフレキシビリティに富んだマイクロカプセルが必要と考えられる。本研究において用いられるOil/Water型エマルションは、潜熱材料を微細粒子として水中にエマルマンションとして安定混合することが容易に可能であり、輸送管内においても安定した混合流が得られる。潜熱蓄熱材料が水中に均一に分散するために蓄冷材料による管閉塞が防止されることから、エマルション自身を熱交換器にて熱交換することにより潜熱蓄冷および輸送が可能となる。しかし、この種のエマルションは、分散媒体に分散質としての潜熱蓄冷材が分散している複雑な系を有し、さらにエマルションが非ニュートン挙動を示すなどの取り扱いの難しさそして安定性の問題などが原因となり、その蓄冷特性および流動特性に関する研究は、ほとんど行われていない現状にある。すでに、著者らは第1報において低温潜熱蓄熱物質（テトラデカン、C14H30、融点Tf＝278.9K、潜熱量L＝229Kj/kg）を分散質としたOil/Water型エマルションの熱物性の評価そして、輸送特性において重要となる粘性評価を行っており、この種の低温潜熱エマルションに関する物性の特色を把握している。本研究は、低温潜熱エマルションの伝熱および流動特性を基礎的に検討する目的より、比較的構造の簡単な一種類のコイル状2重管式熱交換器を用いた実験を、潜熱エマルションの初期温度、エマルション濃度、エマルション流速などを実験因子として行った。すなわち、流動エマルション.のコイル状2重管内の流動抵抗、熱伝達率、そして液相から固相への相変化時間に関する測定とこらの無次元整理式の提案を行うものである。得られた実験結果は、この種の蓄冷システムの構築において重要な流動および伝熱性に関する基礎資料となり、この種の蓄冷システム分野の発展に大いに貢献する先駆的なものと考えられる。 kn-abstract=The thermal properties of the test O/W-type emulsion were described in the first report. This paper dealts with flow and cold heat-storage characteristics of the oil (tetradecane, C_<14>H_<30>, freezing point 278.9 K) /water emulsion as a latent heat-storage material having a low melting point. A coiled double-tube heat exchanger was used for the cold heat-storage experiment. The pressure drop, the heat-transfer coefficient and the finishing time of cold heat storage in the coiled tube were measured as experimental parameters. It was clarified that the flow behavior of the emulsion as a non-Newtonian fluid played an important role in cold heat storage. The useful nondimensional correlation equations for the additional pressure loss coefficient, the heat-transfer coefficient and the finishing time of the cold heat storage were derived in terms of Dean number and heat capacity ratio. 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=MoritaShin-ichi en-aut-sei=Morita en-aut-mei=Shin-ichi kn-aut-name=森田慎一 kn-aut-sei=森田 kn-aut-mei=慎一 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Heat Transfer kn-keyword=Heat Transfer en-keyword=Phase Change kn-keyword=Phase Change en-keyword=Cold Heat Storage kn-keyword=Cold Heat Storage en-keyword=Latent Heat kn-keyword=Latent Heat en-keyword=O W-Type Emulsion kn-keyword=O W-Type Emulsion en-keyword=Friction Loss kn-keyword=Friction Loss END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=60 cd-vols= no-issue=571 article-no= start-page=283 end-page=288 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1994 dt-pub=19940325 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=A Fundamental Study of Heat-Transfer Enhancement and Flow-Drag Reduction in Tubes by Means of Wire Coil insert : 2nd Report, Heat Transfer Estimation and Optimum Arrangement of Wire Coil in a Tube kn-title=ワイヤーコイルを用いた円管内熱伝達促進と流動抵抗軽減に関する基礎研究 : 第2報,ワイヤーコイルによる管内熱伝達の評価と最適配置 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=ワイヤーコイル等の乱流促進体による管内熱伝達の増大は、流れの乱れや境界層の剥離効果を利用するために、当然のことながら管内流動抵抗の増大を伴うものである。この流動抵抗の増大は、管内熱媒体を流動させるためのポンプ動力エネルギの増加を意味し、管内の熱伝達促進効果とポンプ動力エネルギ消費効果を考慮したところの、熱媒体循環システム全体の最適条件を見いだすことが必要となる。円管内乱流促進体として、その取扱いが比較的容易な素線直径の大きなワイヤーコイルを用いた前報の実験結果から、次のようなワイヤーコイルの熱伝達および流動特性を明らかにした。（1）ワイヤーコイル寸法法（コイルピッチ/コイル素線直径）の小さな場合には、ワイヤーコイルの効果を粗面を有する伝熱面として扱うことで十分に実験データを整理できる。一方、（2）ワイヤーコイル寸法の大きな場合には、管内流れを旋回として扱うことにより、実験データを整理することが出来る。さらに、（3）この種ワイヤーコイルは円管内壁に対して線接触すために、コイルはほとんど拡大伝熱面として作用しないことと、コイルにより生じた流れとコイルとの相互作用などから、極大の熱伝達と流動抵抗を示すワイヤーコイル寸法比に生じることを明らかにした。その上、ワイヤーコイルによる流動抵抗の大部分は、コイルによる流れの乱れから発生する形状抵抗によるものであること。そしてワイヤーコイルによる流れ方法の局所熱伝達は、ほぼ一定の変化の少ない結果を報告した。この様な結果を根拠として、本論文では、図1に示すように伝熱円管内に部分的にワイヤーコイルを挿入し、全体的な流動抵抗の軽減効果の利用、そして熱伝達に関しては平滑管入口部での大きな局所熱伝達領域、ワイヤーコイル配置領域の熱伝達促進領域、ワイヤーコイルにより発生したコイル後流の乱れた旋回流れの平滑管部熱伝達増大領域の利用による全体的な熱伝達の向上を試みるものである。さらに、伝熱管全体にワイヤーコイルを配置した場合の流動抵抗と熱伝達に関する総合評価をBerglesらの報告にある種々の条件のもとで検討し、この種ワイヤーコイルによる熱伝達促進法の特徴を明らかにするものである。 kn-abstract=An experimental investigation on wire-coil-inserted tubes as a turbulence promoter has been undertaken for enhancement of heat transfer and reduction of flow friction factor in water flow. The performance of wire-coil-inserted tubes has been evaluated in terms of two different criteria based on the fixed flow rate and pumping power. In order to enhance the heat transfer rate and reduce the How friction factor, some experiments have been carried out wherein coils with various lengths were partially inserted into the tube. As a result, it is noted that there is an optimum arrangement of the wire coil in the tube for the enhancement of heat transfer and the reduction of friction factor. 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=KanaokaShinichi en-aut-sei=Kanaoka en-aut-mei=Shinichi kn-aut-name=金岡伸一 kn-aut-sei=金岡 kn-aut-mei=伸一 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=Heat Transfer Enhancement kn-keyword=Heat Transfer Enhancement en-keyword=Flow Drag Reduction kn-keyword=Flow Drag Reduction en-keyword=Wire Coil kn-keyword=Wire Coil en-keyword=Turbulence Promoter kn-keyword=Turbulence Promoter en-keyword=Heat Exchanger kn-keyword=Heat Exchanger END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=60 cd-vols= no-issue=569 article-no= start-page=240 end-page=247 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1994 dt-pub=19940125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=A Fundamental Study of Heat-Transfer Enhancement and Flow-Drag Reduction in Tubes by Means of Wire Coil Insert : 1st Report, Characteristics of Flow Resistance and Heat Transfer in Tubes with Wire Coil Insert kn-title=ワイヤーコイルを用いた円管内熱伝達促進と流動抵抗軽減に関する基礎研究 : 第1報,ワイヤーコイルによる管内流動抵抗および熱伝達特性 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=円管内の対流熱伝達促進は、高粘性油の管内加熱・冷却操作、円管型太陽熱集熱器内循環水の昇温そして人工肺細血管内血流の温度制御などにみられる様々なタイプの熱交換器に関係するものである。特に、管内層流熱伝達の向上は、この種熱交換器のコンパクト化そして省エネルギーの立場から伝熱工学における重要な課題である。管内熱伝達促進に関する報告は数多いが、Berglesら、Shah＆Muellerそして棚澤により、その熱伝達促進技術が解説されている。管内熱伝達促進法を大別すると、（1）伝熱面近傍に比較的小さな突起物（台形、三角形、針状など）を設け、伝熱面近傍の境界層流れを撹乱する方法、（2）ねじれテープ等を管内に挿入し、主流を旋回させ、主流と管内壁近傍の流れを入れ換える方法、（3）比較的大きな円環などを管路に一定間隔で並べ、主流を撹乱させる方法などがある。いずれの熱伝達促進法においても、熱伝達の向上が認められ、熱交換器の小型化に寄与する。一方において、流動抵抗の増大となり、熱媒体のポンプが動力を含めた熱交換器システム全体でのエネルギー消費の増加を生み、省エネルギー機器としての熱交換器の性能評価に重要な問題を提起している現状にある。本研究では、比較的取扱いが容易なワイヤーコイルを伝熱促進体として管内に挿入した場合の熱伝達と流動抵抗特性を総合的に検討するものである。従来よりワイヤーコイルを伝熱促進体として用いた研究は、比較的素線径eの小さな（e＜1mm）もので、伝熱壁近傍流れの撹乱により伝熱促進を図り、コイルピッチPとコイル素線径eの比がP/e＝10前後で最大の熱伝達となる結果を得ているが、流動抵抗との相関関係を総合的に検討したのは少ないようである。Uttarwar＆Raoによりワイヤーコイル素線径e＝2～3.4mmにて熱媒体として油を用いた低レイノルズ数（Re≦1000）の範囲で、伝熱促進効果の検討が唯一行われているが、流動抵抗の軽減までには言及していない。本研究においては、これらの現状に鑑み、比較的簡便に伝熱促進体の配置そして寸法の変更の容易なワイヤーコイルの特徴を生かした管内熱伝達促進と流動抵抗に関する実験を行い、管内レイニズル数、ワイヤーコイルピッチ、そしてコイル長さの効果を定量的に把握するものである。得られた結果は、今後この種ワイヤーコイルを用いた伝熱促進と流動抵抗軽減法の開発に大いに役立つものと思われる。 kn-abstract=Experimental studies have been carried out on heat-transfer enhancement and flow-drag reduction in a tube by means of wire coil insert. Heat-transfer rate and pressure-drop data of tubes with wire coil inserts have been taken under various experimental conditions of wire coil diameter and pitch, water flow rate and heating-surface temperature. The performance of these tubes with wire coil inserts has been evaluated concerning the increase of heat-transfer rate and flow resistance. The useful nondimensional correlations of heat-transfer rate and flow-resistance factor have been derived as functions of Reynolds number and wire coil pitch-to-diameter ratio. 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=KanaokaShinichi en-aut-sei=Kanaoka en-aut-mei=Shinichi kn-aut-name=金岡伸一 kn-aut-sei=金岡 kn-aut-mei=伸一 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=Heat-Transfer Enhancement kn-keyword=Heat-Transfer Enhancement en-keyword=Flow-Drag Reduction kn-keyword=Flow-Drag Reduction en-keyword=Wire Coil kn-keyword=Wire Coil en-keyword=Turbulence Promoter kn-keyword=Turbulence Promoter en-keyword=Heat Exchanger kn-keyword=Heat Exchanger END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=59 cd-vols= no-issue=567 article-no= start-page=255 end-page=262 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1993 dt-pub=19931125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Influence of Certain Factors on Supercooling Phenomenon of Still Water kn-title=静止水の過冷却現象に及ぼす諸因子の影響 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=本研究は、流動過冷却水を利用したスラリー状の連続製氷技術の確立を最終目標とし、その基本的モデルとなる容器内に充墳した比較的容積の大きな水の静止状態における過冷却現象の解明を対象として取り上げ、その過冷却現象の基本的特徴を探るものである。第一に核生成の要因が、不均質核生成に強く依存する条件のもとでの水の限界過冷却度が、その容積、冷却速度、冷却面の材質および表面性状等に如何に影響されるかを明らかにした上で、試料水内に含まれる異質浮遊粒子および水の比抵抗値に影響を及ぼすようなイオン系溶解分子等の不純物質が、水の過冷却度に及ぼす影響を実験的に検討するものである。なお、得られた水の過冷却現象に関する情報は、流動過冷却水による連続製氷技術の基礎資料となりうるものであり、新しい氷蓄熱システムの構築に役立つものと思われる。 kn-abstract=Supercooling characteristics in quiescent bulk water enclosed in a circular tube were investigated on a basic level through numerous experiments. In the experiments, three kinds of water with different specific resistances were used as the test samples and their freezing temperatures were measured. The critical degree of supercooling depended on the property of the heat transfer surface and the cooling rate, and it became larger for a smoother surface and a higher cooling rate. It was found that the specific resistance of the water had little effect on the critical degree of supercooling . However, the insoluble particles included in the water greatly affected the ice nucleation in the supercooled water and the size effect of the insoluble particles was found to become important in the range of 0.1-1.0 μm in particle radius. For particle radii larger than this range, the critical degree of supercooling was independent of the size, while below this range it sharply increased with a decrease in the particle size. 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=TakeyaKengo en-aut-sei=Takeya en-aut-mei=Kengo kn-aut-name=武谷健吾 kn-aut-sei=武谷 kn-aut-mei=健吾 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Supercooling Phenomenon kn-keyword=Supercooling Phenomenon en-keyword=Water kn-keyword=Water en-keyword=Freezing kn-keyword=Freezing en-keyword=Ice Nucleation kn-keyword=Ice Nucleation en-keyword=Cooling Rate kn-keyword=Cooling Rate END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=59 cd-vols= no-issue=567 article-no= start-page=286 end-page=294 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1993 dt-pub=19931125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Mixed Convection Heat Transfer in a Open Shallow Cavity Heated from Below and Packed with One Step Arrangement of Spherical Particles kn-title=比較的浅い底面加熱を受ける上部開放矩形くぼみに球状粒子を一段充填した場合の共存対流熱伝達 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=本研究は、最も基本的な多孔質モデルと考えられる一段配列の球状粒子層を対象に取り上げ、純流体との境界を有する不均質多孔質層の対流熱伝達に関して実験的な検討を試みようとするものである。具体的には、風洞底部に設置した矩形くぼみ内に球状粒子を一段充墳し、くぼみ底面から等熱流束加熱を行った場合の強制・自然共存熱伝達特性に及ぼす空気流速、加熱面、主流空気温度差および充墳粒子熱物性の影響についても検討するものである。なお、充墳粒子の熱物性に関しては、熱伝導率の大きいな球状粒子による拡大伝熱面（熱交換器）の効果そして熱伝導率の小さな粒子による伝熱抑制（断熱材）の効果も検討してある。また、くぼみ深さを浅くして粒子層を強制対流境界層中に突出させることにより空気流を粒子層に衝突・分岐させ、くぼみ深さと粒子の相互干渉による熱伝達制御の影響についても併せて検討を行っている。さらに、上記の諸因子の効果を考慮した無次元整理式の導出をも試みてある。 kn-abstract=Heat transfer measurements were performed during forced and natural mixed convections of a rectangular open cavity which was packed with spherical particles arranged in a one step orthorhombic array. Air flowing over the cavity was heated from the bottom surface of the cavity via the particle layer. Three kinds of spherical particles having almost the same diameter of 10 mm and different thermal conductivities were used as the spherical packing material. The cavity depth was varied from 0 mm (flat plate) to 10 mm. The particles suppressed the air motion near the heating surface and decreased the heat transfer coefficient. In the case of particles having large thermal conductivity, those particles behaved as an extended heat transfer surface and turbulence promoter so that the heat transfer coefficient was enhanced. The Nusselt number ratio as a dimensionless heat transfer coefficient was expressed in terms of Reynolds number, ratio of particle diameter to depth of the cavity and modified Prandtl 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=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=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 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=Spherical Particle Layer kn-keyword=Spherical Particle Layer en-keyword=Forced Convection Heat Transfer kn-keyword=Forced Convection Heat Transfer en-keyword=Nonhomogeneous Porous Layer kn-keyword=Nonhomogeneous Porous Layer en-keyword=Effective Thermal Conductivity kn-keyword=Effective Thermal Conductivity en-keyword=Temperature Boundary Layer kn-keyword=Temperature Boundary Layer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=59 cd-vols= no-issue=567 article-no= start-page=270 end-page=277 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1993 dt-pub=19931125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Melting of Inclined Frost Layer by Radiative Heat Energy kn-title=熱放射による傾斜霜層の融解に関する基礎研究 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=冷蔵庫や空気熱源ヒートポンプの蒸発器などの低温熱交換器伝熱面上に発展する霜層は、伝熱面積の減少、霜層成長による熱抵抗および通風抵抗の増大をもたらし、熱交換器の性能を大幅に減少させる。従って、熱交換器性能維持のため、除霜運転が必要となる。しかし除霜方式として一般に普及している逆サイクルホットガス方式は、除霜運転時の冷却停止による機能性の低下、投入するエネルギに対して実際の霜層融解に使われるエネルギ割合が小さいことによる経済性の問題そして除霜運転の繰り返しによる冷凍寿命の低下など様々弊害を生んでいる現状にある。このように、逆サイクルホットガス方式には様々な解決しなければならない問題があるため、著者らは新しい除霜方法として放射線熱エネルギにより霜層を融解する方法を提案した。前報においては、霜層の放射特性について着霜および霜層融解過程における霜層の吸収率、反射率および透過率を定量的に明らかにするとともに、広範囲にわたる波長帯を有する放射熱源を用いて霜層の放射特性を測定し、赤外線領域で長波長ほど霜層の吸収率が大きいことを明らかにした。また、得られた知見をもとに、放射熱源として遠赤外線熱源を選定し、水平霜層を上部より融解させた場合の周囲環境条件（放射熱エネルギ強度、周囲空気温度、冷却ブライン初期温度）並びに霜層構造（空隙率）の変化による霜層融解（融解水を排出しない場合）に及ぼす影響を実験的に解明した。しかしながら、実際の着霜面は様々な姿勢をもつもので、着霜面の姿勢によっては、融解水の排出などが起こり、放射熱エネルギによる霜層融解に複雑さをもたらすことが予想される。本論文では、冷却面姿勢検討の上で、最も基本的構造である冷却平板上の着霜層を様々に傾斜させた場合の放射熱エネルギによる融解現象を、放射熱エネルギ強度周囲環境条件、霜層の構造を実験因子として検討したものである。さらに、本研究では、放射熱エネルギによる霜層融解終了時間の短縮を目的として、冷却部熱容量の影響（着霜面冷却ブラインの有無そして冷却面背後の断熱条件）をも検討に加えてある。 kn-abstract=This paper deals with a new defrosting method in which a frost layer is melted by radiative heat energy as an energy source. The far-infrared radiative heat energy having a maximum wavelength of 5.5 μm is selected as the optimum radiative heat energy source for melting of the inclined frost-layer. The inclined frost-layer melting experiments using the radiative heat energy with a discharge of melted water on a cooling copper plate are carried out under various environmental parameters (inclination angle of frost-layer, radiative heat energy flux, air temperature, cooling brine temperature) including porosity of frost-layer as a frost structural factor. The dimensionless correlation equations which predict the time taken for complete frost-layer melting are derived as a function of various nondimensional frost-layer melting 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=OtakeHideo en-aut-sei=Otake en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=大竹秀雄 kn-aut-sei=大竹 kn-aut-mei=秀雄 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=ShigemoriAkihiro en-aut-sei=Shigemori en-aut-mei=Akihiro kn-aut-name=茂森昭博 kn-aut-sei=茂森 kn-aut-mei=昭博 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=Defrosting kn-keyword=Defrosting en-keyword=Radiative Heat Energy kn-keyword=Radiative Heat Energy en-keyword=Inclined Frost Layer kn-keyword=Inclined Frost Layer en-keyword=Melted Water kn-keyword=Melted Water en-keyword=Far-Infrared Ray kn-keyword=Far-Infrared Ray END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=59 cd-vols= no-issue=567 article-no= start-page=278 end-page=285 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1993 dt-pub=19931125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Snow Melting Mechanism of Radiative Heat Absorption Material kn-title=放射熱エネルギ利用融雪材の融雪機構解明に関する研究 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=雪層の融解問題は、積雪地帯の早期消雪との関連で、特に、農業および土木関係の分野で重要な問題として取り扱われてきたが、基本的な伝熱現象として解明した報告はあまりないようである。著者らは、日射熱エネルギを利用した融雪材による雪層融解に関する基礎研究を継続して行っており、特に雪層中の融解水の移動挙動解明のために開発した二つの水和飽和度測定方法についての報告を行ってきた。また、日射吸収媒体として黒色炭酸カルシウム融雪材を雪層上部に散布し、上方より放射熱エネルギを与えた場合の雪層融解現象を実験的に検討してきた。前報の融雪実験では、無風状態での周囲環境条件および雪層構造の変化による雪層融解に及ぼす影響を調べるとともに最適な融雪材散布濃度並びに融雪材の凝集現象を明らかにした。さらに、融雪材散布濃度の小さな領域で起こる融雪材の凝集作用により雪層表面が露出し、放射熱エネルギの反射割合が増大するため、雪層融解に長時間を要する特異な挙動を解明した。本論文は融雪材散布濃度が比較的大きな領域における雪層表面が一様に融解する場合の周囲空気温度、放射流束などの周囲環境条件および雪層密度などの雪層構造変化に対する融雪に及ぼす影響を理論的に調べるとともに、室内実験結果との比較検討を行い、この種融雪材利用による融雪現象の基本的特徴に関する基礎資料を得ようとするものである。 kn-abstract=The melting behavior of a snow layer was investigated experimentally and numerically for the case where the snow layer was melted from the upper surface using radiative heat absorption material (black calcium carbonate powder). The experiments and calculation were carried out under various conditions of sprinkling density of radiative heat absorption material, environmental temperature, radiation heat intensity and snow density. It was clarified that an optimum density of the absorption material existed for the enhancement of snow layer melting. With low sprinkling density of the absorption material, the exposed snow surface, due to the gathering effect of the absorption material, brought about a decrease of the snow melting rate. On the other hand, with high sprinkling density of the absorption material, the snow melting rate also decreased due to increase of the thermal insulation effect of the absorption material. Useful nondimensional correlation equations for snow melting were derived in accordance with the ranges 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=OtakeHideo en-aut-sei=Otake en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=大竹秀雄 kn-aut-sei=大竹 kn-aut-mei=秀雄 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Snow Melting kn-keyword=Snow Melting en-keyword=Radiative Heat Absorption Material kn-keyword=Radiative Heat Absorption Material en-keyword=Thermal Radiation kn-keyword=Thermal Radiation en-keyword=Snow Density kn-keyword=Snow Density en-keyword=Snow Melt Water kn-keyword=Snow Melt Water END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=59 cd-vols= no-issue=565 article-no= start-page=282 end-page=289 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1993 dt-pub=19930925 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study of Cold Heat Storage System of O/W-Type Emulsion Having Cold Latent Heat Dispersion Material : 1st Report, Estimation of Thermophysical properties kn-title=低温潜熱物質を分散体としたO/W型エマルションを用いた蓄冷システムに関する基礎研究 : 第1報,熱物性の評価 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=従来より、冷房空調などの冷熱媒流体としては取扱い易さや面より一般に低温水（顕熱）が利用されてきた。近年、水に代わる冷熱輸送システムとして、氷スラリ一般送を始めとして水に潜熱物質を分散流動化し輸送する試みが積極的に行われるようになった。流動化潜熱物質搬送による有利な点は、単位流量当たりの輸送熱量が大きくできることによる管径寸法の縮小、熱交換器内での微細な潜熱物質が存在することによる熱伝達促進効果、そして微細な潜熱物質の存在により流動に伴う圧力損失の低滅の可能性なども期待できることなどである。連続体として水に潜熱物質を混合する方法としては、潜熱物質をマイクロカプセル化混合する方法、および水に氷片あるいは低温潜熱蓄熱物質をエマルション化混合する方法などが考えられる。前者は製造工程が複雑で、カプセル強度が比較的弱く劣化し易い欠点を有する。後者のエマルションおいては、低温潜熱蓄熱物質として用いられる材料として、低融点を有する有機物質がよく用いられる。有機物質は、疎水性が強くそして水より低密度のために、界面活性剤を用いることにより安定な均一分散系を形成するエマルション化が行われている。しかしながら、この横エマルションは潜熱分散質相、界面活性剤そして連続相としての水相が混合する複雑な系となる。そのため、基礎データとしての熱物性の測定方法の検討などで困難な問題を伴うことにより、その報告例は非常に少ないようである。このような潜熱蓄熱を搬送可能な新蓄冷システムの構築を目的として本研究においては、低温潜熱物質としてテトラデカン（C14H30,融点Tf278.9,潜熱量L229kj'kg）を均質分散蓄熱物質とし、水を連続相とするO/W型エマルションの基礎試料としての熱物性値を測定し、この種エマルションの検討を行うものである。測定は、密度、比熱、潜熱および熱伝導率について分散質の固、液相変化を伴う凝固点前後の温度域について行われた。密度測定は、浮子式比重計法比熱は水熱療法、潜熱は示差走差熱量計法（DSC）そして熱伝導率の測定は、非定常細法を用いて行われた。エマルションの見掛けの熱伝導率については、Euckenによる分散モデルによる熱伝導率予測式と測定値との比較検討を試みている。また、他の有機材料に過冷却現象が報告されていること、そしてエマルション中の分散質としての微細なテトラデカン油滴であることを勘案すると本試料にも過冷却状態の存在が予想される。このため本研究においては、潜熱分散体の過冷却現象と大きく影響を受ける熱伝導率に関しては、過冷却と熱伝導率の関係をも検討している。熱物性値測定の結果は、この種蓄冷システムの伝熱特性予測に役立つ基礎試料を提供するものと思われる。 kn-abstract=This paper deals with thermal properties of oil (tetradecane, C_<14>H_<30>, melting point of 278.9K) / water emulsion as a latent heat storage material having a low melting point. The measured results of the physical properties of the test emulsion, i.e., thermal conductivity, specific heat, latent heat and density, were discussed for the temperature region of solid and liquid phases of the dispersion material (tetradecane). It was clarified that Eucken's equation could be applied to the estimation of thermal conductivity of the emulsion. Moreover it was established that tetradecane as the dispersion material exhibited a supercooling phenomenon which influenced the thermal properties. Useful correlation equations of thermal properties for the emulsion were proposed in terms of temperature and concentration ratio of the emulsion constituents. 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=MoritaShin-ichi en-aut-sei=Morita en-aut-mei=Shin-ichi kn-aut-name=森田慎一 kn-aut-sei=森田 kn-aut-mei=慎一 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 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=Thermophysical Property kn-keyword=Thermophysical Property en-keyword=Cold Heat Storage kn-keyword=Cold Heat Storage en-keyword=Supercooling kn-keyword=Supercooling en-keyword=Latent Heat kn-keyword=Latent Heat en-keyword=O W-Type Emulsion kn-keyword=O W-Type Emulsion END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=59 cd-vols= no-issue=560 article-no= start-page=200 end-page=207 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1993 dt-pub=19930425 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Effect of Various Parameters on a Supercooling Phenomenon of Still Bulk Water and Water Solution kn-title=静止状態におけるバルク状水および水溶液の過冷却現象に影響を及ぼす諸因子の効果 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=本研究は、水溶液の過冷却現象を利用したスラリー状氷を生成させる氷蓄熱システムの完成を最終目標とし、まず容器内に充墳した比較的容積の大きな水および各種水溶液の静止状態における過冷却現象の解明を対象として取り上げて、その過冷却現象の基本的特徴を探るものである。第一に氷核生成の要因が不均質核生成に強く依存する系のもとでの水の限界過冷却度を定量的に明らかにした上で、その基礎資料にもとずき水と同一条件下で有機・無機水溶液、溶質の種類および濃度等が、水溶液の過冷却現象に与える影響について実験的に検討するものである。得られた水溶液の過冷却現象に関する情報は、過冷却状態を利用した流動水溶液によるスラリー状氷の連続性氷技術および水溶液媒質の氷結緩和作用による輸送性に富むスラリー状氷の流動特性解明に活用せれ、新しい機能性に富む氷蓄熱・輸送システムの実現、本研究は大いに役立つものと思われる。 kn-abstract=Supercooling characteristics on still bulk water and several kinds of water solutions were investigated experimentally. The test fluids, which were sandwiched in between two immiscible liquids in a glass tube, were set in a constant low-temperature room, and its freezing temperature was measured. It was found that the critical degree of supercooling for the water increased with decreasing test fluid volume, V, and was proportional to the logarithm of V. However, the critical degree of supercooling for the water solutions varied with the type of solute, and for each solute, it increased with increasing solute concentration. The critical degree of supercooling for the water solution was larger than that for the water by about 0～4 K. The increment supercooling, which depended on the type of solute, could be explained by the equilibrium freezing point depression, an increase in the viscosity and solute/water interactions. In addition, the present data for the water solutions were correlated with dimensionless parameters which expressed these effects. 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=TakeyaKengo en-aut-sei=Takeya en-aut-mei=Kengo kn-aut-name=武谷健吾 kn-aut-sei=武谷 kn-aut-mei=健吾 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 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=Supercooling Phenomenon kn-keyword=Supercooling Phenomenon en-keyword=Water Solution kn-keyword=Water Solution en-keyword=Freezing Point Depression kn-keyword=Freezing Point Depression en-keyword=Ice Nucleus kn-keyword=Ice Nucleus en-keyword=Slurry Ice kn-keyword=Slurry Ice END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=59 cd-vols= no-issue=560 article-no= start-page=192 end-page=199 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1993 dt-pub=19930425 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Convection Heat Transfer of Horizontal-Spherical Particle Layer Heated From Below and Cooled From Above kn-title=比較的大きな球状粒子を充填した下面加熱・上面冷却を受ける水平粒子層の対流熱伝達 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=多孔質層内の対流熱移動現象は、土木・農業・都市工学等の幅広い分野で数多く観察されるところである。例えば、様々な粒径を有する土壌・岩石よりなる地層中を流動する地下水の対流熱伝達は、地温分布に影響を与える因子の一つであり、さらに、比較的寸法の大きな果物などの農作物の強制通風冷却保存なども典型的な不均質多孔質層の対流熱伝達問題である。また、一般工業においても、断熱材等の多孔質で構成されるものが多数利用されており、多孔質内の対流熱伝達の詳細な解明が必要となっている。多孔質層内の対流熱伝達の解析に関しては、最も基礎的なモデルであるダルシー則の他に、条件によっては速度の2乗に比例する流動抵抗（Porous inertia effect）、固体境界面の粘性効果（Boundary viscous effect）および対流慣性効果（Convective inertia effect）の非ダルシー効果を考慮する必要があると言われており、理論的取扱いの容易な均質多孔質層に関しては、これらの非ダルシー効果の全てを同時に考慮した研究もなされている。一方、より基本的な多孔質モデルである球状粒子充墳層に関しては、固体壁近傍において粒子の存在が制約されるため、壁近傍に高空隙率の領域が存在し、均質な多孔質として取り扱えないと言われている。この壁近傍の不均一領域が対流熱伝達に与える影響に関しては、壁近傍の空隙率を壁からの距離の関数として表現し、これを用いて基礎方程式の解を得る方法や、界面熱抵抗の概念を導入し、界面熱抵抗の式と均一空隙率を仮定した粒子層内部に対する式と連立させる方法などが提案されている。しかし、これらの手法はいずれも壁近傍領域に対して補正を施しているにすぎず、壁近傍の流動・伝熱挙動に対する詳細な検討は未だ行われていない現状にある。本研究は、このような不均質な多孔質のモデル系に着目し、流路寸法に対して比較的直径の大きな粒子を充墳した水平球状粒子層の対流熱伝達に及ぼす不均質性の効果を実験的に検討するものである。なお、球状粒子層水平熱界面は、下面加熱そして上面冷却条件とし、水平粒子層の一方より任意温度の強制対流を与えた場合の粒子層および両水平境界からの対流熱伝達が本研究の対象となる。特に、充墳粒子の材質・直径、空気流速・温度、加熱・冷却面温度を種々変化させた場合の強制対流下の粒子層の伝熱挙動について検討するものである。 kn-abstract=Heat transfer and pressure drop measurements were performed in a forced convection of air flow through a rectangular duct packed with spherical particles, which had upper cooled and lower heated surfaces. Four kinds of particles with different diameters and thermal conductivities were used as the packing materials. The effects of solid boundaries on fluid motion and heat transfer were discussed. The heat transfer rate from the surfaces was promoted by a thermal dispersion effect caused by a fluid mixing motion. However, it was decreased in the vicinity of the near-wall region due to low effective thermal conductivity and weak fluid mixing motion. It was clarified that the ratio of the thermal boundary layer thickness developed from the heat transfer surfacec to the size of the near-wall region was important in order to reduce the heat transfer data. Nondimensional heat transfer correlation equations were derived, using parameters expressing the average characteristics of the porous bed packed with spherical particles. 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=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 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=Spherical Particle Layer kn-keyword=Spherical Particle Layer en-keyword=Forced Convection Heat Transfer kn-keyword=Forced Convection Heat Transfer en-keyword=Nonhomogeneous Porous Layer kn-keyword=Nonhomogeneous Porous Layer en-keyword=Effective Thermal Conductivity kn-keyword=Effective Thermal Conductivity en-keyword=Temperature Boundary Layer kn-keyword=Temperature Boundary Layer END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=58 cd-vols= no-issue=555 article-no= start-page=149 end-page=157 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1992 dt-pub=19921125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on a Horizontal Frost Layer Melted from above by Radiative Heat kn-title=水平霜層の熱放射による上部融解に関する基礎研究 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=冷蔵庫や空気熱源ヒートポンプの蒸発器などに見られる低温熱交換器伝熱面上に発展する霜層は、伝熱面積の減少、霜層成長による熱抵抗および通風抵抗の増大をもたらした、熱交換器の性能を大幅に減少させる。したがって、熱交換器性能維持のため、除霜運転が必要となる。従来より行われている除霜方式には、冷凍サイクル方式（逆サイクルホットガス方式、バイパス方式、蓄熱方式）および非冷凍サイクル方式（伝熱方式、水・プライン噴射方式、機械的除去方式）に分類される。逆サイクルホットガス方式が一般に普及しているが、除霜運転時の冷却停止による機能性の低下、投入するエネルギーに対して実際の霜層融解に使われるエネルギー割合が小さいことによる経済性の問題そして除霜運転の繰返しによる冷凍機寿命の低下などさまざまな弊害を生じている現状にある。逆サイクルホットガス方式による蒸発部熱交換器の除霜は、四方弁を切り換え、蒸発部を凝縮部として働かせ、着霜伝熱管内部に導いたホットガスにより伝熱面を昇温し、除霜を行うもので、除霜時間の短縮に関する試みがなされている。さらに熱交換器内冷媒の流動停止または冷媒を排出した場合における冷却面の霜層を周囲環境による自然融解条件での除霜実験報告されているが、除霜完了まで長時間を要する結果となっている。また、微細な砂粒子の流動層により強制的に着霜円管群の除霜を試みている例もあるが、融解水の粘着力による粒子の伝熱面への固着そして流動層状態を得るための多大なエネルギー投入の問題などがあるこのように、従来の除霜方式には、さまざまな解決しなければならない問題点があるように思え、また新しい除霜方法に関する研究も非常に少ないようである。本研究においては、霜層が赤外線エネルギーを非常に良く吸収するとの報告に着目し、霜層表面へ放射熱エネルギーを外部より入射させ、霜層の融解を試みるものである。提案する除霜方法は加えた放射熱エネルギーの大部分が霜層の融解に使われるのと着霜熱交換器を冷却した状態で除霜を行える大きな特徴を有するものと思われる。本研究は、放射熱エネルギーによる霜層融解に関し、融解現象を主体とした実験を行ったもので、放射熱源の波長特性、放射強度、周囲環境条件などの外部条件と霜層の構造（密度、高さなど）および化学的特性（吸収率、反射率、透過率）などの霜層自体の特性の相互干渉効果を検討したものである。また、基礎研究の立場より、最も単純なモデルである水平冷却面に形成された霜層に上部より放射熱エネルギーを与えた場合の霜層融解（融解水を排除しない条件）を研究対象としてある。 kn-abstract=The paper presents a new defrosting method in which a frost layer is melted away by radiative heat as a heat source. The optical characteristics of the horizontal frost layer (reflectivity, transmissivity, absorptivity) are obtained under various frost melting conditions. The far-infrared lamp having a maximum wavelength of 5.5μm is selected as the optimum radiative heat source for the melting frost. The frost layer melting experiments with radiative heat are carried out under various exvironmental parameters (radiative heat flux, environmental air temperature, air humidity, cooling brine temperature) and frost structural factors of density and porosity. The useful dimensionless equations for predicting the time taken for complete frost melting are derived as a function of various frost melting 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=OtakeHideo en-aut-sei=Otake en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=大竹秀雄 kn-aut-sei=大竹 kn-aut-mei=秀雄 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 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=Defrosting kn-keyword=Defrosting en-keyword=Thermal Radiation kn-keyword=Thermal Radiation en-keyword=Absorptivity of Frost Layer kn-keyword=Absorptivity of Frost Layer en-keyword=Melting Water kn-keyword=Melting Water en-keyword=Infrared Lamp kn-keyword=Infrared Lamp END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=58 cd-vols= no-issue=553 article-no= start-page=204 end-page=212 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1992 dt-pub=19920925 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=A Study on Latent Heat Storage Using a Supercooling Condition of Hydrate : 1st Report, An Entimation of Physical Properties of Hydrate Sodium Acetate Including a Supercooling Condition kn-title=水和塩の過冷却状態を利用した潜熱蓄熱に関する研究 : 第1報, 酢酸ナトリウム3水和塩の過冷却状態を含む物性の評価 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=最近のわが国の内需拡大そして原油需給の見掛け上の穏和傾向を背景として、我国のエネルギー消費量は増大の一途をたどっている。反面、消費されたエネルギーの半分以上が低位の熱エネルギーとして末利用のまま捨てられていることになる。特に、電力需要と供給の不均衡拡大に伴う熱エネルギーの効率的利用が阻害される傾向にある。これらの熱エネルギーの有効利用を解決する手段の一つに当然のことながら蓄熱システムの利用が考えられ、従来より水を主体とした顕熱蓄熱槽の普及が図られている。さらに、近年の地価高騰に伴う空間の有効利用の立場より、蓄熱容積の占める割合の小さい潜熱蓄熱（固-液相変化）に関する需要が増大しつつある。現状での高密度潜熱蓄熱材として有望視されている蓄熱材としては、比較的潜熱量の大きい無機水和塩類がある。無機塩に水分子の結合した形の混合物である無機水和塩は、温度による水分子の結合割合の変化と塩および水の密度差に起因して、融解状態では相分離を起こすことと、過冷却現象を呈することが使用上の大きな欠点となっている。相分離防止のための増粘剤の添加、そして結晶核生成促進のための核生成剤の添加により、これらの問題の解決を図っている。しかしながら、無機水和塩蓄熱材の繰返し使用に伴って、特に核生成の効果が減少し、一定温度レべルでの潜熱吸収・放出機能を発揮できない場合が多いようである。本研究は無機水和塩の中で、特に酢酸ナトリウム3水和塩が、常温レベルまでも過冷却状態を維持することに着目し、通常行われている過冷却防止のために核生成剤を添加する方法に代わって、過冷却状態の安定維持と相分離防止の目的より、多糖類（キサンタンガム）を添加した改質酢酸ナトリウム3水和塩を潜熱蓄熱材として研究対象に取り上げ、新しい潜熱蓄熱システムの構築を行うものである。酢酸ナトリウム3水和塩は、酢酸ナトリウムを60.3wt％および水を39.7wt％含んだ無機水和塩であり、58℃で251kj/kgの熱を加えることにより、97.7％の割合で酢酸ナトリウム水溶液（58wt％）と残り2.3％の酢酸ナトリウム無水塩を生成する。これら分離した2成分の密度差により相分離現象を起こし、融解-凝固を繰返すたびに、2成分の分離量が増大し、蓄熱量も減少する。本研究では、過冷却安定と相分離防止剤には、1wt％の多糖類（キサンタンガム）添加による増粘処理した酢酸ナトリウム3水和塩を供試試料としている。1wt％以下の多糖類添加で粘性が低く、相分離作用が認められる。また1wt％以上の多量の添加では潜熱量の減少が観察されたので、添加量として1wt％を選定してある。しかしながら、このような新しいタイプの潜熱蓄熱材の蓄熱・放熱伝熱特性を知るうえで重要な物性値の評価がほとんど行われていない現状にある。本研究は、従来より著者らが行ってきた非定常細線法による熱伝導率および投下法による比熱、潜熱量の測定技術などを基礎として、過冷却状態を含む酢酸ナトリウム3水和塩に関する物性値（熱伝導率、比熱、密度、潜熱、動粘性係数）の温度依存性と結晶成長速度を実測し、この種潜熱蓄熱材の基礎資料を提供するものである。 kn-abstract=This study focusses on a new type of latent heat storage material (hydrate sodium acetate, CH_3 COONa・3H_2O, normal melting point of 58°), which stably maintains the supercooling condition with the aid of some additions. This phase-change material can store latent heat (liquid-solid phase) under the supercooling condition from -10°to 58°without the help of thermal insulation for a long time. This article discusses measured results of physical properties of this phase-change material, i. e., thermal conductivity, spcific heat, latent heat, density, kinematic viscosity and crystal growth speed under various temperatures (solid and liquid phases), including the supercooling condition. 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=OtakeHideo en-aut-sei=Otake en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=大竹秀雄 kn-aut-sei=大竹 kn-aut-mei=秀雄 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=FukudaTakeyuki en-aut-sei=Fukuda en-aut-mei=Takeyuki kn-aut-name=福田武幸 kn-aut-sei=福田 kn-aut-mei=武幸 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=Thermophysical Property kn-keyword=Thermophysical Property en-keyword=Energy Storage kn-keyword=Energy Storage en-keyword=Supercooling kn-keyword=Supercooling en-keyword=Latent Heat kn-keyword=Latent Heat en-keyword=Hydrate Sodium Acetate kn-keyword=Hydrate Sodium Acetate END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=58 cd-vols= no-issue=552 article-no= start-page=232 end-page=240 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1992 dt-pub=19920825 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Numerical Study on Heat Storage Characteristics of Inclined Rectangular Latent Heat Storage kn-title=傾斜く形潜熱蓄熱槽の蓄熱特性に関する数値計算 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=熱エネルギーの有効利用および余剰空間の活用の立場より、著者らは、前報において、建物の壁、床および屋根空間をく形潜熱蓄熱槽とした場合の蓄熱特性（融解過程）に影響をおよぼす自然対流の効果を傾斜角そして加熱壁温度をパラメータとして実験的に検討した。その際、融解液相に発生する自然対流熱伝達が固液界面の移動速度および界面形状に決定的な影響をおよぼすことが実験結果として判明した。しかしながら、発生した自然対流の挙動および液相内の温度分布を詳細に検討するまでに至らなかった。従来よりこの種のく形潜熱蓄熱槽に関する解析的研究としては、Webb-Viskantaによる平均融解量を用いて一次元的に固液界面の移動を近似した一次元融解モデルによる報告がある。図1は、前報において得られた種々の傾斜角θに対する固液界面形状の差異を示したもので、θ＝0°の下面加熱の場合では、ほぼ一次元的に融解が進行するが、θ＝90°の垂直配置では融解量の増大とともに加熱壁に対向する断熱面の露出が観察される。さらに、θ＝150°の加熱面が上部に存在する場合には、固液界面が水平となるなど傾斜角θの変化に伴う自然対流様式および強さになり、複雑な固液界面を形成しながら融解が進行することになる。高価な潜熱蓄熱材を用いる蓄熱システムにおいては、その蓄熱材のほぼ100％近くを利用しないと省エネルギー機器としての役割を果たさなくなるとの指摘からも、特に融解末期の蓄熱特性を明確にする必要がある。このような背景のもとで、本研究は傾斜するく形潜熱槽内の自然対流挙動に関して、実験では測定困難である詳細な対流様式および対流強さの蓄熱特性に及ぼす影響を二次元融解モデルに基づく数値計算により傾斜角および槽寸法をパラメータとして明らかにするものである。この種の二次元融解モデルによる数値計算は傾斜角θ＝90°の垂直配置にて、Gadgil-GobinそしてBenardらにより試みられているが、いずれも固液界面移動速度および形状の報告のみで、傾斜角による効果を扱ったものはないようである。さらに、本研究は、二次元融解モデルによる計算の有用性を示すために、簡単な一次元融解モデルによる計算をも行って一次元融解モデルの適用範囲も両者の比較より明らかにするものである。得られた結果は、本研究で提案している建物の壁、床そして屋根空間などを利用した比較的その厚さの薄いく形潜熱蓄熱槽の蓄熱（固相融解）特性解明に関しての基礎資料を提供できるものと思われる。 kn-abstract=Melting characteristics of a solid phase-change material in an inclined rectangulr heat-storage enclosure heated from one side are investigated numerically. It is found that a two-dimensional model simulates the melting behavior of the inclined rectangular heat storage, as compared with the results of a one-dimensional model. In each quasi-static step, steady-state natural convection in the liquid phase is calculated by directly solving the governing equation of motion with a finite difference technique. It is noted that the time development of the melting process depends strongly on the natural convection behavior, which is changed by the inclination angle and geometrical dimensions of the rectangular heat-storage enclosure. 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=MoritaShinichi en-aut-sei=Morita en-aut-mei=Shinichi kn-aut-name=森田慎一 kn-aut-sei=森田 kn-aut-mei=慎一 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=NagayaMotohiro en-aut-sei=Nagaya en-aut-mei=Motohiro kn-aut-name=長谷元弘 kn-aut-sei=長谷 kn-aut-mei=元弘 aut-affil-num=3 ORCID= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 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=Melting Heat Transfer kn-keyword=Melting Heat Transfer en-keyword=Natural Convection kn-keyword=Natural Convection en-keyword=Numerical Study kn-keyword=Numerical Study en-keyword=Inclined Rectangular Cavity kn-keyword=Inclined Rectangular Cavity END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=58 cd-vols= no-issue=548 article-no= start-page=339 end-page=346 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1992 dt-pub=19920425 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Continuous Ice Making Using Flowing Supercooled Water kn-title=流動過冷却水による連続製氷に関する基礎研究 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=本研究は、円管内を流動する過冷却水の安定性、生成氷による管閉そく条件および過冷却水による製氷効率に関する基礎的知見を得る目的のもとで行ったものである。前述のように過冷却現象の不安定性にもとづく過冷却水よりの不均質核生成は、さまざまな因子が複合して起こるものと思われる。したがって本研究においては、水の性状、冷却伝熱面粗さおよび冷却温度による過冷却状態に及ぼす影響を極力少なくする実験条件のもとでの、流動過冷却水の安定性などに関する実験的検討が行われた。すなわち比較的マクロな因子である円管寸法（管直径、管長さ）、試験水の流速および温度の流動過冷却水の氷形成に及ぼす効果を、流動過冷却水による氷結晶発生、成長の可視観察結果の定性的検討および定量的データの考察より検討し、その背後に横たわる流動過冷却水の安定性に関する基礎的知見を提供するものである。 kn-abstract=Basic experiments were carried out concerning the possibility of continuous ice making in supercooled water in a forced flow. In the experiments, the critical conditions of ice formation and stability of supercooled water in cooled circular tubes were examined for four kinds of tube inner diameters under various Reynolds numbers. It was understood that two ice growth modes of annular ice and dendritic ice appeared in the cooling tube according to the degree of supercooling. Nondimensional correlation equations of supercooling for ice nucleation in laminar and turbulent flow regions were derived as a function of the nondimensional ratio of thermal boundary thickness to the pipe length, which length is defined as the distance from the position where the mixing average temperature of the flowing water becomes below freezing point to the pipe downstream end. 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=TakeyaKengo en-aut-sei=Takeya en-aut-mei=Kengo kn-aut-name=武谷健吾 kn-aut-sei=武谷 kn-aut-mei=健吾 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 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=Freezing kn-keyword=Freezing en-keyword=Cold Energy Storage kn-keyword=Cold Energy Storage en-keyword=Supercooling kn-keyword=Supercooling en-keyword=Ice Formation kn-keyword=Ice Formation en-keyword=Forced Convection kn-keyword=Forced Convection END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=57 cd-vols= no-issue=535 article-no= start-page=224 end-page=230 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1991 dt-pub=19910325 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Condensation of Nonazeotropic Refrigerant Mixture R114/R113 in Horizontal Annuli with an Enhanced Inner Tube : Correlation of Frictional Pressure Drop and Vapor Phase Mass Transfer kn-title=非共沸混合冷媒R114/R113の水平二重管環状部における凝縮 : 圧力降下と物質伝達の整理 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=蒸気圧縮式ヒートポンプ、冷凍機の成績係数向上させることのできる作動媒体として、非共沸2成分混合冷媒が有望視されており、最近その凝縮熱伝達に関する研究が開発に行われている。非共沸2成分混合冷媒が凝縮する際には、低沸点蒸気が不凝縮ガスと類似な挙動を示すため、熱伝達係数が単成分蒸気に比べて低下する。したがって、この冷媒を用いる凝縮器については液膜の伝熱促進とともに混合気の物質伝達促進をはかる必要がある。著者らは伝熱促進管の一種であるワイヤフィン付きコルゲート管を内管とする水平二重管の環状部における冷媒R11およびR113ならびに非共沸混合冷媒R114/R113の凝縮な関する一連の実験を行い、圧力降下と熱伝達の特性を明らかにした。R114/R113に関する第1報では液膜の伝熱特性がR113の場合と同一であると仮定して、混合気相の物質伝達係数を求め、円管上の強制対流凝縮理論から導かれた無次元パラメータを用いてデータ整理を行った。また、圧力降下の摩擦成分は純冷媒に対する実験式によって良好に整理できることを示した。第2報では、第1報の内管とフィン配列が多少異なる内管を使用し、外管内径を2種類に変化させて混合気相の物質伝達特性をより詳細に調べた。その結果、第1報で得られた物質伝達の式は凝縮質量流束の影響をよく表現するが、質量速度の影響および予測精度に関しては十分でないことが明らかになった。本報では、管内の乱流熱・物質伝達に関する従来の実験および理論解析の結果をもとにして、より一般性のある物質伝達の整理式を導く。また、圧力降下の摩擦成分の整理法についても検討する。なお、記号表中には本報で用いる主な記号のみ列挙する。その他の記号は第2報と同一である。 kn-abstract=Frictional pressure gradient and vapor phase mass transfer correlations were developed for condensation of nonazeotropic refrigerant mixture R114/R113 in the annuli of horizontal double tubes with an enhanced inner tube. The frictional pressure gradient data were correlated fairly well by a previously developed empirical equation for condensation of pure refrigerants. The vapor phase mass transfer correlation was based on the previous results for turbulent flow in smooth and rough tubes with and without surface suction. For given conditions of vapor and tube wall, the heat transfer coefficient can be calculated by using the correlations for the vapor phase mass transfer coefficient and the heat transfer coefficient for the condensate film. The calculated values agree with the measured data to a mean absolute deviation of 14.3%. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 aut-affil-num=1 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=2 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=3 ORCID= en-aut-name=HondaHiroshi en-aut-sei=Honda en-aut-mei=Hiroshi kn-aut-name=本田博史 kn-aut-sei=本田 kn-aut-mei=博史 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=Condensation kn-keyword=Condensation en-keyword=Condenser kn-keyword=Condenser en-keyword=Mass kn-keyword=Mass en-keyword=Transfer kn-keyword=Transfer en-keyword=Horizontal Annulus kn-keyword=Horizontal Annulus en-keyword=Extended Heat Transfer Surface kn-keyword=Extended Heat Transfer Surface en-keyword=Nonazeotropic Refrigerant Mixture kn-keyword=Nonazeotropic Refrigerant Mixture END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=57 cd-vols= no-issue=534 article-no= start-page=249 end-page=256 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1991 dt-pub=19910225 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Condensation of Nonazeotropic Refrigerant Mixture R114/R113 in Horizontal Annuli with an Enhanced Inner Tube : Experimental Results kn-title=非共沸混合冷媒R114/R113の水平二重管環状部における凝縮 : 実験結果 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=蒸気圧縮式ヒートポンプ、冷凍機などの成績係数を向上させるための一方策としてローレンツサイクルが提案され、このサイクルに近づけることのできる非共沸2成分混合冷媒が実用されつつある。しかし、この冷媒が凝縮する際には低沸点蒸気が不凝縮ガスと類似の挙動を示すため、凝縮伝熱性能が単成分蒸気に比べて低下する。したがって、この冷媒を用いる凝縮器の性能向上を図るためには、凝縮液膜の熱抵抗と混合気の拡散抵抗の両者を減少させる必要がある。著者らは前提で純冷媒用の伝熱促進管の一種であるワイヤフィン付きコルゲート管を内管とする水平二重管環状部における非共沸混合冷媒R114/R113の凝縮実験を行い、圧力降下の摩擦成分は純冷媒に対する実験式で整理できること、凝縮側の熱抵抗にしめる気相の熱抵抗の割合は冷媒流量の増大につれて減少することを示した。そして、混合気相の物質伝達係数を円管上の強制対流凝縮理論から導かれた無次元パラメータを用いて整理した。しかし、より一般性のある整理式を得るためにはフィン形状、内外管径比などの影響を明らかにする必要がある。なお、フロン系非共沸2成分混合冷媒の管内、シェル側あるいは環状部における凝縮については最近多くの実験的研究が報告されているが、混合気相の物質伝達について検討したものは少なく、実験データの蓄積が望まれる。本報では、前報の内管とフィン配列が多少異なる管を内管とし、内径の異なる2種類の平滑管を外管とする水平二重管環状部におけるR114/R113の凝縮実験を行い、前報の結果と比較する。また、混合気相の温度分布測定結果についても述べる。 kn-abstract=Local heat transfer and pressure drop measurements were made during condensation of a nonazeotropic refrigerant mixture R114/R113 in the annuli of horizontal double-tube condensers. The inner tube was a 19.1mm o.d. corrugated copper tube with soldered wire fins on the outer surface. The outer tubes were smooth tubes with inside diameter D_i of 29.9 and 25.0mm. The pressure drop and the heat transfer coefficient based on the bulk vapor-to-wall temperature difference were considerably smaller for R114/R113 than for R113. The vapor phase mass transfer coefficient β_n was higher for larger test fluid mass velocity G and D_i. At constant values of G and D_i, β_n was higher for larger condensation mass flux. The radial distribution of the vapor temperature was affected by the vapor velocity, becoming flatter at the outer part of the annulus and steeper near the liquid-vapor interface as the vapor velocity increased. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 aut-affil-num=1 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=2 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=3 ORCID= en-aut-name=HondaHiroshi en-aut-sei=Honda en-aut-mei=Hiroshi kn-aut-name=本田博史 kn-aut-sei=本田 kn-aut-mei=博史 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=Condensation kn-keyword=Condensation en-keyword=Condenser kn-keyword=Condenser en-keyword=Mass Transfer kn-keyword=Mass Transfer en-keyword=Horizontal Annulus kn-keyword=Horizontal Annulus en-keyword=Extended Heat Transfer Surface kn-keyword=Extended Heat Transfer Surface en-keyword=Nonazeotropic Refrigerant Mixture kn-keyword=Nonazeotropic Refrigerant Mixture END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=57 cd-vols= no-issue=533 article-no= start-page=195 end-page=201 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1991 dt-pub=19910125 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Experimental Study of Condensation Heat Transfer from Downward-Facing Inclined Surfaces kn-title=下向き凝縮面の伝熱促進に関する研究 : 凝縮面を傾斜させた場合の実験結果 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=電子素子の発熱密度の増大にともない、高性能の冷却法として浸漬冷却に対する関心が高まり、研究が盛んになっている。この冷却法では、発生蒸気を凝縮させるための凝縮器が必要となる。その形式として種々のものが検討されているが、容器の上面または側面を凝縮器として使用するものが最も簡便な方式であると考えられる。著者らはさきに下向き水平凝縮面下部に蒸気空間が存在する場合および凝縮面が液中に浸漬されている場合の熱伝達特性とその促進法について実験的に検討し、多孔質排液板を取付けたフィン付き面を使用することによって熱伝達が平滑面に比べて大幅に促進されることを見いだした。これは、フィン間溝部に充満した凝縮液が毛細管力によって効率良く多孔質排液板へ引き込まれ、フィン頂部が高性能の凝縮面として働くためである。同様の排液効果は伝熱面を傾斜させ、重力を利用することによっても期待できる。本報では平滑面と2種類のローフィン付き面をとりあげ、下向き面上の凝縮熱伝達に及ぼす伝熱面傾斜角の影響を冷媒R113を用いて実験的に検討する。 kn-abstract=Experiments were perfomed to study the effect of surface inclination on condensation heat transfer from downward-facing horizontal surfaces. A smooth surface and two low-finned surfaces with a length of 50mm were tested for condensation of R-113. The angle of inclination from the horizontal φ ranged from 0 to 90 deg. For the smooth surface, the heat tranfer coefficient α first decreased with the increasing of φ, then took a minimum near 5 deg, and then increased monotonically with further increasing φ. For the low-finned surfaces, α increased sharply with φ in the range of 0 to 30 deg, and then increased moderately with further increasing φ. The heat tranpfer coefficient for the better performing finned surface was 2.5, 9 and 12 times the smooth surface value for φ=0, 10 and 90 deg., respectively. en-copyright= kn-copyright= en-aut-name=NozuShigeru en-aut-sei=Nozu en-aut-mei=Shigeru kn-aut-name=野津滋 kn-aut-sei=野津 kn-aut-mei=滋 aut-affil-num=1 ORCID= en-aut-name=HondaHiroshi en-aut-sei=Honda en-aut-mei=Hiroshi kn-aut-name=本田博史 kn-aut-sei=本田 kn-aut-mei=博史 aut-affil-num=2 ORCID= en-aut-name=KobayashiTsutomu en-aut-sei=Kobayashi en-aut-mei=Tsutomu kn-aut-name=小林勉 kn-aut-sei=小林 kn-aut-mei=勉 aut-affil-num=3 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=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=Condensation kn-keyword=Condensation en-keyword=Heat Transfer Enhancement kn-keyword=Heat Transfer Enhancement en-keyword=Refrigerant kn-keyword=Refrigerant en-keyword=Downward-Facing Inclined Surface kn-keyword=Downward-Facing Inclined Surface END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=56 cd-vols= no-issue=530 article-no= start-page=279 end-page=284 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1990 dt-pub=19901025 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Freezing Behavior of Branched Water Supply Pipes kn-title=水道分岐管の凍結挙動 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=水道管の凍結問題は、寒冷地域に住む住民の生活安定上解決しなければならない重要な課題である。従来より直円管内の凍結問題に関する研究は、理論的および実験的に数多くなされ、その凍結機構の全容は明らかにされつつある。著者らは、水道曲がり管の凍結現象解明の実験研究を種々の曲がり管を対象として行ってきた。その結果曲がり部の局所熱伝達率の大きい領域での凍結の進行が遅れ、曲がり部前後の直管部においてまず最初に凍結により管閉そくが起こり、最終的に曲がり部の停留水が密閉状態にて凍結し、曲がり部での管破壊が起こる機構とその凍結限界条件を解明した。水道管網においては、直管部、曲がり部以外に多数の配管分岐部より構成されているが、分岐管部の凍結に関する情報は、皆無に等しい。分岐管部は、曲がり部と同様に流れ状態の複雑な局所熱伝達率の大きい領域であり、凍結挙動も複雑となることが予想される。本研究は、水道管分岐部における基本的な凍結挙動に関する情報をえることを目的として、45°および90°分岐管を対象に、可視化実験による流れ作業、凍結層の進行状態の定性的把握および凍結層による分岐管前後の圧力差、温度差などの測定より、凍結による管閉そくの限界条件、管閉そくまでの時間そして主管と分岐管との相互干渉を実験的に検討したものである。 kn-abstract=The formation of ice growth that occurs in branched pipes (branch angle θ=45° and 90°)containing water flow was investigated experimentally. The experiments were carried out under various experimental conditions over the range of Reynolds number (based on pipe i.d.) Re=420-12500 and cooling temperature ratios of the freezing parameter T(= T_f - T_w)/(T_∞ - T_f), T_f=0℃,T_w= cooling water pipe wall temperature, T_∞= flowing water temperature)=1.3-11.1. From the visualization of ice formation in the pipes, the branched pipe with flowing water was first blocked by ice formation : subsequently, the main pipe downstream of the branched portion was frozen off, and eventually the main pipe upstream of the branched portion was blocked by ice formation. As a result, freezing of the remaining water in the branched portion resulted in a pipe rupture at around the branched portion of the pipe. The transient behavior of ice formation, according to time proceeding, was expressed as a relationship between the pressure loss coefficient f and the Reynolds number Re for various cooling temperature ratios T. In addition, the critical condition of the complete ice blockage in branched pipes was obtained with experimental correlation equations in terms of T and Re. 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=OotakeHideo en-aut-sei=Ootake en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=大竹秀雄 kn-aut-sei=大竹 kn-aut-mei=秀雄 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Heat Transfer kn-keyword=Heat Transfer en-keyword=Freezing kn-keyword=Freezing en-keyword=Internal Flow kn-keyword=Internal Flow en-keyword=Branched Pipe kn-keyword=Branched Pipe en-keyword=Pressure Loss Coefficient kn-keyword=Pressure Loss Coefficient en-keyword=Ice Blockage kn-keyword=Ice Blockage END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=56 cd-vols= no-issue=523 article-no= start-page=234 end-page=241 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1990 dt-pub=19900825 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Numerical Simulation of Thermal Performance of a Salt-Gradient Solar Pond in a Cold Climate kn-title=寒冷地における塩水太陽池の熱特性評価 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=太陽池（ソーラポンド）は、広い池に塩水や水などの熱容量の大きな液体を溜めて置き、降り注ぐ太陽エネルギーを低温集熱（最大100℃くらい）すると同時にその液体の大きな熱容量を利用して、それ自体を蓄熱装置とするものである。太陽池は通常の太陽熱利用システムに比してその大きな蓄熱能力にもかかわらず装置が簡単で、種々の地域で容易に利用可能な技術である。また、その蓄熱容熱の大きさより、太陽エネルギーの日単位での変化の影響をほとんど受けず、太陽池の蓄熱水温度は、日射の季節的変化により比較的長周期の変化をするために長期の太陽エネルギー蓄熱が可能となる。近年太陽池は、太陽熱エネルギーの蓄積ばかりでなく、各種低温廃熱の蓄熱場としての利用も考えられ始めている。太陽池には、蓄熱部より大気への熱対流による熱損失防止のための種々の方策が提案され、種類も多岐にわたる。本研究は、図1（a）に示すように無機塩濃度を太陽池底部に向かうに従って増大した安定な非対流層（Non-Convective Layer）を設けて、蓄熱層（下部対流層、Lower Convective Layer）よりの熱対流を抑上し、上部熱損失を軽減する塩水太陽池を対象とする。すなわち、下部対流層である蓄熱層へ入射した太陽エネルギーは、非対流層を通して伝導伝熱による損失、太陽熱側面および底面より土壌を経ての地下および大気への熱損失を差し引いた残りの熱エネルギーが蓄熱層に順次蓄積されることになる。非対流層の塩分濃度こう配は下方に従って塩分濃度が増大するように、濃度C、密度ρおよび温度Tの関係で熱、物質拡散を考慮して次のように与えられる。 kn-abstract=A one-dimensional numerical model which simulates the dynamic thermal performance of stratified salt-gradient solar pond is described. The model simulates the thermal performance in the upper convective layer, the nonconvective layer and the lower convective layer in a cold climate. In addition to the energy flux in the solar pond, the model simulates the varying ice thickness appearing in the upper convective layer during the winter season. From the results, it is noticed that it is important to maintain the optimum thickness of the nonconvective layer and the clearness of the upper convective layer for the high thermal efficiency of the salt-gradient solar pond. 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=FukudaTakeyuki en-aut-sei=Fukuda en-aut-mei=Takeyuki kn-aut-name=福田武幸 kn-aut-sei=福田 kn-aut-mei=武幸 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Salt-gradient Solar Pond kn-keyword=Salt-gradient Solar Pond en-keyword=Heat Storage Characteristics kn-keyword=Heat Storage Characteristics en-keyword=Ice Formation kn-keyword=Ice Formation en-keyword=Numerical Simulation kn-keyword=Numerical Simulation END start-ver=1.4 cd-journal=joma no-vol=56 cd-vols= no-issue=526 article-no= start-page=226 end-page=230 dt-received= dt-revised= dt-accepted= dt-pub-year=1990 dt-pub=19900625 dt-online= en-article= kn-article= en-subject= kn-subject= en-title=Fundamental Study on Measurement of Water Saturation Rate in a Snow Layer kn-title=雪層中の水分飽和度測定に関する基礎研究 en-subtitle= kn-subtitle= en-abstract=本研究について、雪層中で複雑な挙動を示す融解水の状態を把握する目的より、雪と液状水の電気抵抗値の差および赤外線放射強度の差を利用した二つの雪層水分飽和度の間接測定方法を提案した。前者による測定方法では、雪層中に設けた二つの電極間含水雪層の平均水分飽和度を雪層の状態を乱すことなく連続的にかつ安定な測定データを得る可能性が明らかとなった。一方、後者においては、雪層断面の赤外線写真の濃淡より水分飽和度分布を面で把握することが可能であることが判明した。両測定方法の利用により、今後現位置での雪層の水分移動挙動を解明するための一つの手がかりが得られたものと思われる。本研究は、文部省科学研修費（課題番号62550141）の補助を受けた研究課題（日射熱利用融雪剤による融雪機構解明に関する研究）の一環として行われたもので、ここで記して感謝すると同時に本研究の装置製作上尽力くださった北見工業大学技官　福田武幸氏にも感謝申し上げる次第である。 kn-abstract=This reports two measuring methods of the water saturation rate in a snow layer melted from above, investigated, which is important to explain the water permeability in the snow layer. One of the methods is to measure the electric resistance of the wet snow existing between two electrodes which are supplied with a high-frequency alternating current. This method is suitable for measuring the water saturation rate of the wet snow at a local part of the snow layer during long periods of time. The other methed is to measure the gradation of the infrared photograph by the use of the thermal emissivity difference between water and snow. The calibration curve between the gradation of infrared photograph and the water saturation rate is examined in the preliminary run. This measuring method is useful to obtain information on the water saturation rate of the wet snow in a two-dimensional plane. The obtained results show that these two measuring methods are convenient for predicting the water movement behavior in the snow layer. 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=OtakeHideo en-aut-sei=Otake en-aut-mei=Hideo kn-aut-name=大竹秀雄 kn-aut-sei=大竹 kn-aut-mei=秀雄 aut-affil-num=2 ORCID= affil-num=1 en-affil= kn-affil=岡山大学 affil-num=2 en-affil= kn-affil=岡山大学 en-keyword=Freezing kn-keyword=Freezing en-keyword=Porous Media kn-keyword=Porous Media en-keyword=Snow Layer kn-keyword=Snow Layer en-keyword=Water Saturation Rate kn-keyword=Water Saturation Rate en-keyword=Infrared Photograph kn-keyword=Infrared Photograph END