岩手大学工学部機械工学科先端金型技術研究部門廣瀬研究室教授　廣瀬宏一熱移動メカニズムの基礎的研究とその応用に関する研究熱はエネルギの一種であり，また全てのエネルギの終焉の姿であることから，雨や風などの自然現象のみならず，身近な所では各種エンジン，冷凍機，ヒートポンプなどの機器などを通して，日常生活の多くの面にかかわっています．当研究室では様々な機械システムを構成する要素の中で，熱による影響を調べたり，熱そのものがどのように移動していくのかという熱移動メカニズムの研究を行っています．それにより電子機器の熱的条件に対する設計目標を到達できる構造への応用や射出成形における金型冷却回路の最適化などについて，問題の定式化、モデル化し、数値解析手法やコンピュータソフトを適用して求解したり，実験装置を製作して実験研究を行っています．研究テーマ ¾水中に置かれた水平な管群内の氷の融解熱伝達特性に関する研究 ¾熱媒体中に置かれた伝熱管まわりの相変化熱伝達に関する研究 ¾小型電子機器の冷却技術に関する研究 ¾加熱回転場における共存対流熱伝達に関する研究 ¾樹脂の融解や凝固の対する潜熱の影響に関する研究 ¾ペブルベット蓄熱槽を用いた空調システムに関する研究水平な管群内の氷の融解熱伝達特性実験結果数値解析結果加熱回転円板上の共存対流熱伝達実験による流れの可視同一条件の数値解析結果解析による小型電子機器内の温度場と速度場 Velocity 連絡先 Email : [email protected] Isotherms 温度場速度場水中に置かれた水平な管群内の氷の融解熱伝達特性に関する研究現在では様々な生産活動や日々の生活における環境への影響を無視することはできなくなっています．環境問題の中でも地球温暖化問題は特に身近な問題であり，都市部においてはヒートアイランド効果による温度上昇も見られます．そのような中で，エネルギー需給を平準化するシステムが重要視されており，その一つとして，潜熱蓄熱システムがあります．潜熱蓄熱システムとは，相変化物質（Phase Change Material：以下PCMと略記します）の融解，凝固に伴う潜熱の吸収，放出を利用するシステムです．PCMはそれぞれ固有の温度によって融解・凝固を行い，潜熱の大きさや一様温度で良質なエネルギーを供給するなどの利点があります．潜熱蓄熱による空調システムはその潜熱の大きさから狭い地域にビルが密集し，多くの人が集まる地域に有効なシステムと考えられ，ヒートアイランド現象が生じやすい都市部では，省エネや熱汚染の抑制などに効果が期待できます．こうした潜熱蓄熱システムを，駆動に特別な動力を用いないパッシブな空調システムとして展開するには，PCMの融解過程と周囲熱媒体の流れとの関連性や温度分布を知ることが重要となります．この研究では，カプセル型潜熱蓄熱装置の基本的なモデルとして熱媒体中に管群を水平に設置し，管内部の相変化物質の融解熱伝達と管群周囲の熱媒体の自然対流熱伝達とが相互に連成する複合対流熱伝達特性について数値解析と実験の両面から詳細に研究し，熱伝達特性を明らかにしています．小型電子機器の冷却技術に関する研究近年の電子機器は，市場の要求により，装置の薄型化や洗練されたデザインが最重要取り組み課題となっています．そうした中，小型化などのデザインを追及することで，機器内部に熱がこもり動作に悪影響が現れるという問題に直面しています．このことから熱を効率よく外へ逃がすことが必要となり，その対策として様々な冷却技術の活用が検討されています．この研究では，解析ソフトによる数値シミュレーションや，実験によって基礎的なデータを取りながら熱問題に対する方策の有効性を探っています．強制冷却ファンによる流れ場解析加熱回転場における共存対流熱伝達加熱回転場の熱伝達現象は共存対流の基本的問題というばかりでなく，最近ではCVD法を用いたシリコンウエハの製膜問題などに関連して重要となりつつあります．また，CD-RやDVD-R， HDDなどの記憶媒体は加熱回転体であり，高密度であるがゆえに高い精度が要求され，媒体が熱による変形や膨張などの影響を受けると多大な被害を受ける可能性があります.これらは役割上狭い空間内に設置され，駆動系や読み取り系などからさまざまな加熱を受けながら回転しており，狭い空間内における加熱回転体とみなすことができ，共存対流が生じています. この研究では，実験および数値解析により，加熱回転円板場の共存対流と熱伝達メカニズムを解明することを目指して研究を行っています．樹脂の融解や凝固に対する潜熱の影響に関する研究実験装置プラスチック製品の射出成型は加熱によって溶融された樹脂を金型内に射出し，金型で冷却することによって固化させるものです．溶融から固化までは温度範囲が広いため，物性値も変化します．本研究では，こうした物性値の変化が融解や凝固に及ぼす影響を調べています．ペブルベット蓄熱槽を用いた空調システムに関する研究実験結果数値解析結果吸湿剤を用いたデシカント空調の一環として，固形吸湿剤が吸湿したり，脱湿させたりする際の温度変化と作動流体の温度応答特性を調べ，新しい空調システムの可能性を探っています．