〈ワンポイント伝熱〉

<Branch Topics>

1.はじめに
1990年代後半から，全国の各地で水産義殖業の深刻な不振が続いている。たとえば，1998年には，広島湾でヘテロカプサ赤潮が発生し、それに伴う酸欠現象によって40億円を越えるカキ幣死の被害が発生した．また昨年，新潟佐渡島で８割に及ぶカキの大量斃死が発生し,関係者に大きな打撃を与えている.愛媛県では，90年代半ばまでの400億円に近い真珠年生産額が，最近ではその１割近くまで減少するほどの低迷が続いている。北海道噴火湾でも，98年に義殖ホタテの大量斃死があり，昨年末には，地巻きホタテの大量響死が発生した．三重県でも，この数年，国産アコヤガイの大量盤死が続き，真珠養殖業者を失意に陥れている。さらに，海水温度の上昇でサンゴが死滅し餌が無くなることによって魚が北上し，奄美大島のマベガイが食べられるようになり，その防御のために金網に貝をいれたところ，それに汚れや生物が付着し，貝が死ぬという事態まで出現している.これらの海域は広大であるにもかかわらず，流れが停滞し,海底にヘドロが堆積するという内湾特有の地理的地質的条件が存在することで共通しており，それに水質や水環境の微妙な悪化が加わると，上述の深刻な状況に陥るほど海が弱っている.このような深刻な事態に直面して,水産養殖業者は，必死に打開策を模索しつづけている．以上のような状況を背景として,地元カキ業者の依頼を契機として,カキ養殖業へのマイクロバブル技術の適用が98年から始まり，今日までにいくつかの成果を得てきた[1-3]. 本論では，それを踏まえ，最近のトピックスを紹介する。
2.マイクロバブル
2.1マイクロバブルとは
大成博文(徳山工業高等専門学校)
Hirofumi ONARI (Tokuyama College of Technology)
「マイクロバブル」とは,その発生時において, 10 ～ 30マイクロメートル（μ m）前後の気泡径を有する微細な気泡のことをいう.この気泡径が非常に小さいことは,従来のバブルが単に小さくなったことに留まらず,さまざまな固有の特徴を生み出すことになる。また，このようなサイズの気泡は，通常自然界には大量に存在しないことから,二重の意味で従来の「バブル」の概念や範疇を越えたものとして区別される必要がある.以下，その特徴を示す[1-3]. ①簡単，省エネ型の装置で，マイクロバブルを大量に発生させることが可能である. ②10 ～ 30 μ m前後の非常に均一なマイクロバブルが発生し，気泡同士の合体や吸収が起こらず，分散性に優れる. ③水中での上昇速度が非常に遅く，水域での酸素吸収効率に優れる.わずかな流れがあるとそれに追随して広範囲に漂うことが可能となる. ④発生気泡径ごとに寿命を有する. ⑤マイクロバブルの発生で,水のさまざまな物理化学的変化が起こる. ⑥マイクロバブルの物理化学的特性に依存して,生物の生理活性が起こる.これらの特徴を考慮すると,マイクロバブルには重要な高機能性が存在することが予測され得る.
2. 2 マイクロバブル発生装置
マイクロバブルの発生装置にはM型とW型の2通りがあるが，ここでは前者を中心に解説する．M型では，現在までにM1 ～ M2の装置が開発されている.いずれもマイクロバブルを大量に発生させることを特徴としているが,装置内にポンプで圧力水を送り，空気を自吸することを基本としている．装置の大きさは，最大で直径15cm，最小で数mm程度まで製作可能で，4 ～ 6cm程度を標準としている．図-1に，M1型装置を示す．また，それぞれの型式によってマイクロバブルの発生に関する特徴があり，それを踏まえ，適用対象ごとに装置設計を行うことが可能である．たとえば，ダム貯水池（兵庫県Aダム,山口県B貯水池など)では、M2型を10機程度配備した大型装置から，M3型２機を水中ポンプに配備した海面用装置（図-2参照)，実験室での小型水槽用のM1 ～M3の小型用まで揃っている.これらの装置の開発思想は,装置の内部構造をより単純化するとともに高性能化を図る。さらには、大型化，超小型化を可能にすることにあり，それがより新型の装置ごとに実現されている.
2. 3マイクロバブルの発生機構
マイクロバブルは，図-3に示されるように，次の2段階の流体力学的なプロセスを経て発生する. [第１段階]装置中心部に液体および気体の2層旋回流を発生させ，その回転軸部分に空洞を形成させる．また，この回転空洞部分を竜巻状に細くして,強力な回転せん断が発生させる．そして，装置上部から吸入した気体を，この空洞部に注入，通過させる． [第2段階]この気体空洞部を回転制御作用で切断・粉砕することによって，マイクロバブルが大量に発生する．この2段階を有する方式が従来とは異なる特徴といえる。また，マイクロバブルは空洞部で，液体中の気体成分が溶出して発生した成分と,自吸した空気の両方から構成されており，これも重要な特徴と
して指摘される.
2. 4 海水マイクロバブルの特徴
マイクロバブルの発生状況は,液体の性質に応じてそれぞれ異なる.その発生量は,蒸留水,水道水,海水の順でより増加する。これは，液体の組成に依存してマイクロバブルが発生することを示唆しており，当然のことながら，液体中に界面活性剤やアルコールを含んでも,その発生状況は異なる.そこで，海水中に発生したマイクロバブルを「海水マイクロバブル」と呼ぶ通常の自然界の海水には,植物性あるいは動物性のプランクトンを根源とする有機物を大量に含んでいることから，この有機物を含むと海水の表面張力が低下し,泡の形成がより容易となる．同時に，この有機物の混入は海水の粘性を増加させ，泡の強度や寿命を長期化させる[4]. -2図-4 ～ 7に，M 1-L型発生装置を用いて発生させた海水マイクロバブルの発生状況を示す。これより，海水マイクロバブルが装置稼動と同時に白く煙のように発生し、２秒、４秒とマイクロバブルが水槽内に増加し，10秒を過ぎると装置が見えないほどに水槽内がマイクロバブルで充満している様子が明らかである.この海水マイクロバブルの発生頻度を調べると,その気泡径が10 μ mをピークとして，ほとんどが5 ～ 40 μ mの範囲で分布する[1].この傾向は，水道水の場合と比較して発生気泡径が5 ～ 10 μ mlまど小さくなっているようで,この相異は興味深い現象である.ところで，自然界に存在するマイクロバブルは,約70 ～数100 μ m [4]といわれているが，それと比較すると,本装置によって発生したマイクロバブルは，その約1/10程度に相当する．また，発生量については, 毎秒1cm²につき3840個を観測している[1].これは，自然海岸における計測例の約120倍に相当する値となり，気泡径の小ささとともに，その発生量においても優れた性能を有していることが注目される.なお,これらの特徴を有する海水マイクロバブルは，数秒から数10秒間の寿命を有しているようであり,その発生から消滅までに至る物理化学的特性を明らかにすることが重要と思われる.
3.マイクロバブルによるカキ養殖効果
3. 1 広島カキとヘテロカプサ赤潮被害
わが国におけるカキ生産は広島県が第１位で，全生産量の約６割を占めている．しかし最近は，94年から年々生産量が減少し続け，最盛期の６割にまで落ち込むようになってきた.この不振の原因のひとつとして，ヘテロカプサ赤潮が指摘されている．ヘテロカプサは渦鞭毛藻の一種で，その正式名は， Heterocapusa circularisquamaと呼ばれている.この赤潮は，95年に広島県宮島西の大野瀬戸で大量発生し，カキやアサリなど２枚貝に約３億３千万円の被害を出し，さらに，98年8月末から9月にかけてヘテロカプサが大量に発生し，約40億円を越える被害（史上２番目）となった.もうひとつの重要問題は,赤潮が大量に発生した後に起こる「酸欠現象」であり，現地カキ業者内では，この現象が最も恐いと言われていた．現に98年には，江田島湾のカキ筏における水深2m以下のカキのほぼすべてが翳死した.
3. 2カキ用マイクロバブル発生装置
本システムの設計の際に,カキ業者から要請されたことは次の３点であった. ①装置を小型化し、カキ後の吊り手同士の間隔(約40cm）に入るようにする. ②馬動には水中ポンプを用い,筏同士や筏の任意の地点まで簡単に持ち運びを可能とする. ③水深10mまでの深さに設置可能とする.そこで，1カキ筏（縦23m，横11m）にマイクロバブル発生装置５セット（1セットは，水中ポンプl台とM2-Lカキ用装置(図-8)2機で構成)を設置することを基本とした．また，水深10mの位置に，装置1機あたり長分51のマイクロバブルを発生させるために小型コンプレッサーを利用した.そこで,以下の具体的目的のもとに99年5月から実験を開始した. ①酸素溶存効果を高め，酸欠を改善する． ②マイクロバブルの対ヘテロカプサ効果を調べる. ③マイクロバブル発生による水理学的効果を調べる④マイクロバブルのカキ生理活性効果を調べる. 3.3マイクロバブルによるカキ養殖効果図-9に,カキ筏下の水中で発生するマイクロバブルの流動状況を示す.マイクロバブルは,白い煙のようにゆっくりと上昇し，水深５～１０付近で滞留し、この領域で溶存酸素濃度を大幅に改善させた.これは,例年この水深域でカキの成長が良くなかったことから，好都合のカキ成長促進効果となった.図-10に，カキ筏内のマイクロバブル発生地点直上における溶存酸素濃度の経時変化の一例を示す.これより，夏場で常時酸欠状態になりやすい水深5m以下で溶存酸素濃度の改善は著しく，マイクロバブル発生開始後60分で最大1.5mg/l，90分で3mg/ lほど増加していることが明らかである．このほかに,マイクロバブルの発生によってカキ筏内の鉛直流動が生起し，水深5mまでの水域で最大2℃の水温低下，約10%の高塩分化が達成された[1]. これらもカキの成長における好条件となった.さて, 99年夏に入り,少数であるがヘテロカプサが観測されるようになり，カキ筏でのマイクロバブル供給が連日行われた．これは，直接的には低酸素水域の改善とカキの体力増強を狙って行われたが,それが非常に重要であった．この時期のカキは， 5mm ～数cm程度の大きさであり，この稚貝段階でマイクロバブルを供給すると大きく成長することが，夏を過ぎて秋の身入り状態になって判明した結果的にヘテロカプサも大量発生せず夏場のマイクロバプル集中的な供給が，当時としては31年ぶりに1年のもの (実質6ヶ月で出荷可能になった)のカキ「若」復活に大きく寄与していたことが徐々に明らかになった．この若の復活は，1年半から2年を要してカキ養殖を行っている広島カキ業者にとっては驚きであり，朗報となった（このニュースは, NHKなどマスコミで詳しく報じられた).さらに，朗報が加わったのは，昨年夏に，同じくマイクロバブル技術を用いて,広島では史上初めてとなる「若」の「夏ガキ」が誕生したことであった.これは,カキの養殖サイクルを約半年ずらして行われた結果であるが，この出荷で「R」の字がつかない月にはカキが食べられないという常識が完全に覆されてしまった．この夏ガキ出荷の決定的な要因は，カキが従来の半分以下の期間で成長することに加えて，ほぼ完全な除菌がマイクロバブルによってなされたことにあった．すなわち，出荷前の水槽でカキにマイクロバブルを15時間供給し，一般細菌教と大腸菌数が激減し，「検出できない」というほぼゼロに近い状態にまで改善した.この結果を踏まえ，夏ガキに関する広島県の「指針」が新たに制定された.図-11に,みごとに成長した今年の若ガキを示す.若ガキの特徴は,殻の成長よりも身入りの方が優先され，グリコーゲンの量が圧倒的に多く，おいしいことにある。図-12に，今年の若ガキと丸２年を要したカキの身の断面を比較している.カキの身の黒い部分は内臓であり，その周りの白い部分がグリコーゲンの豊富な身の部分に相当する.これら両者の相異は顕著であり,そのことが味覚でもすぐに確かめられた.さて，最大の謎は，マイクロバブル技術の適用で，なぜ，このようなカキが出現したかにあり，その原因としては，次の５つが考えられる． ①稚貝成長期にマイクロバブルを供給すると大きな成長率を発揮する. ②溶存酸素濃度改善，低温化，高塩分化を伴う３次元の流動がカキ筏内にゆっくりと形成される. ③夏場に産卵抑制を行う. ④カキ生体の除菌を行う. ⑤通常よりも２倍開口し，血流を促進させる．これらについては,より詳しい検討が今後必要とされるが，ここでは，⑤についてのデータの一例を図-13に示す。カキの心臓に血流計センサーを取り付け，カキの血流量と心拍波形を計測した．本図は，平均血流量を示しており，その縦軸は，マイクロバブルを与える前の血流量Q。で，マイクロバブルの供給量Qを無次元化している．これより，水槽図−12 若ガキ(右)と2年ものカキ(左)の比較内のカキにマイクロバブルを供給すると，血流量が急速に増大し，約20分後にはピークとなり，通常の約２倍の血流量が比較的長時間維持されている.注目点は，マイクロバブルの発生を停止しても約12分ほどは，それ以前の血流量を維持していることにある。その後，血流量は徐々に低下し，マイクロバブルの発生停止後20分でマイクロバブル供給前の血流量に戻っている.なお,マイクロバブルの供給開始前に,カキの血流量が徐々に増加傾向にあるが，これは，この実験の前に,異なるカキでマイクロバブルを供給する実験をおこなったために,マイクロバブルの残存効果があったことによるものと思われる.このように,マイクロバブルはカキの血流量を約2倍に増大させ，マイクロバブル停止後も，しばらくはその効果を持続させ,即効性とともに持続性も発揮されている。これは，カキ体内の新陳代謝が活発となり，体質改善が持続的に行われていることを示唆している．この生理活性効果によって，図-12に示されるようなグリコーゲンの蓄積量の相異が生まれたように思われる．なお，マイクロバブルの供給で，図-14に示されるようにカキは通常の２倍以上に開口するが，これによって，海水に含まれるプランクトンの摂取量が増大し,成長促進効果が付加されたとも考えられる.以上のように，マイクロバブルは，水質浄化の機能に加えて，生物の活性にも寄与することを特徴としていることが注目される.
4.ホタテ養殖効果
上述のカキ養殖における成果を踏まえ,北海道噴火湾において，ホタテ漁に関する実験が昨年5月から始まった．これは，（財）マリノフォーラム21からの支援を受けた長万部漁協から依頼されたもので，水槽と海面の2つの実験で構成されている．前者では,ホタテの稚貝から耳吊り貝までの作業時に使用し,後者では,図-2に示される装置を開発した.本研究は2001年3月まで継続されることから,現段階では，その中間的な報告しかできないが，以下の成果が明らかになりつつある. ①耳吊り(数cmまで成長したホタテをロープに吊り下げることをいう)作業時にホタテの驗死がなくなり，夜の作業を取りやめた（従来は，夜昼の2交代で作業をしていた).この斃死解消は,稚貝分散時においても同じで,従来よりも格段の進歩となつた. ②稚貝，耳吊り貝ともによく開口し(図-15)，従来を勝る成長を遂げている（稚貝段階では1.5倍の成長率を達成）. ③マイクロバブルを与えた貝とそうでない貝では付着生物が異なる．前者では，まったく付着生物がない。また，貝柱がよりやわらかく甘味があっておいしい. ④マイクロバブルで育ったホタテは元気がよく,貝柱の表面温度がより高い.これらの成果を踏まえると,マイクロバブル技術で新たに長万部ホタテブランドを創生する可能性があり、今年その実現が大いに期待される.
5.おわりに
マイクロバブルの物理化学的特性と,それを踏まえたカキおよびホタテ義殖に関する若干の成果を紹介してきた．これらの現地実験を通じて，いくつもの重要な課題が生まれており,それらの解明が今後重要となる。カキ、ホタテのほかに、アコヤ貝，マべ貝においても同様の成果を得ているが,それについては別稿に譲る。冒頭で述べたように，日本の漁楽環境は厳しくさまざまな否定的状況が生まれており，その改善に，マイクロバブル技術が役立つことを願っている。また，漁業のみならず，他の第１次産業，第２次産業，環境などの分野における問題解決に,本マイクロバブル技術を役立てることが期待されている. [1]大成博文，文部省科研報告書（1999）. [2]大成博文，資源処理技術，52-58(1999)46. [3]大成博文，高等専門学校の教育と研究，12-20 (1998) 3,4. [4]阿部友三郎，海水の化学，日本放送出版協会(1975). Jour. HTSJ, Vol.40, No.160支部の話題
Development of Pressurized Twin Internally Revolving Fluidized-bed Gasifier System for Treating Refuse Plastics寺内　誠・林　茂也（宇部興産(株)) Makoto TERAUCHI, Shigeya HAYASHI  (UBE INDUSTRIES,LTD)わが国の経済は「大量生産・大量消費」により，目ざましい発展を遂げてきたが，その一方で，これによって生み出された廃棄物は増大の一途をたどり，それらの最終処分場，焼却設備の立地はまずます困難な状況となっている．このような状況の中で，良好な環境の維持と経済の持続的な発展のためには廃棄物の発生抑制を図るとともに廃棄物を資源として有効利用する循環型社会システムへの転換を図っていくことが求められている.特に今日では,一般廃棄物のうち,容量で約56%,重量で約23%を占める容器包装廃棄物（1997年厚生省調べ）について，適正な処理が緊急の課題となっており，政府は1995年に容器包装リサイクル法を制定し,容器包装廃棄物の有効利用を推進することになった．2000年には容器包装リサイクル法が完全施行され，それまでのガラス瓶，ペットボトルに加えて廃プラスチック類も「容器包装廃棄物」に加えられることになった.ここに紹介する「加圧二段ガス化システム(EUP)」は容器包装魔プラスチックの再商品化技術の一つである「ガス化」に分類され，一般廃棄物系の廃プラスチックの化学工業原料化を目的とする. 「EUP」は1998年度に(社)プラスチック処理促進協会が新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)から受託し，宇部興産(株)と(株)荏原製作所が共同研究開発した技術である。実証設備（魔プラスチック処理能力30トン／日）は1999年11月に山口県宇部市内に完成し，2000年9月末に9ヶ月間にわたる実証試験を終了した．本報では，この「EUP」について，そのプロセスの概要及び特徴を，実証試験の状況を交えて報告する.本設備は前述の通り,容器包装廃プラスチックを原料として,加圧下で低温ガス化炉及び高温ガス化炉の二段ガス化システムにて熱分解及び部分種化させ, H,及びCO主体の化学工業原料として適した合成ガスを製造することを実証する設備である.設備の主要部分のプロセスフローを図1に，設備の外観を写真１に示す．以下に研究開発の中心となった工程を中心に説明する.実証設備主要部分プロセスフロ原料の廃プラスチックは前処理工程にて粗破砕の後，原料に同伴する鉄分が磁鍵機にて除去され，簡易成形機により成形される.成形された原料は原料供給系へ移送され,ロックホッパシステムにより低温ガス化炉へ供給される.低温ガス化炉は内部循環型の流動床ガス化炉であり,圧力0.8～1.6MPaG,温度600 ～ 800℃の条件下で運転される。流動媒体には珪砂を用いている.低温ガス化炉流動床底部から供給される酸素及び水蒸気をガス化剤として,原料魔プラスチックは緩慢な条件下にて数分解及び部分酸化され，分解ガス，タール，チャーの混合物を発生させ，後段の高温ガス化・除塵工程へ供給される．一方，原料中の不燃物は流動媒体と共に炉庭部からロックホッパシステムにより抜き出され振動縮により流通媒体と分離され，系外へ抜き出される. 2. 2 高温ガス化・除塵工程高温ガス化炉は旋回溶融型のガス化炉であり,上部に燃焼室，下部に急冷室を有している．燃焼室は圧力0.8 ～ 1.6MPaG，温度1,300℃以上の条件下で運転される。低温ガス化炉から供給された分解ガス,タール，チャーの混合物は，燃焼室側面から供給される酸素及び水蒸気をガス化剤として,瞬時に熱分解及び部分酸化され, H,, CO, CO,を主成分とする合成ガスを発生させる。また，低温ガス化炉からのチャーに含まれる原料中の灰分は燃焼室内の高温雰囲気下で溶融スラグ化される.燃焼室で発生した高温の合成ガス及び溶融スラグはガス化炉下部の急冷室にて外部から供給されたアルカリを含む急冷用水と直接接触し，200℃以下の温度まで冷却される．溶融スラグは水砕スラグとなって急冷室底部よりロックホッパシステムにより系外へ抜き出される.合成ガス中に含まれるHCIは急冷用水中のアルカリと中和反応し,塩となって水中に固定化される.また,合成ガスに同伴する未燃炭素および微粒のスラグは急冷室および後段のベンチュリスクラバ,ガス洗浄塔において水側に移動し,さらに後段のフィルタプレスより系外へ排出される.前述の通り，本プロセスは内部循環型流動床炉(低温ガス化炉)と旋回溶磁型ガス化炉(高温ガス化炉)とを組み合わせた技術で，次世代型ごみ焼却処理技術として脚光を浴びているガス化溶磁技術のうち流動床タイプをさらに発展させた技術であり，以下の特徴を有している. (1)原料原料となる廃プラスチックの種類に制限がなく塩ビ系や熱硬化性樹脂の処理も可能である. (2)ダイオキシン類ダイオキシン類は，1,300℃以上の高温雰囲気下に2～3秒間さらされるため,完全に熱分解される.さらにダイオキシン類の再合成についても還元無酸素雰囲気であることに加え，水による急冷により，再合成危険温度領域を瞬時に通過させることでこれを防ぐことができる. (3)合成ガス魔プラスチックから化学工業原料として使用可能なレベルのH, COを主成分とする合成ガスが得られる. (4)不燃物原料中に含まれる不燃物は低温ガス化炉から抜出し可能である．さらに不燃物中の鉄，アルミニウムは炉内が還元雰囲気であるため未酸化状態で回収することが可能でありマテリアルリサイクルに適している. (5)水砕スラグ高温ガス化炉から排出される水砕スラグはセメントへのリサイクルの他,建設資材等へのリサイクルの可能性がある. 2000年1月より9ヶ月間にわたる実証試験の状況について以下に記す.実証試験では燃焼不適物として収集された廃プラスチックAと容器包装リサイクル法に準拠して収集された廃プラスチックＢの２種を簡易成形機にて成形（RDF化）し，低温ガス化炉に供給した。それぞれの原料の性状分析結果を表1に示す.表1に示す値は平均値であり，実際は季節変動で代表される長期変動の他,廃棄物であるが故の不均一性に由来する短期変動（成分，発熱量，不燃物混
入量，嵩密度等）がある．焼却操作と異なりガス化操作での原料変動はガス化温度に与える影響が大きく，特に1,300℃以上の雰囲気の高温ガス化炉でのこのような変動は，安全面，合成ガス組成，スラグ挙動といった観点から重大な問題を引き起こず可能性がある。実証試験では，こうした変動特性を把握し，前処理工程（原料成形）及び原料供給・低温ガス化工程において可能な限り変動を吸収する運転操作方法の探索が重要課題となった.その結果, (1)原科成形性及び成形寸法,  (2)合成ガス流量一定化のための原料供給量制御， (3)低温ガス化炉の運転温度管理等が安定した運転に大きく寄与することがわかつた.高温ガス化炉で発生した合成ガスは,ダストの除去，熱回収が行われた後，H,,  CO,  CO,,  CH,について連続分析される.合成ガスの組成は概ね表２に示す通りであった.合成ガスの発生量は，原料性状，運転(試験)条件によっても異なるが原料単位重量当たり，約2,600m³(NTP)/tであった．一方，合成ガスの低位発数量は約8,400kJ/m³(NTP)であった．これらから計算される冷ガス効率は，目標値の「70%以上」に対し，概ね60 ～ 70%となっている．今後，運転条件を最適化することにより，70%以上を達成したいと考えている.
また，合成ガス中の微量有害成分については，化学工業原料に使用可能なレベルであることを確認している.低温ガス化炉底部から排出された不燃物を写真２に,高温ガス化炉急冷室から排出された水砕スラグを写真３に示す.不燃物は、アルミニウムやステンレス等の金属、石，陶磁器等からなり，金属類は未酸化の状態で抜き出されていた.水砕スラグはそのほとんどが厌分であり，未燃炭素のほぼ全量が微粒スラグ側へ移行していることがわかった．水砕スラグの溶出試験結果は，埋立基準値はもちろん，土壌環境基準値もクリアしており，セメントへのリサイクルの他,建設資材へのリサイクルの可能性も有している.原料重量に対する不燃物及びスラグの排出割合を表3に示す.原料中灰分と排出物のバランスは良く一致していた.以上，報告した「廃プラスチック加圧二段ガス化システム」の実証試験は，2000年1月に開始され，運転データの寄積を行って同年９月末に終了した. 2001年1月からは容器包装リサイクル法に基づく再商品化事業を開始する予定である.実証試験では,設計段階で予想し得なかったトラ
プルが明らかになった．紙面の都合上，触れられなかったが，予想外の種々のトラブル，課題について，設備上，運転上の改良・対策を重ねることで解決してきた.今後は廃プラスチックのリサイクルを支える技術の一つとして，より長期の安定した運転を目指し，本技術の優位性をアピールしていく所存である.
支部の話題—乾燥地における持続的な灌漑計画に関する研究— Application of Artificial Zeolite for Sand Improvement and Sustainable Irrigation Scheduling山本太平・魏江生(鳥取大学乾燥地研究センター) Tahei YAMAMOTO, Jiangsheng WEI (Arid Land Research Center Tottori University)現在我が国ではリサイクル資材の開発と利用に関する研究が積極的に進められている.人間社会で多量に排出される,種々の魔棄物を再加工してリサイクル資材を開発するには高いレベルの技術が要求される。非結晶性の石炭灰をNaOH水溶液で95° C程度の加熱処理すると結晶性に転化し、石炭灰表面にゼオライト鉱物(主にフィリップサイトとホージャサイト）が形成され，人工ゼオライトといわれる.人工ゼオライトはガスや水分吸着,イオン交換機能に優れている[1].人工ゼオライトの吸水機構を利用して土壌の保水性の向上が考慮される.わが国では透水性の高い畑地や灌漑施設の不十分な生産緑地に対し土壌保水材,土壌侵食が生じやすい緑地に対し緑化基盤材として利用されている.乾燥地では灌漑水や土壌に塩類を含むことが多いので,人工ゼオライトのイオン交換機能を利用して塩害軽減の効果が期待される.例えば、カルシュウム型の人工ゼオライトの場合ゼオライトを構成する特定イオンの交換が塩類土壌の改良に効果的になり，乾燥地の持続的発展に貢献できると推察される.本研究では人工ゼオライトを適用した持続的潜艇法の用水計画に必要なガイドラインの整備を目的とする.持続的灌漑法として節水的な利点を有する点滴灌漑を取上げた.鳥取大学の乾燥地研究センターの砂丘地圃場を利用して，1996 ～ 1997年度に人工ゼオライトによる砂丘砂の土壌改良，1998年度に人工ゼオライトの利用による塩類土壌の改良に関する実験を行った.ここではこれらの研究結果を利用して検討を試みた。なお、供試した主要な人工ゼオライトは木村化工機製(Kライト)であり，Na型とCa型の紛状ゼオライトまたは粒状ゼオライトを用いた.周知のように,乾燥地の砂漠化防止活動には砂漠緑化と農業開発がある。このうち，砂漠緑化は地球環境の改善に大きな役割を有している.例えば中国の砂漠地はわが国の近い位置に分布するので、環境改善のためには特に積極的防止活動が必要であろう．また，乾燥地は作物の生育を促す太陽エネルギーが豊富であるので,適正な痛慨条件下や土壌条件下ではわが国の場合より農業生産地として高い潜在力を有している.乾燥地は地球上の全陸地面積の40%近くを占める.砂漠化は乾燥地において年間580万haも達するといわれる.この砂漠化は土地利用別によって発生面積が異なっており，牧草地が320万ha，降雨依存農地が250万ha，権職農地が13万ha程度となっている.世界の灌漑農業は今世紀になって急増し，FAO (世界食料機構)によれば灌漑面積が2億5千万haに達する。耕地（草地面積を除いた農地）面積に対する港照率は17% (農地面積の5%)に過ぎないが、食物総生産量の1/3を担っている。大陸別ではアジア，ヨーロッパ，北・中アメリカが10 ～ 30%と灌選率が高いのに対し，南アメリカ，アフリカ，オセアニアが５～８%と低い. 21世紀の港腕開発は南半球を中心に進行すると推定される.一方, 1992年の地球サミット以来,港腕農法も環境との調和が課題とされ、持続的開発が謳われている．特に乾燥地は作物の生育を促す太陽エネルギーが豊富であるので,適正な土壌水分条件下では驚異的な作物生産が期待できる。持続可能な農法には,降雨依存方式と灌漑方式の二つの流れがある.前者では作物生産の発展が期待できない.乾燥地を有する先進国では後者が積極的に実施され、FAO等によって開発技術の体系化が進められている.灌漑農業が引き起こす砂漠化の課題は,土壌の風水食や塩類集積のメカニズムと対策,ひいては農地の持続的保全を目的にすることになる. 2.2持続可能な開発乾燥地の開発プロジェクトではプロジェクトを実施した結果水資源の枯渇や塩類問題が生じ,開発前より砂漠面積が拡大した事例が多い.乾燥地開発に携わる研究者や技術者が十分考慮せねばならないことは,砂漠化が進行しないように開発プロジェクトを研究，計画，実施することである。図lは持続可能な開発に関する概念図を示す。ここで環境保全はリサイクル技術開発と同じ概念と考えた．持続可能な開発方式には②と③の２種類が提案される. ②の自然回復により環境保全を保つ方式は，過去の歴史においてもしばしばみられる．開発に伴う砂漠化と自然回復のパターンが繰り返され,対象地において新しい発展が期待されない.実証的開発方式では, ③の開発に伴う環境保全を策定することが重要になる。ここでは，自然回復方式より優先させ,対象地に古来発達した伝統的技術と先端技術との融合を図り,総合社会を将来像とした乾燥地開発について提案したい.次に,現在わが国が国際的に貢献している乾燥地開発はフィールドにおける実証的な開発活動と先端技術による環境保全開発技術に分けられる(表1参照)[2].本研究はリサイクル開発技術の一翼を担うが，研究対象はオリジナルな分野を有し，乾燥地における塩類土壌の改良,ひいては砂漠化農地の再生と特統的保全を目標にしている.点滴法は,に特徴を有するので,乾燥地の代表的濁漑方式としてみなされている．灌漑施設は，水源，配水管路,末端制御装置,給水管路,点滴ブロック等から構成される(図2参照)、配水管路から取水された圧力水は，末端制御装置によって，点滴プロックへの切り換え，一定の使用圧力(1 ～ 0.5kg/cm²)への調整，除塵，液肥混入，雍水時間の設定等が行われ，給水管路を経て点滴プロックへ送られる.点滴プロックでは，滴下管が作物の植栽間隔に対応して配置（地表，棚上，地中）されている．滴下管には取り付けタイプのエミッターと演下管と一体化したタイプのエミッター（点滴チュープ）があり，これらのエミッターによって圧力水は水滴状になり作物の根元を中心に滴下する[3].点滴法では土壌水分が２次元または３次元に分布するので,湿潤域と水分消費域が必ずしも同一領域を示さない（図３及び図４参照）[4].湿潤域は雍水対象領域を示す.水分消費域は作物根が分布している領域で一般に圃場全面を示すが,基本単位としては適下管間隔の中央から中央までの領域になる。この結果水分消費は雍水の場合主に湿潤域において生じ，降雨の場合湿潤域と非湿潤域で生じる．点滴法の計画灌漑水量までの算定過程が図５のように整理される[5]. まず対象作物の好水分作物保数を求める．次に湿潤幅の決定，点滴ＴＲＡＭ (DTRAM),水分消費域における消費水量を求める.ここで，マイクロ総迅速有効水分量(MTRAM)は湿潤域における深さ別の平均減少水分量から求められる点滴法の総迅速有効水分量である。MTRAMは湿潤面積率(全湿潤域面積／圃場面積)を乗じて水分消費域を対象にした全面換算仮想TRAMに変換する．次に，全面換算仮想TRAMを水分消費域の計画最大日消費水量で除して計画間断日数が得られる.点滴法の計画間断日数は，MTRAM，全面換算仮想TRAM，湿潤面積率，消費水量等の要因によって左右され，一般に従来法（スプリンクラー法や地表法)に比べて短くなる。また計画権識水量は，（計画 日数)となり，点滴法では1回当りの計画灌漑水量が従来法より小さくなる。これらの結果から，用水計画上，点滴法は少量頻繁の権既になりきめ細かな水管理を必要とする。一方，水源水量を算定する場合を図６に示す。ここで純用水量とは，圃場単位用水量から有効雨量を差し引いた計画淹漑水量のことであり，計画日消費水量，間断日数，有効雨量等の計画諸元値を用いて計算できる.多目的利用を行う場合には，圃場管理用水量を考慮する．純用水量と灌漑効率によって粗用水量が求まり,粗用水量の積み上げ計算と地区内利用可能水量,その他用水量を考慮して水源水量が決まる[6].砂丘砂において人工ゼオライトを混入すれば作物の根群域水分量の増加が認められた.本研究で供試した作物は牧草類がトールフェスク，コーン等，野菜類がダイズ,オクラ,ビート,サイトウ,ヒマワリ等である。多くの供試作物の生育・収量が向上したのは根群域水分量が増加したためと推定される.一例としてガラス室内の斜面灌漑球験区における牧草の生育結果を図7と図8に示す。牧草の収量は砂（対照）区に比べて70%程度増加した.
さらにゼオライト区では地温が減少しやすいので、夏季の根群域の高温障害対策として用いることができる。一方地温低下が生じやすいので，ハウス内の早期・抑制栽培において地温上昇に必要なマルチ等を施用する必要がある．さらに水分量増加による土壌面蒸発ロスの防止対策が必要とされる.次に粘土質土壌の場合には保水性が向上し根群域水分量が増加することは反面,作物の湿害を生じやすいので注意する必要がある. 4. 1. 2   pF水分曲線と水源水量の節減人工ゼオライトの混入率に伴い砂丘砂の透水性が低下するが有効水分量が増加した(図9及び表2参照）土壌保水性の改良を有効水分量で表すと，砂丘砂に比べ2%混合砂の場合，粒状ゼオライトが1.06倍，粉状ゼオライトが1.27倍を示した.有効水分量が増加する結果,一回当たりの灌漑水量と間断日数の増加し憲政管理の省力化が期待される.同時に土壌の有効雨量の増加が期待でき水源水量の節減につながる.仮に鳥取県に分布している砂丘砂に人工ゼオライトを混入して火山灰土壌の有効水分量が得られたとすれば有効水分量が2.2倍に増加する。この結果，点滴灌漑の灌漑水量は普通畑作物で145mmから107mm，ナガイモで316mmから259mmに減少し，18 ～ 26%の節減になる．またスプリンクラー瀧腕に比較すれば，点滴瀧腕では25 ～ 53%の節減になる[7].ハウス内砂床における点滴法による塩水灌漑実験を行った[8]  対象作物はオクラとエダマメ，塩水はNaClが1000ppmと2000ppmである。ゼオライトは天然ゼオライト(Nライト),人工ゼオライト(新日鉄製Ｓライト及びＫライト）を用い，混合率は１ %,  5%,  10%,  25%と対照区である. Kロ6月1日に播種し，塩水灌漑は7月18日～9月30日の間蒸発散比法を用いて毎日灌漑を行った実験結果の一例として，粉状Ｋライトの25%混入区ではオクラの生育・収量が最も高くなる結果が得られた（図10）.人工ゼオライト区では次のような特徴がみられた。①土壌溶液中においては，ゼオライト区がNaイオンの割合が増加した(ゼオライトを構成するNaイオンの影響）天然ゼオライトは人工ゼオライトより電気伝導度ECが増加しない．pHはゼオライト区では初めpH9～１０と高いが港腕に伴ってpH6～ 7に減少した②収穫した作物中の栄養素特性においては対照区のNaイオンが増加するのに対し、人工ゼオライト区において減少する傾向がみられる(CaイオンとNaイオンの交換反応). ③人工ゼオライト区では茎葉中のリンの吸収量が増加し生育収量に好結果を生ずる(ナトリウムの拮抗作用)[9].人工ゼオライトの混入直後における土壌容液中ではNaイオンとpHが高くなる。深部浸透水が滞留する閉鎖系の土壌カラム実験（ポット栽培等）ではリーチングができないので,イオンが根群域内に集積するだけになり栽培管理に注意を要した[10].ピーマンを供試した下方給水による閉鎖系土壌カラムにおいて人工ゼオライトによる生育･収量阻害がみられた.むしろNaイオンとpHの影響のない天然ゼオライト区の方が良い結果が得られた（図11,図12及び図13参照).浸透水が解放系の実験圃場において点滴描既を適用した。作付け前にリーチングを十分行い，播種・定植期の用水量（栽培管理用水量）を給水した結果, 4.2.1で述べたように,作物の品質収量が向上した．我が国の畑地灌漑設計基準では播種・定植・除塩・連作障害回避のため，露地では20 ～ 30mm/年,ハウスでは250 ～ 400mm/年の管理用水が考慮されている.点滴灌漑では作物の茎葉に灌漑水が付着しないように給水することができる.土壌中に塩分を有する場合には,根群域内を高水分量に保持することにより塩類濃度が減少し作物の塩害軽減につながろ特に滞腕水または土壌中にNaイオンを有する乾燥地では4.2.2の②と③で述べた特色が活用できる.即ち，ゼオライト区のCaイオンとNaイオンの交換反応による土壌中の伝導度低下及び作物のリン吸収増加による生育向上と塩害軽減が期待できる. 4. 3 耐水食機能の改善人工ゼオライトは塩類土壌の透水性と耐水食作用を向上させる機能がみられた.粉状の人工ゼオライトを2%混入した塩類土壌の水食実験において土壌の透水性が高くなり地表面流が減少する結果が得られた．これは土壌中に吸着しているNaイオンがゼオライトに交換・吸着されたために，土壌の膨潤・分散やクラスト層の発達が抑制され,浸透水量が増加したためと推定された[11].さらに詳細な水食メカニズムの検討が必要であるが,粘土質の塩類土壌における水食防止に役立つ結果が得られれば,乾燥地における地表叢賦や降水による地表面流の侵食作用に対し人工ゼオライトによる水食防止工法への新しい技術開発が期待できる.人工ゼオライトを適用した点滴満慨の用水計画に必要なガイドラインの整備を目的として,主として鳥取砂丘砂の保水性と耐塩性の向上，さらに塩類土壤の耐水食性に関する研究結果を紹介した.砂丘砂のような透水性土壌では人工ゼオライトの混入によって有効水分量と有効雨量が増加し，水源水量の節減が期待された．さらに塩水灌漑を行った結果では,管理用水を考慮することにより人工ゼオライトの適正混入率において塩害軽減の効果が認められ塩類土壌改良の可能性が提案された.同時に塩類土壌の耐水食性の効果も示唆できた.本研究はまだまだ基礎的検討を必要とし検討課題が教多い.主な課題として人工ゼオライトの適正混入率の検討,粘土質の塩類土壌と混入した人工ゼオライトの基本的特性の把握さらには乾燥地フィールドへの適用研究等あけられる. [1]逸見彰男：産業廃棄物のゼオライト転換による再資源化・有効利用技術開発，環境対策シリーズ(1)，(株)ニュー・テクノロジー&サイエンス(1994). [2]山本太平：中国における砂漠化防止活動と毛烏素砂漠砂漠の牧農村計画，農地・農村の整備一環境保全の工学的展望(高須俊行編)，土地改良技術情報センター ,  (1993) 429-446. [3]山本太平・藤山英保：乾燥地における砂漠緑化と農業開発(その3) ー水資源・水消費特性と淹腕技術－農業土木学会誌，56-12，(1988) 59-66. [4]山本太平:点滴灌漑における消費水量-点滴灌漑の用水計画(1)-農業土木学会誌, 57-6 , (1989) 25- 31. [5]農林水産省構造改善局計画部：土地改良事業計画指針、マイクロかんがい、土地改良事業計画指針,  (1994) 12-26. [6]農林水産省構造改善局計画部：土地改良事業計画設計基準，計画，農業用水（畑） (1997) 74- 89. [7]山本太平:点滴灌漑における有効雨量-点滴灌漑の用水計画(2)-農業土木学会誌, 57-8 , (1989) 13- 18. [8]森智子，山本太平，吉岡武雄，井上光弘：ハウス内砂床における人工ゼオライトの施用による塩水の灌漑効果試験，平成9年度農業土木学会大会講演会講演要旨集,   (1997) 218 - 219. [9]山田美奈植平真稀李　相動遠藤常儀山本定博・本名俊生・藤山英保:強アルカリ土壌での栽培に対する人工ゼオライトの施用効果,第96回日本土壌肥料学会関西支部講演会要旨. (2000) 29. [10]吉永光秀，山本太平，井上光弘：人工気象室条件下におけるホウレンソウの塩類ストレス,  ー Ca型人工ゼオライトの施用による塩類土壌の改良一，平成９年度農業土木学会大会講演会講演要旨集,   (1997) 220 - 221. [11]祐谷有恒・山本太平・Guang Wen・井上光弘:人工ゼオライトによる塩類土壌の水食防止，平成12年度農業土木学会大会講演会講演要旨集, (2000) 524 - 525.支部の話題ゼオライトー水系ヒートポンプの開発と課題Development of Zeolite-Water Heat Pump and Subjects to be Solvedゼオライトー水系ヒートポンプは,ゼオライトを水蒸気の吸着材として用い,その吸脱着エネルギーを利用して，低温の廃熱，太陽熱などの回収・利用を行うシステムである。 Tchernev (1978, 1980)がゼオライトを用いて，太陽熱エアコン，冷蔵庫が実現できる[1, 2], と発表し, 注目され, その後, 多くの研究がなされたが、現在まで実用化に至っていない我々は，ゼオライトの水和熱測定を行う過程で,このシステムに興味を持ち，その動作原理，すなわちゼオライトと水の関係について主として,熱力学的な検討を行い，このシステムが，特に低い温度の熱源の利用のために極めて魅力的であることに確信を持った．現在，小型ヒートポンプを作って，このシステムについて検討を続けている[3, 4]. この報告では,ゼオライトー水系ヒートポンプの数力学的特徴と，実用に至らなかった理由すなわち問題点,現在の課題および可能性について論じる.このヒートポンプの構造は極めて単純である.図1にその概念図を示す.ゼオライトからなる吸着材の詰ったベッド(ZB)と，それに配管でつながった延縮器(CND)，水溜(WR)の3つの部分からなる。内部にはゼオライトと水だけ(厳密にいうと液体の水と水蒸気の２相)が入っており，ベッドと他の部分の間にはバルブが設置されている.ゼオライトベッド，疑縮器，水溜には熱交換装置が組み込まれている．動作は以下のようである． 1)脱水・凝縮過程: ZBのゼオライトに熱源から熱が供給され温度が上昇し(せいぜい200℃程度)脱水が起こる.水蒸気はCNDで冷却･凝縮されて水溝田忠人（山口大学） Tadato MIZOTA (Yamaguchi University)になり，WRにたまる． 2)冷却過程:次にバルブを閉めて，水蒸気の移動を止めZBを室温に冷やす。これによりZB内部は, 「極めて低い水蒸気圧」になる. 3)蒸発・水和過程:コックを開けるとWRから蒸発が起こり，水蒸気はZBに吸収されてゆく．WRは蒸発熱を奪われ，冷却する。 WRの周囲を断熱すると氷の製造が可能である.冷房等にも応用できる.一方ZBの内部は水蒸気を吸収して発熱する.この熱を温熱源として使うこともできる．勿論, ZBは放熱して冷やさないと，水和が十分行われないが,脱水ゼオライトはかなり高温でも蒸気圧が低いのが特徴(水蒸気圧-組成の非線形性)である[2, 4, 5].以上でヒートポンプの1サイクルの運転が完成する．蓄熱エネルギーの利用は，温熱としてZBから，冷熱としてWRから取り出すことができる。この蕾熱は「断水」によって行なわれるので，基本的に蓄数中に「断熱」する必要が無い。また，脱水能力を利用して，乾燥システム，特に低温または凍結乾燥も実現できる[3, 4].このように単純な装置でヒートポンプが組める要因は，ゼオライトと水の組み合わせに由来するので,その熱力学的性質を明らかにしておく必要がある。このヒートポンプの動作サイクルを図２のように画いてみる。この図では，当初行った我々の実験[3]を模擬して，運転サイクルを室温と100℃の間で行うものとする.合水ゼオライト（左下）は25℃から加熱(Ω)され，100℃に達する(左上)。この時，実際には加熱途中で一部脱水が起こるが,簡単のためそれを無視する。100℃において熱( △ H )の供給により脱水し，脱水ゼオライト(ただし，この脱水温度ではゼオライト水はかなり残っている)と水蒸気(圧P)に分かれる.脱水ゼオライトは冷やされ(Q ), 25℃となる.一方水蒸気(右上)は，25℃に冷却(Q 。)され，かつ蒸気圧がPになるまで膨張(Q 。)させられる（これは，可逆的にサイクルを回す場合のためである）.次に25℃で水和し，水和熱（△ H ）が生じる．以上で１サイクルが終わり，元の含水ゼオライトに戻ろゼオライトヒートポンプは，上述のサイクルを回るが，このサイクルモデルは理論的にはいくつか問図2ゼオライト一水蒸気サイクルの熱収支,水和時は25℃,脱水時は100℃とする.  △ H 4 ,  △ H h :水蒸気向を示す.題がある。１つは，前述の，ゼオライトの加熱過程で脱水が連続的に起こることである．他は，ゼオライトの水蒸気圧P d , Pである.実際の運転では, P ,は,室温(25℃)の自由水の蒸気圧である.すなわち,ゼオライト水の平衡蒸気圧ではなく,水蒸気を供給する水の蒸気圧である．従って，運転時の水和は非平衡で行っている.実際に脱水ゼオライトの25℃における平衡水蒸気圧を測定すると極めて低く，また水和に伴って蒸気圧は上昇・変化する。従って，熱力学的に厳密な可逆平衡サイクルを考える場合には，ある含水量における微分吸着熱を用いなければならない。P」についても同様であるが，ここでは論じない．ゼオライトの平衡水蒸気圧，P ,の温度変化測定より，微分吸着熱を算出できる[4, 6]ので，厳密な可逆過程の解析が可能である．これにより，「独立成分H,O」を仮定すると，ゼオライト水のエントロピーが25℃で殆どゼロであると結論された[6]. すなわち，ゼオライトの中では,フレームワークと交換性陽イオンの作る細孔の中で水分子が,固体状態の氷の結晶以上の強い拘束を受けている事を示している.このことは，従来ゼオライト水が，自由水と氷の間の性質を持っていると考えられていたのとは大きな違いである[6, 7].驚くべきことは，ゼオライト中の比較的弱い結合水も極めてエントロピーの低い状態にあることである．例えば，Mg50-A(A型ゼオライトのNaの半分をMgで交換したもの)では，水分量が27%程度あるが，15％脱水(真空中で100℃で脱水した場合に相当)状態から飽和水和までの水分子の平均のエントロピーもゼロに近いのである[6].更に重要なことは，このゼオライト水の状態は，水蒸気を介して「利用可能」なことである．一般に，絶対幂度などの極低温状態は,物質の移動が期待できないので利用することが極めて難しいばかりでなく，その状態を作るのにクライオスタットなどの装置とかなりの運転エネルギーが必要である。しかるに，ゼオライト一水系を用いると，せいぜい100～ 200℃の温度と，室温の２つの熱源で簡単に低エントロピー状態が生成できる。しかも，H,Oの独立成分として,水蒸気を脱水ゼオライトに触れさせることで，直ちにそのエントロピー状態の交換が出来る。すなわち，ゼオライト水はあたかも，バケツに入った水のように容易に利用できるので, 「仮定」ではなく実質的には独立成分として「利用可能」なのである[6, 8, 9].ここで，従来混乱のあったゼオライト水のエントロピーの導出について確認を行う必要がある.独立成分と「仮定」したゼオライト水のエントロピーは，水分子の状態を考えるとき有用で，従来から多くの研究がなされ,大別して２つのアプローチが行なわれてきた. 1つは，ゼオライトの水和物と脱水物の０Ｋからの熱容量を断熱型熱量計により測定し,次式によりエントロピーを求める方法である[10-14].
ここに，Cpʰ，Cp đは，それぞれ水和物および脱水物の熱容量である。この式は，その積分範囲で相転移などの変化は無いものとしている. (1)式には,水とフレームワークの相互作用の項,すなわち脱水または水和による変化に関わる項が無い従って，この式によって求められるS ,は，フレームワークによって「少し拘束を受けた“水”」のエントロピーの値を示し，当然，水と水の中間の値，ないし水程度の値になるであろう[6, 7]. ２つ目は，水和またはそれと可逆な脱水のエンタルピー変化を求め,正確に分かっている標準状態の水蒸気のエントロピー(S , ° = 188.825 JK-¹mol ¹ )から熱化学的に導出する方法である。この方法で必要な水和(脱水)エンタルピーの求め方には，水和熱量計を用いる方法と，水蒸気圧の温度変化から， Clausius-Clapeyronの関係を用いる方法の2つある.前者は,水和させる範囲の平均の積分水和エンタルピーを求める方法であり，後者は，ある水和レベルにおける微分水和エンタルピーを求める方法である．厳密には，微分水和エンタルピーが求まれば, (2)式が成り立つ:
ここに，PはゼオライトのT Kにおける平衡水蒸気圧，P。は標準圧101,325Paである。すなわち，(2)式は，標準状態(298.15K，101,325Pa)における水蒸気を，平衡圧Ｐに可逆膨張させ，ゼオライト水へともたらす可逆プロセスにより,ゼオライト水のエントロピーが求まる事を示す[6]. (2)式は，理論的に厳密でありBarrer(1984)によってもゼオライトへの吸着現象に関して与えられている[15].しかし，水分子に関しては，過去にこの式を用いて，正しくゼオライト水のエントロピーを評価した研究が無い.類似した扱いにも,標準状態の水蒸気の扱い等に混乱があって，結果として，水と氷の中間の値としている[6].人間の常識が，場合によっては，いかに危険かを示す好例であろう.正しくこの式を適用して求めたゼオライト水のエントロピーは，氷のそれよりはるかに小さい値であった. Mg50-Aにおいては, ５％脱水レベルで13 JK ¹mol ¹となり[8, 16], これから類推しても，15%脱水レベルでは極めて低いエントロピーであろう.もっと脱水状態の進んだ低圧において水蒸気圧を精密に測定することが離しいので,詳しい測定は今後の課題である.水和熱量計を用いて，15％脱水から飽和まで， 298Kにおける水の平衡水蒸気圧下で水和させ，平均の積分水和エンタルピーを求め,平衡水蒸気圧を水の蒸気圧と仮定して求めたエントロピーは3JK・1 mol ¹となった．液体の水を水和させた実験でも同じ値を得た[6].この方法は厳密ではないが，実用評価上の意味は持っていると考えられる. 4.ヒートポンプによる冷熱・温熱の生成図２の最下部の水和プロセスに，図３のプロセス図３ヒートポンプ冷却プロセス.図２の下部に冷却プロセスを加えて書き直したもの.  △ H … :水蒸気の暖縮エンタルピー,  Δ H , :水の凍結エンタルピー,  Δ H , :氷や水の昇華,蒸発エンタルピー. これらのエンタルピーの他に，水蒸気，水，水の温度変化に必要な熱も必要であるが省略した.を付加すると，冷熱を生成できる．ここで，利用できる熱は，温熱の場合，水和熱△ H，冷熱の場合，水の蒸発熱若しくは氷の昇華熱△ H cyである．室温における水和熱は-64kJ/mol程度で，ゼオライトの加熱脱水に要するエネルギーもこの程度と考えられる[9]. 水の蒸発熱は44kJ/molなので，冷熱としての利用は44/64=0.69，すなわち，最大で69％有効に使える、ゼオライト3kgレベル実験用ヒートポンプの水和時のベッド内部の最高温度は，脱水15％レベルのとき，90℃以上を記録した。ゼオライト350gレベルの小さなヒートポンプで，3％脱水レベルでさえ，魔法瓶で断熱して冷却した場合，最低到達温度は-18℃であった[3].この時の氷の水蒸気圧は約100Paである．現在最もヒートポンプ吸着材として能力の高いMg-50A型ゼオライトでは，1 kg当たりの蓄熱能力は540kJ/kg (15%脱水)であるが，高温（200℃程度）で，もっと脱水すると800kJ/kgにも達する。蓄熱密度では,高性能なアルカリ電池などに匹敵する.先にも述べたように,このヒートポンプは20年前に提案され，興味をひき，多くの研究がなされた.しかし,現在まだ実用化に至っていないことも事実であり,そこには解明しなければならない問題点があった．以下，それらについて述べる． 5.1実験用ヒートポンプの運転時のトラブルこのシステムが20年間実用化できなかった技術的理由を明らかにしなければならない.これは我々がこのテーマに取り組んだ当初から気にかかっていたことである．Mg-A型ゼオライトの大きな熱交換能力を見いだして[17]からは，理論的には何の障害もないように思えた．しかし，1998年から本格的にガラス製の小型ヒートポンプなどを作製し,運転を繰り返す過程で，次第にその「薩物」の正体が明らかになってきた.このヒートポンプを作製した当初，1回目の運転は問題ないが，2回目には，脱水や水和が十分行なわれなくなり，３回目には殆ど何も出来なくなってしまった．例えば脱水操作においては，ゼオライトベッド内部の温度･圧は上昇するが，全く脱水しなくなる．水和過程では，水溜からの蒸発が止まってしまう．考えられる原因は２つあり，第１は，加熱によりゼオライトが構造破壊し，水和能力を失う致命的な場合；第２は，空気の混入により，水蒸気の移送が閉塞する場合である．前者については，それまでの繰り返し水和熱測定によって，160℃程度では，Mg50-A型ゼオライトの構造がつぶれるような事はないとの確信があった．もし，その確信が無かったら，我々も研究を止めていただろう．従って，第2の理由のみに原因が絞られた．確かに，このような閉塞が起こった時,空気が存在する可能性のある末端部を僅かに真空ポンプで吸引すると，能力が回復する，しかし，直ぐまた閉塞する状態が続いた．運転中の内部の温度と蒸気圧を丹念に測定することで，この原因が解明された．理解を容易にするために，図１のZBの内容積を50dm³，CNDとWRを合計して2dm³と見積もる．これは，現在我々が，ゼオライト量3kgとして作った実験用小型ヒートポンプのスケールに近い．このヒートポンプの160℃における脱水時の最大の蒸気圧は15,000Pa程度である。当初は，数気圧になると考えていたが，意外に低い圧であった．この圧で脱水とCNDにおける水蒸気の婚婚が継続すると，水蒸気がCND+WRに移送される過程で，もし混入した空気があれば，そこに集まってくるだろう．高々2dm³の空間に空気がこの気圧で満たされた場合は,水蒸気はパイプ内を空気内の拡散でしか動けず，事実上凝縮できないことになる．この時の空気の量は，0.013mol(0.36g)でしかない．脱水可能な水の量はこの場合450g程度なので，モル比では0.05%ほどの空気が混入していても閉塞する.一方，水和過程では，蒸気圧は，25℃の水の蒸気圧として約3,000Paである。この場合約50dm³のベッドを閉塞する空気の量は0.06mol(1.7g)程度である.これも全水の量に対してモル比で0.24%程度である．水温が下がると蒸気圧も下がるので，もっと僅かの空気の混入でゼオライトは水和できなくなってしまう．このくらいの量の空気は，バルプやジョイント等からのわずかな真空漏れ,ゼオライトに吸着しているガス成分の離脱，WRに予め水を入れておく場合には,水に溶解した空気成分などの離脱などで，系内に容易に溜まるであろう． 5. 2 空気輸送による運転一方，このような真空対策は面倒な問題なので,空気をポンプで移送して,空気中の水分により水和させる方法も検討された例もある[7]. しかし，これには次のような，致命的な欠陥がある．大部分のゼオライトは空気も吸着する．特に窒素は，特異吸着するので，ゼオライトは空気中の窒素と酸素の分離に使われている(プレッシャースイング法).系内に窒素などが存在した場合,ゼオライトの吸着過程は以下のように考えられる[5] :
水和過程
脱水過程(3)では，正常に水が離脱したとする．脱水終了後および冷却され水和が始まった時は,先ず空気成分の窒素などがゼオライトに吸着するであろう(4).引き続く水和過程(5)では，窒蒸分子と水分子の交換反応になる。この場合，窒素の吸着熱はゼオライトの種類に依存するが，室温付近で，-26kJ/ molから-38kJ/mol程度である[15].これは，水蒸気の吸着熱（-64kJ/mol）の半分程度の大きさなので,ゼオライトベッドの加熱能力・脱水能力は半減する.空気中の水分量は，水蒸気分圧に比例するので，室温では，3%程度しか含むことが出来ず，97%の空気の送風に無駄なエネルギーを使わざるを得ないこの他にも，ゼオライトと水分子の会合は，ゼオライト粒子間の隙間を通して行なわれる.ゼオライト粒子間では,速やかに水分子のみゼオライトに補足され，水分子の補充は，狭い粒子間を満たした空気分子の中を拡散することによって行なわれる.空気の通路を大きくすれば,ゼオライトベッドが大きくなる．そして，結果として低密度の充填では，熱伝達熱交換が遅くなるだろう．従って，ゼオライトヒートポンプにおいては,空気などの水分子以外の気体は混入させるべきでなく,ゼオライトー水系で設計すべきである.ゼオライト表面は，合水量の大きいゼオライトでは親水性であるが，表面で液体の水が現れ，水蒸気の輸送を妨げるような運転状況は,故意に行う以外は存在しないであろう。なぜなら，そのような場合には，ゼオライトは完全に水で飽和しており，脱水操作を待つ前の状態だからである．すなわち，ゼオライトー水系ヒートポンプのゼオライトベッド内部は完全にいつでも“ドライ”な状態である. 5. 3ゼオライトヒートポンプは真空装置以上述べてきたように，ゼオライトヒートポンプでは，高圧側でせいぜい13,000Pa程度(ただし，Mg- A型ゼオライト, 160℃脱水において).一方低圧側は，160℃で重量比15％脱水したゼオライトを室温に戻した時の蒸気圧は恐らく10Pa程度の低圧であろう．従って，かなり高度な真空装置と理解しなければならない。一般の化学装置の真空レベルは600 ～ 700Pa程度で設計されるので，それに比べると2桁高真空を保持しなければならない。ここに，これまでゼオライトヒートポンプが実用化できなかった最大の問題点があった。フロンやアンモニアに慣れたヒートポンプの設計者はこのような低圧のことを重要と考えなかったし，ゼオライトの研究者はそのような事態になることの装置上の深刻さを理解はしていなかったであろう.それでは,今後もゼオライトヒートポンプは実用化されないのであろうか。言葉を変えると10Paの汎用装置は不可能なのであろうか.加速器や宇宙航空分野における高真空とは比較にならないが，民生用のステンレス製の魔法瓶が何年も使用に耐えている例もある。要は発想の転換であろう。このような低圧装置が必要で,利益を生むと確信をすれば技術上の問題はほとんどないに等しい.低温熱源を有効利用できる方法はこれ以外にないといっても過言でない.一方,低圧の水分子ではエネルギー輸送速度が低いのではないか，ほとんど真空であるゼオライトベッドの中では熱伝達が十分できないのではないかという疑問がある。しかし，水蒸気分子は，気体であるがゆえに大きなエネルギー,すなわち分子運動速度（室温で約600m/s）を持ち，大きな水和熱（64 k J/mol）を運んでくれる．これは，10mの距離を1秒間に3840kJのエネルギーを輸送することになる.もし，流水によってこのエネルギーを運ぶとすれぼ，10mの距離を100℃の水を流して25℃にするとして，岳秒約13dm³流す必要がある．水蒸気は気圧差のみで輸送され，水であれば，かなりのポンプエネルギーを必要とすることは明らかである。ベッドの中においても,ゼオライト粒子間を高速で飛び回る水蒸気分子によって，熱伝達･熱交換も容易と推定されるが，定量的な検討は今後の課題である．ゼオライトと同様にシリカゲル等のアモルファス系の乾燥剤もヒートポンプ吸着材として使われている。むしろ,今はゼオライトのほうがマイナーな存在である．しかし，ゼオライトは結晶であるという点でアモルファス系の固体吸着材と決定的に異なる．結晶中の孔は，形も大きさも，性質もそろっており，従って物理化学的性質が均質で，中に入る水のエネルギー状態も比較的均質である．これは，そのゼオライトに特有な温度・圧において脱水，水和が一斉に起こる事を示す(蒸気圧一温度,水組成関係における非線形性）。アモルファス系の物質は,これに対して，蒸気圧が，温度，水組成に対して線形的に変化する.ゼオライトは比較的狭い温度範囲で，蒸気圧を大きく変えるので，その狭い温度域で，吸着剤として有効なのである[18].あるヒートポンプの開発者は，「ゼオライトは理論的には面白いが，そのP - T - C関係が分からず設計できないのが，利用されない理由だ」と言っていた．これは重要な指摘である.ゼオライトは，天然と合成を含めると100種以上がある。また，陽イオン交換により性質を自在に変える。この変化に伴って，蒸気圧－温度，組成曲線も変化する．従って，厳密に言えば，利用する温度域に最適なゼオライトを選ぶ必要がある.シリカゲル等は，相互にこのような差があまり無いので，どれでもそれなりの性質を示すが，ゼオライトでは,それぞれに個性がある．このことは，ゼオライトを利用しようとする場合の面倒な側面でもある.各ゼオライトに関して，現時点ではP - T - Cの関係を明らかにして初めて有効な能力が引き出せるのである。これも今後の必要な課題である.また，アモルファス系の吸着剤と異なり，ゼオライトは水の吸脱着による体積変化が殆ど無く,破壊温度以下で使った場合,性質の経時変化もないという優れた点がある.このヒートポンプは、現在無為に捨てられている低い温度の廃熱や太陽熱を回収し,熱の有効利用を図るためのシステムであるが，ゼオライトが環境対策上極めて安全な点[5]も強調できる．一方，動作媒体は，水以外にも考えられるが，環境問題の観点から，水系で実用化されるのが最も良いと思われる.ゼオライトなどマイクロポーラス物質という物質界の異端児と、物理化学的な異端児としての水の組み合わせが，エネルギー的にも環境的にも最も魅力ある組み合わせであろう. 200℃以下の熱と室温から簡単に冷熱を生成する本システムは，排熱環境温度を下げることにより，一般の機関のカルノー効率を上げる手段としても利用価値がある[5,6,8].また, 100℃以下の,より低温で有効な吸着材の開発にも興味がもたれている[19].謝辞:この研究は，平成11年度から3年間NEDOの新エネルギー・産業技術創造型提案公募事業プロジェクトとして進められている。同時に平成11･12年度（財）中国技術振興センタープロジェクトとして研究会が組織され，援助されている．また（財）日本鉱業振興会から平成11年から３年間の研究助成により主として天然ゼオライトの利用に関して研究会を行っている．このような支援の下に，本研究が行われ，研究会に参加されている多くの企業，行政機関,研究所,大学の方々の励ましや,援助に負う所が大きい，合わせて感謝する． [1] D. I. Tchernev, Natural Zeolites , L.B. Sand and F. A. Mumpton (eds.), Pergamon P./Oxford, (1978) 479. [2]  D. I. Tchernev, Proc. 5th Int. Conf. on Zeolite, L. V. C. Rees, ed., (1980) 788. [3] 溝田忠人,資源と素材115 (1999) 195. [4]溝田忠人，応用鉱物学の新分野，鉱物学雑誌, 28-2(1999) 47. [5]溝田忠人，マテリアルインテグレーション, (2000) 25. [6] T. Mizota et al., Steam, Water, and Hydrothermal Systems: Physics and Chemistry Meeting the Needs of Industry , P. R. Tremaine et al. eds., NRC Res. Press/ Ottawa, (2000) 623. [7]溝田忠人,熱測定, 24-1 (1997) 79. [8]溝田忠人，ゼオライト，17-3(2000) 108. [9]溝田忠人,資源処理技術, 46-4 (1999) 225. [10] G. K. Johnson, et al., Am. Mineral., 67 (1982) 736. [11]G. K. Johnson, et al., Am. Mineral., 68 (1983) 1134. [12] G. K. Johnson, et al., Am. Mineral., 70 (1985) 1065. [13] A. Howell, et al., Zeolites, 10 (1990) 525. [14] B. S. Hemingway and R. A. Robie, Am. Mineral., 69 (1984) 692. [15] R. M. Barrer, Zeolites: Science and Technology , F. R. Ribero et al., eds., NATO ASI Series, Martinues Nijhoff Pub./The Hugue, Boston, Lancaster) (1984) 227. [16] T. Mizota, et al., J. Thermal Anal. Calor. (投稿中). [17] T. Mizota et al., Thermochim. Acta, 266 (1995) 331. [18]溝田忠人，中山則昭，熱測定，25-3 (1998) 67. [19]M. Suzuki, et al., Mineral. J. 22-1(2000) 1.支部の話題Hopes for Advances in Heat Transfer当社は日立グループの一員として,火力発電用ボイラ,排煙浄化装置,原子力機器,ごみ焼却殿備,ダイオキシン処理触媒などを製造しており,私は呉研究所（広島県呉市）に所属している.今回，自分と伝熱研究との関係を考える機会を頂いた．貴重な紙面を費やす意義があるものか自信はないが、発展途上の研究者に対し原稿依頼があったものと解釈し，自分なりの研究開発の経験を紹介する同じ研究室で異なる３種の研究テーマを担当した．順に， ・有機媒体を用いたランキンサイクルの効率評価・粒子による散乱を含む輻射伝熱数値解析・はく離流れ場での対流伝熱（数値解析，実験）である。どれもが現在の業務に深く関わっている.ボイラに関わる熱力学，火炉内伝熱，流体力学の基礎を学ぶことができた.最後に示したテーマの目的は,主流温度の定義が明確でないはく離流れの系における,対流伝熱の機構を明らかにすることである。この際，熱輸送の機構を可視化するために用いた熱流線と称する考えが面白いと思われ,紹介する.要約すると, ２次元の流れを流線で可視化する手法を，対流伝熱に適用したものである.福地健(バブコック日立㈱ Takeru FUKUCHI (Babcock-Hitachi K.K.)図1は2次元後向きステップである。ステップレイノルズ数10'にて標準k- ε乱流モデルを用いて流動数値解析を行った後，乱流プラントル数0.9で対流伝熱を解析した[1]. 底面を等熱流束加熱し，他の壁面は断熱とした．式(1)はエンタルピー輸送と渦拡散を考慮して拡張解釈した熱流東ベクトルであり，エネルギー式は式(2)となる．２次元の連続の式から流れ関数を定義したのと同様,生成項がない式(2)から，式(3)のφを定義できる．φの等値線を数流線と呼び，図１に示す. q = q  i + q   j (1)だだしq x = ρ c ρ [u(T - T ζ ) - κ ç ∂ T/ ∂ x] q = ρ c [v(T - T ) - κ χ ∂ T/ ∂ y] T。 :エンタルピーの基準温度div q = 0 (2) ç = ∫ (q¸ dy - q¸ dx) (3)同図から,流れと渦拡散による熱輸送の様子が理‘91年の入社以来，ボイラ設計と運用決定への応用を目的とした数値解析を担当している.具体的には，多数のバーナを配置した大型（高さ約60m）火炉を対象とした流れ，燃焼，伝熱の数値解析である．自作・市販コードを種々試したが，当社と日立製作所で共同開発したプログラムを微粉殻燃焼ボイラの設計に活用している[2]. 微粉炭燃焼ボイラの設計にあたっては， (1)燃料の燃焼が十分に進み灰中未燃分が少ないこと， (2)排ガス中の環境汚染物質であるNOx，COの排出量が少ないこと，(3)火炉水壁への熱流束分布に極端なピークがなく,火炉水壁出口部での蒸気温度が一様であることが要求される。この目的のため，微粉炭の燃焼，輻射伝熱，水壁管内の流量配分・温度変化をシミュレートすることにした.燃焼・NOxのモデル化にあたり，低NOxバーナ開発の経験[3]が応用されている．バーナ開発の第ーステップとして,基礎燃焼試験を綿密に行っている。ここで得られたデータを用い，炭種や運用条件に応じた固相・気相反応のモデル化を行った．また，実機の灰中未燃分，NOx，COの測定データによりモデルの検証を行っている.大型ボイラの場合,火炉内の燃焼ガスから周囲水壁への伝数は、ほとんどが輻射伝数による。これは,燃焼ガスの温度レベルと火炉の寸法に伝熱機構が依存しているためである.上記のプログラム開発にあたり，この火炉内輻射伝熱を担当した．解析上は,輻射性媒体の物性と輻射輸送のモデル化が必要である．微粉炭燃焼で対象となる輻射性媒体は，気体分子(H,O, CO,)と固体粒子(原炭,チャー,フライアッシュ,すす)である.前者は光学データベースであるWeighted Sum of Gray Gasesで，後者はMie散乱理論で輻射物性を評価している.   Mie散乱のプログラムは，学生時代に作ったものである.物性情報は前処理計算で数表化し,本計算に負担を与えないようにしている．輻射輸送の数値解法には，精度と計算負荷に関しDiscrete Transfer法が適当と判断して，採用した．実機の火炉検査窓から測定した輻射熱流束により，検証を行った．本プログラムでは，火炉内の伝熱・燃焼に加え，水壁の熱流束分布と水管配置を考慮して,水管内の水・蒸気を解析できるのが大きな特徴である．ここには,原子力分野で培った２相流熱流動の技術を応用した．この水管内流動モデルと前述の石炭燃焼・輻射伝熱モデルを統合することで,水管１本１本の非定常熱流動特性を把握している．また，使用・休止するバーナの位置により実機の火炉水壁出口温度の分布が変化する.本プログラムではこの現象を再現したことから,適切な伝熱解析を行っていると判断した.本プログラム開発にあたっては,実機検証データに基づき,設計者の要求に照らし合わせ数値解法と物理モデルを取捨選択した.一般的に採用されている手法であっても,設計時に参照する物理量への影響が小さい，または明らかでない手法は効果がないものと考え掛除した.このように,火炉解析にはこれに特化した社内開発ソフトを用いているが,汎用的には市販CFDコードを竜卓感覚で使用している.伝熱工学資料などで扱えない複雑形状に対して大変便利である。ただし，市販コードは計算機能を提供するだけであり，計算結果に責任を持つのはユーザーであると認識している．不慣れな数値解法や物理モデルは，使う前に原理を学習するようにしている．一例として，輻射輸送の数値解法の中には,原理的に系でのエネルギ保存を近似的にしか満たさない手法もある.燃焼解析などへの応用には注意が必要である.これまでの業務経験から,輻射輸送の数値解法に興味を持っている．計算負荷，適用範囲，精度に関して普遍的に優れた手法は存在しないため,手法選択の指針があると便利である。一部分報告している[4]が，今後は系統的なサーベイをしたい．また，実用意義のある新手法の考案の夢も持っている.一般に，輻射伝熱の計算は面倒で敬遠される傾向がある.現場で手軽に計算できる仕組みが構築できれば有意義であろう.これまでは発電システムの要素であるボイラに傾注してきた．これを発展させ，システム全体を捕えた上で,直接発電や複合サイクルへの展開を図りたい。手法としてはエクセルギ解析が主体になるが,素現象や熱力学での公理の本質的理解に機械分子工学を応用し、新システムの提案ができればと，具体案なく無責任ではあるが思っている.伝教研究の一端に参画することで,諸先輩の英知に触れる機会を得たことに感謝している.伝熱研究の閉塞感を訴える方もいるが，理学（基礎）と実機プラント(先端応用)の両方に目を向ければ,意義深いテーマは多数あると楽観的に考えている. [1]工藤一彦,谷口博,小林敏雄,福地健,日本機械学会論文集B編,   57-535 (1991) 1071. [2] 山本研二,福地健,茶木雅夫,下郡嘉大,松田順一郎，日立評論，82-2 (2000) 177. [3] 津村俊一,木山研滋,野村伸一郎,小林啓信,日立評論, 80-2 (1998) 211. [4]福地健,日本機械学会論文集B編, 61-584 (1995) 1477.支部の話題For Development of Thermal-Energy Storage Systems Akihiko HORIBE (Okayama University)ることにより,管内にて微細氷の連続生成を行う実驗装置[1]の概要を示している.試験部は,内管内径10.5mmの二重管式熱交換器となっており内管に供試液,外管に冷却硬を流動させる。本方法は，管外図1  管内氷水スラリーの生成実験装置現在,太陽光や風力などのエネルギー供給源の多様化が進められている.これらのエネルギー源の多くは需要量に合わせて稼動させることが困難であり、供給と需要の空間的・時間的ミスマッチが多くなる状況にある.そのため,エネルギー貯蔵の必要性は今後ますます増加するものと考えられる.熱エネルギーに関しても使用温度や使用量等の各々の利用形態に応じた貯蔵・輸送・熱交換技術の構築が必要である。さらに，大規模な地域熱供給システムや現在開発されているマイクロガスタービンや燃料電池など小規模なコジェネレーションシステムにおいても,蓄熱などによる熱の有効利用が総合効率増加のための課題となっている.著者の所属している岡山大学工学部の伝熱工学研究室では，稲葉英男教授の下で苦熱・熱輸送・熱交換技術を中心に研究を行っている．特に，相変化を伴い熱媒体の潜熱を利用したシステムは,苦熱等に有利であり,現象面からみても複雑かつ非常に興味深い。以下に弊研究室の研究題目の内，水水スラリーの生成と熱交換について簡単に述べる.近年，各電力会社では，夏期における昼夜間電力の不均衡是正を目的としてエコアイスと名づけた氷蓄冷熱システムの導入を盛んに進めている．さらに，製氷方法の多様性，融解時の高い負荷追従性能等の観点から,スラリー状水を生成貯蔵する水蓄冷熱システムが新たに注目されている．弊研究室では，冷水に比較し５倍以上の熱輸送密度を有する氷水スラリーを直接配管輸送するシステムを提案し,氷水スラリーの生成・管輸送・熱交換について各々研究を進めている.図1は，管内を流動する水溶液を周囲より冷却すにて過冷却水を板などに衝突させ過冷却を解消し製氷する方式に比べ効率が良いものである．図２は,氷生成挙動の例を示したものであり,冷却温度が高い場合には,壁面より成長した氷粒子が剥離し連続製氷が可能であるが(図2(a)),低すぎると管閉塞が生じる(図2(b).水生成可能領域は，図3に示ずように，過冷却度と流動速度の関係より定まる．実機を考えた場合，管閉塞は厳に排除すべきであり，現在はさらに，製氷可能領域を広げる方法として，界面活性剤の微量添加や最大加圧力の増加による効果について検討している.冷熱需要側まで氷水スラリーを輸送し熱交換を行う際には，詳細な熱伝達挙動の把握が必要となる．氷水スラリー内の氷粒子は，低流速の場合，浮力により管上部に偏在することに加え，一般の粒子と比較し延集しやすい特徴を有している．融解時には,図４に示すように，水粒子が少ない部位が先に融解しクラスターを形成する。さらに融解が進むと管内流速分布の違いによりクラスターが回転する様子も観察される.図５は，氷水スラリーの管長さ方向の局所熱伝達率(●)の例[2]を示している．水の場合（実線）に比較し約10倍程度熱伝達が増加しており，熱媒体として優位性を示している。これは,水粒子の融解潜然および温度境界層かく乱の効果によるものであり，氷粒子と同程度の密度・粒径を有するプラスチック粒子混合水によるかく乱のみ結果(○)と比較すると熱伝達増加に寄与する両者の割合はほぼ等しいと考えられる.弊研究室が行っている研究は,氷水スラリーに関する研究の他に主なものとして,界面活性剤を用いた熱媒体の管内輸送時の流動抵抗低減有機系収着材の熱物質伝達による温湿度制御,マイクロカプセル混合水の蓄熱・熱交換，等の研究を行っている．現在,様々な熱的機能を有する新素材が開発されており，工業的に利用するにあたり伝熱工学的に解明すべき事項は多い.今後も基礎的現象を解明しつつ,技術開発に対応して実用化を目指した研究を進めていきたいと考えている. [1]稲葉英男他,日本冷凍空調学会論文集, 14- 3(1997). [2]堀部明彦他,第37回日本伝熱シンポジウム講演論文集（2000）. Some Notes for The Study of Heat Transfer Keiji MIZUTA (Mitsubishi Heavy Industries, LTD.) 1500 1000支部の話題
Effective Utilization of Acoustic Energy Shinfuku NOMURA (Ehime University) 『音響エネルギー』という言葉はあまり聞き慣れない言葉かもしれない.音波や超音波あるいは弾性波のエネルギーを積極的に利用しようとする観点から，この言葉が使われるようになった．中四国を中心に既連する講演会や研究会が幾つか開催されてきている.さて,音場中に置かれた物体には音響放射圧による力が作用することが知られている。近年，超音波浮揚や微小物体のマニピュレーション技術等,超音波を力として利用する研究が盛んに行われている[1]. 1992年にはスペースシャトルに円筒型超音波浮遊炉が搭載され,宇宙空間で物体を安定に保持させるためにこの放射力が利用された.一方,液体中に超音波照射するとキャビテーション気泡(音響キャビテーション)が発生し,その気泊から発光現象が観察される.この音響発光は多泡性ソノルミネッセンス,単一気泡の場合は単泡性ソノルミネッセンス[2]と呼ばれている．音響キャビテーション内部の高温・高圧場を反応場として利用して，新材料の創製や有害物質を分解・無害化しようとする研究が始められている[3].機械材料のキャビテーションエロージョンなどに見られるように、音波の共振は局所的には非常に莫大な力を液体中に作用させることが可能である.本稿ではまず,私が音響エネルギーの有効利用として取り組んでいる超音波による熱流体への応用研究について紹介し,次に, 21世紀の伝熱研究への思いとして,音響エネルギーに関連した医工学研究の話題ついて述べることにする.液体中の発熱体に超音波を照射すると、この発熱体の熱伝達率は飛躍的に増加する.超音波による伝熱促進機構は音響流による流動効果と音響キャビテーションの攪拌効果であると考えられている.図1は数10kHz程度の超音波を水槽内に照射したときにできる流れの様子を模式的に示したものである.定在波音場中に音響キャビテーションの強制渦流れ(これを私はCavitation bubble streamingと呼んでいる）が容易に観察できる．この流れが液体中に随伴流を誘起させる.   Cavitation bubble streamingはしばしば超音波音響流と混同されてきたが，この流れは従来の音響流とは全く別の流れである[4]. Cavitation bubble streamingの発生が音場中にある加熱物体の熱伝達率を増加させる要因の１つになる.音響キャビデーションは流体の乱流促進に利用することも可能である.高性能圧電素子の開発によって超音波は簡単に取り扱うことができるようになってきた.図２は矩形流路に超音波を照射するための実験装置の写真である．超音波振動子（１本5000円程度で購入できる.)は矩形流路下部のステンレス板にエポキシ樹脂系接着剤で接着されている.発振器から出力された連続正弦波をパワーアンプによって増幅し,振動子に入力すれば超音波を簡単に発生することができる.図3は超音波照射による矩形流路内流れのメカニズムを示している．矩形流路内の流れが居流のとき,超音波を照射すると音響キャビテーション気泡が乱れ成分を増加させ,流れを層流から乱流への遷移を促進させる[5]. また，定在波にトラップされるキャビテーション気泡は流体に抵抗として作用し流体速度を誠速させる効果がある[6].数や流体場に超音波エネルギーを適用する場合は音響キャビテーションを発生させることが重要である．この現象を把握し，これを如何にしてコントロールするのかが今後の課題である。医療分野では超音波は診断用として古くから使用されてきているため,超音波の応用技術は非常に多岐に及んでいる．例えば，胆石破壊，薬物送達システム(DDS)や音響化学療法による癌治療などがあげられる[7].伝熱に関連した話題としては『ハイパーサーミア』があげられる. 『ハイパーサーミア』とは生体を42℃程度に温めて癌細胞を壊死させる手法である．温熱治療とも呼ばれている．ここでも超音波による加熱法が検討されている.超音波は電磁波に比べて浸透性と収縮性に優れているため,人体深部の図2 矩形流路：矩形流路は超音波振動面を除いてはアクリル製である。振動子はそれぞれ独立に動作可能であり，下部の振動面(ステンレス板)に種々の振動モードを形成させることができる.腫瘍組織を加熱するのに優れている理由による.言うまでもないが，これら温熱療法に関して伝熱学を専門とされる研究者の知見が必要とされている.臓器内部の温度予測や臓器加熱の手段など，人体内部にまだまだ解決しなければならない問題はたくさんある. 21世紀（というより，すでに今世紀なのだが）の伝熱研究は,効率や経済性よりも安全性と生命の大切さを再優先課題として取り組み,人を対象として考える医学との協力関係を強化してゆくことが大切である．すでに，生体内伝熱に関する研究会など医学と融合した研究会は幾つか国内にも存在している．是非，今世紀はそれを発展させて医学と工学サイドの専門家を交えた熱い議論が伝熱シンポジウムの場で展開していくことを期待している.伝熱シンポジウムでの発表件数が増加し満足なプログラムが組めないなどの意見も聞かれるが，このシンポジウムでの研究発表は質・量ともに国内の熱流体関連シンポジウムの中で最も充実していると，少なくとも，地方の若手研究者？の私はそう思っているからである.愛媛大学では学部間の連携をはかり，医療先端工学の共同研究を通じて医療現場で問題となっている諸問題を明らかにし,新しい治療法や治療技術の基礎・開発研究を行うことを目的として，医療先端技術研究会を学内に設置した。同様な医工学研究は山口大学でも進められ,中四国地方の総合大学の特色を生かしたプロジェクト研究が着々と進みつつあな[1]小特集”力としての超音波”，音響学会誌52- 3 (1996) 195. [2] B.P.Barber and S.J.Putterman, Nature, 352 (1991) 318. [3]前田他，超音波TECHNO，12-5(2000)32. [4] S.Nomura et al., Jpn. J. Appl. Phys., 39-6A (2000) 342. [5]野村他，機論(B編)，66-643 (2000) 716. [6]  S.Nomura et al., Jpn. J. Appl.Phys., 39-8A (2000) 4987. [7] 立花克郎，超音波TECHNO , 12-7 (2000) 58.支部の話題食材冷却と伝熱Food Cooling and Heat Trasnfer松藤幸樹(三浦工業(株)) Koki MATSUFUJI (Miura Co. Ltd.)従来の真空冷却機では常温程度の冷却が主流であったが，前述のような食中毒問題と流通時間の短縮化，さらには急速冷凍の前段階処理として10℃以下への冷却要求は潜在しており，その要求に応える低温冷却仕様の真空冷却機の開発に携わる機会を得，幸いにも数年前から学校給食関係，コンビニエンス食材分野で浸透し始めている.真空冷却機で食材を１０℃まで冷却する場合，食材雰囲気を1.3kPa （10torr）まで真空にする必要がある。この方法として，水エジェクタを使用するシステム（図3）があったが，水エジェクタにより庫内の空気や食材蒸気を吸引して直接水に取り込み疑縮・排出させているため，この循環使用の水の衛生に課題があった.当社は「熱と水」をテーマに，小型貫流ボイラ事業を主力として，食品機械・メディカル機器・水処理装置・ボイラ薬品等の事業で新製品の開発をすると共にメンテナンス事業でオンラインメンテナンスによるサービスの提供をおこなっている.私は食品機械の開発設計部門に所属し、真空冷却機の設計を主にを担当している．ここでは，食材冷却と伝熱について開発を手がけた製品の説明を交えながらおこないたいと思う.最近は「内食」(家庭の食事）と「外食」(レストランや食堂での食事)の中間となる惣菜や弁当などが「中食」という言葉でよく使われている．この中食業界は食生活の形態が変わっていく中で,利便性や美味しさが追求され，市場規模が拡大している.しかし，一度に大量調理された後，商品として流通し消費者の口に入るまで時間がかかるため、衛生管理・美味しさの保持が大変重要になってきている.一方，O157をはじめとする食中毒のほとんどが細菌性の食中毒であり30℃～ 50℃の温度帯で細菌は活発に繁殖すること（図1）が知られており，加熱調理後の冷却については,極力短時間で冷却することが大変重要となる.従来は扇風機やブラストチラー・冷蔵庫で食材を表面から冷却しており，食材内部の冷却には60分以上かかっていた．これに対して十数年ほど前から普及し始めた真空冷却機は,庫内を減圧することで食材内部に含まれる水分を蒸発させ蒸発熱を食材から奪って冷却するものである(図2)。このように食材を短時間で均一に低温化することで菌体の増殖を防止し,物理変化や化学変化を抑制し食材の風味を保持することが可能である.そこで当社では蒸気エジェクタ＋熱交換器(延縮器)十真空ポンプを使用するシステム（図４）を開発することとなった.このシステムは,蒸気エジェクタにより庫内の空気や食材蒸気を吸引して，熱交換器で凝縮し，水封式真空ポンプで排出するものである．これは，蒸気エジェクタと熱交換器の選定で性能が決まる.制御フローは最初に水封式真空ポンプで缶内の空気を放出していくが,缶内圧力が低下していくと共に，沸点が下がっていくので食材の水分の一部が蒸発し蒸発潜熱が奪われ冷却されていく.この食材蒸気は熟交换器で裾縮熟伝達により水となり水封式真空ポンプから排出される.水封式真空ポンプだけでは限界があるため,蒸気エジェクタを利用し缶内の空気・食材蒸気を吸い込みながら缶内圧力を下げていく.これらの蒸気は同様に熱交換器で凝縮し水封式真空ポンプで排出する。そのため，熱交換器の性能が低下すれば,蒸気が処理しきれなくなり真空ポンプの排気量が間に合わなくなるため缶内圧力が下がらなくなってしまう.蒸気側が汚れたり，冷却水側が汚れたり，冷却水温度が規定より高くなったりすれば,熱貫流率の悪化や対数平均温度差が小さくなるため能力は低下する。今まで性能低下の事例としては，冷却水温度上昇による場合・熱交換器の蒸気側にゴミが詰まり伝熱面積が低下してしまった場合などおこっている.真空冷却機にも欠点はある．たとえば，殻で覆われいる食材は内部の蒸気が放出する時に殻を壊さないといけないし,蒸発する水分がないものは冷却することができない。そのような食材は，冷水を潜らせたり，扇風機やプラストチラー・冷蔵庫などで食材自身の伝熱で冷やしているのが現状である.真空冷却できる食材も増えてはきたが,それぞれの特性に合わせたノウハウでおこなっている．ちなみに，冷水装置として当社には１℃の冷水を連続取水出来る薔水型冷水装置・低温循環型冷水装置がある.冷却システムに使用している熱交換器は,食材からの油分蒸気による汚れや,冷却水側のスケール付着などの圧力損失を当初は懸念した設計をおこなったが,現在までのところ食材からの蒸気による汚れは，ほとんど付かないことがわかってきた。一方，冷却水側は当然のことながら流量を多く流し圧損が大きくなっている方が性能的には良好であるが,循環ポンプの選定でコストとの関係上なるべく小さいものにしたい.よって圧損が小さく性能が出せる熱交換器を選定している.今後，真空冷却機は「中食」メニューの多様化と共に，各食材の冷却ノウハウを見つけだし，いかに短時間で冷却するかがポイントになっていくものと考えている．また，その他の付加価値を付けることで冷却する機器だけではないものも多くでてくると思う.私自身は，研究者ではなく商品・設計者であり伝熱に関して専門でおこなっているわけではないが,入社後,我が社の主力であるボイラの設計や食品機械の設計をしていくなかで常に伝熱とかかわっている.今後も伝熱専門の研究者となることはないと思うが,それに近い知識を得られるよう努力していき新しい商品を開発していきたい. Heat Transfer Research on Liquid-Liquid Two-phase Flow and Solid-Liquid Phase Change Heat Transfer Koji  KUSANO (The  University  of  Tokushima) 2mm 5mm [2] 1 [3] 1. 2 (e) jo = 0.80 m/s   jw = 0.4 m/s 1 D = 5 mm 4 : 2 [1] 3 B 59-564 (1993) 2422 [2] 4 36 (1999) B 3 [3] 57-544 (1991) 4036 [4] 12-3 (1995) 295 3 j。= 0.02m/s, j w = 0.20m/s    D = 5mm 4 3 j。= 0.04m/s, j v = 0.06m/s    D = 5mm 2 Thought on Three “Diffusion” Terms Taku OHARA (Tohoku University) 1. 2 2 x yz NS y x y 4.
y x
3 (1)
Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 160 2 93 [1] 2 i, j y (1) Miji,"
Fiji," 1 x y 2 y Fij,y M ij,y y x x x [1-5] 2 [1] 2. [1] 1 10ps THz [5] GHz 10 11 s-1 [6-10] Non- Newtonian 5 x S yz (2)
1 2 2
[11, 12] Jour. HTSJ, Vol. 40, No. 160 2 90%[11] (3) (1) CO 2 [13] 65% [12] 2 2 3. [11] dij 3 2 10 6 K/m 10-12 - 10-16 J/s 2. 3 96%[12] 6 [1] T. Ohara and D. Suzuki, Intermolecular Momen- tum Transfer in a Simple Liquid and Its Contribu- tion to Shear Viscosity, Microscale Thermophys. Eng., 5 (2001), in print. [2] W. T. Ashurst and W. G. Hoover, Dense-Fluid Shear Viscosity via Nonequilibrium Molecular Dynamics, Phys. Rev. A , 11 (1975), 658-678. [3] S. Hess and H. J. M. Hanley, Distortion of the Structure of a Simple Fluid, Phys. Rev. A, 25 (1982), 1801-1804. [4] H. J. M. Hanley et al., Liquid Structure under Shear: Comparison between Computer Simula- tions and Colloidal Suspensions, J. Chem. Phys., 79 (1983), 4448-4458. [5]  H. Farhat and B. C. Eu, Monte Carlo Method and the Nonequilibrium Structure and Non-Newtonian Viscosity of a Sheared Liquid, J. Chem. Phys., 110 (1999), 97-108. [6]  W. G. Hoover et al., Lennard- Jones Triple-Point bulk and Shear Viscosities. Green-Kubo Theory, Hamiltonian Mechanics, and Nonequilibrium Molecular Dynamics, Phys. Rev. A, 22 (1988), 1690-1697. [7] J.-P. Ryckaert et al., Shear-Rate Dependence of the Viscosity of Simple Fluids by Nonequilibrium Molecular Dynamics, Phys. Rev. Lett., 60 (1988), 128- 131. [8] M. Ferrario et al., Shear-rate Dependence of the Viscosity of the Lennard-Jones Liquid at the Triple Point, Phys. Rev. A , 44 (1991), 6936- 6939. [9] R. Bhupathiraju et al., An Efficient Parallel Algo- rithm  for  Non-equilibrium  Molecular  Dynamics Simulations of Very Large Systems in Planar Couette Flow, Mol. Phys., 88 (1996), 1665-1670. [10] K. P. Travis et al., Strain Rate Dependent Proper- ties of a Simple Fluid, Mol. Phys., 95 (1998), 195-202. [11] T. Ohara, Contribution of Intermolecular Energy Transfer to Heat Conduction in a Simple Liquid, J. Chem. Phys., 111 (1999), 9667-9672. [12] T. Ohara, Intermolecular Energy Transfer in Liquid Water and Its Contribution to Heat Con- duction: A Molecular Dynamics Study, J. Chem. Phys., 111 (1999), 6492-6500. [13]B. Y. Wang et al., Nonequilibrium Molecular Dy- namics Study of Molecular Contributions to the Thermal Conductivity of Carbon Dioxide Mol. Phys. 75 (1992), 1345-1356. C. Kittel, Introduction to Solid State [14] Physics , John Wiley & Sons (1986).
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標記会合を下記の通り開催致します.本研究会（主査：笠木伸英（東大）、副主査：藤田博之（東大），顧間：下山勲（東大）、幹事:村田章（農工大）はマイクロマシンに関連した熱流体を広く対象とし、意見交換，勉強会，見学会などを行っております．第５回会合は昨年同様に電気学会マイクロマシン研究会（委員長：佐藤一雄（名大））との同日開催とし、さらに今回は、電気学会Ａ部門マグネティックス研究会（委員長：角野圭一（横国大）とも同日開催になります。本研究会委員以外の方の参加も歓迎致します。整理の都合上，参加ご希望の方は下記問い合わせ先までご連絡下さい. ○日時:平成１３年　２月２８日（水）午前9:00から午後5:00 ○場所:立命館大学理工学部びわこ草津キャンパスJR京都駅からJR西日本琵琶湖線(東海道線)にて20分，南草津駅下車.東口より近江鉄道バス「立命館大学行き」または「立命館大学経由飛島グリーンヒル行き」にて「立命館大学」下車，徒歩１分. URL: http://www.ritsumei.ac.jp/cinfo/map/index.htmをご覧下さい. ○参加費：無料（但し論文集は有料） 9:00-14:25 電気学会マイクロマシン・センサシステムーマグネティックス合同研究会講演1 ・シンクロトロン放射光によるPTFEのドライエッチングに及ぼす加工環境の影響西信嘉(立命館大学)，加藤降典(住友重機械工業)，上野洋，杉山進(立命館大学) ・ＳＲ光を用いた平面一断面転写法による三次元微細構造体の製作上野洋，杉山進（立命館大学） ・ポリシリコン振動型ジャイロスコープに用いる薄膜真空室の大気圧によるたわみの解析土屋智由，船橋博文，坂田二郎（豊田中央研究所） ・感覚毛型マイクロ気流センサ尾崎至弘,安田隆,下山勲(東京大学) •マイクロ脱気デバイス楊,ソマロン,前田龍太郎(機械技術研究所) ・トリエチルアミンの熱分解による炭蒸磁性体の合成と物性評価山本節夫，栗巣普揮，松浦満（山口大学） •フェライトの低温作製法渡邊潔，柿崎浩一，小林秀彦，平塚信之（埼玉大学） ・MMIC用(CoFeB)-(SiO2)高電気抵抗薄膜磁心の高周波透磁率特性宗像誠（崇城大EE研究所）本山真潮（デルタワークス）八木正昭（崇城大学EE研究所）,島田寛，馬場誠，山口正洋，荒井賢一（東北大学通研） 12:20-13:10昼休み13:10-14:25電気学会マイクロマシン・センサシステムーマグネティックス合同研究会講演２ • 2GHz, Q=25を目指すサンドイッチ型RF集積化インダクタの試作馬場誠，山口正洋，荒井賢一（東北大学通研） ・磁気弾性効果を用いた歪みセンサのスマートアクチュエータへの応用今村幸喜，石山和志，荒井賢一（東北大学） ・薄膜FGセンサを用いた残留磁気法による平面曲げ疲労評価藤山陽一（榊島津製作所） 岡茂八郎，薬師寺輝敏（大分高専）,槌田雄二，榎園正人（大分大学） 14:25-14:35 休憩14:35-17:00　伝熱学会研究会「マイクロマシンと熱流体」講演・超音波を応用した微量液の非接触攪拌技術／加藤宗（日立製作所） •乱流制御に用いるマイクロデバイスの開発／鈴木雄二（東京大学大学院) •マイクロ流体システムの化学分析への応用／渡慶次学（神奈川科学技術アカデミー） ・光圧回転体による流体攪拌（仮題） ／浮田宏生（立命館大学） ○問い合わせ先: 〒184-8588東京都小金井市中町2-24-16東京農工大学 工学部 機械システム工学科 村田章TEL 042-388-7089 FAX 042-385-7204 (学科共通) E-mail murata@mmlab.mech.tuat.ac.jp URL http://www.mmlab.mech.tuat.ac.jp/micromachine
June 17 - 20, 2001, Wuhan, P.R. China Sponsored by: Huazhong University of Science and Technology (HUST), P.R. China University of California, Los Angeles (UCLA), USA The University of Nottingham, UK Nippon Institute of Technology, Japan Hong Kong University of Science and Technology (HKUST), Hong Kong University of Otago, New Zealand Supported by: National Natural Science Foundation of China Chinese Society of Engineering Thermophysics Chinese Society of Solar Energy Broad Air Conditioning Tsinghua Solar Ltd., Tsinghua University Hubei Province Society of Engineering Thermophysics Hunan Province Society of Engineering Thermophysics National Laboratory of Coal Combustion (HUST) Call for Papers Theme The conference will focus on effective utilization of energy.  Environment problems related to energy conversion and application will also be presented. Topic Energy Conservation and Management Heat and Mass Transfer Thermodynamic Systems Combustion Theory and Equipment Refrigeration and Air Conditioning Thermal Power Systems Solar Thermal Application Solar Photovoltaic Material and Device Energy System in Building Energy and Environment Measurement Technology Conference Place:  Wuhan, P.R. China Conference Date:  June 17-20, 2001 Deadline for Submission of Abstracts and Papers: The extend abstracts must be submitted before Dec.1, 2000. The accepted abstracts will be informed by Jan.15, 2001, and the accepted papers should be sent by March 15, 2001. All accepted papers will be published in the proceedings.  An extended abstract of approximately 1000 words, containing paper title, three keywords in the order of importance, author names, affiliations, full address, phone and fax number, e-mail address, in English should be submitted by mail, email or fax to: Prof. Wei Liu Department of Power Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan, 430074, P.R. China Tel: (86) 27-8754-2518 Fax: (86) 27-8754-0724 E-mail: weiliu@public.wh.hb.cn The Location The ICECA'2001 will be held at HUST located in Wuhan, Which, the capital city of Hubei Province, is known as the Transportation Hub of Central China. Located in the suburb of Wuhan City, Huazhong University of Science and Tech- nology is one of largest universities in China. It has four campuses with area of 400 hectare, over 4000 faculty members and 33000 on campus students. The guest-house building (correspond to 3-star hotel) will be reserved for conference participants. In June, the temperature of Wuhan is about 30°C (86F). Registration Fee Participant:  US$340/person Accompany :   US$ 60/person This will include meals, tea breaks during the days of the conference, a banquet and a bound volume of the proceedings. Language The official language of the conference will be English. Abstract, manuscript and presentation should be made in En- glish. Post Conference Tours Plan A:  Wuhan Full Day Tour Tour Fare: US$25/person Plan B:  Three Gorges 4-Day Tour (Economical class) Tour Fare: US$250/person Brief of the Three Gorges From Baidi City in Sichuan province at the west end and Nanjin Pass of Yichang City in Hubei province at the east, the Three Gorges, including Qutang Gorge, Wu Gorge, and Xiling Gorge, are total 192 km in length. The Qutang Gorge, known for its magnificence, is 8 km long.  The Wu Gorge, 44 km long, is famous for its deep and quiet valley. Among the Twelve Peaks of Wu Mountain, Goddess peak is the most beautiful. The Xiling Gorge, extending 66 km in length and full of rapids and whirlpools, is one of the most dangerous shoals on the Yangtze River. The famous Three Gorges Hydraulic Power Station, to be the largest in the world, is now being built here. Please complete the pre-registration form and return to the following address: Prof. Wei Liu Department of Power Engineering Huazhong University of Science & Technology Wuhan, 430074, P.R. China Tel: (86) 27-8754-2518 Fax: (86) 27-8754-0724 E-mail: weiliu@public.wh.hb.cn Pre-Registration Form Title:  Prof. / Dr. / Mr. / Ms. Name: _ Affiliation: Address: ___ ___ Tel: Fax: E-mail: Please make the following choices: I tend to submit a paper.____ I plan to attend the conference._ I am interested in the conference. Please send me further information._ I will take the post conference tour.  Plan A _____   Plan B _ I suggest that you also send the conference announcement to the following person: Name: _ ___ ___ ___
l. THERMAL SCIENCE AND ENGINEERING THERMAL SCIENCE AND ENGINEERING
2. JIS -
平成13年1月31日第39期編集出版部会長編集出版事務局：〒 223-8522横浜市港北区日吉3-14-1慶應義塾大学理工学部システムデザイン工学科菱田公一TEL: 045-566-1739 FAX: 045-566-1720 e-mail: hishida@sd.keio.ac.jp
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