結論

本章の研究の結論を以下にまとめる．

1. 同一封入率の FC-OHP に対して，冷却部を強制空冷 冷却する条件にて冷却部温度と最大 輸送量の関係を調 た結果．冷却部温度に依存して最大熱輸送量 変わる一方 、動作限界時の 動作温度 冷却部温度に依 ほぼ一定 あ た． の とか ，同一封入率の FC-OHP にお いて，動作限界を迎える飽和温度 決ま てお 動作温度 最大飽和温度に達する と 動作限 界と る と 示唆さ る．

2. FC-OHP の動作限界時の動作温度 封入率によ 変化し，実験条件の中 ，封入率 57

[wt%] 極大 あ た．動作限界時の温度 内部 飽和状態にあると仮定すると、その温度にお

ける液体積 OHP の全内容積を占める程度 あ た．また，ガラス製 OHP を用いた可視化試 験において，封入率 85 [wt%] の動作限界時にOHP 内のほぼ全て 液スラグ 満たさ ていた．

よ ，OHP の封入率 大 い場合に ，熱負荷 高く ると OHP 内体積 ほぼ全て液

単相と る と 動作限界を迎える原因 あると考え る．

3. 可視化試験よ ，50 [wt%] 以下の封入率 ，熱入力 増え加熱部や冷却部の温度 昇 するほ 液スラグの体積 減る と 明 かに た．低封入率時に動作限界を迎える ニ ム 高封入率時と 異 ると言える．一方 ，飽和温度か 計算さ る液体積 ，飽和温度 増 加するにつ 増加また ほぼ一定 ある と 計算か 示さ る． を矛盾 く説明する

ニ ムとして，加熱部への熱負荷 増大するにつ て液の蒸発量 増し，蒸気体積 大 く て液スラグの体積 減少し気液の動 止ま てしまう と 動作限界に達する と 考え

る．

4. 封入率50 [wt%]時に OHP全内容積を占める飽和温度 HFC-134aの臨界温度に ると計

算さ た．封入率50 [wt%]前後 最大熱輸送量 最大と るの ，2.と3.の ち も起 にく

く，飽和温度 限 最大つま 作動流体の臨界温度と るためと考え る．

26

Table 2-1 HFC-134aの飽和状態における物性値 [56]

温度 [℃]

蒸気圧 [kPa]

密度 [kg/m³]

定圧比熱 [kJ/kg/K]

潜熱 [kJ/kg]

熱伝導率 [mW/m/K]

表面張力 [mN/m]

液 蒸気 液 蒸気 液 蒸気

20 571.7 1225 27.78 1.405 1.001 182.3 83.28 13.34 8.756 40 1017 1147 50.09 1.498 1.145 163.0 74.72 15.45 6.127 60 1682 1053 87.38 1.660 1.387 139.1 66.09 18.33 3.716

Table 2-2 SUS OHP の実験条件

1 15 21 15

2 20 22 20

3 25 23 25

4 30 24 30

5 35 25 35

6 15 26 40

7 20 27 15

8 25 28 20

9 30 29 25

10 35 30 30

11 10 31 35

12 15 32 20

13 20 33 30

14 25 34 40

15 30 35 20

16 35 36 30

17 40 37 40

18 20 38 20

19 30 39 30

20 40 40 40

2.77

2.51

2.44

2.28

2.02 作動流体封

入質量 [g]

5.28

4.50

3.80

3.51

61

57

case 封入率

[wt%] T_amb [℃]

85

73

45

41

39

37

33

case 封入率

[wt%] T_amb [℃] 作動流体封

入質量 [g]

作動流体封入質量 ，OHP内に封入した作動流体HFC-134aの質量を示す．

T

amb ^{，恒温槽試}

験室内のOHP近傍の温度の設定目標温度を示す．

27

Table 2-3 SUS OHPの実験結果

1 14.7 67.7 54.4 35.0 7.8 27.2

2 20.3 68.2 56.2 31.0 7.9 23.1

3 25.4 67.7 53.8 27.0 7.8 19.2

4 30.4 66.1 56.8 23.0 7.5 15.5

5 35.5 66.7 56.4 19.0 7.6 11.4

6 15.8 94.9 86.4 78.0 12.6 65.4

7 21.4 95.5 88.0 68.0 12.7 55.3

8 26.9 95.4 87.8 63.0 12.7 50.3

9 30.6 95.0 84.9 58.0 12.7 45.3

10 35.7 94.1 84.4 50.0 12.5 37.5

11 10.0 96.9 88.4 69.0 13.0 56.0

12 15.1 97.5 89.2 65.0 13.1 51.9

13 20.3 98.4 90.3 61.0 13.3 47.7

14 25.3 97.2 90.7 57.0 13.1 43.9

15 30.4 97.9 90.3 52.0 13.2 38.8

16 35.4 98.3 90.9 48.0 13.2 34.8

17 40.7 97.9 91.2 44.0 13.2 30.8

18 19.3 100.3 91.0 59.0 13.6 45.4

19 30.4 98.6 91.4 49.0 13.3 35.7

20 40.0 98.5 92.7 42.0 13.3 28.7

21 15.4 98.4 90.7 63.0 13.3 49.7

22 20.2 97.1 90.4 59.0 13.0 46.0

23 24.7 96.9 88.6 55.0 13.0 42.0

24 30.4 95.6 87.5 52.0 12.8 39.2

25 35.5 98.3 87.0 47.0 13.2 33.8

26 40.8 97.4 86.6 42.0 13.1 28.9

27 15.3 87.9 77.2 54.0 11.4 42.6

28 20.3 91.3 76.2 52.0 12.0 40.0

29 24.9 89.3 76.0 47.0 11.6 35.4

30 30.3 92.3 77.2 44.0 12.2 31.8

31 35.1 90.4 77.0 39.0 11.8 27.2

32 20.3 88.5 76.2 47.0 11.5 35.5

33 30.3 88.5 77.5 40.0 11.5 28.5

34 41.6 88.1 79.1 32.0 11.4 20.6

35 20.2 84.4 70.4 42.0 10.8 31.2

36 30.4 84.4 72.5 35.0 10.8 24.2

37 40.5 83.9 74.1 28.0 10.7 17.3

38 20.3 73.4 57.7 33.0 8.8 24.2

39 29.7 72.6 59.4 26.0 8.7 17.3

40 40.5 69.7 62.8 20.0 8.1 11.9

Qheater [W]

T_C [℃] ^Qheatleak

[W] Qnet [W]

33

T_amb [℃] T_H [℃]

41 85

73

61

45 case

57

39

37 封入率

[wt%]

T

amb OHPか 約100 [mm]離 た箇所の気温を熱電対 測定した結果を示す．

T

H ^加熱部

の温度としてFig.2-1にCh1 示す熱電対 測定した結果を示す．

T

C ^{冷却部の温度として}

Fig.2-1にCh7 示す熱電対 測定した結果を示す．

T

amb,

T

_H ,

T

_C 熱平衡状態の動作限界時の 2分間の測定結果の時間平均を示している．

heater

Q

^{ヒータの発熱量，}

Q

_heatleak ^{ヒー ーク}

量を

T

H ^を式(2-2)に代入して求めた値，

Q

net

Q

_heater^と

Q

_heatleak^{を用いて式}(2-1)か 求めた値を 示している．

28

Table 2-4 ガラスOHPの実験条件 封入率

[wt%]

作動流体封入 質量 [g]

熱入力 [W]

85 6.35 16.0, 24.8, 26.2, 32.4

60 4.47 16.0, 20.8, 26.2, 32.2, 40.7, 46.2 39 2.92 16.1, 20.8, 26.2, 32.2, 40.7, 38.5, 55.2

Fig.2-1 SUS OHP概観

ch1~8 ータロガー の熱電対のチャンネル番号を示す．

Fig.2-2 SUS OHPの逆止弁

29

Fig.2-3 作動流体封入時のセッ アップ

Fig.2-4 大型恒温槽内に設置したSUS OHP

金属製 の に設置しているの OHP．熱電対線やヒータの電線 恒温槽外に設置しているロ ガーに接続している．OHP奥の格子 大気吹 出し口 ある．

Fig.2-5 ヒー ーク量の見積も

横軸 OHP加熱部温度，縦軸 熱負荷量を示す．

30

Fig.2-6 (a) case1の実験結果 (封入率：85 [wt%],

T

amb

=

14.7 [℃])

横軸 実験を開始してか の経過時間 単位 秒 ,左側縦軸 CH1~CH8 Fig.2-1に図示する 熱電対による温度測定結果 単位 ℃ ，右側縦軸 ヒータ発熱量 単位 W を示す(Fig.2-5(b) 以降の全てのグラフも同様)．heat input 最大(35[W]) 10分以 熱平衡状態 続いている，1 回目及び4回目のドライアウ 前の状態を動作限界とした．heat input 30[W]以 ，加熱部アルミ

板温度(CH2～4)およそ60 [℃]以 の場合に1分程度の周期の温度振動 見 る．

Fig.2-6 (b) case2の実験結果 (封入率：85 [wt%],

T

amb

=

20.3[℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと 冷却部温度(CH5～8)の急激 昇 み ，OHP 再び起動しているの 確認 る．． heat input 30[W]以 ，加熱部アルミ板温度(CH2～4)およそ60 [℃]以 の場合に1分程度の周期

の温度振動 見 ，heat input 増大するとその振幅 増大している．

31

Fig.2-6 (c) case3の実験結果 (封入率：85 [wt%],

T

amb

=

25.4 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．heat input 25[W]以 ，加熱部アルミ板温度(CH2～4)およそ60 [℃] 以 の場合に1分程度の周期の温度振動 見 ，heat input 増大するとその振幅 増大する．

Fig.2-6 (d) case4の実験結果 (封入率：85 [wt%],

T

amb

=

30.4 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．heat input 20[W]以 ，加熱部アルミ板温度(CH2～4)およそ60 [℃] 以 の場合に1分程度の周期の温度振動 見 ，heat input 増大するとその振幅 増大する．

32

Fig.2-6 (e) case5の実験結果 (封入率：85 [wt%],

T

amb

=

35.5 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．動作限界時のheat input 19[W]，加熱部アルミ板温度(CH2～4) およそ60 [℃]以 の場合に2分程度の周期の温度振動 見 る．heat inputを20 [W]に増加さ

せた後も同様の振動 見 ，最終的にドライアウ している．

0 20 40 60 80 100 120 140

0 20 40 60 80 100 120 140

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

heat input [W]

temperature [℃]

time [sec]

CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH7 CH8 T_amb heat input

ライアウ

Fig.2-6 (f) case6の実験結果 (封入率：73 [wt%],

T

amb

=

15.8 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．OHP再起動後にheat inputを減少させたと の熱平衡状態の

温度 ，ドライアウ 前の同 heat input条件時の温度に等しい．

33

Fig.2-6 (g) case7の実験結果 (封入率：73 [wt%],

T

amb

=

21.4 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．OHP再起動後にheat inputを減少させたと の熱平衡状態の

温度 ，ドライアウ 前の同 heat input条件時の温度に等しい．

Fig.2-6 (h) case8の実験結果 (封入率：73 [wt%],

T

amb

=

26.9 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．OHP再起動後にheat inputを減少させたと の熱平衡状態の

温度 ，ドライアウ 前の同 heat input条件時の温度に等しい．

34

Fig.2-6 (i) case9の実験結果 (封入率：73 [wt%],

T

amb

=

30.6 [℃])

ドライアウ 後，ヒータを一旦offしOHPの再起動を確認後ヒータをonした後の熱平衡状態 を動作限界とする．動作限界後にheat inputを減少させたと の熱平衡状態の温度 ，ドライ

アウ 前の同 heat input条件時の温度に等しい．

Fig.2-6 (j) case10の実験結果 (封入率：73 [wt%],

T

amb

=

35.7 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 状態 保持した時間 長か たた め加熱部温度 最高 160 [℃]ま てしま ている．その後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．OHP再起動後にheat inputを減少させたと の熱平衡状態

の温度 ，ドライアウ 前の同 heat input条件時の温度に等しい．

35

Fig.2-6 (k) case11の実験結果 (封入率：61 [wt%],

T

amb

=

10.0 [℃])

heat input 68[W] 熱平衡ま 達した後，heat input 70[W]条件 ドライアウ 起 ている．

ヒータを一旦offしOHPの再起動後ヒータをheat input 69[W] onしている． の条件 熱平衡状態ま 安定してOHPの動作 確認 たため の条件を動作限界とする．

Fig.2-6 (l) case12の実験結果 (封入率：61 [wt%],

T

amb

=

15.1 [℃])

ドライアウ 前後の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．ドライアウ 後に再びドライアウ 直前の熱平衡時と同

heat input条件にて実験を行 ている．

36

Fig.2-6 (m) case13の実験結果 (封入率：61 [wt%],

T

amb

=

20.3 [℃])

heat input 60[W] 熱平衡ま 達した後，heat input 62[W]条件 ドライアウ 起 ている．

ヒータを一旦offしOHPの再起動後ヒータをheat input 61[W] onしている． の条件 熱平衡状態ま 安定してOHPの動作 確認 たため の条件を動作限界とする．

Fig.2-6 (n) case14の実験結果 (封入率：61 [wt%],

T

amb

=

25.3 [℃])

heat input 55[W] 熱平衡達した後，heat input 58[W]条件 ドライアウ 起 ている．ヒ ータを一旦offしOHPの再起動後ヒータをheat input 57[W] onしている． の条件 熱

平衡状態ま 安定してOHPの動作 確認 たため の条件を動作限界とする．

37

Fig.2-6 (o) case15の実験結果 (封入率：61 [wt%],

T

amb

=

30.4 [℃])

heat input 49[W] 熱平衡達した後，heat input 53[W]条件 ドライアウ 起 ている．ヒ ータを一旦offしOHPの再起動後ヒータをheat input 52[W] onしている． の条件 熱

平衡状態ま 安定してOHPの動作 確認 たため の条件を動作限界とする．

Fig.2-6 (p) case16の実験結果 (封入率：61 [wt%],

T

amb

=

35.4[℃])

ドライアウ 前後の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．ドライアウ 後に再びドライアウ 直前の熱平衡時と同

heat input条件(48 [W])にて熱平衡ま 安定してOHP 動作している．

38

Fig.2-6 (q) case17の実験結果 (封入率：61 [wt%],

T

amb

=

40.7 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．

Fig.2-6 (r) case18の実験結果 (封入率：57 [wt%],

T

amb

=

19.3 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．

39

Fig.2-6 (s) case19の実験結果 (封入率：57 [wt%],

T

amb

=

30.4 [℃])

2回目のドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た off したと OHP 再び起動している．

Fig.2-6 (t) case20の実験結果 (封入率：57 [wt%],

T

amb

=

40.0[℃])

2回目のドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た off したと OHP 再び起動している．

40

Fig.2-6 (u) case21の実験結果 (封入率：45 [wt%],

T

amb

=

15.4 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．

Fig.2-6 (v) case22の実験結果 (封入率：45 [wt%],

T

amb

=

20.2 [℃]) ドライアウ 後の熱平衡状態を動作限界とする．

41

Fig.2-6 (w) case23の実験結果 (封入率：45 [wt%],

T

amb

=

24.7 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．

Fig.2-6 (x) case24の実験結果 (封入率：45 [wt%],

T

amb

=

30.4 [℃]) ドライアウ 後の熱平衡状態を動作限界とする．

42

Fig.2-6 (y) case25の実験結果 (封入率：45 [wt%],

T

amb

=

35.5 [℃])

2回目のドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．CH1の温度 大 く振動しているの 熱電対の電気的 接触不良のため ある．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと

OHP 再び起動している．

Fig.2-6 (z) case26の実験結果 (封入率：45 [wt%],

T

amb

=

40.8 [℃])

2回目のドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．CH1の温度 大 く振動しているの 熱電対の電気的 接触不良のため ある．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと

OHP 再び起動している．

43

Fig.2-6 (aa) case27の実験結果 (封入率：41 [wt%],

T

amb

=

15.3 [℃])

1500[sec]あた CH1の温度 急 昇しているの ，ヒータへの入熱量を一時的に誤 て過大

にかけてしま たため ある．ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後 ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．

Fig.2-6 (ab) case28の実験結果 (封入率：41 [wt%],

T

amb

=

20.3 [℃])

heat input 54 [W]条件 ドライアウ 確認さ たのちheat inputを1[W] つ下 て試験を行

ている．heat input 52[W]条件時に3回目のドライアウ 確認さ た後，heat input 50[W]条件 熱平衡ま 安定して動作 確認 たため の時点を動作限界とする．

44

Fig.2-6 (ac) case29の実験結果 (封入率：41 [wt%],

T

amb

=

24.9 [℃])

2回目のドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た off したと OHP 再び起動している．

Fig.2-6 (ad) case30の実験結果 (封入率：41 [wt%],

T

amb

=

30.3 [℃])

ドライアウ 前の熱平衡状態を動作限界とする．ドライアウ 後ヒータをい た offしたと OHP 再び起動している．

ドキュメント内 本文 Thesis 総合研究大学院大学学術情報リポジトリ A1820本文 (ページ 32-68)