大気中試験

4.3.1 実験概要

Cube OHP 起動し熱輸送 行わ る とと ザーバによ OHP加熱面の温度 制御さ る

とを確認するために，大気中にてま 初めに展開状態 試験を行う．展開状態 OHP 全 て水平に設置さ る とに ，組み立てた状態よ もOHP 動作しやすいと考え るため

ある．その後，cube OHPを組み立てて試験を実施する．4.1節に述 たように，室温大気中 ラ エータ面か の十分 排熱 しい の制約 あ 十分 調査 しいと考え る

とか ，大気中 の試験 cube OHPの動作確認と基本的 ザーバによる温度制御機能の

確認を主目的とする．

4.3.2 実験装置

展開状態 の実験装置外観をFig. 4-7に示す．OHP アルミ製フ ーム に設置している．2 面の加熱面と 3 本の ザーバ 周囲との断熱のためにポ エステル繊維系不織布の断熱材 覆 ている． 2面の加熱面の計18枚のヒータ 電圧を印加するために1面(ヒータ9枚) とに1 の直流電源に接続した．直流電源に 2章，3章の実験 も用いた 定プ ョン製の直流

電源PK120-3.3を用いる．ラ エータ面 1 のAC (交流)フ ン 強制空冷によ 冷却した．

フ ン 幅 200 [mm], 高さ 200 [mm], 厚み 90 [mm]のオ エンタルモーター製のMRS20-BUL ある．フ ン ラ エータ面の高さよ 80 [mm] 高い位置に，風の流 ラ エータ面と平

行に るようにFig. 4-7に示す位置に設置している．フ ン 直接コンセン に接続するの

く電源変圧器を介して電圧を 100 [V]か 降下させて使用する．電源変圧器 VOLTAC 製の Type A-5 0 か 130 [V]ま 変圧可能 ある．

ザーバ 鉛直下向 方向に設置しクランプとスタンド 固定している． ザーバの温度制御 のために， ザーバに取 付けたヒータの電線と熱電対を交流温度制御器に接続した．交流温度 制御器 3.2節と3.3節の実験に用いたものと同 ものを使用している．Fig.4-6に

C

TE

_ 示す熱

電対 坂口電熱製交流温度制御器SDR-S30-PTCに接続し，

D

TE

_ と

F

TE

_ 示す熱電対 坂口電 熱製交流温度制御器 SBX-303 に接続している． ち の交流温度制御器も制御温度を 0.1 [℃]

135

設定可能 ある． ザーバ温度制御用の 3点を除いた温度計測用の熱電対 Graphtec製 ー タロガーGL820に接続した．GL820のT型熱電対に対する精度 み (0.1 % of rdg (rdg: reading,

測定値) + 0.5 ) [℃] ある． ータの ンプ ング ンプ ング周波数1 [Hz] 行 た．

展開状態 cube OHPの動作と ザーバによる温度制御機能 確認さ たのち，cube OHPを

組み立てた状態 同様の条件にて大気中にて試験を行 た．組立状態の実験装置外観をFig. 4-8 に示す．組立時 A面 に，B面 底面側に るように設置して実験を行 た．Cube OHP アルミ製フ ーム に設置しているため，設置面とB面との間に 60 [mm]程度の隙間 空いて いる．展開時と同様に加熱面と3本の ザーバ ポ エステル繊維径不織布の断熱材 覆 てい る．加熱面のヒータの電線も同様に2 の直流電源PK120-3.3に接続している．ラ エータ面の 冷却 ，展開状態試験に使用した1 (Fig. 4-8のfan1) の他に2 のNidec製の小型フ ンbeta v ta350dc (Fig. 4-8のfan 2,3)を加え計3 行 た．フ ンの設置位置 Fig. 4-8に示す通 あ る．フ ン 全て，展開状態試験に使用したVOLTAC製電源変圧器に接続している．

ザーバ 展開状態試験時と同様に鉛直下向 方向に設置しクランプとスタンド 固定して いる． ザーバの温度制御方式も展開状態試験と同様 ある．計測用熱電対 展開状態試験に用 いた ータロガーGL820に接続している． ータ ンプ ング周波数1 [Hz] 取得した．

4.3.3 実験条件

展開状態の試験条件をTable 4-1に示す．最初に ザーバの温度を40 [℃]に固定してA面，B 面への熱入力を10 [W]か 80[W]ま 10 [W]刻み 増加させる試験を行 た．80 [W]到達後

40 [W]ま 10 [W]刻み 熱入力を減少させた．次に，B面のヒータ熱入力 40 [W] 一定にした

まま A面のヒータ熱入力を0か 60 [W]ま 変化させる実験を行 た．最後に，A面，B面 への熱入力を共に40 [W] 固定した状態 ザーバの制御温度を40, 45, 50, 40, 35, 30[℃]と変化 させる実験を行 た．

組立状態 の試験の条件をTable 4-2に示す．実験条件の方針 展開状態試験と基本的に同 ある ，展開状態の試験結果を踏まえて熱入力条件および ザーバ温度条件を一部変更してい る．また，展開状態試験 case A-D-2 A面のヒータ発熱量を変化させた ，組立状態試験 A面のヒータ発熱量を一定値にしてB面のヒータ発熱量を40 [W], 60 [W]と変化させた．

3本の ザーバの温度 つ に3本とも同 温度に るように ザーバ制御温度を設定した．

また，ラ エータ面冷却用のフ ンの電圧 常に50 [V]に設定している．展開状態，組立状態と もに各熱入力条件 熱平衡に達するま 実験を実施している．

4.3.4 実験手順

4.3.1項 述 たように，OHP 全て水平に設置さ 起動しやすいと考え る展開状態 の

試験を最初に行う．OHP 起動し熱輸送 行わ る と， ザーバの温度 加熱面 制御さ る とを展開状態 の試験 確認した後，cube OHPの組立を行い，組立状態の試験を実施した．

4.3.5 展開状態試験の結果と考察

展開状態の実験結果としてA面とB面のヒータの発熱量とA ~ F各面の平均温度，3本の ザ ーバ温度時間 歴をFig. 4-9(a) ~ (c) に示す．Fig. 4-9 (a), (b), (c) そ 試験 ースA-D-1, A-D-2, A-D-3の実験結果 ある．

136 4.3.5.1 試験 ースA-D-1の実験結果

Fig. 4-9(a)か ，熱入力10 [W]か 40 [W]ま A面，B面の温度 熱入力増加と共に 昇し ている と わかる．そ に対しラ エータ面の温度 ほと 変化してい い． OHP 起動してい い とを示している．熱入力40 [W]を負荷した直後，B面の温度 ザーバ温 度を超えた時点 A, B面の温度 共に急激に下 ，ラ エータ面C, E, D面の温度 昇して

いる． の時点 C-B-E-A面間のOHPとA-D面間のOHP 起動している．OHP起動後 熱入

力 増加してもA面，B面の温度 ザーバ温度か 5 [℃]以内 一定に保た てお ，ラ エ ータ面 昇している．OHP による熱輸送 行わ ている け く ザーバの温度制御機能 働いている と わかる．試験期間中 F 面の温度 変化 見 い とか ，試験条件

A-D-1 B-F面間のOHP 起動してい いと判断さ る．B面 C-B-E-A面間のOHP よ

ヒータに近い方に位置しているため，先にC-B-E-A面間のOHP 起動するとヒータの発熱

C-B-E-A面間のOHPに輸送さ てしまいB-F間OHPに 起動するための十分 入熱 いため

あると考え る．A面 もC-B-E-A面間のOHP ヒータに近い位置にあるの 先にC-B-E-A 面間のOHP 起動する ある ，B面 ザーバ温度を1 ~ 2 [℃]超えたと 起動して いるのに対してA面 約10 [℃]超え け 起動してい い と，またA-D間OHP 起動し

ている とか ，C-B-E-A面間のOHP A面に熱入力 ある場合よ もB面に熱入力 ある方

起動しやすいと考え る．

4.3.5.2 試験 ースA-D-2の実験結果

Fig. 4-9(b)か ，40 [W]の熱入力 常に付加さ ているB面の温度 ザーバ温度40 [℃] 保 た ている と わかる．一方，実験開始直後 熱入力の い A 面 ラ エータ面とほぼ同 温度に ている．その状態 40 [W]の熱入力 付加さ ると， ザーバ温度よ 約10 [℃]高 い温度ま 昇した時点 A-D面間のOHP 起動しA面の温度 ザーバ温度付近に保た て いる．その後A面の熱入力を40 [W]か 60 [W]ま 増加させてもA面の温度 変化せ ザー バ温度付近 一定と ている．

4.3.5.3 試験 ースA-D-3の実験結果

Fig. 4-9(c)か ， ザーバ温度の変化にA面の平均温度 追従している B面 追従してお

， ザーバ温度 40, 45, 50, 40 [℃]と変化する間，約38 [℃] 一定と ている と わかる．

また， ザーバ温度を40，45, 50 [℃]と 昇させる間，ラ エータ面 D面しか変化してい い．

よ ，B面 交わる2体のOHP 起動してい いといえる． ザーバ温度を40 [℃]か

35 [℃]に下 る過程 B面温度 ザーバ温度よ 高く た時点 C面，E面の温度

C-B-E-A面間のOHP 起動している． ザーバ温度35 [℃]ま B面のOHP 起動し か

たの ，B面への熱入力 十分 くB面のOHP 起動する温度，つま ザーバ温度以 に 到達し か たため あると考え る．F面の温度 試験期間を通して全く変化 見 い

とか ，試験条件A-D-3 B-F面間のOHP 起動してい いと判断さ る．

4.3.5.4 展開状態試験の結果まとめ

展開状態 の試験結果か ，cube OHP 次のよう 特性を持つ と 明 かと た．1) 加 熱面温度 ザーバ温度を超え け OHP 起動し い．2) ザーバ温度を超えたと の起 動のタイミング A面とB面 異 ，A面 約10 [℃]超え け 起動し い B面 ザ ーバ温度を1 ~ 2 [℃]超えたと 起動する．3) とたびOHP 起動す 加熱面 ザー

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バ温度か 5 [℃]以内 一定に保た る．熱入力を増減させた ザーバ温度を変化させた し てもその状態 維持さ る．4) 3体のOHPの起動のしやすさに 違い あ ，B-F間のOHP 最も起動しにくい．理由として ，ヒータとOHPの位置 考え る．1), 3) 3章 行 た ザーバ付 OHPの研究結果と整合している．2), 4) 複数のOHP 組み合わさ たcube OHP の実験結果として初めて明 かに た点 ある．

4.3.6 組立状態試験の結果と考察

cube OHP組立状態の実験結果としてA面とB面のヒータの発熱量とA~F各面の平均温度，3

本の ザーバ温度時間 歴をFig. 4-10(a) ~ (c) に示す．Fig. 4-10 (a), (b), (c) そ 試験 ース A-A-1, A-A-2, A-A-3の実験結果 ある．

4.3.6.1 試験 ースA-A-1の実験結果

Fig. 4-10(a)か ，熱入力を40 [W]か 60 [W]ま 昇させてもA面，B面の温度 常に ザ ーバ温度と同 温度 一定に保た ている と わかる．熱入力の 昇と共に D 面，F 面 昇しているのに対しC面，E面に 変化 見 い．試験 ースA-A-1 A-D面間とB-F 面間のOHP 起動していてC-B-E-A面間OHP 起動してい いといえる．

4.3.6.2 試験 ースA-A-2の実験結果

Fig. 4-10(b) 試験開始時に A 面へ熱入力60 [W]，B面へ熱入力 40 [W]を負荷した時点 C-B-E-A面間OHP 起動し，その後B面の熱入力を60 [W]に増加させてもA面とB面の温度

ザーバ温度と同 温度に保た ている．展開状態時の試験 A-D-2 と同様に，片方の加熱面 のみ熱入力量を変化させても，加熱面 2面とも ザーバ温度 維持さ 続けると言える．B面 の熱入力を60 [W]に た後し くしてC, E面の温度 低下すると同時にD面の温度 昇 している．先述したようにC-B-E-A面間の OHP A 面よ もB面の熱入力に対し熱輸送しや すいと仮定すると， の現象 ，B面の熱入力量 増えたためにA面の発熱 C-B-E-A面間OHP

輸送さ く ，その結果A-D面間のOHP 自動的に起動した とを表しているの いかと考え る．

4.3.6.3 試験 ースA-A-3の実験結果

Fig. 4-10(c)か ， ザーバ温度の変化と共にA面，B面の温度 ザーバ温度付近ま 昇し

ている と わかる．た し30 [℃]のと 加熱面温度 ザーバ温度よ 高い温度 一定と ている ， ザーバ温度 40 [℃]よ 高い場合 加熱面の温度 ザーバ温度よ 低く ている．特に ザーバ温度50 [℃] B面の温度 ザーバ温度よ も約10 [℃]低い．OHP の熱輸送自体 行わ ている ，Fig.4-9(c) 見 た現象と同 ように，加熱面温度 ザー バ温度を超えるほ 加熱面に十分 熱入力 いため ザーバによる温度制御機能 十分行わ

てい いの いかと考え る．

4.3.7 大気中試験結果のまとめ

組立状態の試験と展開状態の試験か ，cube OHP 組立状態 も展開状態 OHP水平設置状 態 と同 ようにOHPの熱輸送 行わ ，また ザーバによる温度制御機能 働く と わか

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た．た し， ザーバ温度を 昇させる場合や，最初にOHPを起動させる場合 ，加熱面温 度 ザーバ温度を超え るほ 加熱面に十分 熱入力 いと ザーバによる温度制御機 能 働か いという ともわか た． OHPの展開状態 組立状態によ い特性 ある．