ISSN 1344‑8692 Vol.40 No.165

伝 熱Journal of the Heat Transfer Society of Japan◇伝熱セミナー号
2001.11

「伝熱」原稿の書き方
How to Write a Manuscript of Dennetsu

伝熱太郎（伝熱大学）

Taro DENNETSU (Dennetsu University)
1. はじめにけること．

以下の注意事項に留意して，原稿を作成すること．

2.4 図について
図中のフォントは本文中のフォントと同じもの

2.「伝熱」用原稿作成上の注意
2.1 標準形式
原稿は Microsoft Word 等を用いて作成し，図や写を用いること．
2.5 参考文献について
2.5.1 番号の付け方

真等は原稿に張り込み一つのファイルとして完結させる．原稿の標準形式を表 1 に示す．

参考文献は本文中の該当する個所に [1]，[2,4]，[6-10] のように番号を入れて示す．
2.5.2 参考文献の引き方
著者名，誌名，巻，年，頁の順とする．毎号頁の

表1
用紙サイズ
余白サイズ
タイトル

本文
活字

1 行の字数
行送り

原稿の標準形式

A4 縦長 (210mm× 297mm)，横書き
上余白 30mm，下余白 30mm
左余白 20mm，右余白 20mm
1 段組， 45mm 前後あける（10 ポイント(10× 0.3514mm)で 8 行分）
2 段組，1 段 80mm，段間隔余白 10mm
10 ポイント(10× 0.3514mm)
本文(Windows) MS 明朝体(Macintosh) 細明朝体
見出し(Windows) MS ゴシック体(Macintosh)中ゴシック体
英文字・数字Times New Roman または Symbol
1 行あたり 23 文字程度
15 ポイント(15× 0.3514=5.271mm)
1 ページあたり 45 行
ただし，見出しの前は 1 行を挿入

2.2 見出しなど
見出しはゴシック体を用い，大見出しはセンタリ
ングし前に 1 行空ける．中見出しは 2.2 などのよう改まる雑誌 (Therm. Sci. Eng.など )は巻 -号数のようにして号数も入れる．著者名は，名字，名前のイニシャル．のように記述する．雑誌名の省略法は科学
技術文献速報(JICST) に準拠する．文献の表題は省略する．日本語の雑誌・書籍の場合は著者名・書名
とも省略しない．
参考文献[1] 伝熱太郎，伝熱花子，日本機械学会論文集 B 編，
80-100 (1999), 3000-3005．
[2] Incropera, F. P. and Dewitt, D. P., Fundamentals ofHeat and Mass Transfer, John Wiley & Sons
(1976).
[3] Smith, A. et al., Therm. Sci. Eng., 7-5(1999) ,10-16.
[4] 山田太郎，やさしい伝熱，熱講社 (1980).

原稿作成用のテンプレート（ M S-WORD）は下記の伝熱学会のホームページよりダウンロードできます．
伝熱学会のホームページに番号をつけ左寄せする．見出しの数字は半角とす
る．行の始めに，括弧やハイフン等がこないように

http://www.htsj.or.jp/
または学会誌「伝熱」のホームページ

禁則処理を行うこと．
2.3 句読点

http://htsj.mh.sd.keio.ac.jp/dennetsu_templ-j.html

句読点は

，および

．を用い， 、や．は避Vol. 40

2001

No. 165

November

若手伝熱セミナーを終えて・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・伏信 一慶（東京工業大学）、稲田

孝明（産業技術総合研究所）・・・・・・・・・・・ 1【東北伝熱セミナー】
秋季伝熱セミナー・秋田象潟 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 日向野三雄（秋田県立大学）・・・・・・・・・・・ 5

熱・流体・磁場の連成現象に関する数値解析と可視化 ・・・・・・ 赤松 正人（秋田県立大学）・・・・・・・・・・・ 6
マイクロチップによる DNA の分離解析 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 小原 拓（東北大学）・・・・・・・・・・・ 7
ダイカスト工業の熱効率と省エネルギー対策 ・・・・ 山﨑 博次（山﨑ダイカスト株式会社）・・・・・・・・・・・ 8
おいしい日本酒を造る温度管理について ・・・・・・・・・ 齋藤 銑四郎（株式会社 齋彌酒造店）・・・・・・・・・・・ 9【第 12 回東海伝熱セミナー】−エネルギーの生成と高度利用の科学と技術− ・・・・・・・・・・・・・・・・ 花村克悟（岐阜大学）・・・・・・・・・・
・10

BIFURCATION PHENOMENA AND INSTABILITIES OF CONVECTION IN CAVITIES・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ Earl BILGEN (Shizuoka University) ・・・・・・・・・
・・ 11
循環型社会の構築と新エネルギー ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 長野 靖尚（名古屋工業大学）・・・・・・・・・・・ 13
エネルギー・環境技術におけるグローバルビジョン ・・・・・・・・・・ 新井 紀男（名古屋大学）・・・・・・・・・・・ 15高効率石炭火力発電技術の展望 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 田中 雅（中部電力㈱）・・・・・・・・・・・ 17
ハイブリッド車におけるエネルギーの有効活用 ・・・・ 阿部 眞一（トヨタ自動車株式会社）・・・・・・・・・・・ 20
プラズマと核融合エネルギー ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 浜田 泰司（核融合科学研究所）・・・・・・・・・・・ 22【第 13 回中国四国伝熱セミナー・広島】
概要報告 ナノ材料の合成における伝熱 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 佐古光雄（広島大学）・・・・・・・・・・・ 24【九州伝熱セミナー】
九州支部 伝熱セミナーの報告 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 桃木悟（長崎大学）・・・・・・・・・・・ 30

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 36

第 39 回日本伝熱シンポジウム開催案内 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 38
日本伝熱学会
日本伝熱学会

学術賞・技術賞・奨励賞 公募のお知らせ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 42
学術賞・技術賞・奨励賞申請書・推薦書 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 43

第 6 回宇宙環境利用に関する地上研究公募のご案内 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 44
教官公募 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 45「伝熱」会告の書き方 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 46
事務局からの連絡 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・
・
・ 47
日本伝熱学会入会申し込み・変更届用紙 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 49
日本伝熱学会賛助会員入会申し込み・変更届用紙 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 50

インターネット情報サービス●http://www.htsj.or.jp/
最新の会告・行事の予定等を提供●htsj@asahi-net.email.ne.jp
事務局への連絡の電子メールによる受付

Journal of The Heat Transfer Society of Japan
Vol.40, No.165, November, 2001
CONTENTS< Thermal Engineering Seminar >Heat Transfer Young Investigators Seminar
Kazuyoshi FUSHINOBU (Tokyo Institute of Technology) andTakaaki INADA (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) · · · · · · · · · · · · ·Autumn Seminar on Heat Transfer in Kisakata, Akita

1

Mitsuo HIGANO (Akita Prefectural University) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·Numerical analysis and visualization on complex phenomena of magnetothermofluidmechnics

5

Masato AKAMATSU (Akita Prefectural University) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·Separation of DNA by a Microchip

6

Taku OHARA (Tohoku University) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·Thermal Efficiency and Energy Saving in Die Casting Industry

7

Hiroji YAMAZAKI (Yamazaki Diecast Co.,Ltd.) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 8
Temperature Control for Making Delicious Japanese Sakes
Senshirou SAITOU (Saiya Japanese Sake Brewery Co.,Ltd.) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·The 12th Tokai Branch Seminar on Heat Transfer- Science and Technologies on Generation and Effective Utilization of EnergyKatsunori HANAMURA (Gifu University) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·910BIFURCATION PHENOMENA AND INSTABILITIES OF CONVECTION IN CAVITIES
Earl BILGEN (Shizuoka University) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 11
Construction of Sustainable Societies and New Energy
Yasutaka NAGANO (Nagoya Institute of Technology) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 13
The Global Vision in Energy and Environmental Technology
Norio ARAI (Nagoya University) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·A View of High Efficiency Coal Fired Power Plant System

15

Tadashi TANAKA (Chubu Electric Power Co.,Inc) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 17
Effective Energy Management on Hybrid Vehicle
Shinichi Abe (Toyota Motor Corporation) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·Plasma and Nuclear Fusion Energy

20

Yasuji Hamada (National Institute for Fusion Science) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·Re the 13th port on Thermal Engineering Seminar of Chugoku-Shikoku Branch

22<Heat Transfer in Synthesis of Nano-Sized Materials>
Mitsuo SAKO (Hiroshima University) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 24
Report of the Annual Seminar of Kyushu BranchSatoru MOMOKI (Nagasaki University) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·30<Calendar> · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 36
<Announcements> · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·38

若手伝熱セミナー

若手伝熱セミナーを終えてHeat Transfer Young Investigators Seminar

伏信

一慶（東京工業大学）、稲田 孝明（産業技術総合研究所）

Kazuyoshi FUSHINOBU (Tokyo Institute of Technology)
Takaaki INADA (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)

1. はじめにさる 7 月 27 日（金）、28 日（土）の両日にわたり、千葉県の幕張にある（財）海外職業訓練協会において、日本伝熱学会学生会創設記念・若手伝熱セミナーが開催された。同セミナーは企画部会・学生会委員会主催、関東支部共催の行事であり、いわゆ
る「若手」を対象とした全国規模の企画としては久々と思われる。本稿ではその内容などについて報告する。
2.セミナー報告
2.1 参加者
写真 1 西川先生のご講演の様子

セミナーは、いわゆる「若手」の参加者が 31 名、
うち学生が 22 名、という構成であり、盛況な会合となった。学生の半数は修士課程の学生であった。

西川兼康先生：

また、博士課程の学生もほぼ同数の参加があり、若干ながら学部学生の参加者もあった。さらに、企業「火の動力の進展と熱工学の歩み」の若手技術者の参加もあったことを記す。開催地の西川先生のご講演では、主として蒸気動力の変遷

関係で参加者の多くは関東地区からであったが、東の観点から、ワットなど我々にもなじみの深い熱機

海、北陸、九州と、他の地区からの参加者も多くあ関のパイオニアやその後継者達がどのように技術

り、日 頃知りあう機会のほとんどないメンバー同士の貴重なコミュニケーションの場となった。

の発展に関わってきたか、その中でどのような技術的発展が成し遂げてこられたか、またその黎明期における隠れた先達の功績などのご紹介があり、これ

2.2 講演会と平行して我が国における熱工学関係の進展につ本セミナーのメインイベントは、伝熱研究に携わいて、東京の茅場町に始まる発電所の建設の歴史や、る著名な先生方のご講演である。４人の講師の先生方（西川先生、棚澤先生、鈴木先生、庄司先生）にあるいは各種学協会の設立発展などを交えてご講演いただいた。

はご多忙の中をご準備いただき、また遠路よりお越

大半の若手参加者にとって、これだけ系統的に熱しいただき、熱工学の歴史、最新のトピックスの紹

工学の歴史をまとまった形で講義を受ける経験は、介、今後の方向性と、大変に興味深い内容のご講演

おそらく初めてのことではなかろうか。自身を省みをいただいた。以下に、それぞれの先生方のご講演を簡単に紹介する。ご講演のエッセンスを完全にはても、とかく今行っている研究については、自身が担当する前後からの発展については非常に深い知

お伝えしきれないことは、なにとぞご容赦いただき識を有していても、そのテーマが生まれるに至る歴たい。

史的な背景については意外と見えにくいとも言える。各人の研究の位置づけを歴史的経緯の中で捉え直す絶好の機会となったようである。

-1-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

若手伝熱セミナー

写真 2 棚澤先生のご講演の様子

写真 3 鈴木先生のご講演の様子「マクロからミクロへ，単純系から複雑系へ」き起こしてその重要性を浮き彫りにされた後に、具体的な事例として、マイクロガスタービンと燃料電

棚澤先生からは、生体における熱現象を中心としこに熱工学の研究活動がいかに重要な役割を果たて、ミクロな複雑系の熱現象の面白さをご講演いた

しているかについて、最新のデータを交えてご紹介だいた。

いただいた。また、ここでも他分野の研究者と共同で研究を実施しておられることが披露され、このよ

棚澤一郎先生：池を組み合わせたエネルギーシステムの有用性、そ

生体組織の冷凍保存において、冷却速度によりその生存率がどのように変わるかに関して、そのメカニズムから説き起こして生体におけるミクロ／マ

うな境 界領域への展開がもたらす実り多い成果にクロな現象の連成問題の重要性、それに関わる熱工

ついて、伝熱学会関係の若手参加者にとって、大き学のアプローチの重要性についてご紹介があった。

な動機付けとなったと思われる。

ついて、さらにそこで熱工学の果たす大きな役割に

さらに、生体に関わる熱工学的アプローチの最新動
庄司正弘先生：向、医学分野との共同研究の重要性についての幅広いご講演があり、他分野との境界領域、ならびにミ「カオスフラクタル熱工学」

クロスケールとマクロスケールの混在する現象へなったのではなかろうか。複雑なミクロ系故の難し

庄司先生のご講演は、カオスやフラクタルの基
礎・歴史の紹介から、これらの概念を如何に熱工学さ、面白さ、新しさにあふれたご講演であった。

に取り込んでいくか、またその現状の取り組みにつの展開がもたらす新たな方向性を実感する機会といてのご紹介であった。
大半の参加者にとって新しい概念であることも鈴木健二郎先生：あり、まずはカオスとは、フラクタルとは、ということについて特に運動論の観点から紹介があり、こ「21 世紀の伝熱：その主役は YOU！」
21 世紀を迎え、熱、エネルギーの関連技術・研究に携わる人々にとっては、今までにも増して多くれに引き続きローレンツ、マンデルブローなど、このチャレンジングな課題が待ち受けていると 言え紹介があった。今回の参加者の大半と同年代であっよう。その重要な役割を担うべき主役は、具体的にた当時の米国の大学院生のグループが、興味の赴く方向に努力を続ける過程でこの分野のリーダーにれらに関わる学問体系を作り上げてきた先人達のは例えば今回のセミナー参加者であるあなた方ななっていくプロセスのご紹介は、参加者にとってものである、という先生の熱いメッセージからこのご講演は始まっている。歴史的・社会的な背景から説伝熱2001 年 11 月

刺激的な物語となったと思われる。さらに、現状、-2-

若手伝熱セミナー

講演会終了後、若手だけの放談会が企画された。
文字通り放談会であり、様々な話題があがったが、特に共通の関心である研究のこと、伝熱学会との関わり方については長めの時間をかけての意見交換となった。特にいくつかの話題を挙げれば、まずは伝熱学会の学生会員制度についてである。現状、既に正会員の半額の年会費と安く設定されており、しかも会員になることで伝熱シンポの参加費は格安に、講演論文集に至っては無料に、また隔月の「伝熱」「 Thermal Science and Engineering」がもれなく送付されるということで、これをかなりおトクなシス
テムと感じる人々もある一方で、必ずしも全ての

写真 4 庄司先生のご講演の様子

人々にとってはそうでもなく、まだまだハードルが高い、あるいはメリットを実感できない、といった

カオスを熱流体に関連する分野に適用している例

ような印象を受けるケースも少なくないだろう、ととして、雲のモデル、沸騰のモデルなどが紹介された。普段見慣れている偏微分方程式で構成される基いう雰囲気であった。また、研究面では、研究や開発の対象となる技術について、その社会との関わり

礎方程式群ではなく、ずっと簡単な方程式の組み合についても意識を持ちながら進めて行きたいといった意見も出されるなど、活発な意見交換が行われわせにより、たとえば沸 騰現象（と言えるかどうか？との先生ご自身のコメントもあったが）のようた。このあとは懇親会となり、幕張の夜景を眺めなな極めて複雑な現象をシミュレートした例などのアニメーションをご紹介いただいた。お話はさらにがらの立食パーティーが行われた。また立食の懇親会の終了後も、会議場と宿泊設備とが一体の施設と新たな数学理論の構築に関わってくるようなとこいう好条件も手伝い、参加者にとっては長時間に渡り親睦を深める絶好の機会となった。

ろまで進み、先生ご自身の強い学問的興味にあふれるご講演であった。
以上、４名の先生方からの、熱いメッセージにあ3.雑感

ふれたご講演により、身近な学生参加者の中には、参加者によれば、まずなにより、講演会のインパクトが大変に大きかったようである。考えてみれば、さっそく関連の本を買って、ああでもない、こうでもない、と議論のきっかけになったようである。

写真 5 セミナー会場の様子

写真 6 懇親会の様子-3-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

若手伝熱セミナー

これだけまとまったご講演を一度に聞ける機会とあるいは諸行事参加のモチベーションとなれば、そいうのは、なかなか無いのではなかろうか。受講者

れこそが多くの方が期待されるような方向性ではは基本的に若手が主体、というある種の気楽さもあるなかで、リラックスした中にもそれぞれになにかなかろうか。肩の力を抜いて集まることのできる広い輪ができるような枠組みがこのような形で広がを得るきっかけとなったことが期待される。

っていくことを期待している。

また、放談会で、あるいは懇親会で繰り返し話題になったのが、現状ではこのように全国規模で若手

4. おわりに同士の集う場が殆どない、ということである。今回の参加者同士は、おそらく今後、伝熱学会や機械学学生会委員会立ち上げをきっかけとして関係組
織により企画された行事でもあり、あまり時間のな

会など関連の場での各種行事で再び相まみえるこ

い中での準備・実施となったが、「この内容でこのともあると思われるが、新たな知己を得たことでこ

参加費は安い！」と語った学生参加者もあり、まずれまでとはまたひと味違った新たな楽しみを得らは何よりのメッセージではないだろうか。来年度以れることになるのだろうと思われる。さらに、同じ伝熱というフィールドにいるわけで、実はよくよく

降、より多くの若手が集まりやすいような仕組みでの行事実施が検討されているとも伺っており、期待

話してみれば、同じような研究上の悩み（とまではされるところである。

言わなくとも）を抱えていたりして、知り合いが増

末筆ではあるが、セミナー準備・実施にあたってえることで簡単に相談ができたりする可能性もあは勝田先生、宇高先生、石塚先生をはじめ、勝田研るのだろうということを確認できた場でもあった。
今回のように、日頃意外と知りあうことの少ない若究室の Bae 氏、納富氏を始めとする各位ならびに関係研究室各位、また宇高研究室各位のご尽力による手同士が繰り返し集う場を持つことで、互いに気楽ものである事を記して報告を終える。

に連絡の取り合える関係を築いていくこととなり、

伝熱2001 年 11 月

-4-

東北伝熱セミナー

秋季伝熱セミナー・秋田象潟
Autumn Seminar on Heat Transfer in Kisakata, Akita

日向野 三雄（秋田県立大学）
Mitsuo HIGANO (Akita Prefectural University)
1. はじめに
日本伝熱学会東北支部第 40 期幹事会は平成 13 年

DNA も同じだそうですが・・？
3 人目は，山﨑博次氏（山﨑ダイカスト工業㈱・

10 月 20 日( 土)， 21 日(日 )に秋田県内での秋季伝 熱社長）で，「ダイカスト工業の熱効率と省エネルギ

セミナー開催を決定し，実行委員長に筆者を指名しー対策」を講演された．昔に鋳物と呼ばれたモノがた．今年開学３年目の秋田県立大学は教育・研究に

単に名称変更した訳でなく，大物はエンジンブロッ

加え，地域貢献も設置理念に掲げており，それをセクから小は DVD 部品まで，ミクロン精度で製造す

ミナーに反映させた．セミナー講師には，従来通りる優れた技術，それに関連する熱的諸問題を多くの大学の伝熱研究専門家，しかし比較的若い先生お二

写真，実物を示して解説された．一代で会社を起こ人にお願いし，また産学共同研究を通じて知己を得し，秋田の米どころ横手盆地にありながら，ソニー，た秋田県内在住の元気な実業家お二人にも講演をナショナルなど多くの企業から指名される企業にお願いした．これは，将来の研究者を目指す若い院育て上げた自信が覗え，鎔けた金属の如く熱い暑い

生・学生諸君が年齢の近い先輩先生方の最新の伝熱

御講演であった．

研究成果を理解すると共に，実業界には職種独特な

４人目は，齋藤銑四郎氏（㈱齋彌酒造店・会長）

伝熱関連問題が未解決のまま多く存在することやで，伝熱のキーワードで見ると些か離れた人選であモノづくりの微妙さ，奥深さに気付くことを期待しるが，秋田県立大システム科学技術学部がある本荘たためである．

市の酒蔵に生まれ，先祖代々の家業を地道に，しか２. 講 演し様々な新技術を取り入れながら「本当に美味しい

千葉陽一支部長（一関高専・教授）の熱い開会挨酒」を醸し出している経営姿勢に共感し，御講演を拶に引き続き，赤松正人氏（秋田県立大・助手）がお願いした．演題は言わずもがな，「おいしい日本「熱・流体・磁場の連成現象に関する数値解析と可酒を造る温度管理」である．米の蒸し，麹の育成，視化」を講演された．Czochralski シリコン単結晶育

醸造醗酵から製品の保管まで，すべての工程で微妙

成法での坩堝内の低 Prandtl 数流体 3 次元対流と，な温度管理がいかに重要かが分る素晴らしい御講

現在ホットなテーマの磁化力対流の挙動などを解演であった．
３. その他説された．アニメーション可視化により，現象が非常に分かり易かった．

天然温泉入浴後，山田悦郎・秋田大学名誉教授の２人目は，小原拓先生（東北大学流体研・助教授）

音頭で乾杯し，夜の部：伝熱ノミナーが再開された．

で，「マイクロチップによる DNA の分離解析」と題

良く温度管理された銘酒３種類を試薬に４番目のして講演された．その内容は，古い頭の筆者にはチ講演の実習・実験をした．参加した教員ら 26 名とンプンカンプンで後続頁の概要を熟読願いたいが，講師をお願いした動機は，『「拡散項３兄弟」を考

学生・院生 36 名全員は，大学対抗ベロメータ競争などを楽しみ，セミナー本来の交流の実を大いに挙える』（伝熱，40-160(2001)38）の記事のように，分げ，戸田三朗・東北大学教授の中締めで閉会とした．

子動力学法を駆使し，新しい切り口で伝熱・熱物性

が，海と鳥海山に挟まれた象潟シーサイドホテルに領域を研究されているバイタリティに期するもの

は夜明けまで歓声が響いていた．

があったからに他ならない．しかし，演題を頂いて吃驚！

最後に，筆者の気侭な伝熱セミナー計画を黙認さ

尤も先生の御言葉を借りると，分子もれた秋田大学，秋田高専の諸先生に感謝する．

-5-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東北伝熱セミナー

熱・流体・磁場の連成現象に関する数値解析と可視化
Numerical analysis and visualization on complex phenomena ofmagnetothermofluidmechnics

赤松

正人（秋田県立大学システム科学技術学部）
Masato AKAMATSU (Akita Prefectural University)

1. はじめに

前述の単結晶成長プロセスでは，電気伝導性融液

セミナーでの発表を頼まれたとき，初め驚きを隠に磁場を印加し電流との相互作用で発生するローせなかった．なぜならば，学生時代何度かセミナー

レンツ力を利用して対流を制御している．この場合に参加させて頂いたが私みたいな若輩ものが発表の磁場強度は 0.5 テスラ程度である．
しかしながら，する場面を見たことが無かったからである．しかし数テスラ程度の強磁場下ではローレンツ力は固よながら，これも良い経験だと考え以下の 2 つの題目

り，これまで無視されてきた磁化力が顕在化してくで発表させて頂いた．前者は，博士前・後期課程時

る．そこで現在，これまで磁場とは無縁と思われて代に取り組んだ研究であり，後者は現在取り組んでいた物質についても磁場効果を再発見しようとすいる研究である．

る研究が盛んになりつつある．例えば，鉄と比較す
ると極端に小さな磁化率で，かつ非電気伝導性，常2.水平方向磁場印加下における磁性体の空気[4]，さらに反磁性体の窒素[5]が強磁

Cz 単結晶育成ルツボ内の融液の挙動[1]場下で興味深い流動特性を示すことが報告されて半導体の基盤材料として用いられる Si 単結晶はいる．しかし，このような強磁場下での伝熱問題の

主に Cz 法により生産されているが，高品質の単結研究報告はまだまだ少ない．本研究では，磁化率が晶を得るためにはルツボ内融液の対流を制御する

小さな非電気伝導性流体に強磁場を印加した場合ことが重要である．そこで，半導体融液の大きな電の伝熱問題として，加熱密閉円筒容器内の空気の挙気伝導性を利用し外部から磁場を印加して対流を動を数値解析した．この結果，磁化率が小さく非電制御する試みがなされている．外部磁場を利用した

気伝導性の空気においても磁化力によって対流が単結晶引き上げ法として，垂直磁場，水平方向磁場，誘起されることを見出した．さらに，浮力より磁化

カスプ磁場，そして回転磁場等がある．この中で，力が支配的になると磁化力の方向に依存した熱流

水平方向磁場印加下において楕円形状の単結晶が動場が形成され、無重力場とほぼ同様の現象が生じ成長することが Kajigaya ら[2]によって報告された．

ることがわかった．

しかしながら，なぜこのような形状の単結晶が成長するのか説明されていなかったので，この疑問を解明するために数値解析を行った．この結果，磁場と平行な鉛直断面内では下降流が支配的となり，一方，
磁場と垂直な鉛直断面内では自然対流が支配的になるために，彼らによって報告されたような楕円形の単結晶が育成されることがわかった．さらに，この特異な熱流動場は融液内に発生する電気的な場からうまく説明することができた．
3. 強磁場印加下における
加熱密閉円筒容器内の空気の挙動[3]伝熱2001 年 11 月

-6-

参考文献
[1] M. Akamatsu, M. Higano and H. Ozoe, Int. J. Heatand Mass Transfer, 44, 17 (2001) 3253.
[2] T. Kajigaya, T. Kimura and Y. Kadota, J. Crystal
Growth 112 (1991) 123.
[3] M. Akamatsu, M. Higano, Y. TAKAHASHI and H.
Ozoe, The First International Symposium on
Advanced Fluid Information (2001) 318.
[4] T. Tagawa, H. Ozoe, K. Sassa and S. Asai,
Advances in Computational Heat Transfer, 2 (2001)
777.
[5] N. I. Wakayama, Chemical physics letters, 185(1991) 449.

東北伝熱セミナー

マイクロチップによる DNA の分離解析
Separation of DNA by a Microchip

小原 拓（東北大学）
Taku OHARA (Tohoku University)
DNA やたんぱく質などバイオ分子の解析は、近年多数の電極をもつことができることから、多数の分盛んに行われており、効率の良い分離解析法に対す

離選別プロセスを同時並行で実行することができ、る需要は極めて高い。現在は電気泳動法が多くの場

この特色を利用すれば装置全体として良好な分離選合に用いられ、大量のデータが蓄積されているが、別性能を実現することも可能と考えられる。

その改良についても多くの報告がある。従来多く用

最近ひんぱんに言及されるサーマルラチェットでいられてきたスラブ状ゲルによる電気泳動法に見らは、このような多数の微細電極を用いて鋸歯状の電れた欠点の多くはキャピラリ電気泳動法により緩和場を溶液中に形成し、本来等方的な分子の熱運動にされ、これによりヒトゲノムの解読など大規模な解よる拡散を特定の方向への分子の流れに変換するこ析が行われているが、必要な時間や装置のコスト・とができ、拡散速度に依存した分離選別の特性が柔占有面積、分離選別の柔軟性など、多くの点で改良

軟にプログラム可能となる。このラチェットがもつの余地が残されている。

可能性は、分子の拡散だけではなく電気泳動にも応これらの解決のため、近年のマイクロリソグラフ

用可能と考えられる。

ィ技術の普及に伴って、さまざまなマイクロデバイ

筆者らが提案するラチェット式電気泳動マイクロスを用いた分離選別法が提案されている。例えば、チップ（ Ratcheting Electrophoresis Microchip 、 REM ）特殊な流路や鋸歯状電場を用いたサーマルラチェッ

は、以上述べた考えに基づいて計画されたものであトや、障害物群や隘路により分子の移動速度にサイる。すなわち、(1) マイクロチップ上に微細電極を

ズ依存性を生じさせる方法など、電気泳動の移動度
による分離選別とは異なる原理による分離選別法が多数配置し、(2) 電極間で高速な電気泳動を行い、(3)多数の電極で繰り返し分離選別を行うことにより優提案される一方で、マイクロチャンネルを用いたキれた性能を実現し、 (4) ラチェットを適用すること

ャピラリ電気泳動法は、サンプル供給や分子の検出により、プログラム可能な従来にない特性をもたせなどの機能を一つのマイクロデバイスに統合した

ることを目的としている。このマイクロチップの構「Lab on a Chip 」を実現するものとして期待されて造や、電気泳動とラチェットを組み合わせた分子のいる。しかし、これらのマイクロデバイスは、分子駆動法など基本原理を報告し、多数の電極で分離選の移動経路が短いことによる分離性能の低下が克服

別を繰り返すことによる特性の向上を、簡単な確率

されるべき課題として残っている。

シミュレーションにより明らかにした。本デバイス

マイクロリソグラフィにより微細な電極を近接しは、任意の閾値より大きな試料分子あるいは小さなて形成して電気泳動に用いれば、わずか 1V 程度の試料分子のみを電気泳動させるフィルタ機能や、全低電圧により、 1〜 10kV を用いるキャピラリ電気泳ての試料分子をその移動度に応じて移動・固定する動に匹敵する強い電場を形成することができる。こ従来の電気泳動法同様の機能など、多彩な動作をプのような低電圧は、水の電気分解に対する懸念を無ログラムすることができる。また、実際に製作され用にするだけでなく、簡単な電圧コントローラによるマイクロチップについて、純水中のイオンによるり意のままに制御することができ、柔軟なプログラ

電極電位のデバイ遮蔽や分子の泳動経路の多様性をムが可能な電気泳動デバイスとして期待できる。電考慮したシミュレーションを行い、このデバイスの極間の距離は極めて短いから、上記のように分離性

動作プロセスを最適化した。

能の低下は避けられないが、一方で小さな装置上に-7-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東北伝熱セミナー

ダイカスト工業の熱効率と省エネルギー対策
Thermal Efficiency and Energy Saving in Die Casting Industry

山﨑 博次（山﨑ダイカスト株式会社），Ltd.)
Hiroji YAMAZAKI (Yamazaki Diecast Co．
１.ダイカストとは？
(1)生産数(注文数)の変動が大きい.
(1)ダイカストとは.

Ａ

飛び込み注文依頼

精密な金型に溶けた金属を圧入し,高精度でＢ

注文数変更依頼

鋳肌のすぐれた鋳物を短時間に大量に生産するＣ

注文取消し依頼

鋳造方式.

Ｄ

短納期化

(2)材料は.

(2)品質が安定しない.

・亜鉛合金（比重 6.6

鋳造管理温度 410℃±10℃）

・アルミニウム合金（比重 2.7

鋳造管理温度(3)コスト競争が激しい

680℃±10℃）
・マグネシウム合金（比重 1.8

鋳造( ワンサイクル)毎のバラツキが大きい .

鋳造管理温度

650℃±10℃）

Ａ

品質要求は厳しくなる.

Ｂ

金型が老朽化（保証数量に近づく）するに従い,仕上工数は増えていく（コストアップ要因）.

※亜鉛合金材料は、粒間腐食による材料劣化の危険性があるので、厳しい材料管理が必要である．
5.ダイカスト工業の熱効率
2.ダイカストとの出会い
ダイカスト工業は,熱をいかに制御し,利用するか
・1956 年 4 月

ダイカストメーカー設計担当としにかかっている.そうした視点から熱効率を考える.

て勤務.
6.ダイカスト工業の省エネルギー対策

・1965 年 12 月 山崎ダイカスト創業.
・以来,ダイカスト業界基盤確立の時代を含み,45
年の経験をもつ.

(1) 燃焼から見た省エネルギー(2) 溶解炉から見た省エネルギー

3.ダイカストの特徴(3) 手元炉から見た省エネルギー(4) 溶解作業から見た省エネルギー(1) 生産性が高い.

(5) ダイカストマシンから見た省エネルギー(2) 寸法精度が良い.

(6) 省エネルギーの可能性(3) 後加工が少なくて済む.
参考文献(4) 鋳肌がきれい.
(5) 機械的性質がよい.
(6) 薄肉の鋳物製造に適している.

[1] （財）機械振興協会経済研究所,（財）日本ダイカスト協会, 「ダイカスト工業の省エネルギー対

4.ダイカスト業界における問題点

策」調査報告書 ,（ 1950.4）[2] ダイカスト新聞 ,（ 2001.7.15 ）伝熱2001 年 11 月

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東北伝熱セミナー

おいしい日本酒を造る温度管理について
Temperature Control for Making Delicious Japanese Sakes

齋藤 銑四郎（株式会社 齋彌酒造店），Ltd.)
Senshirou SAITOU (Saiya Japanese Sake Brewery Co．
日本酒は酒類の中でもっとも複雑な工程を経て造コントロールする方法もほとんどない時代に，五感られます．ワインなどの果実酒は果糖を酵母によっをフルに使って複雑な日本酒の造り方をあみだしたて発酵させる１工程で酒ができあがります．これを先人の努力にはただただ感心させられます．

単醗酵酒といいます．ビールの場合はデンプンを麦

日本に米が入ってきた弥生時代，米から酒を造る

芽で糖化させたのち酵母で醗酵するという２工程を技術も入ってきました．三世紀前半の倭国の様子を経てできあがります．日本酒も同じように米のデンプンを麹の酵素によって糖化し酵母でアルコールを書いた「魏志倭人伝」に「父子男女ノ別無シ，人作る２工程を経て酒になります．これらを複醗酵酒

性酒ヲ嗜ム」の記述がみられます．われわれの遠いといいます．複醗酵酒の中でもビールのように糖化

祖先は生まれながらに酒を好み，老若男女を問わずと醗酵の工程が完全に分かれているのを単行複醗酵

酒に親しんだ生活をしていた様です．おおむかしか酒といい，日本酒のように同一の容器のなかで糖化らこの国の人々は酒を愛し，酒は無くてはならないと醗酵が同時に行われるのを並行複醗酵酒といいまものであったにちがいありません．二千年以上も前す．できた酒を蒸留して造る蒸留酒は別にして，醸から人々が酒に傾けてきた情熱がすばらしい酒造り

造酒のなかで日本酒が最も高い２０％以上のアルコの技術を完成させたのです．

ールを生成することができるのは並行複醗酵のおか

文化勲章の受章者で歌会始の選者でもあった坂口げです．簡単に考えると糖分を多くすればアルコー

謹一郎博士の「日本の酒」に，世界の歴史をみても，ル度数が高くなると思われがちですが，糖度が多す

古い文明は必ずうるわしい酒を持つ．すぐれた文明

ぎると糖圧迫が起きて酵母の成育が妨げられます．

のみが，人間の感覚を洗練し，美化し，豊富にする

また，アルコール分が高くなりすぎると酵母自身がことができるからである．それゆえに，すぐれた酒

生きていけなくなります．酒のもろみの中で麹の糖を持つ国民は進んだ文化の持ち主であるといってい化酵素が持続的にはたらいて糖分が小出しに供給さ

いと書かれています．

れ，元気のいい酵母がつぎつぎに生まれ成長する環

近年われわれの生活が豊かになるにつれて，日本境をつくり出すことによってアルコールが長期にわ酒以外にさまざまな酒が飲まれるようになりました．

たって生成されるのです．糖化と醗酵のバランスが残念ながらいま日本酒の消費量は１０％にまで落ち

妙味，並行複醗酵によって生み出される日本酒はわ

込んでいます．日本酒に限らず，フランスではワイ

れわれの先人が創り上げたすばらしい技術です．

ンが，ドイツではビールが，イギリスではウイスキ

現在行われている酒造りの原型が室町時代にはでーがそれぞれの国で飲まれなくなっているのをみる

きていました．このころ日本では酒が腐るのを防ぐと，世界の国々で人々の生活が多様化し，グローバ

ための「火入れ」が行われていました．パスツール

ル化したからです．

が微生物を見つけ，ぶどう酒の低温殺菌をするのはこれからも日本民族の文明のあかしともいえる日本酒の伝統をまもりながらも，その時代にあった日本

３００年後のことです．江戸時代末期には乳酸醗酵酒を造るための努力を重ねていかなければならないと思っております．

を利用して雑菌の混入を防止しながら酵母を純粋に培養する「もと（酒母）造り」が行われ，現在と全く同じ方法で酒が造られています．微生物の存在すらわからず，温度を測る道具も無く，まして温度を-9-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東海伝熱セミナー

第 12 回東海伝熱セミナー− エネルギーの生成と高度利用の科学と技術 −The 12th Tokai Branch Seminar on Heat Transfer- Science and Technologies on Generation and Effective Utilization of Energy -花村 克悟（岐阜大学）
Katsunori HANAMURA (Gifu University)
平成 13 年 10 月 12 〜13 日に第 12 回東海伝熱セミ設置すべきであることを，数値計算によって指摘しナーがグリーンハイツ養老（岐阜県，養老町）にてている点が興味深い．一方，最近の石炭火力発電は，行われた．表記のようなタイトルで，いわゆる力学

過去の石炭燃焼のような汚いイメージはなく，特にエネルギー（動力，電力）を生み出す各種の方法にIGCC（石炭ガス化複合発電）は灰分まで処理できる

ついて話題を提供していただいた．また，モントリ

として，次世代の主力とされている．石炭は現在の

オール大学から静岡大学に客員教授として滞在されところ化石燃料の中では埋蔵量が最も多いとされるている E. Bilgen 教授にも特別に「濃度勾配と温度ので，その有効利用が化石燃料の延命効果の鍵を握勾配が存在する多孔質閉空間内の対流不安定性」にると思われる．また燃料過濃燃焼により駆動される

ついて講演いただいた．他の話題と少々趣を異にし１段目ガスタービンに続き，その未燃成分の燃焼にているが，せっかくの機会でもあるので特別講演とより駆動される２段目ガスタービンから構成される

してお話しいただき，やや国際的なセミナーとなっケミカルガスタービンは，蒸気タービンと組み合わ

た．

せ，65％の発電効率が期待され，近い将来実現されエネルギーの有効利用や，新エネルギー，未来のるよう研究が進められている．また，未来のエネル

エネルギーなど，エネルギーに関する話題は新聞なギーとして期待される核融合は巨額な費用が投じらどでも多くみられる．これは世の中のエネルギー問れているが，庶民が理解できる範囲の結果がなかな

題への関心の高さを反映していると思われる．と同か見えてこない．しかし，化石燃料に頼れなくなる

時に，産業，運輸，民生それぞれの分野の中でも多前にこうした未来のエネルギーを発掘することの必

種多様なエネルギー利用形態があるために，化石燃

要性は皆理解している．このジレンマを解消するに料や自然エネルギーなどのいわゆる１次エネルギー

は早急な成果もしくは見通しが必要であろう．

からどの道を経由して動力や電力などの有効なエネ

一方，運輸部門に関連してハイブリッド車のエネ

ルギーとするのが最も効率的か，といった難問に答

ルギーマネジメントの話題をいただいた．ちょっとを一つに限定できず，その時々でクリアできること

した組み合わせで，互いの最も得意とする領域で運を地道に進めざるをえない現状を映し出していると転させることができる．システムの最適化のお手本もいえる．さらに，環境負荷を極力低減することもともいえる．また，次世代の自動車用パワーとされ視野に入れる必要があるし，化石燃料で現状維持がる燃料電池に引けを取らないことが示されており，できる間に，長期的に生き残るエネルギーを考えてハイブリッドが健闘しているのか，燃料電池が期待おく必要がある．やはり話は尽きない．そこで今回

ほどではないのか，物議を醸すところである．

は，東海地区でこうしたエネルギー問題に取り組ま

最後に，もちろん，話題提供いただいた方々のみれている５名に最近の話題を提供していただいた．

ならず，多くの熱流体工学に関連する研究者の中でその多くは発電に関するものであり，風力発電おこの問題意識を持っている方や，また独自の方法をよびマイクロガスタービン，石炭火力発電，ケミカ

提案している方々も多い．２日間で議論が尽きない

ルガスタービン，さらに核融合の話題である．翼の問題ではあるが，少しでも新たな問題意識や次世代

形状に突飛な提案がない風力発電に関連して，ここのエネルギー有効利用法や変換法の着想につながれでは，断崖の海岸線に風車を設置する場合，岸壁がば企画された名古屋工業大学の田川正人先生のご尽もたらす乱流のため，海岸線から少し離れた場所に力が報われたことになるだろう．

伝熱2001 年 11 月

-10-

東海伝熱セミナー

BIFURCATION PHENOMENA AND INSTABILITIES OFCONVECTION IN CAVITIES

Earl BILGEN (Shizuoka University)
1.Introduction

and solid -gas chemical reactors. Its special feature is

Thermosolutal convection is present in manyindustrial processes, especially those involving phase

to understand the dynamic behaviour of the solid -gas
fixed bed reactor whom the performance limitations

change phenomena such as melting -solidification,solid -gas reactions. For example, hydrogen diffuses inare due to heat and mass transfer. The first aim is todetermine the critical conditions of the onset ofsolidifying liquid metals and creates porosity defects
that substantially reduces the metal's ductilit y andconvection, which is not desirable in such chemicallyreacting systems. It is important to know the presence

leads to premature fractures. The alloying elements
can also diffuse and macrosegration can occur inof instabilities as well as oscillating instabilities.
The thermosolutal natural convection due tosolidifying alloys due to the double diffusion of heatand mass. The bibliography reveals a great number ofvertical temperature and concentration gradients inhorizontal layers without reaction has beenstudies on this subject, due to the industrial andtechnological importance of applications such asindustrials processing, oceanography, solid -gas

investigated in [1]. The Lewis number is in the rangeof 1<Le<10. The critical conditions for the onset of
convection have been determined.

thermochemical systems, adsorption systems, building
insulation, underground disposal of contaminants and2.Mathematical Formulation

fog formation. These systems involve double diffusive
flows with or without reactions. For example, theWe consider a saturated porous layer with a given
void raction, bounded by two dimensional planar

main problem of chemical reactors is to maintain thenonconvectivity of the reactive zone and its stability

channel of height H and width L. The lower plane of
the system is maintained at higher constantto guaranty good performance. This shows the great
importance of the thermosolutal convection in porous

temperature T'1 and higher concentration C'1 , theupper plane at lower constant temperature T'2 andbeds. Since the diffusivities of these two components
are quite different, instabilities of the double diffusive

lower concentration C'2 . The lateral walls areimpermeable and perfectly insulated, so that thetype may occur and lead to multiple steady convective
solutions.

system can be considered adiabatic. The solute willenter the system by diffusion through the lower plane

Many studies have been done with the verticalporous enclosure and the existence of multiple steadystates for opposing flows has been alreadywhile it will leave the system through the upper plane.
It should be noted that the basic problem concerns
two diffusing components, heat and mass (solute, gasdemonstrated. The thermosolutal convection in
enclosures may be classified according to the order ofor liquid).
The fluid is considered Newtonian and incompressible,

magnitude of the Lewis number. The range of large
value Lewis number (order of magnitude 102) refers

and all thermophysical properties are constant except
for the density variations in the buoyancy term as

to thermosolutal convection in liquids and small
numbers to double diffusion in binary gases. The

modeled by the Boussinesq approximation. Assuming
the Dufour and Soret effects negligible and thelatter is encountered in various applications, such as,
in contaminant transport in groundwater, solar ponds

validity of two-dimensional Darcy's laminar flow inan homogeneous and isotropic medium, the governing-11-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東海伝熱セミナー

equations consist of (a) the state equation, (b) the
mass conserv ation equation, (c) the energy
conservation equation and (d) the momentum equation(see, for example, [1,2]). The dimensionlessgoverning parameters are Rayleigh numbers, RT and
RC , Lewis number Le, aspect ratio, A = H/L,
porosity-heat capacity ratio, Ω = ε/σ.
Fig. 2 Extremum stream function as a function of
the thermal Rayleigh number for RC Le = 40

3.Solution Methods
They are analytical (linear and non-linear stability

and various Le wis numbers .

analyses) and numerical (the finite difference andfinite element methods) (se, for example, [1-4]).
4. Results and Discussion
Typical numerical experiments were carried out
covering the range 0<RT <150 for a unity aspect ratioand Ω = ε/σ and RC Le= 20 and 40 corresponding to
Le = 0.5, 1, 2, 5 and 10. Thus the space (RC, Le, RT )was studied and the thermal Rayleigh number, RT ,was chosen as the bifurcation parameter. For all
experiments, the curves were obtained by increasing

Fig. 3 Streamlines (top), isotherms (middle) andisoconcentration (bottom) for RC Le = 20
and RT = 140 and various Le wis numbers .

or decreasing respectively the thermal Rayleighnumber, RT value from 0 to 150 or from 150 to 0. The
initial conditions for the first run were the rest state
and those of the decreasing branch were initiated from

5.Conclusionzsteady clockwise (or counterclockwise) solutions ofhigher (RT =250) values. All subsequent runs were
performed with initial conditions being at the previous
state.
Typical results obtained with bifurcation andsub-critical steady flows are shown in Figs 1 and 2 forz

the cases indicated. The strea mlines, isotherms andisoconcentrations of the steady state for RC Le = 20,

A bifurcation phenomenon is found in the double
diffusive flows within the enclosure with bothtemperature and concentration gradients. A
steady state convection can be developed belowCthe critical value R T. This fact shows thepossibility of development of subcritical steadyflows.
The main point of this study is that when Le is2
Cvery high, convection can arise for RT >R T = 4 π ,which is the critical value for the onset of Benard
convection in purely thermal systems.

RT = 140 for various values of Lewis numbers areshown in Fig. 3.

References[1] Mbaye, M. and Bilgen, E.， Int. J. Therm. Sci. 40(2001) 595 ．
[2] Mamou, M. et.al., Int. J. Heat Mass Transfer,
38-10 (1995) 1787.
[3] Mamou, M. et al., J. Fluid Mechanics, 368 (1998)
263.

Fig.1 Extremum stream function as a function of
the thermal Rayleigh number for RC Le = 20
and various Le wis numbers .

伝熱2001 年 11 月

[4] Nield, D.A. and Bejan, A., Convection in PorousMedia, Springer Verlag, (1992).

-12-東海伝熱セミナー

循環型社会の構築と新エネルギー
Construction of Sustainable Societies and New Energy

長野 靖尚（名古屋工業大学）
Yasutaka NAGANO (Nagoya Institute of Technology)
1. 地球環境の維持と新エネルギー

ルギーシステム」である．これらは他機関との共現在の地球環境を維持するには，所謂，持続可同研究であるが，公開可能な範囲で以下に示し，能な「循環型社会」の構築が不可欠である．それ代表的な新エネルギーシステムの構築に対する学に必要な技術は，よく言われる次の 3R である．

問的課題を熱流体工学研究者の立場で述べたい．

即ち，Reduce（天然資源利用・廃棄物の発生抑制），
Reuse（製品又は部品の再使用促進），及び Recycle（廃棄物・副産物を原材料やエネルギーとして再

2. 再生可能エネルギー（風力発電）[1]
クリーンで再生可能な風力エネルギーの利用は，

生利用）である．本セミナー参加者の主たる専門

ヨーロッパでは急速に拡大しつつある．風力発電

が熱流体工学であるから，地球環境を維持するのの設置拡大には，風車の最適設置場所を選択するに必要な今後のエネルギーシステムについて論じために，局所的な風の状況（風況）を正確に予測てみたい．抽象的な総論を排除し，現在著者が関できるモデルの構築が不可欠である．これまでの与しているプロジェクトについて述べ，最先端研風況予測には，欧米の標準コードとなっている線究の進展を推論することにする．

形解析解に基づく WAsP や AVENU が広く用いられて

新エネルギーは，大別すると，（ 1 ）再生可能エ

いた．しかし，このモデルでは地形の起伏が激し

ネルギー，（ 2）リサイクルエネルギー，（ 3 ）分散型エネルギー，となる．再生可能エネルギーとしい日本では正しい風況予測は殆ど不可能に近い．

ては，風力発電，太陽光発電，太陽熱利用，バイが，本プロジェクトである．これは，地形の条件

オマスエネルギーが代表 的なものである．リサイ（離島であれば，島の形状，崖の形状，木々の生

クルエネルギーとは，廃棄物燃料製造（ RDF ，廃えている状況），気象庁からの風情報（GPV）を基

プラスチックの油化，廃食油など），廃棄物発電・に，複数の風車をたてた場合に，風の乱れが相互

廃棄物熱利用（ゴミ発電がその代表），未利用エネにどの様な影響を与えるかまでも予測できる工学

ルギー（海水・河川水・下水の水温と気温差を利モデルの開発をすることである．上空の気象モデ

用，工場廃熱利用，超高圧地中送電線からの廃熱，ルのベースは，計算流体力学に基づくモデルでそ

地下鉄廃熱など）のことを言う．又，分散型エネの精度が検証されている日本気象協会の局地気象

ルギーシステムとは，従来型エネルギーの新利用モデル（ANEMOS）である．接地境界層のモデル開形態のことであって，燃料電池，マイクロガスタ

発が，著者の研究室の担当である．2000 年度は乱ービン，天然ガスコージェネレーションが現在脚流モデルの実地検証場である潮岬周りの地形デー

光を浴びている．上記の新エネルギーに関する二タが作成されたため，それから領域用数値計算格

つのプロジェクトが，著者の研究室で現在進みつ子を作成し，試験計算を行った．以下その結果のつある．一つは， NEDO（新エネルギー・産業技

一例を 示そう．

そこで，我が国独自の局所風況予測モデルの開発

術総合開発機構）のニューサンシャイン計画であ

例えば，離島で岩壁のあるところに風車を建てる「離島用風力発電システム等技術開発」におけるとなると，感覚的には海に最も近いところに建る「局所的風況予測モデルの開発」である．もうてたくなる．ところが，実際は岩壁がもたらす乱

一つは，科学技術振興事業団の戦略的基礎研究

流のため，少し離れたところの方が良い．図 1 に（ CREST ）「超小型ガスタービン・高度分散エネ

このような場合の計算結果を示した．計算におい-13-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東海伝熱セミナー

4

Predictions

0.0

1.0 hUi =U0

-3

0

1

Symbols: Experiment

z=h

3
2
1
0
-5

図１

-4

-2

-1

2

x=h

3

4

5

6

7

前向きステップを有する乱流境界層流（海に面する岩壁）における平均速度分布て，岩壁前縁での剥離および再循環領域の形成，また，岩壁後の再付着および再循環領域の形成が観察されるため，この流れにおける現象を正しく図２捉えていることが分かる．同じ流れを，プロジェ
クト構成メンバーである気象協会などが既存モデ性から固体酸化物形のもの（ SOFC）が研究中であルの WAsP や AVENU を用いて解析したが，岩壁前縁での流れの剥離や再付着は全く再現されなかった．
本結果は，NEDO プロジェクトで開発されたモデル
が，設置場所付近の局所風況(流れ) の予測や年間る強力なツールとなることを保証する一例である．

るのが著者の研究室の担当である．MGT あるいは
超小型コンプレッサーにおいては，極めて多くの転数は 10 万 rpm 以上で，タービンの径は 5 〜10 cm，翼の高さは 2 〜 3 mm 程度で，そのシミュレーショ
ンは困難を極める．現在の最先端の学問レベルで3. 分散型エネルギーシステム[2]も，回転の効果を適切に表す乱流モデルは完成し

科学技術振興事業団の戦略的基礎研究ていない．著者の研究室で最近開発したモデルは，（ CREST ）「超小型ガスタービン・高度分散エネ

乱れの非等方性と回転の効果を組み込んだもので

ルギーシステム」（代表：鈴木健二郎京大教授）は，ある．図 2 に最近の成果の一例を示した．高速回

東大，京大，阪大，名工大，産総研の共同プロジ

転になり，サクションサイドで流れが層流化する

ェクトである．残念ながら，本年度がプロジェク現象がようやく予測できるようになった．

トの中間評価時期であるため，多くは語れない．

以上，著者の研究室で行われているプロジェク

プロジェクトの発端は， 今世紀は家庭の個性化がトを紹介しつつ，現在どこまで解明できたかを述進み，家庭や地区のニーズに応じた分散型の電力

べた．モノができても次の発展に繋がらないのは，や熱エネルギー供給システムが間違いなく求めら

このような基盤技術が日本ではまだまだ不足してれるという確実な予測にある．その為には， 5kWいるからだと常日頃感じている．国家プロジェク

から 30kW 程度の発電を各家庭でしてしまおうとトの一環として，このような基盤研究が取り上げいう「家庭内発電所」とも言うべきプロジェクトられるようになったのは，大いに評価すべきことである．

と言えよう．

このプロジェクトの主役はマイクロガスタービ

参考文献

ン（MGT ）と燃料電池である．MGT については，[1] 長野靖尚ら，平成 12 年度ニューサンシャイン
計画離島用風力発電システム等技術開発「局所的風況予測モデルの開発」，日本気象協会，
平成 13 年 3 月 , pp. 53-63.
[2] Nagano, Y. and Hattori, H., An Improved
Turbulence Model for Rotating Shear Flows,
Journal of Turbulence, Institute of Physics (2001),
in press.

米国の Capstone ，Honeywell が火付け役となって世界的に技術開発が進展し，最近では欧州のTurbec, BOWMAN においても積極的な技術開発が行われている．MGT と燃料電池を組み合わせた
高効率複合システムが，本プロジェクトではメイ
ンになりつつある．燃料電池としては，MGT の相2001 年 11 月

る．MGT 内の流動と伝熱の解析用モデルを作成す

流体力学的素過程を考慮しなければならない．回

を通してどの方向の風が一番強いかなどを推定す

伝熱

高速回転乱流の数値予測-14-

東海伝熱セミナー

エネルギー・環境技術におけるグローバルビジョン
The Global Vision in Energy and Environmental Technology

新井 紀男（名古屋大学）
Norio ARAI (Nagoya University)
1. はじめに本システムを提案し，その実用化 に向けた基礎研

エネルギー問題や大気汚染等の環境問題は地球究を進めてきた．ケミカルガスタービンと同様な規模の問題であり，これに対する技術的取り組み

システムは，アメリカやヨーロッパでも注目されはその国だけではなく，全世界に影響を及ぼす．

つつあり，アメリカ・ペンシルバニア大学の N.

そのため，エネルギー・環境技術を考えるためには，地球的なものの見方が必要であり，世界各国

Lior 教授と共同で，システムの最適化に関する研究を進めている [3] ．また，燃料過濃燃焼ガスターと協力していくことが大切である．

ビンをガス改質システムとして扱う研究について
も，オランダ・トゥエンテ大学と共同研究を行う

私の所属する名古屋大学高温エネルギー変換研べく準備を進めている．

究センターは， 2002 年 3 月で 10 年の時限を迎える．これを機に，当センターにおけるこれまでの2.2 ダブルスパイラル型熱交換器の応用取り組みや研究内容の紹介を通して， エネルギ

閉鎖空間内の汚染空気の浄化を目的とし，ダブー・環境技術におけるグローバルビジョンの一端

ルスパイラル型触媒反応器の適用を提案した．反について触れてみたいと思う．

応中心部には電気ヒーターが設置され，中心付近には触媒充填層の設置が可能である．汚染空気は

2. エネルギー・環境技術に関する側面から反応器の流入路に入り，中心高温部で浄国際共同研究の紹介化された後に流出路を反対方向に流れ，反応器側2.1 ケミカルガスタービン

面から室温とほぼ同じ温度で排出される．反応器「ケミカルガスタービン」とは，燃料過濃燃焼

上下面に断熱材を設置したこと，流入路と流出路（不完全燃焼）により一段目のガスタービンを駆の間の熱交換効率が極めて高く熱交換が十分に行

動し，さらにその未燃分を含む燃焼排ガスを燃料われることにより，少量の供給熱量で汚染空気のとして，燃料希薄燃焼により二段目のガスタービ

浄化に必要な高温場を作り出すことが可能である．

ンを駆動するという二段燃焼・二段ガスタービン

当センターではこのダブルスパイラル型熱交換器である．そして，蒸気タービンと組み合わせたコと触媒を組み合わせた亜酸化窒素分解システムをンバインドサイクルとすることにより，６５％を提案し，その開発を進めている．これらの研究に[1]越える発電効率が達成可能である ．また，軽量

つ い て は， ア メ リ カ ・ ペ ン シ ル バ ニ ア 大 学 ので高温強度に優れる次世代のタービン翼材として期待されている C/C コンポジット（炭素・炭素

S.W.Churchill 教授と共同研究を行ってきており ，
これからもその伝熱特性や，触媒反応器への応用

繊維複合材料）を応用することを提案している．

に関する研究を続けていく．

[4]

し か し な が ら C/C コンポジットは炭素材料であ
3. 当センターの国際交流についてるため，高温の酸化雰囲気中で容易に酸化・損耗

3.1 国際シンポジウムの開催してしまう．そのため，酸化防止コーティングとして有用なガラス質のコーティング材料とコーテ( 社) 化学工学会と当センターの主催で，「高温ィング手法に関して，アメリカ・オハイオ州立大

エネルギー変換システムおよび関連技術に関する[2]

学の G. R, St. Pierre 教授と共同研究を行い ，効国際シンポジウム(RAN) 」を 1995 年(RAN95) と 1998

果的な手法を見いだしている．当センターでは，年(RAN98) に，これまでに 2 度開催した．当センタ-15-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東海伝熱セミナー

ーにおける国際活動の一環として行ってきたが，中の様々な方々とつながりをもつことができ，強日本やアメリカの関連学会にも共催あるいは協賛

力な人的ネットワークを形成しつつある．人と人としてご協力いただいた．21 世紀の課題である，のつながりは何よりも重要なものであり，大事にエネルギーの効率的な利用方法の開発, 環境低負

していかなければならない．今日に至るまで，大荷技術をテーマに，幅広い分野から最新の研究成変多くの方々の協力により個人の力だけでは成し

果を国際レベルで情報交換することが RAN の目的得ない有意義な活動を行うことができたことに大である．研究発表では，日本国内の最先端技術に変感謝している．今後も，更に多くの方々と交流関する報告のみならず，海外からも世界的な最先を深め，人と人のつながりを生かし，エネルギー

端エネルギー開発の動向について，詳細な報告がや環境問題などの地球規模の問題に取り組んでいなされた．過去 2 回において海外 21 ヶ国を含むのく所存であるので，皆様のさらなるご協力をお願

べ 500 名近い参加があり，学際的なシンポジウム

いしたい．

として誠に盛況であった．

資源に乏しい上，食料自給率も低い我が国を支本年 12 月に，第 3 回目の国際シンポジウム

えているのは言うまでもなく技術力である．国際(RAN2001) を名古屋にて開催する．参加者も過去最多の予定で，さらなる国際交流の場となること競争が激しくなるこれからの大変な時代の日本をを期待している．

以下の教訓を送りたい

3.2 ＡＳＭＥ( アメリカ機械学会) との交流

1. 人生はわからない，決してあきらめるな

支えていくのは，若者である．そんな若者たちに

2001 年 6 月 4 日，ASME より Calvin W. Rice 賞

2. 偏差値より，感性を磨くことを受賞した．この賞は 1906‑1934 年まで米国機械

3. 一瞬の出会いを大切に学会（ASME ）の会長を務めたカルバン・W・ライス

4. ダブルメジャーを持て

氏が私財を投じて創設したものである．機械工学

5. 凡人であれ，しかし，情熱を燃やしつづけよの分野で国際交流に貢献し，研究内容を広めた米最後になりましたが，これまでの当センターの国人以外の個人に与えられる賞であり，日本人と数々の実績は，個人やセンターの力のみによるもしては初の受賞である．これまで国内で国際会議のではなく，大変多くの方々によるお力添えの賜を開催してきたが，やはり海外へも目を向けるべ物であると思っております．この場をお借りしてきであると機会を探していたところアメリカ・メ

厚く御礼申し上げます．また，当センターは来年

リーランド大学の A. K. Gupta 教授より ASME が主

度 よ り ， 高 効 率 エ ネ ル ギ ー 変 換 研 究 セ ン タ ー (仮催する，国際会議 IJPGC への参加要請があり，1997称 ) へと移行し，より一層その活動に力を入れる所

年から毎年約 2 0 名程度の日本国内の研究者，技術存であります．今後ともご指導ご鞭撻のほどをよ者に呼びかけて出席してきた．この賞はこれらのろしくお願い申し上げます．

功績が認められたものと考えている．
これ以外にも ASME，AIChE( アメリカ化学工学

参考文献会) を中心に多くの世界各国の研究者と交流があ[3] 山本剛，加知岳志，杉山雄一郎，榊原功治，り，いくつかの共同研究を行っている．今後もこ古畑朋彦，新井紀男，化学工学論文集，Vol.26,

うしたグローバルビジョンをもとにエネルギーおNo.2, pp.251-256(2000).

よび環境に関する技術を我が国を含む世界各国の[4] Y. Kato, K. Kakamu, Y. Hironaka, N. Arai, N.

方々と開発していくとともに，そういう視野を持

Kobayashi and G. R. St. Pierre, J. Chem. Eng.

った若者を育てていくことが重要であると考えてJapan, Vol.29, No.4, pp.669-674 (1996).

いる．

[5] N. Lior and N. Arai, 1997 Joint Power Generation
Conference, ASME, Vol.1, pp.431-437 (1997).
4. おわりに[6] K. Doi, Y. - Y. Wu, A. Matsunami, N. Arai, T.

これまで述べてきたように，当センターは国内

Hamanaka and S. W. Churchill, AIChE Annual

だけでなく世界を視野に入れ，国際的な活動や交Meeting 2000, Los Angeles, USA(2000).

流に力を注いできた．そして，これを通じて世界伝熱2001 年 11 月

-16-

東海伝熱セミナー

高効率石炭火力発電技術の展望
A View of High Efficiency Coal Fired Power Plant System

田中 雅（中部電力㈱）Tadashi TANAKA (Chubu Electric Power Co.,Inc.)
1. はじめに加圧流動床ボイラ複合発電（ PFBC；Pressurized

有力なエネルギー資源を国内に持たない我が国

Fluidized Bed Combustion Combined Cycle）のシにとって，一次エネルギー供給源の多様化を図る

ステムフローを図 1 に示す．圧力容器内に納めらこと，特に石油への依存度を緩和することは非常れた流動床ボイラで石炭が燃焼され，発生した燃に肝要な課題である．石炭は可採埋蔵量の多さと焼排ガス（約 850 ℃，1.5MPa）でガスタービンを賦存地域分布の広さが相俟って，石油代替エネル駆動する．併せて，ボイラで発生した熱を回収しギーの重要なひとつとして位置付けられており，た蒸気で蒸気タービンを駆動することにより複合火力発電においてもその導入が推進されている．

サイクルが形成される．流動床へは石炭とともにしかし，石炭は本質的に対環境性の悪い燃料であ

脱硫剤（石灰石等）が供給され，燃焼時に発生することから，導入推進に当っては環境へのインパ

る SO ２ と反応し脱硫が行われる．

クトをより弱める対策を図ることが不可欠である．

PFBC は 最 新 鋭 の 微 粉 炭 火 力 の 送 電 端 効 率 約

火力発電において熱効率を高めることは出力エ42％（低位発熱量基準）に対し，相対値で 3 〜4％

ネルギー当りの排煙量を減ずることになり，燃焼程度の効率向上が見込まれるとともに対環境性や技術および排煙処理技術とともに環境対策上の有省スペース性にも優れた特徴を有する．低温で炉用な因子である．特に，排煙からの有効な除去・内滞留時間が長い流動床燃焼を行うため低 NOx 燃

回収・処理技術の見通しが立っていない CO ２ につ焼となり，さらに脱硫剤による炉内脱硫も行われいては，発電効率向上は重要な対策要因である．

ることから排煙処理設備の軽減が可能となる．ま

高効率発電シ ステムとして導入が進められていた，加圧するためボイラがコンパクト化され，排るのがガスタービン複合発電システムである．高脱塵装置

温で作動するガスタービンとその排熱を回収して作動する蒸気タービンを組み合わせるもので，ガスタービン燃料として適している液化天然ガスを燃料とするシステムの導入が進み，発電端効率が55％を越えるもの（ガスタービン入口温度 1500℃級）が実用化されている．
しかし，石炭はそのままではガスタービン燃料としては使用できず，そのためには新たな技術開発が必要である．高効率石炭火力発電技術開発とは，石炭を用いたガスタービン複合発電を実現する技術開発と 換言してもよいだろう．効率向上を目指し，現在実用化に向けた開発が進められている高効率石炭火力発電技術について展望する．
2.加圧流動床ボイラ複合発電
2.1 システムフローおよび特徴
図1

-17-

加圧流動床ボイラ複合発電

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東海伝熱セミナー

煙脱硫装置が不要であることと相俟ってプラント

熱量基準，相対値で微粉炭火力の約 10％増）が見

設置スペースが微粉炭火力の約 3/4 に縮小可能で込まれている．また，開発が進められているほとある．

んどのガス化炉は，石炭を 1,500℃以上の高温で2.2 開発状況および課題

ガス化する方式（噴流床ガス化炉）で，石炭中の1990 年前後にスウェーデン，米国，スペインで灰分を炉内で溶融分離し，溶融スラグとして排出70〜80MW 級の実証機や商用機が運転を開始してするものである．この場合，溶融固化灰はガラスいる．我が国においても電源開発（株）の 71MW

状の安定した形態であり，燃焼飛灰に比べ容積が機実証試験が 1999 年末に終了し，北海道電力（株）

大幅に縮小されるとともに，重金属類等の微量物の商用機（ 85MW）が 1998 年３月に運転開始してい質の溶出もなく，灰の取り扱い，処理においてもる．さらに，中国電力（株）の 250MW 機，九州電有利である．IGCC はこれらの利点を有する次世代力（株）の 360MW 機が昨年末から本年夏にかけての石炭火力発電の主力と位置付けられている．
ガス精製装置相次いで運転を開始している．
このように，実用化の域に達していると言えるが，ガスタービンへ導くボイラ排ガス中のばいじん除去のための高温脱じん設備の信頼性確保を始

燃焼器

ガス化炉

めとする長期安定運転の確立が課題として残されている．実運用の実績を踏まえつつ必要な改良を加え，高い信頼性，安定性が要求される発電設備
としての技術確立を図っていくこととなる．
3.石炭ガス化複合発電
3.1 システムフローおよび特徴
石炭ガス化複合発電（IGCC ；Integrated Coal
Gasification Combined Cycle）は，石炭をガス化
炉で不完全燃焼させてＣＯとＨ ２ を主成分とする

図2

可燃性ガスを生成し，それを燃料としてガスター

石炭ガス化複合発電

3.2 開発状況および課題

ビン複合発電を行うものである．図 2 にシステムフローを示す．ガス化炉に投入された石炭は空気

欧米において石油化学系プラント技術を背景にあるいは酸素による不完全燃焼によりガス化され技術開発が進められ，1980 年代以降いくつかの実

る．ガスタービンの腐食・磨耗対策および環境対

証プラントが建設されている．最近では発電出力策のため生成ガス中のばいじんおよび硫黄分がガ

250〜300MW 級の実用規模プラントの運転が行わ

ス精製装置で取り除かれる（硫黄分はガスタービ

れるレベルにまで至っている．

ンで燃焼後の排煙から取り除くシステムの提案も一方，我が国の開発は国家プロジェクトを中心ある）．精製されたガスはガスタービンの燃焼器でに進められており，電気事業者から成る研究組合

完全燃焼されガスタービンを駆動する．さらに，による石炭処理量 200t ／日規模のパイロット試

ガスタービン排ガスおよびガス化炉からの熱回収

験が 1991 年から約５年間行われた．その成果を踏によって蒸気タービンを駆動する．

まえて 250MW の実証機の運転を 2007 年から開始す

PFBC では石炭の持つエネルギーの一部（約 1/4 ）るプロジェクトが進められている．この他にも方しかガスタービンへ導入されないのに対し，IGCC

式の異なるガス化炉の開発が行われており，数では全量に近いエネルギー（約 80 ％）がガスター

10t／日級のパイロットテストが終了している．

ビンへ導かれる．エネルギーの流れから見れば，

このように開発段階は実用化に近づきつつある

PFBC は部分的な複合サイクルであり，
IGCC はほぼものの，先行している 欧米においても実用プラン

完全な複合サイクルである．そのため，より高い

トとしての信頼性，安定性はまだ確認されておら

熱効率が期待でき，送電端効率 45 〜46％（低位発ず，今後さらに実用レベルでの研究開発を進めて伝熱2001 年 11 月

-18-

東海伝熱セミナー

いく必要がある．主な課題としては，スラグの安いるのであるが，もし，灰分が完全に除去された

定排出を含めたガス化炉の長期信頼性，脱じん等

石炭であればガスタービンで直接燃焼することがの高温ガス精製技術の確立，アルカリ金属によるでき，ガス化等を行う必要がなくなる．このようガスタービン腐食対策等が挙げられる．

な考えから，完全無灰炭を製造し，それを燃料と3.3 石炭ガス化に関連する他のシステム

するガスタービン複合発電を行おうという研究が石炭ガス化に関連した他の複合発電技術とし行われている．研究は，まずシステムの成立性をて，ガス化と加圧流動床を組み合わせた技術およ

評価するための先導研究を国レベルで進めており，

びガス化と燃料電池を組み合わせた技術とがある．

無灰炭製造や燃焼に関する要素研究から着手して3.3.1 トッピング PFBC

いる．新しい石炭利用技術開発の一つとして，今石炭の炭素分全量をガス化 せずに 70 ％程度

後の展開に注目していく必要がある．

のガス化に留め（流動床ガス化），残った未反応炭
素は流動床ボイラで完全燃焼させようというもの

5．おわりにで，完全ガス化よりはガス化が容易であるとともエネルギーの安定確保を図ることは，社会の成に石灰石等による炉内脱硫が可能であるという考

り立ちの根幹に係わるものであり，可採年数が 50えに基づくものである．広い意味ではこのシステ

年前後と言われている石油や天然ガスへの依存度

ムも IGCC の一種であるが，一般には「流動床ガスを低減し，エネルギー源の多様化を推進する必要

化複合発電」あるいはシステム系統上，PFBC の上がある．風力，太陽，地熱等は環境へのインパク流にガス化炉が位置することから，「トッピング

トが少ない自然エネルギーとして重要であるが，PFBC」と呼ばれている．IGCC 並の高効率が期待でエネルギー密度の低さ，安定性の乏しさといったきるが，設備構成が複雑になる難点もある．現時

短所もあり，全エネルギー需要の 10 ％程度の供給点では IGCC の方が開発が先行しているが，米国にが上限であると予想されている．中長期的な観点おける 100MW 実証機の運転，我が国におけるパイからは，自然エネルギーはあくまで補完的なもの

ロットプラントの建設やガス化要素試験の実施等，であり，やはり原子力および化石燃料が主たるエ方式によって開発段階に差はあるものの技術開発

ネルギー源の役割を演じる必要があろう．

が鋭意進められている．

埋蔵量が多く賦存地域の分布が広い石炭は，今後

3.3.2 石炭ガス化燃料電池複合発電

ますます重要なエネルギー源としての位置が高まっていくものと考えられる．しかし，同時に石炭は本質的に対環境性に劣る燃料であり，利用にあCO を含む石炭ガスを使用できる燃料電池（溶融炭酸塩型，固体酸化物型）を核とした複合発電を行うもので，石炭ガス化炉，燃料電池，電池排ガ
ス駆動ガスタービン，排熱回収蒸気タービンから構成される．約 57 ％の送電端効率が期待されるが，たっては環境への十分な配慮が必須条件である．
対環境性の悪い燃料ほど，大量に集中的に使用する方がより効果的，合理的な対策が図れるものであり，石炭火力発電に係る技術革新は非常に重要な意味を持っている．石炭をより効率良く，環境へのインパクトを少なく使用する発電技術の開発

燃料電池の開発を始めシステム構成上の多くの課題があり，実用化の目途がつくのは早 くても 2010年代後半となりそうである．

は，今後のエネルギーを考える上で必要欠くべからざるものである．

4．石炭直接燃焼ガスタービン複合発電
石炭は燃焼ガスに多量の灰分が含まれるため，そのままではガスタービン燃料として使用することはできない．そのため，前述した PFBC や IGCC
等のシステムによる複合発電技術開発が行われて-19-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東海伝熱セミナー

ハイブリッド車におけるエネルギーの有効活用
Effective Energy Management on Hybrid Vehicle

阿部眞一（トヨタ自動車株式会社）

Shinichi Abe (Toyota Motor Corporation)
1． はじめに
地球温暖化防止に資するためＣＯ２排出量の削THS減が，国際的な課題となっている．内燃機関電気
モータハイブリッドシステムは，電気自動車の欠点を補うものとして位置付けられる一方で内燃機

80

Ａ

+

+

関の欠点を解消するシステムとしても注目されている．ハイブリッドシステムにおいては, その駆動エネルギーは専ら主原動機である内燃機関による発電, または車軸の直接駆動によって得られる
ため, 内燃機関の効率がシステム効率に大きく影
図２ エンジン運転法とエンジン改良による効率響する． さらに電池，システム制御等も ハイブ
リッド自動車を構成する要素技術として重要である．

Batter

Generator

Power Sprit
DeviceGasoline
EngineＧ

Inverter
I

P

Ｍ

Energy supply tomake up for shortage

Motor

Storage ofExcess energy
Engine turns off

Acceleration

Electricity Path
Reduction
Gear
Transmission

Recovery ofbraking energy

Battery

Power PathEngine output energy
with maximum efficiency

図１ トヨタハイブリッドシステム

Time
Deceleration

図３ エネルギーマネジメント

２．ハイブリッドシステムによる燃費向上手法
３．高効率ガソリンエンジン

ハイブリッド車では通常以下の燃費向上手段の全て，

3．1．エンジン仕様

あるいはいくつかを採用する事となる(図２，３)．

ハイブリッド車用として高効率の狙いを実現す(1) 効率の悪い停車時および走行中のエンジン停止

るためにエンジン要求出力，車両搭載条件を満た(2) システム効率の良いエンジン動作点の使用す範囲内で排気量の選定は自由とするとして計画（CVT あるいは CVT 機能の利用）(3)した．これによって, 吸気弁遅閉じ高膨張比サイ
クルの採用, 低回転化による摩擦損失低減が可能

エンジン単体の効率の向上(4) 制動エネルギーの回収，再利用（回生ブレーキ）となった．排気量が大きい程最高回転数は低く設
都市内走行モードにおいては，上記（１）〜（３）により８０％燃費を向上させ，さらに回生ブレー

定でき, 動弁系バネ荷重の低減 , ピストンリング
張力の低減などによって, 同一出力時の摩擦損

キによる２０％を加え１００％（２倍）の燃費向

失は小さくできる．これらをもとに排気量と燃料上を達成した．

消費の関係を計算した結果が図 4 である．

伝熱2001 年 11 月

-20-

東海伝熱セミナー

0

車両燃費
30kW出力時 最高効率
8kW出力時40

４．回生ブレーキシステム

正味熱効率

車両燃費向上率10

減速時や制動時には，駆動モーターを発電機として作動させて，運動エネルギーを電気変化してバッテリに回収する回生ブレーキシステムを採用

(%)

効率

している（図６）．作動時は回生ブレーキと油圧ブ

35

(%)

レーキを強調制御し、回生ブレーキを優先的に使1000 1200 1400 1600 1800
排気量(cc)

図４

用することでより多くのエネルギーを回収している。この回収した電気エネルギーを発進時や通常

排気量と燃費走行時に再利用することにより，一層の低燃費と低排ガスを達成している。

出力の高い領域では, 排気量が大きいほど熱効率は高く , 逆に出力の低い領域では排気量が小さ

Total braking force
Braking force

いほど熱効率は高い．これは図示熱効率, 機械効率
（摩擦損失）ともに排気量が大きいほど有利であHydraulicbraking force

るが ,低出力域では部分負荷に移行するためポンプ損失の影響で排気量が小さいほど熱効率で有利

RegeneR re ag teinveer ab triav ke i n bgr faok ri cn egとなるためである．
したがって 1500cc 前後が THS搭載車の車両重量での最適値となる．

Time

図６

回生協調ブレーキ

3．2 高膨張比サイクル
５．終わりに

等容サイクルの理論熱効率は圧縮比を高めるこ

本稿では特に車両燃費に絞ったまとめをしたが，とで向上する．ガソリン機関の場合, 圧縮比を高め
ると圧縮端温度が上昇しノッキングが発生する．

ＣＯ２低減の観点からみると，所謂 Pump to Wheel

高膨張比エンジンでは, ノッキングを回避する
ために, 吸気弁の閉じ時期を大幅に遅らせて実圧ではなく，Well to Wheel の効率を配慮すべきで，縮比を下げることで , 実質的に熱効率を支配する

ド車は高い効率を示している．
（図７）

現状の燃料電池システムと比較してもハイブリッ

膨張比を高めることにした．膨張比を高めるとノ(Japanese 10-15 mode)
Efficiency (1=conventional Gasoline)

ッキングにより点火進角が遅くなり, 正味効率は低下するが , 同時に吸気弁閉じ時期を遅くしてConventional Gasoline

ゆくとノッキングが徐々に緩和され , 熱効率は向Direct Injection Gasoline

上してゆく．

Direct Injection Diesel

従って , 正味平均有効圧力の低下（すなわち性能の低下）を許容すれば, 高膨張比と吸気弁閉じ時期の遅角によって高い熱効率が実

Gasoline ICE Hybrid
Hydrogen FCEV ＊

現する．
（図５）

Gasoline Reformer FCEV ＊35

Methanol Reformer FCEV

＊

正味熱効率

＊

34

図７

6％

Estimated by Toyota

Well to Wheel の効率

33
32

（％）
31
30
0.7

図５

ハイブリッド車が市場でさらに拡大していくた

膨張比

めにはコスト，重量低減等課題は多いが 将来にわ

9.5
12.1
13.7
14.7
16.8
0.8
0.9
1
全負荷時の正味平均有効圧力(MPa)

たって自動車が社会に果たすべき役割と，環境に対しての負荷を低減していくための現実解としてますます重要性が増すものと考える．

1.1

高膨張比サイクルの効率-21-Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

東海伝熱セミナー

プラズマと核融合エネルギー
Plasma and Nuclear Fusion Energy

浜田泰司（核融合科学研究所）

Yasuji Hamada (National Institute for Fusion Science)
１．はじめにアメリカ、ソ連､日本、ドイツ等で本格的に研究されたが、よりシンプルなトカマックが１０００万

核融合研究は１９５０年代にはじまり、約５０
年を経過した。
ようやく、１９９０年代後半に度を先に到達すると、研究投資がトカマクに集米中し、３大トカマックの研究と進展した。 理論

国のＴＦＴＲ (Toroidal Fusion Test Reactor) 、ＥＵ

的には、電磁流体的な解析は１９６０年代にはほのＪＥＴ (Joint European Tokamak) が

ぼ完成し、

約１０Ｍ

無衝突型の速度分布関数のゆがみがＷのＤＴ核融合出力を出すのに成功して、制御さもたらす、マイクロ不安定性が、磁場閉じ込め容れた形の核融合エネルギーが実際に実現可能であ器での伝熱係数を決定していると、理論的に考えることを示すことができた。また

ＤＴプラズマられ、実験的にもそれらのマイクロ不安定性が種が核燃焼するのに必要な１億度程度に熱するため

種見出されているが、複雑なタービュレンスとなに必要な加熱入力より、核融合出力が大きくなるっている。理論も様々なモデル方程式をスーパー

条件も

ＪＥＴや日本のＪＴ６０（ＤＤ実験からの推定値）において満たされた。

計算機で解いているが、核融合研究はまだ実験を主導できるには１０年近くかかると考えられる。

世界的にみて、次の段階としての実験装置ＩＴＥ
Ｒ、（ International Tokamak Experimental Reactor、
１ GW 程度の熱出力をだし、殆ど、核融合反応で３．ＬＨＤの結果生成される高エネルギーのヘリウムでプラズマ自現在のもっとも研究のすすんでいるプラズマ保体が一億度程度を保持できる自己燃焼を実験の視

持形式はトカマクであるが、トカマクでは、プラ野にいれている）の日本への誘致は、総合科学技

ズマ保持のため、核融合炉では１０ＭＡ以上の電術会議の審議に現在かかっているが巨額の費用

流をプラズマ中に流し、生成される磁場でプラズが必要となるため、はかばかしい展開が難しい段マを保持する。プラズマ電流は、高温高密度のプ階にきている。

ラズマ自身が生み出す場合もあるが、この場合、非常に高温高密度が必要のなるため、プラズマ保２．研究の歴史

持の安定性領域は狭くなり、定常的にプラズマを保持できるか、様々な変化に耐えられるか不明の

１９５０年代には、基本的な高温プラズマの閉部分がる。ＩＴＥＲの物理的な建設目的もプラズ

じ込め配位であるトカマックやヘリカルの提案がマ自身が生み出す自発的電流にどの程度頼って、なされていたが、プラズマの加熱方法の開発が安定なプラズマの燃焼ができるかがもっとも重要

ジュール加熱（ニクロム線に電流を流す抵抗加熱

な物理課題となるだろう。もし５０％程度かより

で１０００万度あたりで、銅線と同じ抵抗にお小さい自発電流しか期待できないとなると、他のちてより高温では有効な加熱方法でない）に制限

プラズマ駆動方法は効率が悪いため炉内還流電力される温度に１９６０年代では、トカマックで到が大きくなり、魅力的な炉形式ではなくなるだろ達している。

ヘリカル系にはプラズマ電流をトう。また現在のトカマクの電流が一瞬に消滅する

ランス形式で維持する必要がないため、トカマッ

Disruption という現象が存在する。またこれはプ
ラズマ電流が大きく、そして高温高密度であればクに比べ、より核融合炉に有利であると考えられ、

伝熱2001 年 11 月

-22-

東海伝熱セミナーあるほど統計的に起こりやすくなるため、ＩＴＥ

において DT 中性子の効果をシミュレートするこ

Ｒにおいてもこの現象の理解と防止も重要な物理とは完全にはできなが候補材料の選び出し等に威課題となる。核融合科学研究所で研究しているヘ

力を発揮してきた。したがってＤＴ中性子を多量リカル型装置は、プラズマ閉じ込めをすべて外部に発生しうる炉材料試験装置の建設も重要である。

電磁石でおこなうため上記の２つのトカマクの課
５．これからの大学の核融合研究のありかた

題を本来的に持っていない。現在研究所で推進している大型ヘリカル装置計画（ LHD）で閉じ込め特性がトカマクより優れている、もしくは同程度

核融合エネルギーはやはり炉材料を低放射化材だという実験結果が一億度の領域で得られた場合、に選んだ場合、高レベル廃棄物を生み出さないとＩＴＥＲ後の核融合炉の開発はヘリカル型装置がいう本来的によりクリーンな エネルギーである可

主流となるだろう。

能性と、核燃料物質を原子炉に比べ非常にすくし

現在、LHD では、今週一億度のプラズマの生成に成功し、これから高密度領域での性能向上にむ

かもっていないため、核爆発の可能性を持ってい

けて、加熱装置の開発・整備に努力を傾けたい。

的な開発がおこなわれてきた。しかしＩＴＥＲで閉じ込め総合性能として、トカマクと同程度では

約５０００億円が必要となるほど研究が巨大化しないかというのは、数千万度の領域のこれまでのたため、研究の進歩も遅くなり、戦略も大事にな

LHD の結果である。

るなど慎重な楫取りが必要になっている。 もしないという性質のため、各国に置いて着実で基礎実験装置の値段を数分の一にできるアイデアがあ
４．材料研究の重要性

れば、劇的に局面が展開するだろうとおもわれる。
ヘリカル系においては､トカマクに比べ、軸対称

核融合研究でプラズマに関する研究以外に、炉性の制限がないため、これまでにそれは様々な配材料の研究が本質的な重要性をもっている。現在

位が考えられたが、それを評価するための、理論の鉄 (ステンレス系 ) 材料は、ＤＴ中性子のため、的解析もまだ発達中である。 いわんやトカマクが長い寿命の放射化物質に変化してしまい、廃炉の最も低い伝熱係数を持つのかどうかもわかってい際大量の放射物質を生み出してしまうため、鉄系ない。大学人として、まさに研究の醍醐味が味わの低放射化材料の研究が行われている。また中性える研究の局面であると野心を燃やし、ヘリカル

子にさらされても、非常に放射性物質になりにく系の研究に邁進することが我々の責務であり実用

く（低放射化）且つ高温で使用可能性を持つのも的核融合炉を実現する効果的な方法であろうと考として、ＶＡ合金、ＳＩＣセラミックが提案されていて、材料開発が真剣におこなわれている。こえる。LHD の実験において一億度領域での１）伝熱係数の振る舞い､２）高温高密度の限界値､３）れからの核融合実験装置は、低放射化金属材料でその限界値と磁気流体不安定性との対応、４）タつくられるであろう。

ービュレンスの特性の研究等を行い、ヘリカル系

核融合炉材料として、もっとも必要な特性は、の核融合プラズマ領域の特性を把握する実験的努

数百ＤＰＡにも及ぶ高エネルギー中性子の照射に力が必須である。

耐える耐放射特性である。核融合炉材料を研究するグループは２０年以上もかけてより高性能な磁場閉じ込め配位 をもとめて、

原子炉（特にさまざまな形状の電磁石をどのように組み合わせ

Fast Breeder）に試験片を挿入し、様々な物質の耐て、最良のプラズマを閉じ込め配位を作るかとい放射特性を測定して、低放射化鉄材料、ＶＡ合金

うヘリカル系のテーマは現在世界特に米国におい等の開発をおこなってきた。しかしFast Breederを用いても数 MeV での照射実験であり、DT 反応て精力的組織的に理論研究がおこなわれている。

により発生する中性子のエネルギー１５MeV で研究を行えない。 したがって、金属内での溶解学（ヴラソフ流体学）の先端の問題である。この度の非常に小さなヘリウムを生成する（ n,alpha）

いし、大学共同利用機関である核融合科学研究所

反応の効果が比較的小さく完全には Fast Breederの一員として貢献する責任があると自負している。

この問題は電磁流体力学特に無衝突希薄電磁流体問題に対しわれわれ大学人の果たす役割はおおき-23-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

中国四国伝熱セミナー

第 13 回中国四国伝熱セミナー・広島の概要報告＜ナノ材料の合成における伝熱＞
Report on the 13th Thermal Engineering Seminar of Chugoku-Shikoku Branch<Heat Transfer in Synthesis of Nano-Sized Materials>

佐古 光雄（広島大学）
Mitsuo SAKO (Hiroshima University)
1. はじめに

2.1.1 薄膜製造過程のミクロ・マクロ移動現象

以前，全国規模で開かれていた伝熱セミナーは，

九州大学

今石宣之

昭和 63 年九州国東でのセミナーを最後にその幕を半導体デバイス等を製造する場合に均一な薄膜を閉じた．平成年度に入って各地方グループ（現在の作成する事が要求される．薄膜製造には蒸発・昇華

学会支部）単位で開催することになり，中国四国グ

による物理的な手法（ PVD 法）と，化学反応を利用

ループでは，平成元年に岡山で「第１回中国四国伝する手法（ CVD 法）とがある． CVD は，微細な凹熱セミナー・岡山」を開催，以後各地区持ち回りで凸の被覆性が良い，各種原料・操作条件が応用可能，

セミナー名に「‥‥セミナー・開催地」を付して毎などの利点を持つ．ここでは熱化学反応を利用する

年行っている．今年は広島地区担当で去る９月７，

CVD 操作のための装置と操作条件を合理的に設計

８の両日，66 名の参加者（内訳：一般 31 名，学生35 名）を得て宮島の対岸に位置する宮浜温泉で開催するために数値シミュレーションが有効であることした．セミナーの企画は実行委員長の広島大学奥山

供給し，加熱した基板上に薄膜を堆積させる．気相教授を中心に行い，最近注目を浴びているナノテク

内および固気界面上で生じる化学反応の機構とそのノロジーに関する話題をセミナーのテーマに選んだ．

速度を知れば，通常の熱流動・物質移動解析ソフト

主題を「ナノ材料の合成における伝熱」 とし，初日を利用する事で，基板上の成膜速度のマクロ分布をに「膜材料」，２日目に「微粒子材料」と２つのセッ

予測する事は容易である．下側加熱の枚様式装置にションに分け，それぞれ 4 名の講師にこの分野におおいて一様な成膜を達成するには，流路高を小さくける先端技術および研究の解説をお願いした．学生

しグラスホフ数の増大を防ぎ自然対流の発生を抑制

参加者の多くは機械系の熱工学を専攻している大学

すること，気体流速を増し後縁まで成膜速度の低下

院生で，初めて耳にする専門用語もあり内容が少しを少なくすること，基板を低速回転させて前縁・後難しかったかもしれないが，ナノサイズの世界で生縁の機会を均等に与えること，非線形反応系の利用

じるミクロ現象とナノ材料の合成で直面する技術的などの工夫が必要である．一方， IC プロセスでは，問題について具体例を挙げてやさしく解説いただき，

開口幅サブミクロンで深さ数μの溝や孔の中に導体

専門外の学生にとっても今後の研究生活におおいにや絶縁物の薄膜をつけたり，完全に埋め込んだりす

参考になったと思う．夜の懇親会では，瀬戸内料理る操作が必要である．このような操作で得られる膜に舌鼓を打ちながらアルコールが入るほどに議論がの形状を予測するためのモンテカルロシミュレーシ

沸騰，二次会をお開きにしたときは午前様になってョンコードを開発した．このシミュレーションはサいた．参加者にはおおむね好評をいただきセミナー

ンプル粒子モンテカルロ法にもとづいており，高速運営担当者の一人としてほっとしている．講師の先計算が可能である．固気界面での化学反応の速度を，生方にお願いして執筆いただいた講演要旨を以下に

固体面に衝突した分子の「反応性付着確率」で表現紹介して，中国四国支部のセミナー概要報告とする．

する．このコードは又，実験で得られたミクロ凹凸を示した．CVD では気体原料を含むガスを装置内に上の成膜形状を最も良く再現する「反応性付着確率」
2. 本セミナーの講演要旨の値を試行計算で追求する事により，界面反応機構

2.1 セッション 1［膜材料］

伝熱2001 年 11 月

を同定しその速度定数を決める目的にも使用できる．

-24-

中国四国伝熱セミナー

線形反応系，非線形反応系に対する適用例を紹介しシリコンナノ粒子のガス中再加熱による形態制御法

た．CVD 装置内のミクロ，マクロ移動現象に対するについて発表した．また，ナノ粒子を用いたナノ構

シミュレーションコードを組み合わせる事で装置特造体薄膜化技術について，DMA を用いてサイズ制御

性をかなり適格に予測できるようになったが，生成を行った 4〜10 ナノメーターのシリコン超微粒子の固体の結晶構造や復酸化物の組成の定量的予測には基板上への堆積による薄膜・ナノ構造体化過程や，未だ困難な点が残されていることなどを解説した．

エアロダイナミックフォーカス等を利用したナノ粒子の選択堆積及び薄膜化過程の制御法に関して紹介

2.1.2 レーザーアブレーションによるナノ粒子の合

した．

成と薄膜化
産業技術総合研究所

瀬戸

2.1.3 半導体シリコンエピタキシャル成長装置の化

章文

学反応と温度環境

ナノメーターサイズの超微粒子（ナノ粒子）の合成と薄膜化は，量子サイズ効果を利用した量子ドッ

横浜国立大学

羽深等

ト発光素子，極微細配線など，新機能デバイスの作本講演では，マイクロプロセッサなどの先端電子製プロセス技術として注目されている．固体基板に素子の作製に用いられている高品質な半導体シリコ

高出力レーザー光を集光・照射することによって，ンエピタキシャルウエハを生産する装置とプロセス

ナノ粒子を作製するレーザーアブレーション法は，に関わる化学反応・加熱方法が述べられた．
（エピタ

不純物の混入がなく，しかも高融点材料のナノ粒子

キ シ ャ ル ウ エ ハ と は ， Chemical Va por Deposition

が作製できるために，量子機能材料に適したナノ粒( CVD) 法を用いてシリコンウエハの表面に更に成子の作製が可能である．ここで気相中でのナノ粒子長させたシリコン結晶膜を有するウエハである．）

作製においては，生成したナノ粒子のサイズ，分散

講演は，主に次の 4 項目から構成された．

性，凝集状態，結晶性等の制御が技術的課題として( 1)半導体シリコン結晶技術の歴史

挙げられ，また作製したナノ粒子をデバイスとして最初に，半導体シリコン技術における「微細化と用いる場合には，基板上への局所的・選択的な堆積大口径化」の歴史において，欠陥が少ない材料としを行い，薄膜・ナノ構造体化を行うことなどが重要てエピタキシャルウエハの採用が広がったことが紹

となる．

介された．

本セミナーでは，レーザーアブレーションによる( 2)エピタキシャル成長の化学反応に適した条件

ナノ粒子／薄膜の合成と制御を目的として，１）「フ

次に，高品質なエピタキシャル成長を実現するた

ォトン計測・加工技術」プロジェクトにおけるレー

めの化学反応の特徴について述べられた．エピタキ

ザー微細加工技術の開発内容，及び２）レーザー法

シャル成長においては，最終生成物であるシリコンによるナノ粒子の作製と薄膜化に関する最近の研究

原子をシリコン基板表面だけで生成することが望ま成果について発表を行った．まず１）では，ナノ粒しいことが紹介され，工業生産用成長装置では「コ子を用いた量子機能デバイスの応用例として，シリールドウオール環境」（シリコン基板が最も高温でコンナノ結晶による発光デバイスの開発と，ガスデ

周辺の温度が低い）の採用により実現されているこ

ポジッション法による微細配線技術に関して紹介しとが示された．

た．２）では，レーザープロセスにおけるナノ粒子( 3)大口径化の課題と成長プロセス・装置／薄膜の作製とその生成メカニズムに関して，気相今後もシリコン基板の直径が大きくなるにつれて，中での粒子生成・成長や，堆積・薄膜化過程に関して 解 説 し た ． ま た DMA （ Differential Mobility

熱応力によるスリップ欠陥（結晶格子のずれ）の発

Analyzer）を用いたナノ粒子の分級，サイズ選別技

生を抑制することが大きな課題となり，この解決に術に関する現状とレーザープロセスとの組み合わせ

は高温で大きなシリコン基板を均一に加熱できる技に関して，近年開発が進む減圧動作型 DMA 技術を中術が必要となることが紹介された．ここで，現在の心に説明した． さらにナノ粒子の形態制御に関して，

工業生産用装置で多用されている赤外線ランプ加熱

結晶や粒子形状，凝集状態などの制御を目的とした法を，コールドウオール環境を維持しながら更に発-25-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

中国四国伝熱セミナー

達させることの必要性が述べられた．

マグネタイト粒子もしくは黒色変性ヘマタイト粒子( 4)赤外線ランプ加熱炉のシミュレーション技術の有利な特性とを兼ね備えた黒色粒子が強く求めら

赤外線ランプ加熱炉は，反射鏡の中に赤外線ランれている．そこで今回は，カーボンブラックの機能プを置き，その下のシリコン基板（鏡面）を加熱すを有する酸化鉄粒子の合成を目的として，酸化鉄粒る炉である．言わば，「鏡の中で鏡を加熱」する炉で子表面へのカーボンブラックのコーティングが可能ある．加熱炉設計を体系化・効率化するために有効かどうかという観点で検討した．

なシミュレーション技術として，直接レイトレース

従来のカーボンブラック複合化方法としては，た法の可能性が最後に述べられた．これは，レイトレ

とえば母材樹脂粒子とカーボンブラック粒子とに強ーシング法を基本とし，単純な原理を採用すること

力なせん断力を加えてエネルギーを与え，メカノケ

により，複雑な反射鏡の構造を具体的に計算するこミカル的にカーボンブラック粒子を樹脂粒子表面にコーティングさせる方法，水溶液中に母材粒子とカとを目指した方法である．加熱分布を予測する手段

ーボンブラック粒子とを懸濁させて，母材粒子表面として有効であることが，計算と実測によるデータにカーボンブラック粒子をコーティングする方法なを用いて述べられ，最後に全体がまとめられた．

どが提案されているが，酸化鉄材料に関しては，前記方法では複合化処理が困難であった．

2.1.4 微粒子へのカーボンハイブリッドコーティング
戸田工業株式会社 林

本検討では，母材粒子となるマグネタイト粒子や一之

変性ヘマタイト粒子等の酸化鉄粒子表面に結合剤をカーボンブラック粒子やマグネタイト粒子は，代用いたカーボンブラックコーティングを試み，カー

表的な黒色顔料として，塗料，印刷インク，化粧品，ボン複合化処理が施された粒子表面にはコーティン

ゴム・樹脂組成物等の着色材料として古くから用いグ層が形成されていることが観測できた．これらのられている．

結果より，カーボン複合化処理によってカーボンブ

カーボンブラック粒子は，各種黒色顔料の中ではラック粒子が微細化され，酸化鉄粒子表面に被覆さ最も黒色度に優れているが，一次粒子径が 0.005〜

れたものと推定される．

0.05 μ m 程度の微粒子であるため，ビヒクル中や樹得られたカーボン複合化マグネタイト粒子およ

脂組成物中への分散が困難であり，かさ高い粉末なび変性ヘマタイト粒子では，各々の未処理粒子や物ので取り扱いが困難で作業性が悪いものであった．

理混合された粒子に比較して，隠蔽力，着色力ともまた安全，衛生面からの問題も指摘されるケースもに大幅に向上しており，さらに耐酸性および耐光性ある．

の改善にも効果があることが判明した．

一方，マグネタイト粒子は，カーボンブラック粒子に比べ，0.08〜 1.0μ m 程度の適当な一次粒子径を2.2 セッション２［微粒子材料］

有していて，ビヒクル中や樹脂組成物中への分散が2.2.1 ナノ粒子の合成と機能化技術

比較的良好で，かつ取り扱い易いものであり，しかも無害であるという特徴を有しているが，着色力は広島大学 奥山喜久夫

カーボンブラックに比べて不十分であることが指摘

本講演では，平成 13 年 10 月から開始する NEDOされている．またマグネタイト粒子は磁性を有してのプロジェクト「ナノ粒子の合成と機能化技術」のいるため，磁気的な凝集を生じ易く，特にビヒクル

研究課題および噴霧法によるナノ粒子の合成が述べ中での分散安定化にとっては不利である．これらをられた．講演は，主に次の項目から構成された．

改良するために，Mn 等の異種金属で変性させた非( 1)ナノ粒子による現行デバイスの高機能化

磁性の黒色ヘマタイト粒子が提案されているが，黒微粒子の大きさがナノメートルオーダーのナノ粒

色度の点においてマグネタイト粒子より劣るもので子となると，量子サイズ効果により，バルクの状態ある．

と異なる電子的，光学的，電気的，磁気的，化学的，近年，着色材としての黒色粒子の諸特性向上が望機械的特性などを発揮する．また，材料として用いまれており，カーボンブラック粒子の有利な特性とる際の充填特性の向上などが期待できるから，ナノ伝熱2001 年 11 月

-26-

中国四国伝熱セミナー

紹介が行われた．

粒子は，高性能化，小型化，資源化などが要求されている新しいデバイス用の原料材料として将来重要

まず高周波熱プラズマの特徴に関しての解説が行に成ることを，磁気記録媒体，光電変換素子（太陽われた．高周波熱プラズマの重要な特色は，大きな電池），発光素子，有機/無機ハイブリッド材料を例

直径のプラズマであること，およびガス流速が直流にとって紹介した．

アークに比べて低いために，プラズマ内における反( 2)

応物質の滞留時間を長くすることができること，ま塩を用いた新規噴霧熱分解法によるナノ粒子

た，反応後の超急冷が可能であることは，材料合成の合成
噴霧熱分解法は，製造する金属の硝酸塩，硫酸塩には有利な特徴である．熱力学的に不安定な材料合などをふくむ水溶液を噴霧させて，生成された液滴成をしようとする場合には，エネルギーレベルの高を高温の加熱炉で蒸発・固相反応により，単純酸化い状態で準安定相を凍結しなくてはいけないので，超急冷が可能である熱プラズマは，新しい材料合成物，複合酸化物，金属などの微粒子を製造するプロの手段として適しているとの解説が行われた．

セスであるが，液滴のサイズをミクロンメートル以

次に高周波熱プラズマの数値解析に関する研究紹下にすることが非常に困難ために，直接ナノ粒子を介が行われた．熱プラズマ中で起きている化学反応製造するのが困難であった．最近，演者らは，塩をを解析しようとすると多数の化学種と反応式を考慮

噴霧液に混入させて，液滴での核生成および成長の制御により，ナノ粒子が製造できることを紹介した．
製造されるナノ粒子は，単結晶で，サイズが非常にと反応式を，流体力学の保存式と連立させて解くことは困難であるが，熱プラズマを材料合成等の各種揃っており，蛍光特性の非常に優れた特性を持ち，のプロセスに活用するには，プラズマ中の化学反応

工業化に適していることを紹介した．
( 3)

する必要がある．多数の化学種に対する成分保存式

を数値解析により解明することが必要である．現在

噴霧乾燥法による自己組織化メソポーラスシ

行われている水素，酸素，窒素などの比較的簡単な

リカ微粒子の合成

２原子分子の解離および再結合反応を含めたモデリ

シリカのナノ粒子とポリスチレン粒子(PSL) の混

ングについての研究成果の紹介が行われた．

合液を噴霧させて，つぎに，加熱温度を２段にした

次に高周波熱プラズマによるナノ粒子の合成に関

加熱炉に噴霧液滴を導入した．最初の加熱炉はする研究紹介が行われた．機能性材料として注目さ200℃程度で，PSL 粒子が自己組織化し，その隙間にれている金属間化合物のナノ粒子合成では，原料とシリカのナノ粒子が充填したコンポサイト微粒子がなる金属と Si が異なる蒸気圧を有しているので，そ製造された．つぎに，300℃の高温に加熱された反応の凝縮過程を制御する必要がある．シリサイドのナ管に導入し，PSL 粒子を燃焼させて除去した．このノ粒子の組成を制御するための方法，および原料の結果，PSL 粒子がテンプレートとなり，規則的に配蒸発過程の制御に関する最近の研究が紹介された．

列した，メソポアを持つ自己組織化シリカ微粒子が最後にプラズマ蒸発法によるナノチューブの合成製造された．そして，この応用が紹介された．最後に関する研究紹介が行われた．特にプラズマジェッに，全体がまとめられた．

トを用いた蒸発−超急冷法による新しい方法による
B-C-N ナノチューブの合成では，気相からの凝縮物

2.2.2 熱プラズマによるナノ粒子の合成
東京工業大学 渡辺

以外にもプラズマ蒸発法に用いた原料固体表面に大隆行

量のナノチューブとナノカプセルが析出し，原料内熱プラズマは廃棄物処理や材料プロセシング等に部にもナノカプセルが析出していることが報告され広く用いられている．しかし熱プラズマの物理的なた．ナノチューブは気相からの凝縮過程で合成され現象や化学的な現象は解明されていないことが多く，ると一般的に考えられているが，原料を加熱するだ装置の開発や改良は経験的に行われていることが多けでナノチューブが合成できる可能性が示唆された．

い．そこでこの講演では，特に熱プラズマによるナ
ノ粒子の合成やナノチューブの合成における特異な2.2.3 高温高圧水熱合成によるナノ粒子の製造

伝熱現象について，最近の研究例に基づいた研究の

産業技術総合研究所

-27-

伯田

幸也

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

中国四国伝熱セミナー

ナノ粒子は，半導体素子材料，太陽電池素子，蛍の高い微粒子が得られた．原料溶液は常温では水酸

光材料，高性能塗料，触媒などに適用することで，化鉄を主成分とする沈殿ゲルを形成しているが，サイズ効果により材料としての飛躍的な機能向上が200℃で予熱することにより，沈殿が溶解し均相溶液

期待されている．ここでは，ナノ粒子の合成法のひとなり，粒子は均一核生成反応により生成し，非常

とつとして超臨界水中での水熱合成法による金属酸に単分散な微粒子が得られたと考えている．このよ

化物微粒子の連続合成法を取り上げ，その粒子サイ

うに複合酸化物微粒子合成の場合，反応液の相状態ズの制御法について述べる．

を変化させることで粒径の制御が可能であることが

水熱合成法は，高温高圧下で金属塩水溶液を加水示唆された．

分解，脱水，結晶化させて金属酸化物を得る手法で2.2.4 熱 CVD 法によるナノ粒子の製造ある．したがって水熱合成法によって生成する粒子のサイズ，分布などの粒子特性は，モノマー生成速

広島大学

島田

学

度すなわち加水分解反応速度と生成物である酸化物

粒径が 0.1 マイクロメートル以下の超微粒子，いの溶解度から決まる．常温常圧の水は誘電率が８０

わゆるナノ粒子は，電子材料，光学素子材料，構造

程 度 の 極 性 溶 媒 で あ る が ， 水 の 臨 界 点 （ 374 ℃ ,材料，量子素子用材料としての微粒子材料として期22MPa）以上の超臨界条件では，水の誘電率は 5 程度まで低下する．誘電率の低下によりイオン反応速

待されている．特に，気相プロセスを用いた材料製

度は増大し，金属酸化物の溶解度も極めて小さくなり，要求される化学的・物理的特性を満たす純度のる．超臨界水中で水熱合成法の特性は，モノマー生

高いナノ材料微粒子を製造できる有力な技術として成速度が極めて大きく，生成物である金属酸化物の期待されている．しかしながら，ガス状の原料より溶解度が極めて小さいため，古典的核生成の考えに微粒子が生成されるプロセスは，複数の同時に起こ

よれば，微粒子が生成しやすい反応場である点にある生成・成長機構により支配されるため，実験的検る．流通式水熱合成法によってこの特性を生かすこ

討のみによって製造された粒子の性状に対する生成とで，ナノから数ミクロンまでの金属酸化物微粒子

条件の影響を検討することは困難である．したがっの合成を可能とした．

て，理論的モデルに基づいたシミュレーションによ

造技術は，ナノテクノロジーの一翼を担う技術であ

流通式水熱合成法における操作パラメータと粒子る製造プロセスの総括的な評価も非常に重要である．

サイズの関係について調べた．生成する粒子サイズ

気相プロセスによるナノ粒子の製造方法には，いは，金属イオン種によってナノからミクロンと分類

くつかの種類があるが，本講演では，組成，成長条

されるが，いずれの金属種においても，粒子サイズ

件の制御に優れている電気炉加熱を用いた熱 CVDの反応時間依存性は小さかった．また，粒子サイズ（Chemical Vapor Deposition; 化学気相析出）法によ

は原料溶液の pH に極めて大きく影響され，高 pH ほる製造に焦点を絞り，これによる粒子の製造の評価

ど粒子が小さくなった．また，圧力が大きくなるほ

手法について述べた．熱 CVD プロセ スでの微粒子

ど粒子サイズも大きくなった．これらは，反応温度

生成過程は，ガス状原料物質の化学反応による粒子に到達するまでの溶解度の変化へのパラメータ依存物質の生成，核生成，粒子へのガスの凝縮，粒子同性によって整理できる．

士の凝集，凝集粒子の緻密化による形態変化など多本手法を複合酸化物微粒子合成に適用する場合，くの機構に支配されている．講演では，これらのう金属イオンごとの溶解平衡が異なるため圧力や pHち，各種材料ナノ粒子の製造において特に重要となを粒径制御変数として選べない．その場合，反応液

る，凝集粒子の生成，成長，形態変化，および凝集の相状態（溶解度の変化）を操作することが有効で体を構成する一次粒子の粒径を評価するための，最ある．磁気微粒子バリウムヘキサフェライト合成実

近の実験とシミュレーションに関する研究について

験において，原料である鉄バリウム混合水溶液を直論じた．

接超臨界条件まで昇温させたときと比較して，原料

まず，原料ガスを粒子製造装置に導入して温度を変溶液をあらかじめ 200℃で熱したのち，超臨界条件化させたときの原料ガス濃度ならびに生成した粒子まで昇温した場合は，80〜100nm と非常に単分散性の個数濃度の変化により，粒子物質が生じる化学反伝熱2001 年 11 月

-28-

中国四国伝熱セミナー

応の反応速度を求める実験手法ならびにその結果をションの問題点および今後発展が必要とされる研究紹介した．次に，凝集体同士がガス相中で衝突合体

課題についても言及した．

する速度（凝集速度）の理論的評価手法，および凝集体の緻密化による形態変化の理論的評価手法の代

3. おわりに

表的な検討例が述べられた．粒子の形態変化の議論

本セミナー講師の先生方から寄稿頂いた講演要旨

においては，粒子サイズの制御された凝集粒子を用を中心に，平成 13 年度中国四国伝熱セミナーの概要

いた実験の結果による理論の検証について詳説した．

を報告した．今回のセミナーで快く講師をお引き受

最後に，以上の粒子合成機構を考慮した，粒子製造

け頂いた先生方に，この紙面を借りて改めてお礼申のシミュレーション手法の構築について論じた．実し上げます．最後に，本セミナーは(財)マツダ財団

験結果との比較検討によって，シミュレーションのの事業助成を受けて開催したことを記して，ここに有用性を述べるとともに，現状におけるシミュレー

謝意を表します．

-29-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

九州伝熱セミナー

九州支部 伝熱セミナーの報告
Report of the Annual Seminar of Kyushu Branch桃木悟（長崎大学生産科学研究科物質科学専攻）
Satoru MOMOKI (Nagasaki University)

1. はじめに

4.「 ハニカム構造材における吸脱着を伴う熱伝達」

九州支部では、毎年秋季に参加者数 50 名程度の 1

深川 雅幸 (三菱重工業長崎研究所火力プラント研究

泊 2 日のセミナーを開催しており，九州内の研究者

推進室)が泊り込みで集い，研究について討論し，情報交換

18:00 - 20:00：

懇親会を行い，さらには懇親を深める有意義な場となっています．今年度のセミナーについては，九州支部長

10 月 13 日 (土 )の佐賀大学 門出教授をはじめとする支部役員によ

9:00 - 11:40 ：る検討を行い，会場および運営の担当は長崎大学と

1. 「冷媒の水平蒸発管内におけるドライアウトク

若手研究者による講演 5 件

オリティ」

し，1 日目には「経験と実績の豊富な研究者に講演をお願いする」，2 日目には「次代を担う若手研究者

柿本 益志(九州大学大学院工学研究院助手)に発表・討論の場を提供する」事としました．会場

2. 「溶液中微粒子の界面張力勾配駆動型運動の解明」

については私の独断で決めさせて頂き，初日に講演して頂く先生方の選定と講演依頼は，支部役員全員

Lei Zexin (九州工業大学大学院博士後期課程)の担当で，九州から二人，九州外から一人，企業か

3. 「 Mass and Heat Transfer during Absorption ofら一人を依頼する事に決定しました．2 日目の若手

Ammonia into Ammonia Water Mixture 」

研究者による講演については支部役員を通じて募集

Issa Mahmoud(佐賀大学大学院博士後期課程)を行い，最終的に，今年度の伝熱セミナー九州を下4.「下向き水平面の膜沸騰熱伝達の数値計算」
中野記の要領にて開催することができました．

昭裕(長崎大学大学院博士後期課程)

5. 「 A Study on Bubble/Slug Type Absorber for
日時：平成 13 年 10 月 12 日 (金) 〜 13 日( 土)Ammonia -Water

場所：ホテルエスパーニャ ルネサンス長崎伊王島

System 」
金

長崎県西彼杵郡伊王島町伊王島甲 3277-7

Absorption

Refrigerating

鉉永(九州大学大学院博士後期課程)

TEL： 095-898-2331, FAX: 095-898-2233,
会費(宿泊費，懇親会費込み) ：URL：http://www.ioujima.com/

一般 15000 円, 学生 9,000 円

内容：

参加者： 一般 26 名，学生 19 名

10 月 12 日 (金 )：13:30 - 18:00： 一般講演 4 件
なお，このセミナーでは伝統的に，講演者に対し

1.「混合物の沸騰」
藤田 恭伸 (九州大学大学院工学研究院教授)て，原則として謝礼や旅費等の支給はなく(さすがに，

2. 「高熱流束プール沸騰における固液接触構造と九州外からの講演者の旅費は，依頼を担当した役員

沸騰曲線」の方でセミナーとは別個に捻出しているようです)西尾 茂文 (東京大学生産技術研究所教授)

参加費も他の参加者と同等に支払って頂いており，

3.「水平マイクロフィン管内凝縮のモデリング」

今年度も全くのボランティアとしてお願いいたしま本田 博司 (九州大学機能物質科学研究所教授)

した．忙しい中，講演を引き受けて頂きました諸先伝熱2001 年 11 月

-30-

九州伝熱セミナー

生方には，この紙面をお借りして御礼を述べさせていても同様の測定を行った．

頂きます．

混合物の熱伝達係数の整理法としてよく用いられ
2. セミナーの概要ている手法に，各成分が純物質である場合において

2.1 一般講演

同一圧力条件下における熱伝達係数(あるいは伝熱
面過熱度) の値を成分組成で平均した値をαid で表セミナー初日は，一般講演として 4 人の講師にそわし，それより実際の熱伝達係数(あるいは伝熱面過れぞれ 50 分程度の講演をお願いしました．

熱度)が低下する割合を，気液の組成差￨ X ? Y ￨または
蒸発終了点と蒸発開始点の温度差ΔT bp で表す手法（1）混合物の沸騰がある．なお，ΔT bp を用いた場合の方が簡便であり，

藤田恭伸 (九大 )セミナー最初の講演は，藤田恭伸九大教授による測定結果との一致も良いようである．二成分混合物

非共沸混合物のプール核沸騰熱伝達の特性やその熱のプール核沸騰熱伝達については，既に，Δ T bp を用

伝達係数の整理法に関する講演で，その概要を以下

いた広い範囲で適用可能な整理式を提案している．
三成分混合物 R123/R142b/R134a に対しても同様に，に述べます．
非共沸混合物の特徴の一つに，気液平行状態にあ

α/αid とΔT bp の間に相関が確認した．さらに，α/る液体と蒸気の組成が異なり，蒸発や凝縮の際の温αid をΔT bp と熱流束 q の関数として表す経験式を作

度が変化する事がある．相変化の温度が変化する性成した．

質を上手く利用することで蒸発器や凝縮器における（2）高熱流束プール沸騰における固液接触構造と沸エクセルギの損失を小さくできる可能性がある．し騰曲線

かしながら，例えば，沸騰においては低沸点成分が西尾茂文 (東大)優先的に蒸発して気泡を生成するために，蒸発を継続するためにはバルク液中から蒸発界面まで低沸点

次に，西尾 茂文東大教授による高熱流束プール沸成分の補給がかかせない．つまり，熱の移動に加え騰における固液接触構造の特性に関する講演が行わて物質の移動が存在する事になるために，非共沸混れました．この講演は，擬似二次元空間での高熱流

合物の沸騰における熱伝達係数は，単成分液に対し

束プール沸騰における気泡や伝熱面近傍の薄液膜のて十分評価された核沸騰熱伝達整理式に混合物の物

形状や挙動等を詳細に研究する事により，気泡の離性値を代入して求めた予測値に比べて小さくなる．

脱や限界熱流束発生のメカニズムの解明を試みた結混合物の熱伝達の低下について，物質移動を考慮

果について述べたもので，その概要を以下に述べます．

した単一気泡の成長理論がよく参照される．しかしながら，現実の沸騰においては多数の気泡発生点が限界熱流束を含む高熱流束沸騰における沸騰構造あり，また気泡は伝熱面に接する温度境界層内におの解明には気泡および固液接触構造の把握が重要でいて非対称形状で成長し，気泡の変形，合体，分裂，ある．現在のところ，限界熱流束を総合的に説明で伝熱面離脱のため複雑な様子を呈する事を考慮する

きるモデルは，Hanamura‑Katto[1]のマクロ液膜消耗と，このような微視的な手法を用いるのは現実的でモデルであると考えられる．このモデルを用いるとはない．現状では，巨視的な手法，つまり，広い範

微小重力場における限界熱流束は通常の重力場にお囲で実験を行ってその測定結果を経験的に整理する

ける値の 10%程度の値となる．そこで，微小重力場

手法に頼らざるを得ないと考えられる．そのようなにおける冷却系の故障などにより沸騰が発生する場

観点から，二成分混合物については，純成分液の沸合を想定し，微小重力場を対象として，幅 0.5mm の点差が小さい物から大きい物，濃度に対する 物性変

リボン状水平沸騰面を 2 枚のガラス板で挟んで構成化が小さい物から大きい物までの組み合わせを選定される擬似二次元空間における沸騰実験を行い，気して，その全濃度範囲にわたり沸騰開始点から限界

泡自己球形化による合体気泡離脱促進と限界熱流束

熱流束点までの広い範囲で実験を行った．またフロ向上の可能性を検討するとともに気泡構造の観察をン系冷媒 R123/R142b/R134a による 3 成分混合物につ行った．ガラス板の高さをパラメータとして行った-31-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

九州伝熱セミナー

実験の結果，合体気泡離周期，限界熱流束ともに地媒の種類，油混入の影響等に関する多数の研究報告

上地程度の値が実現できる事がわかった．

がなされている．しかしながら，マイクロフィン付

次に，液体サブクール度をパラメータとして変化

き管の凝縮熱伝達に関しては，理論解析に基づく一させて，先と同様の擬似二次元空間における沸騰実

般性のある伝熱計算法はまだ提案されていない．そ験を行い，気泡挙動の観察と限界熱流束の測定を行こで，らせん溝マイクロフィン付き水平管内凝縮にったところ，最大気泡径が必ずしも限界熱流束のト

ついて，それぞれ環状流モデルと成層流モデルに基リガーとなるわけではない事が判明した．そこで，づいた理論解析を行った．

気泡の中心部にはミクロ液膜が存在せず伝熱面が乾環状流モデルでは，フィン表面に生成された凝縮

いている領域がある程度存在していると仮定して，

液は，蒸気によるせん断応力と表面張力の影響によ

加熱面から気泡への伝熱の大半は，伝熱面と気泡のって排出されると想定した．また，成層流モデルに境界線近傍にある非常に薄い液膜からの蒸発によりおいては，気液界面の形状を Taitel-Dukler[2] モデル

行われるとの考えに基づき，接触界線長さ密度の概に基づいて求まるボイド率 の値と Brauner[3]らのモ念を提案した．

デルに基づいて求まる界面曲率の値より求めた．管

この仮定を確認するために，透明なサファイア板の上半部については重力と表面張力の複合効果を考をヒーターとする実験装置を用いて，固液の接触状

慮した層流膜状凝縮の計算を行い，管の下半部の熱態の観察と限界熱流束の測定を行ったところ，熱流

伝達は内面溝付管の強制対流に関する Carnavos[4]束がある程度大きくなると伝熱面に乾いた部分が広の実験式で見積った．

く存在する事が確認できた．また，熱流束の増大に以上の 2 つのモデルによる周平均熱伝達係数の予伴って接触界線長さ密度も増大し，限界熱流束に達

測値を 6 種類の管，5 種類の冷媒に関する従来の実した所で接触界線長さ密度が減少する事がわかった．

験値と比較を行った．また，提案したモデルと従来熱流束が増加すると，まず発砲する気泡の数とそれの整理式との比較を行うために， 5 種類の溝付管内

ぞれの気泡径が増大していくが，これに伴って接触

凝縮熱伝達係数の整理式を用いて同様の比較を行っ

界線長さ密度も増加する．しかしながら，気泡の大た．以上の比較検討の結果，ここで提案した 2 種類

きさと個数がある段階に到達すると隣り合う気泡同のモデルに基づいて求めた値の大きい方を最終的な士が合併を開始する．合併により気泡の数が減るた

熱伝達係数の予測値として採用すると，予測値と測めに，乾いた部分の面積は増大しても接触界線長さ定値の二乗平均誤差の値に関して，従来の整理式を

密度は減少に転ずる事になる．この気泡の合併が活使用した場合よりも良好な値が得られた．

発になる領域がまさにドライアウトが生じるポイン
トである．したがって，接触界線長さ密度と熱流束（ 4 ）ハニカム構造材における吸脱着を伴う熱伝あるいは伝熱面過熱度の関係を求める事ができれば，

達深川雅幸 (三菱重工 )限界熱流束を予測する事も可能となる．

一般講演の最後として，三菱重工長崎研究所の深（3）水平マイクロフィン管内凝縮のモデリング

川雅幸氏に，環境浄化を中心とした多くの機器への本田博司 (九大 )応用が期待されているセラムックハニカムの応用例
や現時点の課題に関する講演をお願いしました．以

先の２つは蒸発を対象とした講演でしたが， 3 番

下に，その概要を述べます．

目の講演は，本田博司九大教授による管内凝縮熱伝達に関する講演で，水平マイクロフィン管内の凝縮

セラミックハニカムは，セラミックにハニカム構

熱伝達を精度良く予測する手法について説明されま造を付与したもので，当初は，排出ガス浄化用触媒

した．以下に，その概要を述べます．

の担体として実用化されたものである．その特徴は，マイクロフィン付き管は高性能伝熱管として冷凍

幾何学的表面積が大きい，圧力損失が小さい，かさ機，空調機に広く使用されており，その蒸発，凝縮

比重が小さい，機械的強度が大きい事であり，この伝熱性能におよぼすフィンの形状，寸法，管径 ，冷特徴を生かして，現在では，熱交換器エレメント，

伝熱2001 年 11 月

-32-

九州伝熱セミナー

吸着材，触媒，フィルタ等へ応用されている．現時から数多くの研究が行われている．しかしながら，点におけるセラミックハニカム構造材の重要な開発

水平蒸発管では，液体の分布が管周方向に一様でな

課題として，ハニカムの内部流れの伝熱促進と脱吸いことがドライアウトの発生に影響を及ぼすために，着を伴う動的な熱・物質移動の機構の解明が挙げら

垂直管の結果をそのまま水平管に適用することはでれる．

きない．本研究では，冷媒の水平蒸発管内における脱吸着を伴う動的な熱・物質移動の機構の解明を

ドライアウトに関して実験を行い，ドライアウトの目的として，長さ 66.5mm，幅 20.2mm，高さ 20.2mm，生じる点のクオリティ，すなわちドライアウトクオ

セル数 6x6 のハニカム吸着材内を流れる湿り空気のリティの特性を明らかにするとともに，その整理式

伝熱に関する実験を行った．測定の結果，加熱あるを作成した．

いは冷却過程において生じるハニカム吸着材の変化テストセクションには平滑管および内面ら旋溝付は，変化途中でほぼ一定の温度機関を経過する特徴

管を使用し，2 種 類 の フ ロ ン 系 冷 媒 HFC‑134a と的な傾向を示し，その傾向は加熱過程の場合に顕著

HCFC‑22 について実験を行った．測定の結果，熱伝であった．

達係数の低下は，あるクオリティ範囲にわたって，

このハニカム吸着材の温度の変化を生じる現象を徐々に低下する傾向を示した．これは，ドライアウ

解明することを目的として流れ方向一次元の非定常トがまず管頂点で生じ，クオリティの増加とともに解析モデルを作成した．このモデルを作成するにあ

管底側に移っていくこと，およびドライアウト点がたり，次の仮定を行った．ハニカム内部では流れに

管軸方向に時間的に変動しているためである．管周

垂直な方向の温度分布は一様である，ハニカム内の平均熱伝達係数が低下し始める点および低下し終わ

細孔内の湿り空気の水分濃度は厚さ方向に一様である点をそれぞれ x di, x de と定義し，それらの値を，る，水蒸気の物質伝達率はハニカム表面の境界層を熱流束をパラメータとして質量速度に対してプロッ通しての物質伝導率と細孔内の物質伝導率の逆数のトしたところ，流量と熱流束の影響の違いによって，平均で表される，流れ方向の熱伝導は無視できる，平滑管では三つの特性域に，また溝付管では領域二流れ方向の水蒸気の濃度勾配による拡散は無視できつの特性域に，それぞれ分類された．各解特性域にる，物性値は一定とする，吸着された水分の潜熱はついて，平滑管とら旋溝付管のそれぞれについて，無視する．

ボイリング数，フルード数，ウェーバ数，レイノル

このモデルを用いて予測した値と実験値を比較す

ズ数および気液密度比を用いて，ドライアウト開始

ることにより，加熱あるいは冷却過程においてハニ

クオリティ x di とドライアウト完了クオリティ x de の

カム吸着材温度が変化途中でほぼ一定の温度期間を整理式を作成した．この式は，実験値の傾向をよく経過する現象は，吸脱着とこれに伴う発吸熱によっ再現し，すべての実験データと比較して，平滑管のて生じるものであることが判明した．また，この解整理式は，いずれのドライアウトクオリティも絶対析モデルは加熱と冷却，また流量の違いによらす，

値で±0.03 以内，溝付管の整理式は±0.02 以内で一実験値を定量的に十分良く再生する．

致した．

2.2 若手研究者による講演（ 2）溶液中微粒子の界面張力勾配駆動型運動の解明セミナー2 日目には，5 人の若手研究者にそれぞれ

Lei Zexin(九工大院)の研究成果について，約 30 分の時間で発表して頂き

鋼材中に存在する異相粒子の数量、分布、大きさました．

は鋼材の品質に大きな影響を与える．鋼材中に存在する異相粒子とは非金属介在物や気泡などであり、（1）冷媒の水平蒸発管内におけるドライアウトクオ

これらは溶鋼の凝固界面前面に捕捉され、鋼中に残リティ留したものである．凝固進行中の固液界面と異相粒

柿本 益志( 九州大学)

子の相互作用及び界面付近での異相粒子の運動の解

垂直蒸発管におけるドライアウトに関しては従来-33-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

九州伝熱セミナー

明は、高清浄度鋼の製造あるいは、異相粒子の分布

収量におよぼす影響を調査した．その結果、アンモをコントロールするうえでの重要な研究課題である．

ニア水溶液の初期濃度が増加すると、アンモニア蒸このような溶液中の異相粒子と凝固界面との相互作

気の吸収量は減少し、初期濃度が約 60%に達すると用は、材料プロセスにおいて粒子分散型金属基複合

殆ど吸収されなくなった．また、蒸気が吸収される

材料中の粒子の分散や偏晶合金の組成変形などにも際に気液界面で放出される熱の大部分は蒸気バルク

深く関わるものと考えられている．

へ移動する事が判明した．

本研究では、界面張力勾配駆動型運動の解明を目的として、地上と微小重力環境下、温度勾配が垂直（4）下向き水平面の膜沸騰熱伝達の数値計算に存在する系において、液体中微粒子の挙動の観察

中野昭裕(長崎大院)を行った．その結果，次の結果が得られた．1.等温

金属の焼入れ、材料の製造工程、原子炉緊急冷却系の場合、粒子の移動速度はストークスの法則と一時の原子炉等で発生する膜沸騰の熱伝達特性を把握致している．2.温度勾配が存在する系においては、

しておくことは物体の冷却速度や熱応力を正 確に推PS 粒子の密度は水の密度よりも大きいにもかかわ

定し，制御する上で必要である．一般に使用される

らず 30? m 以下の粒子が上昇する現象が見出された．

物体は、単一面ではなく、多くの面の接続で構成さこのことにより、温度勾配により生じる界面張力勾れているために、物体まわりに形成される連続した配を駆動力とする力が存在する事が確認でき、その蒸気膜に関する理論的な取り扱いが困難である．三力は温度勾配が垂直に存在すると想定して導出した

次元物体まわりの膜沸騰の伝熱機構を解明するため

理論式による計算値とほぼ一致する事が分かった．

に、複雑な形状の解析が可能な数値流体力学の果た

3.微小重力環境における等温系において液体粒子がす役割は大きい．気液二相流の数値解析は、単相の静止することが分かり、温度勾配が垂直に存在する

場合と比較して、理論的取り扱いが一層複雑となる

時，液体粒子が上昇することを確認した．

ため、適切な定式化が必要不可欠である．三次元形状を持つ有限物体まわりの膜沸騰の数値計算を行う（ 3 ） Mass and Heat Transfer during Absorption of

ための準備として、飽和液体中に浸漬された有限物

Ammonia into Ammonia Water Mixture
Issa Mahmoud (佐賀大院)

体の下向き水平等温加熱面を系として選択し、そこ

近年、太陽熱や各種排熱を有効に利用できる可能と厚さを決定する数値解析の方法を検討した．有限性があり、動作流体が環境に優しい吸収式冷凍機が下向き水平面の膜沸騰は、端部で蒸気が上昇流とな注目されている．吸収式冷凍サイクルの主な構成要って流出するため、解析に当たっては、そこでの流素は複数の熱交換器であり、その中でも最も複雑なれの取り扱いが，蒸気膜厚さ、形状、ひいては熱伝

要素は，熱と物質の両方の移動が同時に存在する吸達特性に大きく影響する．そこで、端部周りの流動収器である．例えば、水 ‑アンモニア吸収式冷凍機のも考慮できるように計算領域を設定し、伝熱面端部

場合、吸収器においてアンモニア蒸気がアンモニアの影響も数値計算により検討することができるよう水溶液に吸収される．本研究では、この吸収器におにした．計算方法としては、気液相共に非圧縮で物けるアンモニア蒸気の吸収量を予測し、気液両相の性値は一定、界面は飽和温度、表面張力及び放射伝温度の変化量を測定するための実験的研究を行った．

熱を無視するという仮定のもとで、二次元の気相、実験では、吸収プロセスにおけるアンモニア蒸気の液相に関する連続の式、運動方程式、及びエネルギ

圧力損失を測定し、その値を気体の状態方程式を用

ー方程式を有限差分法を用いて離散化し、圧力場のいて変換する事でアンモニアの吸収量を求めた．ま

解法には HSMAC 法、対流項は一次風上差分を用い、た、熱伝導の逆問題の手法を用いて界面における熱気相、液相、及び気液界面の表現は気液界面での蒸流束を求め、その値からもアンモニアの吸収量を見

発、凝縮を考慮した VOF 法を用いる．その上で、計積った．測定結果に基づいて、アンモニア水溶液に算領域に適切な境界条件を設定して非定常的に解き、おけるアンモニアの初期濃度がアンモニア蒸気の吸定常状態になるまで計算を繰り返していくというも伝熱2001 年 11 月

からの膜沸騰熱伝達を検討するために蒸気膜の形状-34-

九州伝熱セミナー

3．最後に

のである．

ルネサンス長崎伊王島は，長崎では比較的有名な
(5)

A

Study

on

Bubble/Slug

forAmmonia-Water

Absorber

リゾート施設で，価格の割に高級感があって良い施

Refrigerating

設であるとの印象がありましたので，今回のセミナ

TypeAbsorption

ー会場として使用しました．ただし，交通の便が悪System金 鉉永 (九大院)

く長崎市から高速船を利用する必要があるため，悪ワイヤーコイルを挿入した垂直円管内対向二相流

天候で海が荒れることが心配でしたが，幸いセミナ

における流動様式、ボイド率およびスラグ上昇速度

ー当日は晴天に恵まれ，好評のうちに無事終了するに関する実験的研究を行った．作動流体には水と空事ができました．講演を心良く引き受けて頂いた西気を、ベースとなる試験円管には内径 20mm のアクリ

尾教授ならびに九州支部会員の皆様の日頃の行いのル管を使用し、ピッチや径の異なる 4 種類のワイヤ

賜物ではないかと思い，感謝する次第です．

ーコイルについてそれぞれ実験を行った．流動様式

最後に，来年度のセミナーについて一言触れさせに関する検討の結果、ワイヤーコイル挿入管の場合て頂きます．九州支部として初めての試みとなりまには平滑管の場合とは全く異なる流動様式となった．

すが，来年度のセミナーは沖縄での開催を予定して例えば、蒸気と液の見掛け速度をそれぞれ横軸、縦います．九州地区のみならず全国の会員の皆様のご軸とする流動様式線図において、挿入管におけるス

協力をいただけると幸いです．

ラグ流からチャーン流/環状流への遷移する境界線
は、平滑管の場合の境界線と比べても、蒸気、液の

参考文献

いずれについても見かけ速度がより小さい領域に位[1] Hanamura, Y. and Katto, Y., Int. J. Heat Mass

置した．また、ボイド率に関する検討の結果、蒸気Transer, 26 (1983) 389の見かけ速度が大きい領域では、ワイヤーコイル挿[2] Taitel, Y. and Dukler, A., AIChE J, 22 (1976) 47.

入管の場合のボイド率の測定値は、平滑管の場合よ[3] Brauner, N. et al., Int. J. Multiphase Flow, 22 (1996)

りも低い値となる事がわかった．また、有効流路面

1167.

積を考慮した上で Wallis[5]のドリフトフラックス[4] Carnavos, T.C., Heat Transfer Engineering, 1 (1980)

モデルを用いて算出したボイド率の値は、実験に使32.

用した４種類の挿入管のうち 3 種類の挿入管に対し[5] Wallis, G. B., One- dimensional two-phase flow,て、比較的良い精度で実験値と一致した．スラグ上

McGraw-Hill, N.Y. (1969).

昇速度に関する検討の結果、修正した平均速度を用[6] .Nicklin, D. J. et al., Trans. Inst. Chem. Engrs., 40

いて Nicklin[6]の式により算出したスラグ上昇速(1962) 61.

度の値は，本研究で使用したコイル挿入管においても約 20%の精度で測定値を再現できる事がわかった．

-35-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

行事カレンダー

本会主催行事開催日

行事名（開催地，開催国）

申込締切

原稿締切

問合先

掲載号

第３９回日本伝熱シンポジウム（北海道厚生年金会館、札幌市）'02.1/18(講演申込)'02.4/12(参加事前申込)'02.3/15

第 39 回日本伝熱シンポジウム実行委
員会
委員長 工藤一彦
北海道大学大学院工学研究科

2001.9

第４０回日本伝熱シンポジウム（広島国際会議場、広島市）

未定

未定

問合先

掲載号

2002 年5 日（水）〜
7 日（金）

６
月

2003 年28 日（水）５〜月
30 日（金）本会共催，協賛行事
開催日
2001 年

行事名（開催地，開催国）

申込締切

原稿締切

12
月

7 日（金）〜
8 日（土）

第２５回人間−生活環境系シンポジウム（沖縄県女性総合センター）'01.8/31

'01.
10/31

12
月

15 日（土）〜
17 日（月）

第３回高温エネルギー変換システムおよび関連技術に関する国際シンポジウム（ＲＡＮ2001）（名古屋大学シンポジオン）'01.5/31'01.7/31

12
月

19 日（水）〜21 日（金）20 日（木）〜22 日（土）

12月

第１５回数値流体シンポジウム（国立オリンピック記念青少年センター）

琉球大学工学部 堤 純一郎〒903‑0213 沖縄県西原町茅原 1
Tel:098‑895‑8655, Fax: 098‑895‑8677
E‑mail:jzutsumi@tec.u‑ryukyu.ac.jp
名古屋大学高温エネルギー変換研究セ
ンター ＲＡＮ2001 事務局（総務担当古畑朋彦）
Tel:052‑789‑3916, Fax:052‑789‑3910
E‑mail:furu@nuce.nagoya‑u.ac.jp
http://ran.nagoya‑u.ac.jp/RAN/RAN2001.ht
ml

第１５回数値流体シンポジウム実行委
員会幹事 大岡隆三（東京大学生産技術研究所 加藤／大岡研究室）
Tel:03‑5452 ‑6435, Fax: 03 ‑5452‑6432'01.9/21

E‑mail:ooka@iis.u‑tokyo.ac.jp
http://venus.iis.u‑tokyo.ac.jp/? fd15

第１０回微粒化シンポジウム（大阪市立大学学術情報総合センター）'01.10/5

'01.
11/16

第１０回微粒化シンポジウム実行委員
委員長 東恒雄（〒558‑8585 大阪市住吉区杉本 3‑3‑138 大阪市立大学大学院
工学研究科機械工学専攻）
Tel:06‑6605 ‑2666, Fax: 06 ‑6605‑2766
E‑mail:symposium@ilass‑japan.gr.jp
http://www.mech.eng.osaka‑cu.ac.jp/atomize/

2002 年
１月

30 日（水）〜31 日（木）日本機械学会関西支部第 253 回講習会
製品開発を加速する軽量化設計技術と応用（建設交流館、大阪市西区立売堀）'01.1/23

'01.
11/20

１
月
２
月

31 日（木）〜1 日（金）

第８回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術'01.9/3

'01.
11/20

３
月

4 日（月）〜
6 日（水）

８
月

11
月

伝熱

第５回 CO2 固定化とエネルギー効率利用に関する国際シンポジウム
第４回世界エネルギーシステム国際会議（東京工業大学百年記念館フェライト会議室）
第１０回流れの可視化国際シンポジウム
26 日（月）10th International symposium on Flow〜
Visualization（ISFV10）29 日（木）（京都国際会議場）
2 日（日）〜
7 日（金）

International Gas Turbine Congress 2003 TOKYO
8th Congress in Japan（江戸川総合区民ホール）

2001 年 11 月

-36-（社）日本機械学会関西支部
Tel:06‑6443 ‑2073, Fax: 06 ‑6443‑6049
E‑mail:jsme@soleil.ocn.ne.jp
http://www.jsme.or.jp/ks/（社）溶接学会 Mate 2002 事務局
Tel:06‑6879 ‑8698, Fax:06‑6878 ‑3110
E‑mail:mate@jwri.osaka‑u.ac.jp
http://wwwsoc.nacsis.ac.jp/jws/res
earch/micro/Mate2002.html
東京工業大学炭素循環素材研究センタ― 玉浦 裕Tel:03‑5734 ‑3292, Fax:03‑5734 ‑3436
E‑mail:ytamaura@chem..titech.ac.jp

ｱﾌﾞｽﾄﾗｸﾄ'01.9/30'02.1/31'01.5/31'01.5/31'02.2/1

ISFV10 事務局・論文委員会委員長
川橋正昭（埼玉大学）
ＲＡＮ2001 事務局（総務担当古畑朋彦）
Tel:048‑858‑3443, Fax: 048‑858‑3711
E‑mail:mkawa@mech.saitama‑u.ac.jp
The Gas Turbine Society of Japan
7‑5‑13‑402Nishi‑Shinjuku,
Shinnjuku‑ku, Tokyo 160‑0023, Japan
Fax:+81‑3‑3365 ‑0387
E‑mail:igtc@nal.go.jp

行事カレンダー
国際会議案内開催日
2002 年

行事名（開催国，開催地）

申込締切

原稿締切

問合先

http://www.walthers.co.za/conference/hefat

４月

8 日（月）〜
10 日（水）1 st International Conference on Heat
Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics(南アフリカ，Kruger National Park)'01.4/1'01.6/30

７月

14 日（日）〜
18 日（木）The 13 th International Symposium on Transport
Phenomena(ISTP‑13)(カナダ，Convention Center, Victoria, BC)'01.11/1(Abstract)'02.3/1

８
月

18 日（日）〜
23 日（金）

第１２回 国際伝熱会議（フランス，グルノーブル）'01.5/31'02.2/1

Dr.Sadic Dost, ISTP13,
Dept. of Mech. Eng., Univ.
Victoria , BC, Canada, V8W 3P6
http://www.istp13.uvic.ca
東京大学大学院工学系研究科
機械工学専攻 庄司正弘
Tel ＆ Fax:03‑5800‑6987

掲載号

of

E‑mail:shoji@photon.t.u‑tokyo.ac.jp
http://www.ihtc12.ensma.fr/-37-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

お

知

ら

せ

39
開
催
日
会
場
研究発表申込締切
論文原稿締切参加事前申込締切

平成 14 年 6 月 5 日（水）〜7 日（金）北海道厚生年金会館（〒060‑0001 札幌市中央区北 1 条西 12 丁目, TEL : (011)231‑9551）
平成 14 年 1 月 18 日（金）平成 14 年 3 月 15 日（金）平成 14 年 4 月 12 日（金）一般申込みによるセッション形式で実施し，講演は 1 題目につき 20 分(発表 10 分,質疑 10 分)の予定です．

・

原則として Web からの申込み（ホームページ： http://htsymp -me.eng.hokudai.ac.jp ）と致します．ホームページにある申込書に必要事項を記入し，お申込み下さい．その後，申込受理のメールがお手元に届きましたら，それに記載されている申込番号，第一著者名，題目（最初の 7 文字程度），必要経費（講演申込整理費（ 1 件 3,000 円），ファイル変換代行作業料(1 件 5,000 円) ），依頼人の住所，および振込金額をご記入の上，下記の口座に講演申込整理費を郵便為替でご送金ください（本号挟込みの払込取扱票をご利用ください）．
・ なお，Web からの申込ができない場合は本号に掲載の研究発表申込書に必要事項を記入し，下記送付先に FAX で発表申込書をお送りください．その後，申込受理の FAX がお手元に届きましたら，
上記 Web 申込の場合と同様に，FAX に記載されている申込番号，第一著者名，題目（最初の 7 文字程度），必要経費（講演申込整理費（ 1 件 3,000 円），ファイル変換代行作業料 (1 件 5,000 円 )），依頼人の住所，および振込金額をご記入の上，下記の口座に講演申込整理費を郵便為替でご送金ください（本号挟込みの払込取扱票をご利用ください）．
FAX 申込時の送付先及び問合せ先：苫小牧高専機械工学科 小原伸哉 宛 FAX：(0144)67-8963
講演申込整理費払込先：口座番号： 02750-7-36400，口座名：第 39 回日本伝熱シンポジウム実行委員会
・申込整理費を講演会当日にて支払われる場合は 4,000 円とさせて頂きます．
・ 講演発表申込は，講演者 1 名につき 1 題目とさせて頂きます．
・ 発表の採否及びセッションへの振分けは，実行委員会にご一任願います．

・ 講演論文集は原寸大のオフセット印刷および CD-ROM として作製致します．論文の長さは，1 題目当たり．
A4 用紙 2 ページとし，作成フォーマットは前回と同様の予定です（ 2 段組×片側 26 字× 60 行）
・ 執筆要綱は，会誌「伝熱」（平成 14 年 1 月号）及びホームページに掲載致します．
・ 本シンポジウムでは講演論文集を CD‑ROM 化するため，論文原稿は原則として PDF ファイルで提出して戴きます．PDF での提出が困難な場合には，論文申込整理費のほかに別途変換作業料(5000 円)を申し受けて，実行委員会が PDF 化を代行致します．CD‑ROM 化のために印刷日程が厳しくなっており，原稿締切りに遅れると論文集と CD‑ROM には載りませんのでご注意下さい．
・ 論文の電子化（PDF 化）については，下記の文献が参考になります．
小林，Microsoft Word を使った論文作成方法，日本機械学会誌，103‑979(2000.6),pp.396‑403.
川野・岡本，論文の電子化について(より良い PFD を作るために)，可視化情報，20‑77(2000.4),pp.27‑32

・講演申込整理費： 3,000 円 （当日会場支払い： 4,000 円）
・シンポジウム参加費（論文集代は含みません）
一般（事前申込： 10,000 円，会場申込： 12,000 円），学生（事前申込：5,000 円，会場申込：6,000 円）
・ 講演論文集：伝熱学会会員：無料（ CD-ROM 版は事前送付，印刷版はシンポジウム参加者に当日手渡し）
非会員： 8,000 円（会場受付で会員登録も可能です）
・ PDF ファイル変換代行作業料（スキャナー変換含む， 日本伝熱学会会員，非会員共）：5,000 円

伝熱2001 年 11 月

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・ 開催日：平成 14 年 6 月 6 日（木）・ 会 場：北海道厚生年金会館
・ 参加費：一般（事前申込： 8,000 円，会場申込：10,000 円，事前申込，会場申込共に夫婦同伴者 1 名無料）
学生（事前申込： 4,000 円，会場申込： 5,000 円）

40
伝熱学会 40 周年を記念して、近未来とそれに続く将来において、伝熱の領域で実りある研究開発分野を提供し、また新しい産業分野（利益の源泉）に発展すると予測される、ナノテクと燃料電池についてのセミナーを計画いたしました．その開発の渦中におられる方々に解説をお願いしております．伝熱シンポジウムの前日、少し早めに札幌に来られ、午後のひととき、夢と実益に満ちたセミナーに出席されることをお薦め申し上げます．多数の皆様のご参加をお待ちいたしております．
日時：平成 14 年 6 月 4 日 14:00-17:00
会場：北海道厚生年金会館（伝熱シンポジウムと同じ会場です）
会費：無料
内容：ナノテクノロジーと伝熱（仮題），燃料電池開発の現状と将来（仮題）40 周年記念セミナー参加者と伝熱学会学生会発足記念のパーティを、下記のように計画しております．多数の皆様がご参加され、シンポジウム本番を前に北海道の味を満喫されるよう、学生会、企画委員会、実行委員会一同お待ちいたしております．
日時：平成 14 年 6 月 4 日 18:00-19:40
会場：札幌ビール園
内容：生ビール飲み放題、生ラムジンギスカン食べ放題（100 分）
申込：学会の参加申込と同時の事前申込とします．詳細は次回の会告をご参照ください．

・ シンポジウム開催期間が 2002 年ワールドカップサッカーの開催時期と重なります．札幌でもサッカーの試合が行われるため多くの人出が予想されますので、航空便等交通手段と宿泊先の確保は早目にされることをお勧めします．取扱旅行業者につきましてはホームページ（http://htsymp -me.eng.hokudai.ac.jp ）をご参照
ください．

・ 研究発表申込の取り消し及び論文原稿の差し替えは，準備と運営に支障をきたしますのでご遠慮下さい．
・ 論文の題目と著者名が発表申込時と論文提出時において相違ないようにお願いいたします．
・ 発表に用いる機器は原則として OHP のみとさせていただきます．
・ 論文原稿及び別刷りは返却，配布いたしません．
・ その他ご不明な点がありましたら下記まで FAX または E-mail にてお問合せください．

第 39 回日本伝熱シンポジウム実行委員会
北海道大学大学院工学研究科 機械科学専攻内FAX：(011)706-7889， E-mail ：htsymp39@mech-me.eng.hokudai.ac.jp
第 39 回日本伝熱シンポジウム実行委員会
委員長 工藤 一彦-39-

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【セッション分類表】
( )
大 分 類

小 分 類
a‑1:熱交換器， a‑2:蒸発器・凝縮器， a‑3:空調・冷凍機器，
ａ:要素機器
a‑4:加熱・冷却機器， a‑5:反応・燃焼機器， a‑6:蓄熱・蓄冷機器，
a‑7:熱輸送デバイス・熱輸送機器， a‑8:ヒートシンク， a‑9:その他
ｂ:エネルギー・b‑1:動力・発電システム， b‑2:高効率エネルギー変換システム，
環境システムb‑3:エネルギー有効利用システム， b‑4:自然エネルギー等利用システム，技術
b‑5:空調・冷凍システム， b‑6:環境技術， b‑7:その他
ｃ:境界技術c‑1:素材製造技術， c‑2:加工・成形技術， c‑3:生産技術， c‑4:航空・宇宙技術，(thermal management c‑5:生体・食品技術， c‑6:電子・情報技術， c‑7:極低温・低温技術， c‑8:MEMS,を含む)
c‑9:ビークル， c‑10:その他
ｄ:実験・計測・
d‑1:温度計測， d‑2:熱流束計測， d‑3:速度計測， d‑4:画像処理， d‑5:その他
データ処理技術
ｅ:その他
e‑1:その他

( )
大 分 類
Ａ:熱物性
Ｂ:熱伝導
Ｃ:熱放射（ふく射）Ｄ:強制対流Ｅ:自然対流Ｆ:相変化素過程
Ｇ:蒸発・沸騰
Ｈ:凝縮・吸着
Ｉ:凝固・凍結・融解
Ｊ:混相流
Ｋ:多孔質・粒子系
Ｌ:物質移動
Ｍ:反応・燃焼
Ｎ:超スケール伝熱Ｏ:微小重力場など
特殊場
Ｐ:その他

伝熱

2001 年 11 月

小 分 類
A‑1:固体熱物性， A‑2:液体混合系熱物性， A‑3:測定法， A‑4:その他
B‑1:熱伝導， B‑2:接触熱抵抗， B‑3:その他
C‑1:放射（ふく射）物性， C‑2:放射（ふく射）伝熱，
C‑3:放射（ふく射）の数値シミュレーション，C‑4:伝熱促進・制御， C‑5:その他
D‑1:層流， D‑2:乱流構造とモデル化， D‑3:乱流の数値シミュレーション，
D‑4:剥離流れ・噴流， D‑5:伝熱促進・制御， D‑6:その他
E‑1:密閉空間， E‑2:物体周り， E‑3:共存対流， E‑4:伝熱促進・制御，
E‑5:その他
F‑1:相変化分子運動論， F‑2:接触界線， F‑3:界面安定性，
F‑4:核生成・核活性化， F‑5:異相成長， F‑6:構造化， F‑7:その他
G‑1:蒸発， G‑2:核沸騰， G‑3:限界熱流束・遷移沸騰， G‑4:極小熱流束・膜沸騰，G‑5:過渡沸騰， G‑6:伝熱促進・制御， G‑7:直接接触系， G‑8:その他
H‑1:凝縮， H‑2:直接接触系， H‑3:吸着， H‑4:伝熱促進・制御， H‑5:その他
I‑1:凝固， I‑2:凍結， I‑3:霜， I‑4:融解， I‑5:伝熱促進・制御， I‑6:その他
J‑1:等温系二相流， J‑2:沸騰二相流， J‑3:凝縮二相流， J‑4:固気・固液二相流，
J‑5:噴霧系， J‑6:混相流のモデル化と数値解析， J‑7:伝熱促進・制御，
J‑8:その他
K‑1:充填層・流動層， K‑2:多孔質層， K‑3:その他
L‑1:物質伝達， L‑2:熱移動を伴う物質移動， L‑3:その他
M‑1:反応を伴う伝熱， M‑2:燃焼を伴う伝熱， M‑3:その他
N‑1:分子・クラスタースケール， N‑2:マイクロスケール， N‑3:都市スケール，
N‑4:地球スケール， N‑5:マルチスケール， N‑6:その他
O‑1:微小重力場， O‑2:電場・磁場， O‑3:極低温場， O‑4:回転場， O‑5:その他
P‑1:逆問題， P‑2:その他

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3

講演
題目

(

)

和文
英文

著者名（フルネーム）（講演者に＊印）

所属・勤務先（省略形でお願いします．
伝熱学会
学生(申込時)の場合は最後に学をつ会員資格けて下さい．例：北大院学）

和文

和文

英文

英文

和文

和文

英文

英文

和文

和文

英文

英文

和文

和文

英文

英文

和文

和文

英文

英文

和文

和文

英文

英文

会員外の方の所属学協会と資格

セッション分類（分類表の小分類から少なくとも２つを選び，優先順位を考えてご記入下さい．選択に際しては，
できれば技術別分類と現象別分類の両方から選択して下さい）

例： 1.(a – 6), 2.(A – 2), 3.(O – 4), 4.(b – 2), 5.(K – 2)

希望小分類 1. (‑), 2. (‑), 3. (‑), 4. (‑), 5. (‑)

キーワード（５つ程度）

（
（
連

）（
）（
絡

住所

）（
）

）

先
〒

氏名

所属

TEL

FAX

E‑mail実行委員会記入欄

受付日

年

月

日

受付番号：

（お願い）原則 Web からの申込み（http://htsymp‑me.eng.hokudai.ac.jp）となっております．なお，
Web からの申込ができない場合は苫小牧高専機械工学科 小原伸哉 宛 FAX：(0144)67‑8963 にお送りください．外国人著者の場合，英文著者名欄に記入頂くと共に，和文著者名欄もカタカナ書きでご記
入お願いします．

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日本伝熱学会には，内規にしたがい，学術賞，技術賞，および奨励賞が設けられています．つきましては，下記の要領にしたがって本年度の募集を行いますので，自薦，他薦を問わず，多数ご応募下さい．
記
１．

対象となる業績(1) 学術賞の対象は，原則として，最近３年間の Thermal Science and Engineering 誌に掲載された，あるいは，最近５回の日本伝熱シンポジウムにおいて発表し国内外の審査のある学術論文集に掲載された伝熱に関する優秀な研究論文とします．なお，受賞対象研究課題名は，必ずしも論
文題目と一致する必要はありません．
（今回より，Thermal Science and Engineering 誌に掲載された論文は，日本伝熱シンポジウムにおける発表の有無にかかわらず，受賞の対象となります．
）(2) 技術賞の対象は，公表された優秀な伝熱技術とします．
(3) 奨励賞の対象は，原則として，最近２回の日本伝熱シンポジウムにおいて優秀な論文を発表した若手研究者で，発表時に大学院生，またはこれに準ずる者（大学卒業後５年以内の者）とします．
(4) 学術賞および奨励賞の対象資格は，原則として本会会員に限ります．
(5) 贈賞数は，学術賞２件程度，技術賞１件程度，奨励賞４件程度とします．
２．

選考方法

(1) 各賞の選考は，「表彰選考委員会」が「日本伝熱学会賞審査・選考方法内規」によって行います．
(2) 表彰選考委員会は，公募の他に，各賞の候補を推薦することが出来るものとします．
３．

提出書類

(1) 所定用紙「日本伝熱学会

学術賞・技術賞・奨励賞(2) 論文抜刷または技術内容参考資料

６部(3) 日本伝熱シンポジウム講演論文集抜刷

６部

４．

申請書・推薦書」

１通（該当する場合）

提出先〒278-8510 千葉県野田市山崎
東京理科大学理工学部機械工学科
河村

洋

宛

(E-mail kawa@rs.noda.sut.ac.jp)

TEL 0471-24-1501 内 3909５．

提出期限：平成１４年１月９日（水）６．

問い合わせ先：提出先に同じ．

FAX 0471-23-9814

以上※申請書・推薦書は伝熱学会ホームページhttp://www.htsj.or.jp/からダウンロードできます．

伝熱2001 年 11 月

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申請者・推薦者名

印

所属（

）

論文題名または：
技術名
刊行物名または：
技術内容（論文抜刷または技術内容参考資料６部添付）受賞候補者（氏名(ふりがな)，本会会員資格・勤務先・職名・代表者の連絡先住所，E-mail， Tel，Fax）
代表研究者：氏名・所属・職名
連絡先

共同研究者：氏名・所属・職名

関連研究の伝熱シンポジウム発表（該当する場合）
論文題名：

講演発表：第回シンポジウム講演論文集頁（抜刷６部添付）

申請・推薦理由：

連絡先（推薦の場合）-43-

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第 6 回宇宙環境利用に関する地上研究公募のご案内
宇宙環境は、微小重力、高真空等の地上では得ることのできない特徴を有しており、広範な分野にわたる研究や実験、観測等を行うことが期待されます。
国際宇宙ステーション計画における我が国独自の実験棟「きぼう」等を利用した研究を目指す地上研究テーマを広く公募します。
●公募対象研究分野
微小重力科学
生物科学
宇宙医学
地球科学

微小重力物理学バイオメディカル
宇宙科学
宇宙利用技術開発の 8 分野●スケジュール
募集開始： 平成 13 年 12 月末（予定）締
切： 平成 14 年 2 月 28 日（木）消印有効研究開始： 平成 14 年 8 月〜
●問い合わせ先財団法人 日本宇宙フォーラム 公募研究推進部
電話：03−3459−1653 FAX：03−5470−8426
URL http://www4.jsforum.or.jp/
e-mail : koubo@jsforum.or.jp※詳細は、平成 13 年 12 月以降、各研究機関に発送する募集要領、当財団のホームページでご案内いたします。
※資料の請求は氏名、所属、役職、住所、電子メールアドレス、希望部数を明記の上、電子メールまたは FAX でお願いいたします。

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教官公募

富山大学工学部機械知能システム工学科教員公募(1) 募集人員 助教授または講師 1 名(2) 所

属 機械知能システム工学科 機械制御情報工学講座(3) 専門分野 機械制御情報（計算力学，シミュレーション工学，機械分子工学など）(4) 講義科目 シミュレーション工学，ソフトウェア工学演習など(5) 応募資格 年齢は 45 歳位までが望ましく，博士の学位を有し，大学院博士前期・後期課程の教育研究を担当できる方(6) 着任時期 2002 年 4 月以降のできるだけ早い時期(7) 提出書類
1)履歴書（写真添付，学協会および社会活動を記載，連絡方法）
2)研究業績リスト（学術論文，著書，国際会議発表論文，その他の論文，特許などに分類）
3)最近 5 年間の論文の別刷（コピーも可）4)教育と研究に対する抱負（ 1000 字以内）
5)応募者に関する意見を伺える方 2 名の氏名，所属，連絡先(8) 応募締切 2002 年 1 月 15 日(火)(9) 書類送付先および問合せ先〒930-8555 富山市五福 3190
富山大学工学部機械知能システム工学科
教授

岩城敏博

TEL & FAX 076-445-6796

e-mail:iwaki@eng.toyama-u.ac.jp(注)応募書類は，封筒の表に「教員応募書類在中」と朱書きし，書留で郵送して下さい．
応募書類は原則として返却しません．なお選考状況により別途書類の提出を願うことがあります．

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「伝熱」会告の書き方

伝熱2001 年 11 月

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事務局からの連絡

本会は、伝熱に関する学理技術の進展と知識の普及、会員相互及び国際的な交流を図ることを目的としています．

会計年度は、毎年４月１日に始まり翌年３月３１日までです．

会員種
別

資

格

伝熱に関する学識経験を有正会員 する者で、本会の目的に賛同して入会した個人

正会員または学生会員への入会の際は、入会申込用
紙にご記入の上、事務局宛にファックスまたは郵送で送り、郵便振替にて当該年度会費をお支払い下さい．賛助会員への入会の際は、入会申込用紙にご記入の上、事務局宛にファックスまたは郵送でお送り下さい．必要があれば本会の内容、会則、入会手続
き等についてご説明します．賛助会員への申込みは何口でも可能です．
（注意）

会費（年額）

８,０００円

賛助
会員

本会の目的に賛同し、本会１口の事業を援助する法人また
３０,０００はその事業所、あるいは個
円
人

学生
会員

高専、短大、大学の学部および大学院に在学中の学生で、本会の目的に賛同して入会した個人

名誉会員

本会に特に功労のあった者 ８,０００円
で、総会において推薦され 但し、70才
以上は０円
た者

推薦
会員

本会の発展に寄与することが期待できる者で、当該年度の総会において推薦された者

2. 「 日 本 伝 熱 シ ン ポ ジ ウ ム 講 演 論 文 集 」 を 無 料でさしあげます．
・正・学生・名誉・推薦の各会員に１部、賛助会員に口数分の部数（但し、伝熱シンポジウ
ム開催の前年度の３月２５日までに前年度分までの会費を納入した会員に限る）

・申込用紙には氏名を明瞭に記入し、難読文字には JISｺ -ﾄﾞのご指示をお願いします．
・会費納入時の郵便振替用紙には、会員名（必要に応じてフリガナを付す）を必ず記入して下さい．
会社名のみ記載の場合、入金の取扱いができず、会費未納のままとなります．
・学生会員への入会申込においては、指導教官による在学証明（署名・捺印）が必要です．

４,０００円個人会員と賛助会員の増加が検討されています．
会員の皆様におかれましても、できる限り周囲の関連の方々や団体に入会をお誘い下さるようお願いします．また、賛助会員への入会申込み受付におきまして、Ａ（３口）、Ｂ（２口）、Ｃ（１口）と分けております．現賛助会員におかれましても、できる限り口数の増加をお願いします．

０円

会費は当該年度内に納入してください．請求書はお申し出のない限り特に発行しません．会費納入
状況は事務局にお問い合せ下さい．会費納入には折込みの郵便振替用紙をご利用下さい．その他の送金方法で手数料が必要な場合には、送金額から減額します．フリガナ名の検索によって入金の事
務処理を行っておりますので会社名のみで会員名の記載がない場合には未納扱いになります．

会員は本会の活動に参加でき、次の特典があります．
1. 「伝熱」「 THERMAL SCIENCE AND
ENGINEERING」 を 郵 送 し ま す ．
（本年度発行予定： 5 ， 7 ， 9 ， 11 ， 1 ， 3 月 号 ）・正会員、学生会員、名誉会員、推薦会員に１冊送付
・賛助会員に口数分の冊数送付-47-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

事務局からの連絡（勤務先、住所、通信先等の変更）
勤務先、住 所 、通信先等に変更が生じた場合には、巻末の「変更届用紙」にて速やかに事務局へお知らせ下さい．通信先の変更届がない場合には、郵送物が会員に確実に届かず、あるいは宛名不明により以降の郵送が継続できなくなります．また、再発送が可能な場合にもその費用をご負担頂くことになります．
（賛助会員の代表者変更）
賛助会員の場合には、必要に応じて代表者を変更できます．
（学生会員から正会員への変更）
学生会員が社会人になられた場合には、会費が変わりますので正会員への変更届を速やかにご提出下さい．このことにつきましては、指導教官の方々からもご指導をお願いします．
（変更届提出上の注意）
会員データを変更する際の誤りを 防 ぐ た め 、変更
届は必ず書面にて会員自身もしくは代理と認められる方がご提出下さるようお願いします．

退会を希望される方は、退会日付けを記した書面
にて退会届（郵便振替用紙に記載可）を提出し、未納会費を納入して下さい．会員登録を抹消します．

長期間、会費を滞納されている会員の方々は、至 急 納 入 を お 願 い し ま す ． 特 に 、 平 成 12 年 度 以
降 の 会 費 未 納 の 方 に は 「 伝 熱 」「 THERMALSCIENCE AND ENGINEERING」 の 送 付 を 停 止 しており、近く退会処分が理 事 会 で 決 定 さ れ ま す ．

事

務

局

《業務内容》ⅰ )入 会 届 、 変 更 届 、 退 会 届 の 受 付ⅱ )会 費 納 入 の 受 付 、 会 費 徴 収 等ⅲ )会 員 、 非 会 員 か ら の 問 い 合 わ せ に 対 す る 応
対、連絡等
ⅳ )伝 熱 シ ン ポ ジ ウ ム 終 了 後 の 「 講 演 論 文 集 」の 注 文 受 付 、 新 入 会 員 へ の 学 会 誌 「 伝 熱」、
論 文 集 「 THERMAL SCIENCE AND
ENGINEERING」 発 送 、 そ の 他 刊 行 物 の 発 送ⅴ )そ の 他 必 要 な 業 務《所在地》〒 113-0034
東 京 都 文 京 区 湯 島 2-16-16
社団法人 日本伝熱学会
TEL, FAX： 03-5689- 3401
E-MAIL: htsj@asahi-net.email.ne.jp
HP: http://www.htsj.or.jp（ 土 日 、 祝 祭 日 を 除 く 、 午 前 10 時 〜 午 後 5 時）
（注意）
１．事務局への連絡、お問い合わせには、電話によらずできるだけ 郵 便 振 替 用 紙 の 通 信 欄 やフ ァ ッ ク ス 等 の 書 面 に て お 願 い し ま す．
２．学会事務の統括と上記以外の事務は、下記にて行なっております．

〒 184-8588 東 京 都 小 金 井 市 中 町 2-24-46
東京農工大学工学部機械システム工学科
望月 貞成
TEL:0 42-388-7088
FAX:0 42-388-7088
E-Mail : motizuki@cc.tuat.ac.jp

次の業務を下記の事務局で行っております．

第 40 期入会者 （ 2001 年 9 月 1 日〜 11 月 30 日まで）
正会員
有井
冨野
水田
吉野
坂元

伝熱

誠次
義孝
敬
愛子
剛

2001 年 11 月

学生会員
杉浦 規郎

宇部興産機械㈱アサヒビール㈱鹿児島大学
理化工業㈱住友精密工業㈱-48-

東京農工大学日本伝熱学会正会員・学生会員入会申込み・変更届用紙-49-

Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 165

日本伝熱学会 賛助会員新規入会申込み届け用紙

伝熱2001 年 11 月

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広告
Leading Edge the Thermal Technology

◇編集後記◇
本年も残すところ 1 ヶ月となりました．2001 年は「聖域なき構造改革」，そして「聖戦の同時多発テロ」と一文字で表すと「聖」の年でした． 11 月号は花村・塚田委員の担当で、 伝熱セミナー号 として発行することができました。原稿 ご執筆いただきました方々に厚くお礼申し上げます。
本誌への原稿の投稿、また、本誌に対するご意見・ご要望など、お近くの下記委員ないしは編集出版事務局までお寄せください。

第４０期編集出版部会委員
副会長
部会長
委 員
（理事）

（監事）
（評議員）

（事務）

河村
瀧本

洋
昭

東京理科大学
金沢大学

山田雅彦
花村克悟
岩城敏博
牧野俊郎
西村龍夫
太田照和
塚田隆夫
井上剛良
一宮浩市
鈴木 洋
高田保之
大西 元

北海道大学
岐阜大学
富山大学
京都大学
山口大学
東北大学
東北大学
東京工業大学
山梨大学
神戸大学
九州大学
金沢大学

TSE チーフエディター
西尾茂文
TSE 出版担当
永井二郎

東京大学
福井大学

平成 13 年 11 月 30 日
編集出版事務局：〒 920-8667 金沢市小立野 2-40-20
金沢大学工学部人間・機械工学科
瀧本 昭 ／大西 元
Tel : 076-234-4741 ／ -4742
Fax : 076-234-4743
e-mail: takimoto@t.kanazawa-u.ac.jp

本誌に掲載された著作物を複写したい方は，日本複写権センターと包括複写許諾契約を締結されている企業の従業員以外は，著作権者から複写権等の委託を受けている次の団体から許諾を受けて下さい．
なお，著作物の転載・翻訳のような複写以外許諾は，直接本会へご連絡下さい．
〒107-0052 東京都港区赤坂 9-6-41 乃木坂ビル 3F
学術著作権協会（Tel / Fax : 03-3475-5618）
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ISSN 1344-8692
Journal of The Heat Transfer Society of Japan

Vol. 40, No. 165
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2001 年 11 月発行
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