Vol. 39

2000

No. 159

November

Joint Research

2000

38
38
Joint Seminar Recent Numerical Approaches in Advanced Heat Transfer

Journal of The Heat Transfer Society of Japan
Vol.39, No.159, November, 2000

CONTENTS<Branch Topics>“Tohoku and Heat Transfer”, Recent Topics on Heat Transfer Research in Tohoku Area
Etsuro YAMADA (Akita University)
Seek Energy Resources in Snow-Fall Areas
Hiromichi UMEMIYA and Takao YOKOYAMA (Yamagata University)
Melting Behavior of Ice with a Combined Effect of Temperature and Concentration
Masahiro SUGAWARA (AKITA University)
Cold Heat / Heat Storage System using Ice( Ice Melting Heat Transfer in a Horizontal Elliptical Tube Located in Water )Koichi HIROSE (Iwate University)
Control of Spray Characteristics and Their Applications
Masatoshi DAIKOKU (Hachinohe Institute of Technology)
A Challenge to Extremely High Heat Flux Removal Technique using a Porous Medium
Saburo TODA, Kazuhisa YUKI (Tohoku University)<Serial: Joint Research>Preface to “Interviewing a group leader of joint research”
Interviewing a group leader of joint research,
6. Dr. Takaaki INADA, Senior Researcher of Mechanical Engineering Laboratory, AIST MITIInterviewer: Yasuo KAWAGUCHI (Mechanical Engineering Laboratory, AIST MITI)<Report on International Conference>
Report on the 2000 Meeting of Asssembly for International Heat Transfer Conferences
Masaru HIRATA (Shibaura Institute of Technology)<Calendar><Announcements>

Tohoku and Heat Transfer, Recent Topics on Heat

Transfer Research in Tohoku Area

Etsuro YAMADA (Akita University)

2

30

4
5
4

2

1

-1-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

支 部 の 話 題

支部の話題

雪国の熱源を求めて
Seek Energy Resources in Snow-Fall Areas

梅宮弘道・横山孝男(山形大学)
Hiromichi UMEMIYA, Takao YOKOYAMA (Yamagata University)

1. 緒言
雪は確かに少なくなった．高々2〜300 年のことであるが史実を見れば分かる．図 1 は新庄市に昭和８年(1933 年)設立された農林省積雪地方
農村経済調査所(雪調)に始まって科
技庁防災研究所新庄雪氷研究支所に引き継がれた新積雪深の収集データである．よく見ると寡雪年は所々に見られるが最近は特に目立つ．我々の世代では父，母から路上の雪の階段を降りて玄関に入った様子を聞いているがもう信じてもらえまい．
夏は方々の家屋敷に苔むした釣べ
井戸があった．その水の何とおいし
く冷たかったことか．子ども心にこれが不思議でならなかった．どこか

図1 新庄市最大積雪深の経年変化

ら来るのか．地面は苦い土なのに混沌から清浄がどうして生まれ出るのか．扇風機とクーラーの区
別もつかない子ども心に地下水の冷涼さは魔法の誘い水だった．
著者の一人，横山が地元の大学に入ったのは1967 年(昭和 42 年) である．まだ霧中にいた４年の春だった．「うちの会社で逆さ井戸をやっているよ」と町で散水消雪工事の方から信じられない言葉を耳にした．世に人工涵養井なるものの存在
は，遠くイスラエルやアメリカが中心で，日本で写1 鉄道レール消雪用実験施設、1973‑日本地下水開発株式会社にては地質調査所や東京ラジオなどでの試験的実施でしかなかった．

始まった，1973 年頃である．

学生を迎えてくれたのが日本地下水開発(株)の方々であった．「消雪した水を側溝へ流すだけでなく元の地下水へと返せないでしょうか」脳裏に

2．季節の誕生は地下の浄化能力と何かエネルギー生成能力が浮2.1 なぜ地軸は 23.5°傾いた？
公転軌道面に対する傾きのお陰で地球の熱環境

かんでいたのである．

は穏やかになっている．トーモロコシを焼く時，消融雪の熱源写 1 を念頭に帯水層蓄熱の研究が

伝熱2000 年 11 月

-2-

雪国の熱源を求めて時々回す．仮に短くもっと丸まったトーモロコシ
ならどうか．均一に加熱するために回すだけでな
く首振りも必要である．太陽と地球の場合，公転Tevsに加え自転軸の傾きにより均一加熱を促進してい

Tevw
Ms

る．それでも極冠地方は冷え切って膨大な氷をたMw

たえその分は全地表面を 54m 厚の氷で覆うほど

಄ᚱ

ᥦᚱ

である．

-Qs

Qw+Ew

Tets

2.2 惑星の汗の結晶，水

Tetw

地球の水のルーツはもっとロマンに満ちている．
Qets =(Qs+Ms)

地球は宇宙空間に分散した物質の衝突・結合の結⛘ኻ᷷ᐲ

果生成成長した．地球が隕石を取り込む過程で火の玉になりながらも，岩石の結晶水を解放しやが᷷ᾲၞて凝縮し海洋を湛えた．一説によれば遥かの宇宙

Qetw =-(Qw+Mw)

T

ᄐቄ⫾ᾲ႙

Tm

౻ቄ⫾ᾲ႙

s
ev

Tevw
Qets ᾲ㊂಄ᾲၞ

から海洋船団が水を送り込んだとも謎説く．

図 2 季節変化による蓄熱ｴﾈﾙｷﾞｰの有功化

水の蒸発・凝縮という気・液相変化過程と，融解・氷結という液・固相変化過程で，莫大な潜熱

度 Tets [K ] は年平均温度基準で半分まで降下するとを持つことが地表面温度環境を 0℃〜100℃にとどめるに大きな寄与をなし，極冠は巨大な氷蓄冷

しても，熱量はそのまま取り出せる．図 2 に示す庫である．
地球は太陽から恒常的に 1386W/m2(公転軌道垂ように周囲環境温度 Tevw は低くなることに注目す直面)の輻射熱という恩恵を受けている．その内のれば上記仮定でもエネルギー資源としてのエクセ

4 割をはね返すものの赤道と極地方とでは極端なルギーは高まる可能性はある．即ちアンバランスを生む．灼熱にさらされる赤道付近(

1
Tets = Tm + ⋅ Tets − Tm
2の熱を恒常的に極地へと輸送するのは，大気と含有水分であり，海流である．

 Tw 
E s = Qets 1 − evs  Tet 水や空気などによる対流と地軸傾斜により，気象の季節変化が作動する．山形の年平均温度は約





w
T
ev

∴= Q 1 −s Tm + Tet 




2

11℃で，夏期(7〜8 月)平均温度は約 24℃，冬期(1〜2 月)は-0.7℃で寒暖の差は 25℃ある[1]．

set

熱リサイクルの第一歩はエネルギーのカスケード利用であろうが空調などのように有用性を失っ

(3)

(4 )

ここで年平均温度性よりたものは難しい．夏期空調廃熱を資源化できない
だろうか？

Tm ≅

ここに季節がある．時折を越えて周囲環境温度

Tevs + Tevw
2(5)

これを式(4)に代入してが変化し，排熱そのものが付加価値を高めるまで





Tevw

Es = Qets 1 − sws Tev + Tev + 2Tet 


4



待つ(蓄熱する)のはどうだろう．
夏期周囲環境温度を T [K ]，排熱温度を T [K ] ，排
s
et

(6)

具体的に数値(表 1)を代入すると以下のようであ

熱エネルギーを[J]とする時のエクセルギーつまる．

り有功エネルギーEs [J]は
 Ts 
Es = Qets 1 − evs  Tet 

(2 )

これより

2.3 地域的，時間的バリエーション

s
ev

)

 297 s
E s = Qets 1 −
 = 0.051Qet
 313 ⋅ ⋅ ⋅ (1)(7 )となる．排熱を冬まで蓄熱した結果，その平均温-3-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題




272

Es = Q 1 −
297
272
2
313
+
+
⋅



4



を伴う一般帯水層での研究は不十分であった．蓄

(8)

s
et

= Qets 272 s
 = 0.090Qet1  299 熱に先立つ 1970 年代前半に人工涵養の研究が開始された．井戸寿命を伸ばす方法は同じ水質の涵
養水を用い定期的に逆洗することである．医学に(9 )おける輸血と同じことで収水層における拒絶反応を防ぐことが肝要である[2]．

従ってE s / Es =0.0733= 1.7
0.0479(10)

3.3 どれだけの蓄熱性があるかとなり，半年程の蓄熱を経て温度レベルは半分に1978 年の野外実験例を示す．夏期に 23.4℃，降下するにしてもエクセルギーは逆に増加するこ

9000m3 の微温水を 80m 深の帯水層に送り込んで

とになる．
表1

いる．図 3 が冬期に回収した微温水である．自然

単位
山形

(1)

山形の周囲環境温度

地下水温 16℃に対し 20℃以上で回収開始し，同量

s
ev

T

w
ev

T

s
et

T

Tm

s
et

T

回収量となる 9000m3 でも 17℃を保っている[3]．

K
297

K
272

K
313

K
284

K
299

この場合はペアになっている１組の井戸が熱干渉を起こしたことと自然地下水流の存在により蓄熱塊が流されたことにより回収率は 30%程度であっ3．帯水層蓄熱のコンセプト

た．

3.1 地下の保温性

上記諸要因を考慮し，回収率を 50%程度に保つ

地球の遷移エネルギーは太陽熱である．地球内条件が見出された．それは次の 3 条件である．

部は発熱状態にあるが地表面への内部からの熱流は太陽ふく射エネルギーの１万分の１以下に過ぎない．つまり地球はその地表面で 2 分されている．
地表温度の地中への浸透深さはおよそ 12m である．これに表流水の浸透が加われば例えば深度100m に亘って恒温層が形成される．この地層温度はその地区の年平均温度にほぼ等しい．保温特性に優れた地層が地表面に広く行き渡っていることになる．
3.2 魔法瓶への水の出入れ − 人工涵養
この種の熱の媒体は水を置いて他には考えられない．蓄熱地層としては含水可能で流動可の砂礫࿑3 ᄐᦼᶩ㙃᷷᳓䈱౻ᦼ࿁෼䇮㪈978ᐕ

層が第一，含水率は高いが流動性の無い粘土層が第二候補である．いずれも井戸がその重要な手段である．狙いとする地層まで井戸を掘削して水を出し入れする．
人為的に水を帯水層へ送り込む人工涵養技術は昨今の成果である．水には過飽和のガス成分が含まれることが多く，それが粒子と接することにより発泡し，砂層の間隙流路を閉塞する．或いはまた鉄バクテリアが井戸内，帯水層内で成長し第 2鉄を沈澱させる．同じように浮遊物(s.s)や含有成分が間隙で沈澱固化し流路を閉塞，つまり目詰りを生じさせる．逼迫する水資源確保の点からも人図 4 適正条件下における交互蓄熱・回収時の反転ﾊﾟﾀｰﾝ

工涵養が注目されてきたが，季節単位の反復運用

伝熱2000 年 11 月

-4-

雪国の熱源を求めて(1) 井戸軸を自然流に対し垂直にとる：独立

初 3m3/min あった浸透能力が 1m3/min へと落ち込(2) 蓄熱塊を回収可能領域内にとどめる：淀み点んでいる．原因は(3) 蓄熱塊による回収井戸の内包：内包(1) 浸透原水に含まれる s.s や細粒分による浸透面の目詰り．

このように自然に存在する地下水流に応じた井(2) 涵養池の温度上昇に伴う藻やプランクトン発戸配置と規模を確保することにより図 4 のように

生による目詰り．

好ましい蓄熱運用がなされ，年々成長し，回収率(3) 浸透水の気泡発生による目詰り．

も高くなって行くことが見出された[4]．この場合
半年後の逆運転による熱回収率は 50%以上となる．
3.4 真夏の夢

上記目詰まりは避けようがなく定期的回復作業が不可欠である．すき取りが中心である．三里浜

システムの運用形態を夏と冬とで逆転させる．
夏運転では冷熱エネルギーが正の価値を持つ．地下に蓄えた冷熱を引き出し，地上で利用した後，熱のごみとなった温熱を地下に蓄える．従来のエネルギー利用形態では熱ごみを空調室外機から大気へ捨てていたものである．その時不要な温熱でも寒い冬になれば有用になる．それまで蓄える．
冬運転ではそれら温熱ごみを利用する．主に暖房である．雪に悩む地域では第２利用として消融雪である．その結果エネルギーごみが出る．冷熱
エネルギーである．これを捨てないで，有用とな

図5 三里浜における地表浸透による温度波伝播実験とｼﾐｭﾚｰｼｮﾝによる比較、1987(昭和62年)

る夏まで地下に蓄える．
本邦で始めて実用化したのは山形市に本拠地を置く日本地下水開発(株)である．長年の先駆的試
験と成果が認められ，通産の代替エネルギー補助事業として小規模ながら具体的に帯水層蓄熱冷暖房を開始した．延床面積は 1000m2 程度，冷房は地下水による直冷，暖房は蓄熱水熱源の 30kW ヒ
ートポンプで COP は約 4.0〜5.0 で進められた[5]．
ほぼ同じ時期に本，山形大学キャンパスでも帯水層蓄熱がスタートする．年々歳々季節間熱回収率は上昇し[6]，遂には 60％台に突入している[7]．

gravel, 50mm diameter

こうなるともはや十分な蓄熱性能であり大量の顕熱を地下土壌に保存可能である．
3.5 自然農法への試み
とかく工業界にこだわりがちであるが微温冷水で十分な農業への適用も熱リサイクルにふさわし
い．農林省は昭和 53 年(1978)から砂丘地における「熱エネルギーの地下貯留」を始めている[8]．砂丘地の浸透性を利用した地表涵養で熱を送り込み，
平均地下水温度に対し極く微少の加温，加冷で役立たせる．実験は約 10 年間繰返され，1987 年(昭和 62 年)には 3 万 m3 を地表涵養し，4 ヶ月後のdune sand, 1mm diameter࿑6 ☸ሶᓘ䈮䉋䉎᷷ᐲવ᠞Ꮕ⇣䇮2⋧䍱䍡䍼䍷䈮䉋䉎䍚䍮䍋䍸䍎䍚䍌䍻

11 月 30 日から回収した．問題は 2 つある．第 1は何と言っても涵養能力の劣化である．例えば当-5-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題では緻密な観測井戸網が敷かれ詳細なデータが得その中でも郊外型庭付き一戸建てと考えている．

られた．それに依れば波打ち際へ向う自然地下水

いずれにしても建物はもっと低エネルギー仕様で

位勾配方向へと蓄熱塊は推移し，図 5 の通り 3 次

なければならない．熱源は太陽で集合化した補助

元シミュレーションとの一致性が見出されている熱源を考える．ここに地下蓄熱を組合せる．
せっかくの人工涵養が地下汚染を招くという可[9]．
第 2 の問題は，熱の伝播や回収が何によって左能性を封じるため，飲み水・洗い水以外は地下か右されその効率良い回収方法は何であるか．特にら出さないという新しい利用体系も考えておく必

不飽和の場合は元々空気が占めていた空隙を浸透要がある．即ち井戸内に地下と地上との熱交換器

水が流下するので粒子にいかに熱を与えるかが熱を設置し，エネルギーだけ温熱・冷熱を交互に取浸透にとって大きな問題となる．粒子が小さくなり入れるのである．従って 1 サイクルでエネルギ

ればなるほど瞬間的に水の持つ熱を粒子に与える

ー収支は正負でゼロにする．これを単一井戸で行が粒子が大なる程，例えば砂利から礫へと大なるう．その方法は井戸を上下に区切って使うか，竹に連れ，十分に熱が伝わらないまま間隙水の温度を真二つに割るように水平に区分するかである．

伝播が進行する．

例えば上下区分の場合，井戸回りの水と流れは図

土質における熱的不均一性を考慮する手法は同

7 のようになる．これを反転させて温熱回収・冷一空間に仮想的に空隙相と粒子相を配置し，相互熱蓄熱という逆運転を行う．ここからはいよいよ

熱交換しながら場が進行するという 2 式モデルに夢である．

よれば良い．例えば粒子の大小による熱伝播差違

室内モデルでは機能性試験がうまく行った．こは図 6 のよう生じる[10]．同じ見掛け自然地下水れを実地で試し，コスト削減を企て行きたい．こ

流速でも，空隙率の大小によって温度波進行は異れまでの単なる代替エネルギーだけではなく，なって来る．

CO2 ゼロエミッションの利点を持つ．

残された課題は山ほどある．井戸のどこから熱
5．地下蓄熱の世界的動向

浸透するか[11]もその一つである．
Q

あくまで地下蓄熱でゴングを鳴らしてみたいものである．1978 年に米国のエネルギー省からカリフ
ォルニア州バークレイへの国際蓄熱学会へと招き
表 2 Terrastock(12) ｼﾞｬﾝﾙ別発表数(全 115 件)
帯水
太 土壌 ﾀ ﾝ ｸ 相 変 化学 水
層蓄
化 蓄 蓄熱 蓄
陽 蓄熱 蓄
熱
熱
熱
熱
熱
12
19
16
８ 20
９
７

lh
2R
䍧䍻-䍛䍖䍶䍎䍻

ﾊﾟｯｶｰ
分離器

䍖䍼䍵䍑䍢䍜䍰䍻䍡䍆䍻䍖䍼⍴⛊㒐ᱛ䍠䍨䍼
lc

2r

図7 垂直ﾗﾝﾁｬｰ蓄熱素子概念
4．地下にこだわって東京のような密集型都市環境に自然エネルギー
利用の環境融合生活形態はあり得るだろうか．あり得るとすれば集合化は進んでいるものの分散型

図8 ﾈｯｶｰｻﾙﾑ市における太陽熱と地中蓄熱を利用した地域冷暖房概念図

蓄熱が可能な地方都市サイドであろう．正確には

伝熱2000 年 11 月

-6-

そ
の
他
24

雪国の熱源を求めてを受けた．その時実際に帯水層蓄熱を実施したの100 本に相当する．ATES(帯水層蓄熱)もまだ諦め

は日本(山形)とフランスだけであった．第 4 回でるべきではない．

はそれが 10 件の報告となり，その他を含め 35 件の報告がなされた．今年ドイツのシュツットガル

参考文献

トで第 8 回目が開かれた[12]．ジャンル別に地下[1] 国立天文台編，理科年表(机上版), pp.202, 丸善

蓄熱発表件数をまとめると表 2 のようになり，土(株), (1999).
[2] 横山孝男，梅宮弘道，日本地下水学会会誌，

壌蓄熱が主流となっている．例えば 100m 深で埋設杭熱交換器からの出力が公称 4.6kW である．決

17-2，(1975)，pp.97-111.
[3] 横山孝男，梅宮弘道，日本機械学会論文集(B)

して安くはないが国の内外で設置が現実のものと編，vol.46-402(1980-2)，pp.322-330.

なりつつある．地下水の有無や，水質に無関係，[4] 横山孝男，梅宮弘道，日本機械学会論文集(B)

地下水汚染の恐れ不用，それに欧米では CO2 ゼロ

編，vol.48-435(1982-11)，pp.2304-2314.

エミッションとキャッチフレーズが続く．実例と[5] 桂 木 公 平 ， 他 ２ ， 地 下 水 と 井 戸 ポ ン プ ，してドイツネッカーサルム市での概念図 8，杭配
置図 9 を示す．これらが EU の補助を受け，自治vol.28-3,(1986),pp.1-8.
[6] 梅 宮 弘 道 ， 佐 藤 良 弘 ， 機 論 (B 編 ) ，体が建設したものである．日本よりはまだまだエ
ネルギー資源を持つ北欧，北米であるが，自然エvol.55-No.520(1989-12), pp.3794-3802.
[7] 梅 宮 弘 道 ， 武 藤 剛 史 ， 機 論 (B 編 ) ，ネルギーへの熱意は広く大きい．会議の締めくく
りにハーネ教授は「石油が安いから自然エネルギ

vol.55-No.520(1989-12), pp.3803-3808.
[8] 小 林 郁 雄 ， 他 5 ， 地 下 水 と 井 戸 ポ ン プ ，ーは太刀打ちできないのだと弱音を吐くのは止めよう」と結んだ．

vol.31-No.8(1989), pp.1-11.
[9] 横山孝男，他 3，機論(B), Vol.59-No.563(1993-7),

地中杭熱出力は小さい．これに対し帯水層蓄熱は大きい．小生らの実績では季節間蓄熱でも 10〜

pp.2300-2305.

20kW，採熱だけなら百 kW のオーダーである．約[10] Takao Yokoyama, et.al.(3), JSME International

2 桁大きい．井戸１本分が UTES(土壌採熱管)約Journal Series B, vol.40-No.3(1997), pp.415-421.
[11] 横 山 孝 男 ， 東 浦 將 夫 ， 地 下 水 学 会 誌 ，vol.40-No.1, pp.17-31 (1998).

老人施設屋根と一体のｿｰﾗｰｺﾚｸﾀｰ[12] Proceedings of Terrastock 2000, 8th International
Conferenceon

ThermalEnergyStorage,

University Stuttgart, Germany, August 28 until
September 1st, (2000).

図9 土壌蓄熱領域、Neckarsulm, Germany 2/Sep.'00-7-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

Melting Behavior of Ice with a Combined Effectof Temperature and Concentration

Masahiro SUGAWARA (AKITA University)
0
Neumann

Stefan

1800
m

-5

Neumann

Stefan20wt%[1]

 ＝λＬ(∂ＴＬ／∂ｘ)−λＳ(∂ＴＳ／∂ｘ)ｈｆ m-----------------------------

 ＝ρＤ（∂Ｃ／∂ｘ）
ＣＦ m-------------（２）msemi-permeable plane

m

2,3

-8-

Neu-mann

Stefan(d)
100

NernstNernst[4]0.03mmFick

C

0.03mmT(b-1)

Stratified region
1)

[2,5]

(d-

(d-1)
TSi
100mm

T

-

i

L

H
50mm

10mm
(a)
(b)

Uncontaminated region(c)Fig.1 (a) Visual observations of flow in the liquid and predicted results of (b) velocity vector, (c)isotherms and (d) concentration isopleths at t=3 min-9-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

0Nernst1904
Nernst0.03mm
0.3mm

10

0
Le

400

1-C

F

Fig.2 Predicted profiles of vertical velocity component

Fig.4 Comparison of predicted and experiment for

Fig.3 Predicted profiles of temperature and water concentration in the liquid

temperature and mean melting mass-10-

t=5 minc(a)dFig.5 (a) Visual observations of flow in the liquid and predicted results of (b) velocity vector, (c)isotherms and(d) concentration isopleths at t=5 min

Fig.6 Local Nusselt number at the melting front

Fig.7 Comparison of experiments and predictions forthe mean Nusselt number at the interface-11-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

Nu
=

deg

=180degNu[1] Carslaw, H. S. and Jaeger, J. C., Conduction of Heat in
Solids, Oxford at the Clarendon Press (1959).
Nu[2]63-612(1997)2784[3] Sugawara, M. and Irvine, T. F. Int J. Heat Mass
Transfer, 43-9(2000)1591.
[4] Moelwyn-Hughes, E. A., The Kinetics of Reactions
in Solution, 2nd ed., Oxford at the Clarendon Press(1947).
[5]65-636(1999)2785.
[6]
37
Vol.
1999 9

Nu

NuE

-12-

氷を用いた蓄冷．熱支部の話題

氷を用いた蓄冷．熱（水平楕円管カプセルによる氷の融解熱伝達）
Cold Heat / Heat Storage System using Ice( Ice Melting Heat Transfer in a Horizontal Elliptical Tube Located in Water )廣瀬 宏一（岩手大学）
Koichi HIROSE (Iwate University)

1．はじめに東北地方は本州の北に位置し，南北に細長い地形
であり，国土面積の 18％を占めている．地形の中央を背骨のように奥羽山脈が走り，都市間距離が大きいとともに，冬期には北海道や北陸の一部とともに雪や寒さによる凍結など，寒さによる様々な問題に直面している地域である．その中でも岩手県は夏が短く，冬には厳しい寒冷地であり，豪雪もさることながら，凍結地域が多いことで知られている．
こうした中にありながらも，2000 年の夏は異常とも思える暑さで，使用電力量の増加傾向は収まる気配を見せない．こうしたエネルギー需給構造のアンバランスの低減化は緊急な課題の 1 つであり，雪や氷を用いた様々な対策が探られていることは周知のところでもある．また，氷は寒冷地としての岩手では，冬期には身の周りに普通に存在するものであり，
朝日をあびた氷柱の美しさや，バケツに浮かんだ氷の融ける形の妙味など，厳しい寒さの代表としての存在であるばかりでなく，美的・知的な興味を引く存在でもあり続けている．
こうしたエネルギー需給構造の時間的平準化の担い手という観点と，氷は水の中でどのように融けていくのかという単純な好奇心のような複合的な観点から岩手大学で行ってきている氷を用いた蓄冷・熱として水平な楕円管カプセル内での氷の融解熱伝達に関する研究を紹介するものである．
2．対象とするモデルについて
エネルギー需給構造の時間的整合性を調整するものとして，氷を用いて冷熱を蓄え，必要に応じて取り出して使う氷蓄熱システムは，その有効な手段の１つとして研究され，一部実用化されるに到っている[1]．氷蓄熱システムは大別すると，伝熱面の氷を連続的に離脱させて貯蔵を行うダイナミック型と，伝熱面に氷を固着させるスタティック型とに分けられる[2]．リキッドアイスとしてダイナミック型の製氷方式が実用化されている例もあるが，冷房性能の-13-

予測が困難であるとの指摘もあり，カプセル型の潜熱蓄熱方式を見直す動きもある[3]．しかし，こうしたカプセル型の場合，カプセル形状は円筒状や球状といった単純な形状のものがほとんどであり，任意形状についての研究は，カプセル周囲の熱媒体の自然対流による熱伝達と，カプセル内部の氷の融解を伴う熱伝達とが，相互に連成する複合熱伝達となるため，なかなか見当たらないのが現状である[4]．最近の加工技術の進展に伴い，任意形状管の製作が容易になり，ゼロコイルなどといわれ流動抵抗を低減化するため，熱交換器に楕円管を用いたものも考案されている．こうした自由度の高い形状に対する融解熱伝達特性および対流挙動などを明らかにすることも重要になってきている．ここでは，カプセルを楕円形状管とした場合について行った実験および数値解析から，カプセルの周囲温度や楕円管の配置角度などを変化させることによる氷の融解過程の違いなどに着目した熱伝達特性の変化を示している．
3．実験装置および実験方法
3.1 実験装置
図１に実験装置の概略図を示す．実験装置は大別
して恒温水循環装置，試験部，温度測定機器からなる．供試楕円管を厚さ 15mm のアクリル製の台に設けた前後のアクリル製支持板のほぼ中央に固定し，全体を静かに水中に設置した．供試楕円管は直径38mm，肉厚 2mm の銅管を用い，楕円率 1.4 の金型

図１

実験装置概略

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題を自作し，所定の楕円率が得られるまでプレスして製作した．実験水槽は幅 600mm，高さ 350mm，奥行き 290mm あり，周囲を厚さ 50mm の断熱材(発砲ポリスチレン)で覆い，一様な温度に保った．温度測定にはφ0.2mm の銅-コンスタンタン(T 型)熱電対を用い，外部零接点補償器を経由して，φ0.5mm の補償銅線を用いて温度測定機器と接続した．
3.2 実験方法
実験に用いた水は，蒸留水を減圧沸騰させ，空気の含有率を押さえたものを用いて凍結させた．試験
水槽の温度が設定温度になるまで約 3 時間ほど恒温
水循環装置を動作させ，試験水槽内が一様な温度に達したことを確認した後，恒温水循環装置を止め，流れを静止させた．その後，氷で満たされた楕円管を支持台に取り付け，水平を確認した後，全体を水槽内に静かに設置し，実験開始点とした．実験は周囲温度を変え，それぞれについて楕円管の配置角度を変化させて行った．温度測定の時間間隔は，設定した水温によって氷の融解に要する時間が大きく異なるため，周囲水温により 2，3，5，10 分毎と変化させて行った．また，温度測定と同時に融解面形状の写真撮影を行った．実験は楕円管内部で氷の融解が進行し，氷の中心支持用のアルミパイプが表出した段階で終了とした．
3.3 実験結果
図２(a),(b),(c)は，楕円管を縦型に配置した場合に，それぞれ周囲水温 5℃で 110min 経過後，周囲水温10℃で 45min 経過後、周囲水温 15℃で 22min 経過後の融解面の形状写真を示した．これらから周囲水温が 5℃と低い場合，氷は中心軸より下部側で融解が進み上部側に偏っており，上端部側が若干細長くなっている様子がわかる．周囲水温が 10℃の場合は氷の上部側が扁平になってきているが，全体的には中(a) T∞＝5℃，t=110min
図２

伝熱2000 年 11 月

心軸を同心状に囲むように融解していることがわかる．さらに，周囲水温が 15℃と高い場合は，逆に中心軸の上部側で融解が促進され，氷は丸みを帯びた形状となり，下部側に偏っていることがわかる．
4．解 析
4.1 物理モデルおよび座標系
図３には数値解析モデルおよび座標系を示した．
座標系には水平な楕円管の中心に原点を有する極座標系を用いている．物理的には水温 T∞の水中に，氷で満たされた楕円形状管を静かに水平に設置することによって，楕円管周囲の水が冷却され，自然対流が発生すると同時に管内の氷が融け始め，楕円管内外の自然対流場が熱的に複合しながら，内部の氷の融解が進行する場合に相当している．解析に際して，次の仮定を用いている．(1)流れは層流である．(2)ｋ，Cp およびνなどの物性値は一定である．(3)Boussinesq 近似が成立する．(4)融解に伴う氷の体積変化はない．(5)固相は中心で固定され，温度は融点で一様である．

図３(b) T∞＝10℃，t=45min

数値解析モデルおよび座標系(c) T∞＝15℃，t=22min

縦型楕円管における代表的な融解面形状写真（楕円率α＝1.36）-14-氷を用いた蓄冷．熱

基礎方程式は楕円管周りの自然対流部分と楕円管内部の融解を伴う部分に分けて表す．
4.1.1 楕円管周りに対して楕円管の配置角度を変化させるため，楕円管形状
および計算上の仮想境界面の両方を固定するために，
境界固定法[5]を用いている．

ηo =r − E (φ )B + (φ ) − E + (φ )++上記の独立変数を用いて変換した無次元化された基礎方程式を以下に示す（便宜上，＋記号は省略）．
エネルギー式∂To 1 ∂η o ∂ (To ,ψ o )+= ∇ o2To∂t πr ∂r ∂ (η o ,φ )∂ωo 1 ∂ηo ∂(ω, ,ψo )= Pro ∇o2ωo+∂t πr ∂r ∂(ηo ,φ )
∂f ∂T ∂η cosπφ ∂fo  ∂To ∂ηo ∂To + Pro Rao sinπφ o o o ++∂To ∂ηo ∂r
πr ∂To  ∂ηo ∂φ ∂φ 
渦度の定義式− ω o = ∇ o2ψ o

1 ∂To
1 ∂T
=λ
B − E ∂η o
E − F ∂η

楕円管内部における融解面の移動を表す結合条件式には次式を用いた．
  Fφ  2  1 ∂T∂F 
= − Ste1 + ∂tπF   E − F ∂η η = 0 
4.2 数値解析

壁面に初期温度として Tw,ini を与えた．また，融解面の移動は対流場の形成に比べて遅いことから，融解過程の解析には準定常近似を用いた．数値解析には差分法による陽解法を用い，連続の式には SOR 法を用いた．楕円管の相当平均半径の 2.5 倍の位置に仮想境界面を設け，熱媒体の流入・流出を考慮した．
結果を整理するのに用いた融解面での局所 Nu 数
は融解面における局所温度勾配と，その時刻における楕円管壁温度分布の平均値 Tw(t)を用いて次のよ
うに定義した．D は楕円管の相当平均直径を表す．

4.1.2 楕円管内部に対して
楕円管内部では氷の融解を伴う自然対流場となる．氷の融解に伴い融解面が移動するため，融解面と楕円管壁面の両方を固定化する目的で，楕円管内部にも境界固定法を導入した．そのための独立変数を以下に示した（便宜上，以後＋記号は省略）
．

η=

λo

数値解析においては，初期液相を仮定し，楕円管

運動方程式

Nu =

Tw,ini ∂T +
hD
hR
=2
=2
+
λ
λ
Tw (t ) ∂r

無次元伝熱量 Q＋は局所 Nu 数を融解面において積分することにより,平均 Nu 数は無次元伝熱量 Q＋を，
その時点での融解面の面積 S(t)で割ることによって

r − F (φ , t )E + (φ ) − F + (φ , t )+4.1.3 熱的境界条件について
楕円管周りの水の自然対流と氷の融解に伴う楕円管内部の水の自然対流との熱的複合系を考えるた
め，楕円管内壁での熱的結合条件として次式を用いた．

+

上記の独立変数を用いて変換した無次元化された基礎方程式を以下に示す．
エネルギー式

求め，それぞれ次式のように定義した．

Q + = ∫ NudS (t ) ,∂T 1 ∂η ∂(T,ψ ) 2 ∂η ∂T+=∇ T −∂t πr ∂r ∂(η,φ)
∂t ∂η

S

Nu =

Q+
S (t )

5．結果および考察

運動方程式∂ω 1 ∂η ∂(ω , ,ψ )∂η ∂ω+= Pr ∇ 2ω −∂t πr ∂r ∂(η ,φ )∂t ∂η∂f ∂T ∂η cosπφ ∂f  ∂T ∂η ∂T + Pr Rasinπφ++∂T ∂η ∂r
πr ∂T  ∂η ∂φ ∂φ 
渦度の定義式− ω = ∇ 2ψ

上式中の f o および f は楕円管周りと，楕円管内部の水の密度変化を考慮するための関数であり，水の密度を近似した藤井の式[6]から求められる．

-15-

図 4 には代表的な場合として，周囲水温が 10℃の時，楕円管を縦型に配置したものを示した．図４(a)には実験と数値解析による融解面形状の時間変化の比較を示し，図４(b)には数値解析から求めた融解後期(t=45min)における流れ場，温度場および融解面形状を示した．融解面形状の時間変化は撮影した写真から得たものであり，数値解析による融解過程は，時間の経過とともに融解面上部が扁平化する特徴を捉えており，実験結果と良く一致している事がわか
る．周囲水温が 10℃の場合，楕円管壁温度が上昇し４℃を越えるため，楕円管内部の融解面（０℃）と

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支 部 の 話 題の間に密度反転領域が生じ，流れ場が複雑なものとなる．図４(b)では管壁側に４℃を越える暖かい渦と，融解面側に４℃以下の冷たい渦が存在し，半径方向に渦が２重化していることがわかる，この冷たい渦が融解の進行を妨げ，暖かい流れが融解面上部で衝突流となるため，融解が進行し，上部側が扁平化した形状となる．
図５には代表的な場合として，周囲水温をパラメータとして変化させた縦型楕円管での氷の融解率の時間変化を示した．図からそれぞれの周囲水温において，実験結果と数値解析結果とは良い一致を示していることがわかる．これらから，水中に置かれた
楕円管内の融解熱伝達特性を，数値的に予測する事が可能であると思われた．
図６には周囲水温を 10℃とし，楕円管の配置角度をパラメータとして変化させた場合の，数値解析による融解面まわりの平均 Nu 数の時間変化を示した．
図から融解の初期には，楕円管の配置角度によらず高い値となっている．これは，融解の初期において，暖められた管壁と融解面との距離が小さく，温度勾配が大きいためと思われた．また，融解が進行する
につれて平均 Nu 数は安定するが，楕円管の配置角度による差はなかなか現れないことがわかる．周囲
水温が 10℃の場合，氷の融解面付近には４℃以下の冷たい渦が形成されるため，融解の進行に伴う流れ場の発達による差が現れにくく，融解開始から比較的長期にわたり，配置角度による平均 Nu 数の顕著な差は現れなかった．しかし，時間の経過とともに
平均 Nu 数の値は縦型で徐々に大きくなり，斜め型，横型となるにつれて小さくなるなど，配置角度による差が大きくなってきている．これは融解の進行に伴い，配置角度の違いによる流れ場の違いが，融解の進行に影響を及ぼすようになってきたためである．
本研究では，相当平均内半径が 17mm と小さいた
め，楕円管内部の Ra 数も小さく，対流の影響も小さいが，管径が大きくなるにつれて，配置角度の影
響は大きくなるものと思われ，縦型楕円管の場合には，融解が促進されることが期待される．
図７には特徴的な場合として周囲水温が 5℃の時に，楕円管の配置角度を斜め型にしたものを示した．
図７(a)には実験と数値解析による融解面形状の時間変化の比較を示し，図７(b)には数値解析から求めた融解後期(t=110min)における流れ場，温度場および融解面形状を示した．図７(a)から斜め型の場合，楕円管の中心軸下部側で融解が進行し，斜め上部で融解が遅く，うりざね型の融解面形状となっている．
数値解析結果を実験から得られた融解面形状の時間変化と比較し，定性的・定量的に良く一致していることがわかる．図７(b)では左図が等温線，右図

図５ 周囲水温による融解率の時間変化の比較（縦型楕円管の場合）

図６ 楕円管の配置による平均 Nu 数の変化
（T∞=10℃の場合）

伝熱

2000 年 11 月(a) 融解面形状の時間変化の比較(b) 数値解析による等温線と流線(t=45min)
図４ 実験結果と数値解析結果との比較（縦型楕円管，T∞=10℃の場合）-16-

氷を用いた蓄冷．熱(a) 融解面形状の時間変化の比較(a) 融解面形状の時間変化の比較(b) 数値解析による等温線と流線(t=110min)
図７ 実験結果と数値解析結果との比較(b) 数値解析による等温線と流線(t=45min)
図８ 実験結果と数値解析結果との比較（横型楕円管，T∞=10℃の場合）（斜め型楕円管，T∞=5℃の場合）
が流線を示し，流線から楕円管内部では氷融解面に沿って上昇する渦が見られ，楕円管周りでは単一な下降流となっていることがわかる．また，氷上部側のプルームが上昇する位置が鉛直軸側に近づいて来ており，うりざね型の特徴的な融解面形状が形成される．
図８(a)には周囲水温が 5℃の時に，楕円管を横型に配置した場合の実験と数値解析による融解面形状の時間変化の比較を示し，図８(b)には数値解析から求めた融解後期(t=110min)における流れ場，温度場
および融解面形状を示した．横型の場合，中心軸の下部側で融解が進行し，上部側では氷上面が徐々に扁平化し，最終的には上に凹の融解面形状になっていく様子が示されている．数値解析結果においても上記の特徴的な融解過程が良く捉えられていることがわかる．図８(a)から氷上面が扁平になってくると，周囲水温が 5℃の場合，氷上部では融解面付近で密度が軽く楕円管壁側で重くなり，密度的に不安定な状態になる．このため，融解の進行に伴い氷上部に２次渦が発生し，氷上面に向かう衝突流が形成され，氷上面に融解の進行する部分が現れ，融解面は上に凹の形状になっていくことがわかる．
5．おわりに
静水中に置かれた水平な楕円管内の氷の融解熱伝達についての数値解析と実験を通して，次のような思いを深くした．
(1)数値解析結果と実験結果との比較において，両者-17-には良い一致が見られ，実験的に得られた特徴的な融解面が形成されたメカニズムを数値解析から説明でき，水を用いた場合，密度反転現象の存在が非常に大きな影響を与えていることがわかり，興味の尽きない問題であることを改めて感じる事ができた．
(2)楕円管の場合，周囲水温や管の配置角度による平均 Nu 数の変化が見られ，こうした管の配置角度の違いを利用する事によって PCM に蓄熱する場
合は太陽光に面して斜め型に，熱を逃がさないよ
うにするには横型に，使用する時は縦型にするなどという，パッシブな伝熱制御の可能性が期待される．
参考文献[1] 稲葉英男・ほか 2 名，日本機械学会論文集 B 編，
61-589(1995)3296.
[2] 稲葉英男・福迫尚一郎，低温環境下の伝熱現象とその応用，養賢堂(1996).
[3] 野間毅・山下勝也，第 36 回日本伝熱ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ
講演論文集，(1999)353.
[4] 廣瀬宏一・ほか 2 名，日本機械学会論文集 B 編，
63-608(1997)1375.
[5] Saitoh,T., Trans. ASME, J. Heat Transfer, 100(1978) 294.
[6] 藤井哲・ほか 4 名，伝熱工学の進展 3, 養賢堂(1974).

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題

支部の話題

噴霧特性の制御とその応用
Control of Spray Characteristics and Their Applications

大黒 正敏（八戸工業大学）
Masatoshi DAIKOKU (Hachinohe Institute of Technology)
1．はじめに

著者らは既に 1980 年代にこの方法に着目し，二流液体の微粒化技術は内燃機関やボイラーにおける

体噴射弁の寸法形状が噴霧特性に及ぼす影響を調べ

噴霧燃焼や噴霧乾燥など幅広い分野に用いられていた結果[2]を応用して，図 1 に示す微細なスリットかる．液体の微粒化は基本的には液体に何らかのエネら噴出する液体を空気流で微粒化する方式の温室内

ルギーを加え，その表面積を増加させる操作であり，における農薬散布用の噴射弁を開発し，その特性を使用するエネルギーによって微粒化法はしばしば分実験的に求めた[3]．

類されるが，圧力式，二流体式，回転式が大勢を占図 2 は噴射弁ポートの寸法が噴霧特性に及ぼす影めている．これら液体微粒化装置は，その使用目的

響を調べた結果である．本実験における気液質量流に適した噴霧を得るためのものであり，広い意味で

量比 Ma/Ml の範囲では，噴孔径比 d2/d1=1.5〜2.5 でザは微粒化装置自体に関する研究のほとんどは噴霧特

ウタ平均径 d32 が最小値になることがわかる．した性の制御に関するものであるとも言えるが，本報告がって，農薬散布用の噴射弁として，d2/d1=2.25 のもでは，主に筆者がこれまでに携わり，また現在も継のを採用した．

続している二流体噴射弁の開発及び噴霧特性の制御

先に述べたように，近年の農薬散布は精密防除をに関する問題と液体微粒化技術の応用について紹介

目指しており，粗大粒子の生成を抑制する必要があしたい．

ること，また，温室等の閉鎖空間における農薬散布は人間にとって危険な作業であり，無人化が図られ

2.1

2．液体微粒化技術の応用ていることなどから，農薬を微粒化して長時間浮遊農薬散布における噴霧特性の制御可能にして，作物への付着効率を向上させる必要が農業分野における液体微粒化技術の応用例として，

ある．

農薬散布の問題[1]がある．従来は農薬を多量の水で

図 3(a)はモデル温室内に農薬を擬似した液体（灯

希釈して散布する方法が採られていたが，この場合

油 70%+乳化剤 30%）を噴霧して，その粒子径の時は生成される噴霧粒子径を小さくする必要はなかっ

間的変化をモデル室内の比較的高い位置と低い位置たが，薬剤が土壌表面に落下し，薬剤の無駄と土壌それぞれについて求めた結果である．噴射弁自体か汚染の問題が生じる．そのため，現在では，「精密防除」という，農薬の濃度を高めて散布量を少なくする方法が多く採られているようである．

図1

伝熱

スリット型二流体噴射弁

2000 年 11 月

図2

-18-

スリット型二流体噴射弁の噴霧特性

噴霧特性の制御とその応用に抑えられているために長時間浮遊可能であり，精密防除という目的に合致していることがわかる．この当時は大粒子を分離する方法で農薬散布したが，粒度分布幅が狭い噴霧，単分散の噴霧生成が理想であることは言うまでもない．
2.2

ウォーターミストの消煙・消火への利用

室内火災では，炎よりも煙が原因で死亡する例が多く，火災時における煙の抑制は避難及び救助双方の立場から重要である．一方，消火活動は放水，ス
プリンクラー等により行われてきたが，近年の OA化の進展に伴い，消火後の水損も無視しえなくなり，より微細なウォーターミスト液滴による消煙・消火の可能性が近年注目されているが，ミスト特性が消(a)サイクロンなしの場合

煙・消火に及ぼす影響に関する実験的研究はほとん
どなされていなかった．
著者らはウォーターミストを用いた効率の良い消煙・消火システム構築を目指し，その基礎的研究として，ミスト発生用渦巻噴射弁の設計・試作を液体微粒化技術の応用として行い，そのミスト特性が消煙に及ぼす影響を調べてきた[4-6]．
図 4 はミスト流量を一定（10 mL/s）に保ち，ミストのザウタ平均径 SMD を 91，109，170μm と変化させて，モデル室内におけるウォーターミストの消煙特性を調べた結果である．煙濃度を表すパラメー
タとして，減光係数 Cｓが用いられるが，それは次式で表される Lambert-Beer の法則；
図3

F = F0 exp(− C s L )(b)サイクロンを付加した場合
モデル室内における粒子径の時間的変化において，光源の光強度 F0，距離 L における光強度ら発生する噴霧は，当然のことながら粒度分布を持

F を測定することにより求められる．したがって減

ち，比較的大きい液滴を含んでいるが，モデル室に光係数の値が大きいほど，視界が妨げられることを流入直後に土壌表面に達してしまうために初期液滴意味する．なお，ここでの減光係数はミストを噴霧径の最大値(dp)max，最小値(dp)min は，それぞれ 10μm，する直前の値(Cｓ)0 で無次元化（Time=0 min にて Cｓ

4μm にとどまっている．また，初期径が 10μm 程/(Cｓ)0=1）したものである．いずれの粒径でも，噴の液滴では，噴霧後約 1 時間以内に落下・蒸発する

霧直後はモデル室に充満した煙に加えて，ミスト自ものの，約 3 時間経過後でも約 2〜4μm の液滴が室

身が光を遮断するため，減光係数がいったんわずか内に浮遊することを示している．したがって，農薬に上昇し，その後は時間とともに減少することがわ

を有効利用し，かつ長時間浮遊状態を維持するため

かる．なお，図中上部の破線はミストを噴霧しないには，噴霧直後の最大径で約 5μm が好ましいこと

場合，すなわち煙を充満させて放置した場合の減光がわかる．

係数を示している．ミスト平均粒径が小さくなるに

図 3(b)は二流体噴射弁で生成される噴霧をサイク

つれて，減光係数がより早く減少するが，これは，ロンに導入して，5μm 以上の粗大粒を分離・回収し同じミスト流量の場合，平均粒径が小さいほどミスた後にモデル室に流入させた場合の結果である．モ

ト粒子群としては粒子表面積の総和が増すことに加デル室内に流入する噴霧の初期液滴径は 4μm 以下

えて，農薬散布の問題でも見られたように，粒子の-19-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題

φ46
Liquid
No.1

No.3

No.2

76

Air

図5
図4

自己制御機能を持つ二流体噴射弁

ウォーターミストの消煙特性（ミスト流量=10 mL/s）

Liquid

沈降速度が小さく，滞留時間が長くなるために煙の吸着が良好に行われることが原因と考えられる．じゅうぶん時間が経過すると，減光係数の値は変化しなくなるが，これは各平均粒径について，ミストのTo

みが存在する場合の減光係数（図下部の 3 本の破線，

portlarger1 点鎖線，2 点鎖線）にほぼ一致しており，消煙の完了を意味している．

No.1

避難時において視界の確保は重要な要素であるが，図6

本研究では，煙が充満して視界が妨げられている初

No.2

No.3

To smaller
port

噴射弁内に組込んだ流体素子期状態から，モデル室内一側面の黒色壁面に記した
白色のマークが対面側から確認される時間（図中↓）

図 5 に示した二流体噴射弁[9]は，比較的大きな平を求め，ミストの消煙性能を比較した．マークが確

均粒径の噴霧を生成する大噴孔（Larger Port：LP）4

認できたのは，いずれの場合も Cｓ/(Cｓ)0=0.4 程度で個と小さな平均粒径の噴霧を生成する小噴孔あり，その時間は約 4〜12 分であることがわかる．

（Smaller Port：SP）8 個の 2 種類の噴孔計 12 個を持

特に粒径 91μm の場合に約 4 分であり，粒径が小さ

つ多孔式Ｙジェット型二流体噴射弁である．この噴いほど早く視界が回復することがわかる．

射弁は，図 6 に示す流体素子の組合せによって，2

火災時における 4 分という時間はけっして短い時

種類の噴孔への供給液体流量を配分することにより，間とは言えず，今後はさらに迅速な消煙性能を得る

噴霧全体としての平均粒径を一定に保つ制御を行うためのウォーターミスト特性を実験的に明らかにすものである．
著者らは LP の寸法形状が全体の噴霧粒径へ及ぼることに加え，ミストの煙粒子吸着の機構を検討す

す影響を調べ[10]，大流量域でも粒径の増大を抑え，る必要があろう．

良好な噴霧特性を得る噴孔の選定を行った．その結3．二流体噴射弁の噴霧特性制御

果，平均粒径は比較的大きいながらも液体流量によジェットエンジンや自動車用エンジンなどにおいらず一定の平均粒径の噴霧を生成することに成功しては，広い燃料流量範囲で噴霧特性を制御することた．しかしながら，流体素子自身の特性が各噴孔へが必要とされている．従来，機械的可動機構や噴射の流量配分，噴霧特性へ及ぼす影響に関しては依然

弁形状の変化等により燃料流量を制御[7,8]してきた不明な点が多かったため，各噴孔への液体の流量配が，厳しい信頼性や耐久性の要求にじゅうぶん応え

分決定や寸法形状に重要な役割を持つ流体素子に着られるものとは言い難かった．

目し，各流体素子（図 6 の No.1 及び No.2）のスプ

伝熱2000 年 11 月

-20-

噴霧特性の制御とその応用

10larger port(m Ll )m Ls,m Ll (g/s)

smaller port(m Ls)

5

0

0

5

10

15

m L (g/s)
図7mL=6.65 g/s
mL=11.9 g/s
図 9 微粒化模様（mA＝6.0 g/s）

流体素子の流量特性（mA=6.0 g/s）

ぞれから噴出した噴霧のザウタ平均粒径（SMDs：図100

中○，SMDl：図中◇）の測定結果と，噴霧全体のザ

SMD(μm)

ウタ平均粒径（SMD：図中△）の全供給流量 mL に対する変化を示す．ここで，噴霧全体の平均粒径
SMD は次式；

50

larger port(SMD l)smaller port(SMD s)SMD =Calculation

0

図8

0

5

10

mL
m Ls
m Ll
+
SMD s S MD lから求めた値である．mL が増加すると，SP，LP そ

15m L (g/s)

れぞれから噴出する噴霧の平均粒径は大きくなるも

二流体噴射弁の噴霧特性（mA=6.0 g/s）のの，噴霧全体のザウタ平均粒径は，供給液体流量によらず約 70μm と一定値に保たれていることがわ
かる．図 7 に示した流量特性では，mLs，mLl の大小

リッタオフセットが流量特性や噴霧特性に及ぼす影関係が逆転する mL の値が約 7 g/s であり，他のスプ響を調べた[11]．

リッタオフセット条件等における一連の実験結果でさらに，この二流体噴射弁の微粒化特性をさらにこのように使用する流量範囲のほぼ中央部で交差す向上させるため，液体の流量配分決定に重要な役割

る流量特性を示す場合に良好な噴霧特性を示す傾向を持つ流体素子内の主流・制御流の働きを流れの可があることがわかった．

視化法も併用して調べた[12]．

図 9 に空気流量 mA=6.0 g/s の場合について，微粒

図 7 は SP 及び LP に流れる液体流量 mLs，mLl の全化模様の液体流量 mL による変化を写真撮影した例

供給流量 mL（=mLs＋mLl）に対する変化を，微粒化

であり，この噴射弁から生成される噴霧全体のザウ

用空気流量 mA=6.0 g/s の場合について求めた結果で

タ平均粒径が mL によらず一定（図 8）になる現象をある．mL の増加にともない，mLs，mLl ともに単調に示している．流体素子を組合せることによって適正増加しているが，その増加率は mLs の方が大きい．

な流量配分（図 7）がなされるために，液体流量 mL

すなわち，小流量時では比較的平均粒径が大きい LP

が 6.65 g/s から 11.9 g/s に大きく増加しても，噴孔出への流量が相対的に大きく，大流量時では比較的平口で液膜をほとんど形成せず，また形成されたとし

均粒径が小さい SP への流量が相対的に大きくなるても，空気流により良好に微粒化されていることがために，噴霧全体の平均粒径を抑えることが期待でわかる．

きるのである．

限られた運転条件とはいえ，液体流量によらず平図 8 に，図 7 の流量特性に対応する SP，LP それ

均粒径を一定に制御可能な二流体噴射弁を実現した．

-21-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題

今後は，より大きなターンダウン比でも利用可能な

ミカルエンジニヤリング，32-1(1987)45．

自己制御機能を有する二流体噴射弁を開発すること[3] Daikoku, M., et al., Proc. of 4th Int. Conf. on Liquidはもちろんであるが，その設計法の確立が重要であAtomization and Spray Systems, (1988)465．

ると考えている．

[4] 大黒正敏・稲村隆夫，日本火災学会平成 9 年度
研究発表会概要集，(1997)36．
4．おわりに[5] 大黒正敏・寺井孝男・稲村隆夫，日本火災学会

本報告では，二流体噴射弁の農薬散布への利用，

平成 10 年度研究発表会概要集，(1998)192．

ウォーターミストの消煙への応用，自己制御機能を[6] 寺井孝男・大黒正敏・稲村隆夫，日本火災学会

有する二流体噴射弁を紹介した．究極の液体微粒化

平成 11 年度研究発表会概要集，(1999)272．

法といえば，実用レベルでの均一噴霧生成であろう[7] Lefebvre,

が，実現は困難な状況にある．一方で液体微粒化技

A.H.,

Atomization

andSprays,Hemisphere, (1989)155．
[8] 稲村隆夫・永井伸樹・井熊孝夫，日本機械学会

術は現在も噴霧燃焼をはじめ幅広い分野で用いられ論文集(B 編)，52-476(1986)1784．

ており，それぞれに要求される噴霧特性も異なって[9] 稲村隆夫・松岡憲一・永井伸樹，第 3 回微粒化いる．したがって，その粒度分布の制御をはじめ，シンポジウム講演論文集，(1994)254．

噴霧特性の制御が重要な問題あることは疑いのない[10] Daikoku, M., et al., Proc. of 7th Int. Conf. on Liquid

ところであり，今後も液体微粒化における噴霧特性制御に関する研究を継続したいと考えている．

Atomization and Spray Systems, (1997)318．
[11] 大黒正敏・酒井寛明・古舘仁・加賀拓也・稲村

参考文献

隆夫・丹野庄二，微粒化，8-24(1999)180．

[1] 毛利健太郎・西田恵哉，微粒化，8-23(1999)139．

[12] Daikoku, M., et al., Proc. of 8th Int. Conf. on Liquid[2] 大黒正敏・丹野庄二・三浦隆利・大谷茂盛，ケAtomization and Spray Systems, (2000)1378．

伝熱2000 年 11 月

-22-

多孔質体を用いた超高熱流束除去技術への挑戦

支部の話題

多孔質体を用いた超高熱流束除去技術への挑戦
A Challenge to Extremely High Heat Flux Removal Techniqueusing a Porous Medium

戸田三朗・結城和久（東北大学）
Saburo TODA, Kazuhisa YUKI (Tohoku University)
緒言

験を実施してきた[3,4]．本冷却装置は，高熱負荷核融合炉の炉心プラズマ周辺には第一壁，ダイ

1.

面の背面に金属多孔質体の片面を取り付け，流入

バータ，リミタなどの高熱流束負荷を受ける構造

する冷却材を多孔質内で蒸発させて除熱を行う蒸物，機器があり，超高熱流束および高粒子負荷も発潜熱による除熱システムである．本冷却システ

加わる厳しい環境に耐えることが要求されている．

ムの最大の特徴は，積極的な相変化の利用により

特にダイバータはプラズマに対向しており，中性

高温蒸気を取り出せることにあり，加えて水-蒸気子による体積加熱やプラズマからの粒子が輸送す

ランキンサイクルによる熱システムを構築できるる熱および放射熱などによる高熱負荷に耐えその可能性をもつ．
本報告では，ジュール加熱と比較してより高い機能を果たさねばならない．そのレベルは数十2MW/m が必要とされるが，設計上の裕度を十分に熱流束を生成可能なプラズマアークジェット発生

とり信頼のある設計を可能にするために，更に高装置を加熱源として用い，EVAPORON の除熱性いレベルの極限技術に挑戦し，実現することへの能評価実験，特に 10MW/m2 を超える高熱流束の努力が重要である．

除熱の可能性について検討する．

通常，平滑円管における水の強制対流熱伝達で
2.

は，流速等との兼ね合いで除熱性能に限界がある

多孔質体を応用する種々の技術

ため，平滑円管内に乱流促進体や遮蔽物を設置し多孔質媒体は化学工学の多く分野において使用

たり，管内壁面を加工するなどの特殊な冷却管をされ，その流動抵抗と熱及び物質伝達に関する多使用する場合が多い．従来からの代表的な水冷却くの知見が得られている[5,6,7]．また地熱システ

伝熱促進技術としては，(1)ねじりテープを管内にム[8]，原子炉の事故後解析[9,10]，高レベル放射

挿入してサブクール水を旋回流とする方法，(2)細線廃棄物処理[11]，多孔質ヒートパイプ[12][13]，管あるいは狭隘流路内に高速のサブクール水を流蒸発・凝縮促進[14,15]，断熱材中の水分移動[16]す方法，(3)流動方向に直交するフィンを高熱負荷など，その応用は多岐に渡り，多孔質体内の複雑壁側に設置し，フィン間に形成される循環流とそな流動状態との関連から学術的にも興味ある研究

れによるサブクール水の供給・排出を適切に制御対象となっている．従来の多孔質内熱流動に関すする手法，(4)配管内面に溝を切ったスクリュー管

る多くの研究から，高熱流束環境の冷却システム

内にサブクール水を流す方法，など様々が提案さに金属多孔質体を用いる利点として，

2

れており，50MW/m を超える定常除熱も報告され(1) 金属多孔質体の高い熱伝導率により，高負荷ている[1,2]．しかしながら，これらの冷却技術は面の表面で受ける熱を冷却材内部に伝えるこいずれも強サブクール水冷却に集約されており，とができる．
(2) 多孔質内では流路のスケールが小さいため，

動力炉レベルの熱サイクル構成を考えた場合には熱伝達率が高くなる．

不利な面も多い．当研究室では，従来の冷却技術(3) 多孔質構成物質と冷却材との接触面積が大きに対し，高熱負荷除去と高出力密度の両立を可能とする新しい冷却方式として金属多孔質体を応用

いため，伝熱面積が飛躍的に増加する．

した冷却装置 EVAPORON (Evaporated Fluid Porous(4) 積極的な蒸発を利用するため高温蒸気が得ら

Thermodevice)を提案し，その実用化に向け基礎実-23-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題

Table 1 多孔質の特性と形状パラメータ
Working gas

特性
気孔率
平均粒径
平均孔径

Coolant
Plasma jet torch
Plasma

[mm]
[mm]

0
0

多孔質試験体 No.
#2
#3
#4
42
42
42
160
160
160
9
9
9

形状

H

Copperblock[vol.%]
[µm]
[µm]

#1
47
500
25

di
de

5mm
5mm
5mm
5mm

0
0

15
10

15
15

20

de

Insulator
Porous media

di φGap, w

50 φ

Condenser

unit [mm]Condenser

Fig. 2 多孔質体の入口形状

TC6
TC5
TC4
TC3
TC2
TC1

Inlet flow

3mm のフランジにより伝熱体と接続される．フラThermocouples

ンジには流体出口用の内径 8mm の円管が 2 本設置され，耐熱用ホースを介し蒸気凝縮用の筒長

Fig. 1 試験部の詳細

300mm のガラス製リービッヒ冷却管に接続されている．円管流路下部には入口圧力測定用のマノ

れる．

メーターが接続されている．伝熱体である銅ブロ(5) 多孔質内のヒートパイプ効果により熱伝導率

ックの中心軸上に，直径 1mm のクロメル・アルが増加する．
が挙げられる．また本実験では 10MW/m を超え

メルシース熱電対（測定誤差±0.75%）が伝熱面

る高熱負荷環境での冷却実験を実施するため，多位置から 5mm 間隔で 3 本設置され（TC4, TC5,

孔質体内の冷却材流速は必然的に高速になると予TC6），伝熱体の軸方向温度分布が測定される．冷想される．当然，流速が速くなるに伴い熱伝達率

却材流入側温度に関しては，多孔質体底部の中心は増加するが，多孔質体内では流速の高速化に伴付近（TC2）と，底部から 20mm 上流（TC1）の 2

い分散現象による運動量と熱の輸送が顕著になり，ヶ所の温度，流出温度は銅ブロックとフランジの多孔質内の巨視的流れに垂直な方向への熱伝達がほぼ中間の温度（TC3）を直径 0.5mm のシース熱促進される．

電対でそれぞれ計測する．リービッヒ冷却管で凝2縮された冷却水は，多孔質体への流入速度を求め3.

るため，電子天秤でその流出量の時間変化が測定

EVAPORON を用いた高熱流束除去実験

3.1 実験装置と試験部の詳細
試験部の詳細を Fig. 1 に示す．高熱流束源としされる．冷却水の循環には最大流量 120L/min，定ては非移行型のプラズマアークジェット発生装置

ールバルブにより流量が調整される．

格出力 260W のマグネットポンプが用いられ，ボが用いられ，伝熱体を上面からプラズマ噴流によ

多孔質体には，球形粒子を充填・焼結した多孔り照射し，下面から EVAPORON により冷却する質材が用いられる．材質には耐食性の観点からス

簡単な体系となっている．本実験では冷却材としテンレススチールを採用する．構成粒子の粒径なて蒸留水が使用される．試験部はプラズマ照射さどの多孔質体特性および多孔質体入口形状によるれる伝熱体と，多孔質体を挿入した円管流路で構除熱特性の変化を評価するため，Table 1 と Fig. 2

成されている．伝熱体は直径 120mm，厚さ 20mmに示される 4 種類の異なる多孔質体が用意される．

の銅製円盤であり，側面は耐火セメントにより断多孔質体#1 と#2 は入口形状が同じで粒径等の特熱される．円管流路は内径 50mm，長さ 90mm，性が異なり，試験体#2, #3, #4 は特性が同じで形状

肉厚 3mm のステンレス管で，上部において厚さが異なるものである．本実験では，除熱に対する

伝熱

2000 年 11 月

-24-

多孔質体を用いた超高熱流束除去技術への挑戦

0.07
Porous media

Inlet velocity [m/s]

0.06

#1
#2

0.05

#3
#4

0.04

0.03

0.02

0.01
0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.16

Inlet pressure [MPa]Fig. 3 入口圧力と入口流速の関係

Fig. 4 伝熱体内部の時間変化

多孔質体特性の影響を#1 と#2 から，多孔質体入口

Tout は出口平均温度である．本実験では水の蒸発形状の影響を#2, #3, #4 から評価する．

割合を(1), (2)式から算出する．

3.2 実験条件及び方法
4.

本実験では，まず試験部に水を循環させ入口圧実験結果と考察

4.1 流動特性に対する多孔質試験体の影響

力を固定した状態でプラズマジェットを照射し測定を開始する．プラズマジェットのノズル出口孔

入口圧力と入口流速の関係を Fig. 3 に示す．ギ

径は 10mm，放電電流は最大の 300A である．作

ャップ幅 w は 5mm である．流出冷却水の流れは動流体であるアルゴン，水素，窒素の各流量をそ

蒸発に伴い脈動しているため，データには多少のれぞれ 30, 100, 25L/min と固定する．伝熱体への入ばらつきが見られるが，各多孔質体とも入口圧力

射熱流束はプラズマ噴出ノズル出口と伝熱体とのと入口流速はほぼ比例関係にあると言える．多孔距離 H に強く依存するため，本実験ではその距離

質体#1-4 では，多孔質体の構成粒子が一番粗い#1

H を 4.5, 7.0, 9.5, 12cm とする．各温度と冷却水量が最も流れ易く，次いで多孔質体に空けられた穴の測定時間は 80 秒間，プラズマ照射時間を開始後がより伝熱面近傍まで達している#4，多孔質体の10~70 秒の 60 秒間とし，主に入口圧力，多孔質試構成が密で入口形状に穴を持たない多孔質体#2

験体，及び Fig. 1 に示されるギャップ幅（流体出が一番流れ難いものとなる．これは当然，孔径が口幅）w をパラメータとする．

小さい多孔質体ほど圧力損失が高くなることを意

熱電対により得られる温度データから，伝熱体味している．EVAPORON の応用に関し，その多中心軸上の温度分布を指数関数による最小自乗法

大な圧力損失の軽減化は重要な課題であり，除熱から近似し，次式の平均除去熱流束を算出する．

特性との兼ね合いから孔径，形状，ギャップ幅のq rmv = −k Cu a1 a 2 exp(a 2 x w )最適化を計る必要がある．また流体出口となるギ(1)

ャップ幅 w を広げることで，流体がより流れ易く

ここで kCu は銅の熱伝導率，xw は銅ブロックとなることも併せて確認した．

多孔質体の界面位置を表す．また冷却材が除去す

4.2 EVAPORON の除熱特性と温度評価

る熱流束は多孔質体内部での水の蒸発割合をβ と先述の様に，プラズマジェットから伝熱体への入射熱流束はプラズマノズル-伝熱体間距離 H にすると，q rmv = m{c l (Tout − Tin ) + βh fg }強く依存し，H が短いほど伝熱体への入射熱流束(2)はもちろんプラズマ自身の温度も高くなる．Fig. 4からも定義される．ここで，m は質量流束，cl はに H=7.0cm の場合の伝熱体内部温度の時間変化

水の比熱，hfg は蒸発潜熱，Tin は冷却材の入口温度，を示す．多孔質体は#1，ギャップ幅 w は 5mm，冷-25-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題

110

550
H [cm]

500

100

Porous media

Outlet temperature [ C]

o

7

o

Temperature [ C]

4.5
450

9.5

400

12
350
300
250
200

#2
#3

80

#4
70
60
50
40

150
100

#1

90

0

0.005

0.01

0.015

30

0.02

0

0.02

0.04

Position x [m]

0.06

0.08

0.1

0.12

Inlet velocity [m/s]Fig. 5 伝熱体内部の温度分布

Fig. 6 入口流速に対する出口温度の遷移
0.12

[%]

却材の入口流速は 0.034m/s である．多少ノイズがEvaporation rate β

確認されるが，伝熱体の内部温度（TC4-TC6）はプラズマジェット照射とともに急激に上昇し，照射後 30 秒程度でほぼ定常状態に達しており，プラ
ズマの放電と冷却が安定的に行われていることが確認される．冷却水は多孔質体内で全て蒸発することはないが，出口温度 TC3 が非常に短い時間間

0.11
0.1

0.09
0.08

H [cm]
4.5

0.07

7
9.5

0.06
12

隔で振動しているため，試験部伝熱面付近の蒸気
0.05
0.01

相が激しく発達と崩壊を繰り返しているものと考

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05

0.055

0.06

Inlet velocity [m/s]

えられる．実験中の入口圧力も同様に振動していFig. 7 入口流速に対する蒸発割合

る．多孔質底部の温度 TC2 とその 20mm 下流での
水温 TC1 には温度差がほとんどなく，この実験条
件下では多孔質体入口底面には伝熱面からの熱のれぞれ x=0, 0.02[m]での温度勾配に比例するため，影響が殆どないと言える．本実験では，除去熱流

除去熱流束が入射熱流束を上回っていることが分束の算出に上述のプラズマ放電後半の定常状態にかる．定常状態での入射熱量と除去熱量は等しい

おける測定温度を使用する．Fig. 5 にノズル-伝熱ため，これはプラズマジェットから伝熱体への熱体間距離 H を変えたときの伝熱体中心軸上の温度の入射面積が冷却面側の伝熱面よりも広いことを分布を示す．多孔質体は#2，w は 5mm である．

示唆している．伝熱体に入射するプラズマ噴流のH=4.5, 7.0, 9.5, 12cm のときの入口流速はそれぞれ

熱流束分布は中心軸上でピークを持つと考えられ0.046m/s, 0.036m/s, 0.034m/s, 0.020m/s である．横るが，本冷却システムではその入射熱分布を，よ軸位置 x=0 は伝熱体と多孔質体の接触面，x=0.02

り狭い面積に集中させ除去していると言える．次は伝熱体のプラズマ照射面に対応している．試験に冷却材の出口平均温度に対する入口流速の影響部をプラズマ側に H=12cm から 2.5cm 間隔で近づを Fig. 6 に示す．多孔質体#1-4 とも w=2.5mm のデけるに伴い，伝熱体内の温度が飛躍的に上昇してータである．熱電対より計測される出口温度は，いることが確認される．補間される温度分布から蒸発が生じる場合に激しく振動するため多孔質試

伝熱体と多孔質体の接触面での熱流束を計算する

験体による明確な違いは見出せないが，流入流速と，H=12, 9.5, 7, 4.5cm の順にそれぞれ 3.01, 3.80,が速くなると共に冷却水の出口温度が低くなるこ

5.76, 9.79MW/m と，熱流束も飛躍的に上昇することが確認できる．これは Fig. 7 に示される流速増とが伺える．また H=4.5, 7, 9.5, 12cm のいずれの加に伴う多孔質体内における冷却水の蒸発割合の場合も，x=0 での温度の勾配は x=0.02 と比べ若干低下に起因するものである．またノズル-伝熱体間大きくなっている．除去熱流束と入射熱流束はそ

距離 H が長い場合，プラズマ自身の温度も低くな

2

伝熱2000 年 11 月

-26-

多孔質体を用いた超高熱流束除去技術への挑戦

qCHF [MW/m2 ]Porous media
#1
#2

10.0

#3
#4

1.0
0.1

0.2

Inlet pressure [MPa]Fig. 9 入口圧力に対する限界熱流束

Fig. 8 限界熱流束時における伝熱体内温度変化
るため蒸発割合も低下する．本冷却システムをエ相の成長と崩壊に起因していると考えられる．当ネルギー取り出し装置と考える場合，蒸発割合の然，熱流束がより高い環境での伝熱体内部の温度低下はエネルギー出力密度が低くなることを意味

分布は，これら多孔質内部での流動変化やポンプしており，すなわち本装置では定常状態を保持での振動に対し敏感となる．

きる最小限の流速で冷却水を循環させ，出力密度Fig. 9 に入口圧力と限界熱流束の関係を示す．

を高める必要があると言える．より高い熱流束を多孔質#1-4 とも w=2.5, 5mm の両方のデータをプ除去するには必然的に流速を速くする必要がありロットしてあり，入口圧力の上昇にともない限界

蒸発割合も低くなると予想されるが，Fig. 7 から

熱流束は大きくなり，ほぼ比例の関係が確認できは除去熱流束が大きい範囲（H が短い）にあってる．入口圧力が同じ場合，多孔質体#1, 4, 3, 2 の順

も蒸発割合は必ずしも低下することはない．こので限界熱流束の値は高くなる．これは多孔質内で他，ギャップ幅が 2.5mm のときは 5mm と比べ蒸の冷却水の流れ易さの順に同じである．入口圧力

発割合が高くなることを確認した．

と冷却水流速はほぼ比例の関係にあるので，限界

4.3 EVAPORON の限界熱流束特性

熱流束と冷却水流速もまた次式の比例関係が成り立つと考えられる．

前節で述べたように，冷却水流入速度を遅くす
ると冷却水の出口平均温度と蒸発割合は上昇し，

qCHF = c ⋅ u

エネルギー出力密度も高くなる．しかしながら，

ここで c は多孔質体特性・形状や実験条件による

冷却水入口速度が十分でない場合，伝熱体温度は比例定数である．限界熱流束 10MW/m2 を得るた

定常状態から非定常に移行するという限界熱流束めに必要な入口圧力は，多孔質#1 では 0.11MPa 程の問題が生じる．本冷却システムにおいては，高度で，#2, 3, 4 ではそれぞれ 0.14, 0.13, 0.14MPa で出力密度の観点から冷却水流速を入射熱流束を除ある．すなわち本冷却システムでは，僅か 0.1MPa

去できる最小の値に設定することが望ましい反面，のオーダーで 10MW/m2 の定常的熱除去が可能で

超高熱流束を安定的に除去するため，その最小流あり，更に多孔質体厚さ等のパラメータの最適化

速値にある程度の裕度を持たせて冷却水を循環さを計ることでより低い圧力損失での除熱が可能と(3)せる必要がある．Fig. 8 に定常状態から非定常状なると言える．Fig. 10 にギャップ幅 5mm のとき態に移行するときの試験部の温度変化を示す．多の限界熱流束と冷却水入口流速の関係を示す．多孔質体は#2，w=2.5mm，H=9.5cm のデータである．

孔質#1-4 の多孔質試験体の違いによる顕著な差は冷却水の入口流速は 0.017m/s で限界熱流束 qCHF

確認できないが，流速に対し限界熱流束はほぼ比は 3.4MW/m2 である．伝熱体内の温度分布は実験例的に上昇している．除去熱流束に対する多孔質開始からほぼ 40sec で定常状態に達しつつあるが，体の特性や形状の影響が明確に確認される低熱流

それ以降急激に温度が上昇している．この温度の束環境下における実験[3]では，冷却水の入口流速急激な変化は多孔質内の流動変化，すなわち蒸気は 10-4m/s のオーダーであり，本実験での入口流速-27-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

支 部 の 話 題

gap [mm]

Porous media

10.0

qCHF [MW/m2 ]qCHF [MW/m2 ]

10.0
#1
#2
#3
#4

5
2.5

5.0

1.0
0.01

1.0
0.01

0.1

Inlet velocity [m/s]

0.02

0.03

0.04

Inlet velocity [m/s]Fig. 10 限界熱流束に対する入口流速の影響

Fig. 11 限界熱流束に対するギャップ幅の影響と比較し非常に遅い範囲の流速を対象としている．

ンテナが可能となる，2)高温蒸気の直接発生によすなわち EVAPORON による除去熱流束と多孔質るエネルギー変換の効率化が図れる，など，核融体特性・形状の関係には，入口流速が強く依存し合動力炉のダイバータや第一壁などの高負荷壁のているものと推測される．流速が遅い場合，多孔問題を画期的に解決できることになり，その実現

質体に入射する熱は伝熱面近傍だけでなく多孔質のために大きく貢献するものと考えられる．

体内部へ深く伝達されるため，冷却水入口付近の

本報告は，平成十二年度博士後期課程を修了し流動状態，すなわち多孔質体入口の幾何形状にもた江原真司の博士論文の一部をまとめたものであ

強く依存する．これに対し流速が速い場合，熱のる．詳細に関しては同論文を参照されたい．

侵入深さは伝熱面のごく近傍であり，限界熱流束
これに対し多孔質体出口の影響，すなわちギャッ

参考文献[1] Boscary, J., Araki, M. et al., Fusion Technol., 35, 3,

プ幅を変化させることで限界熱流束に顕著な差を[2] Araki, M, Sato, K. at el, Fusion Technol., 29 (1996)

は多孔質体入口形状に依存しないと考えられる．

(1999) 289.
519.

Fig. 11 から確認できる．多孔質体は#4 である．図[3] S.Toda, S.Ebara et al, Proceedings of the 11th

中，式(3)に対応する比例定数 c の値は w=5 の場合

International Heat Transfer Conference, 4, (1998), 503.

で 1.74×108，
w=2.5 の場合では 2.63×108 である．

[4] S.Ebara, S.toda at el, Heat and Mass Transfer, 36,

すなわちギャップ幅が狭い場合により高い熱除去[5] 斉藤彬夫，大河誠司ら，機論Ｂ編 61, 582（1995）．
[6] 福田研二，長谷川修ら，機論Ｂ編 56, 529（1990）．
[7] A. P. De Wasch, G. F. Froment, Chem. Engng. Sci.

(2000), 273.

が可能となる．ギャップが狭い場合，出口流路面積の減少により逆に出口流速が増加するため，こ(1972) 567.

れが多孔質体内部の分散効果を高め，より高い熱[8] C. H. Sondergeld, D. L. Turcotte, J. Geophys. Res. 82

伝達を得ているものと推測される．またギャップ[9] M. Chung, I. Catton, Nucl. Eng. Des. 128, (1991) 289.
[10] I. Catton, M. chung, Nucl. Eng. Des. 151, (1994) 185.
[11] C. Doughty, K. Pruess, Int. J. heat Mass Transfer 31,(1977) 2045.

が狭い場合，多孔質内の冷却材は必然的に伝熱面近傍を流れるため，この効果も熱伝達向上に大き(1988) 79..

[12] K. S. Udell, ASME J. Heat Transfer 105, (1983) 485.
[13] C. Figus, Y. Le Bray, S. Bories and M. Prat, Proc, of the

く寄与していると考えられる．
5

11th International Heat Transfer Conference 4, (1998)
393.
[14] J. Y. Chang, S. M. You, Int. J. Heat Mass Transfer 40,(1997) 4449.
[15] J. Y. Chang, S. M. You. Int. J. Heat Mass Transfer 40,(1997) 4437.
[16] H. C. Tien and K. Vafai, Int. H. Heat Mass Transfer 33,(1990) 1263.

結言

金属多孔質体を応用した冷却システムを用いて，高熱負荷環境下における除熱実験を行った．本研
究で提案している EVAPORON による高熱負荷除去システムが完成すれば，1)高熱・粒子負荷の両面に耐えられる高熱負荷壁による核融合炉炉心コ

伝熱2000 年 11 月

-28-

ジョイント・リサーチ

Joint Research グループリーダーに聞く．工業技術院機械技術研究所 極限技術部
6．工業技術院機械技術研究所
稲田孝明主任研究官

ジョイント・リサーチ

Interviewing a group leader of joint research
6. Dr. Takaaki INADA,
Senior Researcher of Mechanical Engineering Laboratory, AIST MITI
聞き手：川口靖夫（機技研）Interviewer: Yasuo KAWAGUCHI(MEL)
研究課題：コージェネレーション負荷変動対応用高板と呼ばれる板にぶつけて氷を成長させるのです

性能氷蓄熱輸送法の研究
制度：NEDO 新規産業創造型提案公募事業
期
間：Ｈ９年〜１１年度
共同相手先：高砂熱学工業（株）総合研究所
小澤由行参与が，250kW 級の冷凍機の場合，その下の配管は高さ約 6m，太さ 600mm といった，塔状の大きなものになります．水は高いところから板（あるいは管壁）にぶつかり，槽内で 20 秒以上の時間をかけ，十分過冷却を解消した後，細い配管に入っていきます．こうしないと細い配管内で氷ができはじめ，−まず研究の背景から伺います．

配管が詰まってしまうのです．コンパクト化する

最近小型分散型のエネルギー源としてコージェネ

ためには，閉管路内ですべてのプロセスを終わら

レーションシステムが関心を呼んでいます．とこせるのが良いのですが，上流や下流の望まないとろが夏季の冷房負荷量，時間的変動量がともに大ころでは氷が発生しないようにするのが課題でし

きいために，何らかのエネルギー貯蔵が必要です．

た．

私たちの想定するシステムは，コジェネでは電気エネルギー出力が最大となるよう運転しておき，−問題解決のためのアイディアはどうやって得ま

余剰エネルギーを氷スラリーの形で貯めておく，したか．

というものです．そこでは，必要に応じて過冷却まずはじめは，過冷却解除板の真似を，能動的に水から自在に氷スラリーを作れる技術が必要です．

やってみようというところから出発しました．
「水にインパクトを与えて凍るものなら，超音波−この研究の目標は．

は効くだろう」と思ったわけです（図１右）．実際，

この研究では，氷蓄熱・輸送システムの製氷器内

静止した水でも，流れる水に対しても，数多くのに超音波発生器を組み込んで能動的に過冷却解消

氷結晶がバルクから成長し始め，優れた方法であを行わせようとしています．氷スラリーを生成することがわかりました．その後，超音波を使う方

るためには，冷凍機で水を０度以下の過冷却状態

法はキャビテーションによる瞬時の高圧場によるに冷やし，蓄氷槽へ輸送する途中で何らかの手段

固体核発生という別のメカニズムによることがわ

で過冷却の状態を解除しなければなりません．従

かってきました（文献１）．

来の方法では過冷却解消だけのために大きな装置が必要であり，過冷却水の温度にしても，特定の−共同研究でできあがった装置はどういうもので温度の状態でなければ氷スラリーがうまくできな

すか．またこの装置はどの程度の市場規模を持ついという不自由なものでした．そこで私たちは超ものですか．

音波を与えて過冷却解消を行う新しい方法を開発

写真１がそれで，太さは 300mm，長さは 1m ほどしました．

です（文献２）．従来の方式と比べると体積は 1/10
以下になり，配管に組み込むことができます．あ−今までは具体的に何が問題だったのですか．

る報告（文献３）によるとオフィスビルなどのセ

従来の方法では，図１左のように水を過冷却解除

ントラル空調のうち，２０１０年までに氷蓄熱シ-29-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

インタビュー：グループリーダーに聞く

キャビテーション気泡の崩壊
過冷却水

高圧状態の発生（>1GPa）
過冷却解除板

平衡凝固点の上昇
固体核生成

過冷却水

氷スラリー

氷スラリー
超音波発生器
従来技術（受動的な過冷却解消）

超音波を利用した技術（能動的な過冷却解消制御）・システムのコンパクト化
・過冷却解消の制御：高効率化
図１

超音波による過冷却解消
ㆊ಄ළེ

ステムに切り替え可能なもの，あるいは新規に設⿥㖸ᵄᝄേሶ

置される氷蓄熱システムは，合計で約 300 万 kWと見積もられています．この電力は１９９６年時

ㆊ಄ළ
⸃ᶖེ

点の最大需要電力の約 1.8%にのぼります．こうした大きな需要を支える機器をコンパクト化，高効1000率化できることは意味があります．
−さて，共同研究はどのようなスタイルで実行したのですか．
情報の交換はかなり綿密にやりました．研究を始めた時には，「能動的に過冷却を解消する」という目標を設定しただけで，手段までは決めていませ

D=300んでしたので，初年度はねらいを絞るために随分
ディスカッションを重ねました．その結果いくつ

図２完成した過冷却解除器

かの候補の内から，超音波を使う方法が有望だということがわかりました．その後も年間４，５回作るためにはメカニズムの解明が必要ですが，私はミーティングを開いてお互いのデータに対しての方ではある程度責任を果たせたと感じています．

つっこんだ議論をしました．

一方，本格的な製品とするためには，流れる水にその技術を適用し，氷の上流への伝播・成長を防−お互いの相手に対する貢献はどのようなものでいだり，下流での凝集・閉塞を防ぐ必要があり，したか．

高砂熱学工業がそれを担当してくれました．先方機技研では机にのる程度の小さな装置を使い，静の担当者である小澤さんはメカニズムの議論につ止した水の過冷却解消のメカニズムについて基礎いても遠慮なく意見を言ってくださり，対等な協的研究をし，高砂熱学工業ではより大きなスケー

力関係の中でお互いの研究や技術が伸びた，と実ルの装置で応用研究をしました．よりよい製品を感しています．

伝熱 2000 年 11 月

-30-

ジョイント・リサーチ−さて，共同研究をしてみて，カルチュアの違い

研究の最終段階になって，過冷却水に気泡が含まなどを感じたことはありませんか．

れている場合には，超音波の効果はさらに大きくあまり感じなかった，というのが本当のところでなることを見出しました．この方法で，過冷却解す．よその話では，成果の公表について公立の機消器はさらにコンパクト化，高効率化できるかも

関と企業では考え方が違うそうですが，今回のケしれません．また，パートナーは変わりますが，ースで発表に制約は一切なく，むしろ薦められま

来年からは氷スラリーの比較的長距離の輸送や，した．小澤さんのパーソナリティによるものも大過冷却現象の制御に関して共同研究を始める計画

きいですね．

です．

−共同研究のメリットと思うことは何ですか．

−どうもありがとうございました．

大学，国立研究所，企業とそれぞれに風土や使命には違いはありますが，得意なところを出し合っ

参考文献て，対等に共同すると良い成果に結びつくと思い[1] 稲田孝明，張旭，矢部彰，田中誠，小澤由行，ます．例えば機技研では，あれこれアイディアを

超音波振動を利用した水の過冷却解消能動出し，小型の実証装置を使ってその原理を確認す

制御 ，日本機械学会論文集Ｂ編, vol.65 (1999),

ることはできますが，数百 kW クラスの装置で本当

pp.3455-3460.

にうまくいくかどうかを知ることはできません．

[2] 三戸大介，小澤由行，谷野正幸，稲田孝明，

過冷却解消のメカニズムを考えながら，ああした

水の過冷却解除に関する能動制御技術の開ら，こうしたらと議論した結果が，企業との共同

発 ，日本冷凍空調学会論文集, vol.17 (2000),

によって現実の物に組んでもらえると「いいなあ」

pp.191-201.

と思いました．

[3] １９９７年電気事業審議会基本政策部電気負荷平準化対策検討小委員会中間報告．

−この研究の次の段階は．

-31-

Jour. HTSJ, Vol. 39, No. 159

2000
Report on the 2000 Meeting of Asssembly forInternational Heat Transfer Conferences

Masaru HIRATA (Shibaura Institute of Technology)
1998

8

11
12

2002

8

18

(

)

Grenoble

11

23
99

84

272,360

269,200

52

3,160

15,000()

12(Grenoble)
Prof. Jean-Marc Delhaye2Prof. Jean-Bernard Saulnier

Taine
10

9

2002

Prof. Jean

8

18

23

Atria World Trade Center

Grenoble
2

500

33
565

Grenoble
2000
10

12

9

)

10

Sciences Conference

4

54
2000

8

1

Web

(Prof. Jean Taine, Ecole Centrale Paris, 92295

Site

European Thermal(6Chatenay-Malabry Cedex, France, ihtc12@em2c.ecp.fr)

Kongress

9

10

Heidelberg

Haus Stadthalle Heidelberg
15(Steering Committee, SC
1

1)

Web Site

2001

1

Inter)

national Scientific Committee(ISC
4

1

ISC
2

SC

5

1

30

ISC

2

7

1

ISC
SC
ISC

Prof. S.T. Ro

ISC

9

SC
SC

ISC
12

1998

8

28

2002

-32-

15

2

15

1
ISC

2000

SC

3

ham de Vahl Davis, UNSW

Emeritus Pro-SC

fessor Brian Milton, UNSW

Prof. Eddie

e-mailLeonardi, UNSW

15SCWeb Site

7

2006

8

20

~26

Sydney Convention and Exhibition Centre
1

8

23

~25

250~300(

Grenoble
CD-rom

R.J.Goldstein

Grenoble

8

18

Prof. K.Stephan

Prof.
Prof. M.Hirata)

23

CD-rom

11

6
10

15

Proceedings
11

90

12
90
33

99

Admission Committee

8095Prof. R.J.Goldstein. Prof. G.Hewitt, Prof. S.Sideman
5

(

10

)
Grenoble

3

2002

8

18

13
(Sydney 2006)
Australasian Fluids and Thermal Engineering Society

Emeritus Professor Gra-

-33-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

行事カレンダー
本会主催行事
開催日
2001 年

5月

23 日（水）〜25 日（金）

行事名（開催地，開催国）

申込締切

第３８回日本伝熱シンポジウム（大宮，ソニックシティー）’01.1/19

原稿締切’01.3/9

問合先掲載号

第３８回日本伝熱シンポジウム準備委員会
委員長 望月貞成
東京農工大学工学部機械システム工学科内
FAX:042‑388‑7088,
E‑mail:htsymp38@mmlab.mech.tuat.ac.jp

本会共催，協賛行事
開催日
2000 年

行事名（開催地，開催国）

申込締切

11月

17 日（金）日本機械学会関西支部 ウィークエンドセミナー２０００「ＩＴ革命と２１世紀への扉を開く新製品・新技術」（大阪市 建設交流館）’00.11/10(定員300 名)

11月

21 日（火）シンポジウム「快適と健康をもたらす次世代の空調技術」’00.11/7

11月

21 日（火）〜22 日（水）日本機械学会関西支部 第２４５回講習会’00.11/14「構造・強度設計における数値シミュレーション技術の最先端(定員100 名)
動向」（大阪科学技術センター）

11月

29 日（水）〜 第３８回燃焼シンポジウム
12/１日（金） （アクロス福岡）

12月

4 日（月）〜
5 日（火）’00.7/28

日本機械学会関西支部 第２４６回講習会「熱流体計測の基礎と最先端技術」（大阪市 建設交流館）’00.11/28(定員100 名)

12月

14 日（木）〜15 日（金）第９回微粒化シンポジウム（つくば市 工業技術院）’00.10/6(講演申込)’00.11/24(参加申込)

12月

21 日（木）〜23 日（土）日本数値流体力学会
第１４回日本数値流体力学シンポジウム（中央大学理工学部 春日キャンパス）’00.9/20

原稿締切

問合先

掲載号

（社）日本機械学会 関西支部
http://www.jsme.or.jp/ks/（社）自動車技術会 事務局 小峰ふみ子
Tel:03‑3262‑8213, Fax:03‑3261‑2204
E‑mail:komine@jsae.or.jp
http://www.jsae.or.jp/（社）日本機械学会 関西支部
http://www.jsme.or.jp/ks/’00.9/18

九州大学大学院工学研究科機械科学専攻
第３８回燃焼シンポジウム事務局
Tel:092‑642‑3467(城戸),3404(村瀬),3468(北川),Fax:092‑641‑9744
E‑mail:sympo38@comb.mech.kyushu‑u.ac.jp
http://wwwsoc.nacsis.ac.jp/csj2/csj‑j/symp38（社）日本機械学会 関西支部
http://www.jsme.or.jp/ks/’00.11/10

日本液体微粒化学会事務局
慶應義塾大学理工学部 機械工学科
徳岡研究室気付 事務局長 徳岡直静
〒223‑8522 横浜市港北区日吉3‑14‑1
Tel&Fax:045‑566‑1514
E‑mail:tokuoka@mech.keio.ac.jp
東京理科大学 山本 誠
Tel:03‑3260‑4272 内3352,FAX:03‑3260‑4291
E‑mail:yamamoto@me.kagu.sut.ac.jp
http://www.rs.kagu.sut.ac.jp/〜
yamamoto/cfds14.html

2001 年
九州工業大学工学部機能知能工学科 湯 晋一
Tel:093‑884‑3174, Fax:093‑871‑8591
E‑mail:yuu@mech.kyutech.ac.jp
九州工業大学工学部機能知能工学科 湯 晋一
Tel:093‑884‑3174, Fax:093‑871‑8591
E‑mail:yuu@mech.kyutech.ac.jp

7月12 日〜13 日

混相流シンポジウム２００１（北九州国際会議場）

7月

12 日〜13 日

日本混相流学会 年会講演会２００１（北九州国際会議場）

10月

4 日〜5 日東北大学流体科学研究所 主催
The First International Symposium on Advanced Fluid
Information AFI‑2001（宮城蔵王ロイヤルホテル）-35-

東北大学 流体科学研究所 円山 重直
Tel & Fax:022‑217‑5243
E‑mail:maruyama@ifs.tohoku.ac.jp

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

Thermal Science andEngineering

501-1193

TEL 058-293-2530 FAX 058-230-1892
1-37-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

Tel No Fax No

-38-

38

13

5

23

25
331-8669

1-7-5
13

1

13
13

1
3

19
9

13

4

13

20

10

5

(048)647-4111

1

10

Web

http://ht.t.u-tokyo.ac.jp

3,000
Web
FAX

FAX

Web

3,000

FAX

FAX:(0298)61-7240
3800290-9-54822
4,000

CD-ROM
A4

2

2
13

26

60

1

CD-ROM

PDF
PDF
5,000

PDF

CD-ROM
CD-ROM-39-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

PDF
PDF

3,000

20-77(2000.4), pp. 27-32.

4,000

8,000

10,000

4,000

5,000

8,000
PDF

5,000

13

5

24
8,000

10,000

4,000

5,000

1

OHP
FAX

E-mail38
FAX: (042)388-7088, E-mail: htsymp38@mmlab.mech.tuat.ac.jp
38

-40-

【セッション分類表】(ⅠⅠ) 技術別分類
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，c-5:(thermal management 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-1:その他
ｅ:その他

Ⅱ)
(Ⅱ

現象別分類

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

Ⅲ)
(Ⅲ

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

オーガナイズドセッション

オーガナイズドセッションの分類については，12 月上旬にホームページ（http://ht.t.u-tokyo.ac.jp）に記載し
ます．

-41-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

第 38 回日本伝熱シンポジウム研究発表申込書 (原則原則 Web から申込み)
から申込み
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）

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

伝熱学会
会員資格

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. (オーガナイズドセッション

2. (

-

), 3. (-), 4. (-), 5. (-)

オーガナイズドセッション希望の方は下の欄に○を入れてください．その場合，上記分類へのご記入は不要です．

（ ）OS-1， （ ）OS-2， （ ）OS-3
キーワード（５つ程度）

（
（

）（
）（

）
（
）

）

連 絡 先
〒
住所
氏名

所属

TEL

FAX

E-mail準備委員会記入欄

受付日

年

月

日

受付番号：

（お願い）原則 Web からの申込み（http://ht.t.u-tokyo.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，工業技術院 機械技術研究所 宗像鉄雄 宛て FAX：(0298) 61-7240 にお送り下さい．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．

-42-

Joint Seminar
Recent Numerical Approaches in Advanced Heat Transfer
May 14 and 15, 2001 Seoul, Korea
under the joint sponsorship ofHeat Transfer Society of Japan andThermal/Flow Control Research Center of
Korea Institute of Science & Technology(KIST)
co-chaired by
T. Ito(Kyushu Univ.) and J. M. Hyun(KAIST)

Approximately 15 presentations have been organized by the chairmen, and an additional 5 presentations may be accommodated. Those who wish to present papers are asked to submit by e-mail abstracts in English (around 500 words), by February 28, 2001, to the seminar secretaries shown below.
Y. Takata (Kyushu Univ.)
fax +81-92-642-3400 takata@mech.kyushu-u.ac.jp
B. H. Kang (KIST)
fax +82-2-958-5689 bhkang@kistmail.kist.re.kr
S. J. Kim (KAIST)
fax +82-42-869-3210 sungjinkim@cais.kaist.ac.kr-43-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

5

A

JR

JR

(

20

URL: http://www.ritsumei.ac.jp/cinfo/map/index.htm

184-8588

2-24-16

TEL 042-388-7089
FAX 042-385-7204
E-mail murata@mmlab.mech.tuat.ac.jp
URL http://www.mmlab.mech.tuat.ac.jp/micromachine-44-

://www2.jsforum.or.jp/-mail:koubo@jsforum.or.jp-45-

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

事務局からの連絡【会費納入について】
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。
【変更届について】（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。
【退会届について】【退会届につ いて】
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。
【会費を長期滞納されている方へ】
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１１年度以降の会費未納の方には「伝熱」「THERMAL SCIENCE 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。

１．学会案内と入会手続きについて【目的】
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】
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。
【会員の種別と会費】
会員種別

資

格

会費（年額）

伝熱に関する学識経験を有する者
で、本会の目的に賛同して入会した
８,０００円個人
本会の目的に賛同し、本会の事業を１口賛助会員 援助する法人またはその事業所、あ３０,０００円
るいは個人
高専、短大、大学の学部および大学
学生会員 院に在学中の学生で、本会の目的に
４,０００円
賛同して入会した個人
正会員

名誉会員

８,０００円本会に特に功労のあった者で、総会
但し、70才以上
において推薦された者
は ０円

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

０円【会員の特典】
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

３．事務局について
次の業務を下記の事務局で行っております。
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 「 伝 熱 」「 THERMAL SCIENCE AND
ENGINEERING」 発 送 、 そ の 他 刊 行 物 の 発 送v) そ の 他 必 要 な 業 務・賛助会員に口数分の冊数送付
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）【入会手続き】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。

（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（ 土 日 、 祝 祭 日 を 除 く 、 午 前 10時 〜 午 後 5時 ）学 会 HP: http://wwwsoc.nacsis.ac.jp/htsj/index-j.html（注意）・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。

（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。

・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。
２．会員の方々へ【会員増加と賛助会員口数増加のお願い】〒 113-8656

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。

-47-

文 京 区 本 郷 7-3-1
東京大学大学院工学系研究科
機械工学専攻 庄司 正弘
TEL:03-5841-6406
FAX:03-5800-6987
E-MAIL: shoji@photon.t.u-tokyo.ac.jp

Jour. HTSJ, Vol.39, No.159

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TSE
TSE

12

11

39
223-8522

TEL: 045-566-1739
FAX: 045-566-1720
e-mail: hishida@sd.keio.ac.jp

3-14-130

107-0052
TEL/FAX:

9-6-4103-3475-5618

3F

Copyright Clearance Center, Inc.(CCC)
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In the USA
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ISSN 1344-8692(Journal of The Heat Transfer Society of Japan)
Vol. 39, No.159

2000

113-0034

2-16-1603(5689)3401
03(5689)3401
00160-4-14749

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The Heat Transfer Society of Japan
16-16, Yushima 2-chome, Bunkyo-ku,
Tokyo-113, Japan
Phone, Fax: +81-3-5689-3401

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