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en-title=Mixed Convection Heat Transfer in a Open Shallow Cavity Heated from Below and Packed with One Step Arrangement of Spherical Particles
kn-title=比較的浅い底面加熱を受ける上部開放矩形くぼみに球状粒子を一段充填した場合の共存対流熱伝達
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en-abstract=本研究は、最も基本的な多孔質モデルと考えられる一段配列の球状粒子層を対象に取り上げ、純流体との境界を有する不均質多孔質層の対流熱伝達に関して実験的な検討を試みようとするものである。具体的には、風洞底部に設置した矩形くぼみ内に球状粒子を一段充墳し、くぼみ底面から等熱流束加熱を行った場合の強制・自然共存熱伝達特性に及ぼす空気流速、加熱面、主流空気温度差および充墳粒子熱物性の影響についても検討するものである。なお、充墳粒子の熱物性に関しては、熱伝導率の大きいな球状粒子による拡大伝熱面（熱交換器）の効果そして熱伝導率の小さな粒子による伝熱抑制（断熱材）の効果も検討してある。また、くぼみ深さを浅くして粒子層を強制対流境界層中に突出させることにより空気流を粒子層に衝突・分岐させ、くぼみ深さと粒子の相互干渉による熱伝達制御の影響についても併せて検討を行っている。さらに、上記の諸因子の効果を考慮した無次元整理式の導出をも試みてある。
kn-abstract=Heat transfer measurements were performed during forced and natural mixed convections of a rectangular open cavity which was packed with spherical particles arranged in a one step orthorhombic array. Air flowing over the cavity was heated from the bottom surface of the cavity via the particle layer. Three kinds of spherical particles having almost the same diameter of 10 mm and different thermal conductivities were used as the spherical packing material. The cavity depth was varied from 0 mm (flat plate) to 10 mm. The particles suppressed the air motion near the heating surface and decreased the heat transfer coefficient. In the case of particles having large thermal conductivity, those particles behaved as an extended heat transfer surface and turbulence promoter so that the heat transfer coefficient was enhanced. The Nusselt number ratio as a dimensionless heat transfer coefficient was expressed in terms of Reynolds number, ratio of particle diameter to depth of the cavity and modified Prandtl number.
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en-aut-name=InabaHideo
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kn-aut-name=稲葉英男
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en-keyword=Spherical Particle Layer
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en-keyword=Forced Convection Heat Transfer
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en-title=Snow Melting Mechanism of Radiative Heat Absorption Material
kn-title=放射熱エネルギ利用融雪材の融雪機構解明に関する研究
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en-abstract=雪層の融解問題は、積雪地帯の早期消雪との関連で、特に、農業および土木関係の分野で重要な問題として取り扱われてきたが、基本的な伝熱現象として解明した報告はあまりないようである。著者らは、日射熱エネルギを利用した融雪材による雪層融解に関する基礎研究を継続して行っており、特に雪層中の融解水の移動挙動解明のために開発した二つの水和飽和度測定方法についての報告を行ってきた。また、日射吸収媒体として黒色炭酸カルシウム融雪材を雪層上部に散布し、上方より放射熱エネルギを与えた場合の雪層融解現象を実験的に検討してきた。前報の融雪実験では、無風状態での周囲環境条件および雪層構造の変化による雪層融解に及ぼす影響を調べるとともに最適な融雪材散布濃度並びに融雪材の凝集現象を明らかにした。さらに、融雪材散布濃度の小さな領域で起こる融雪材の凝集作用により雪層表面が露出し、放射熱エネルギの反射割合が増大するため、雪層融解に長時間を要する特異な挙動を解明した。本論文は融雪材散布濃度が比較的大きな領域における雪層表面が一様に融解する場合の周囲空気温度、放射流束などの周囲環境条件および雪層密度などの雪層構造変化に対する融雪に及ぼす影響を理論的に調べるとともに、室内実験結果との比較検討を行い、この種融雪材利用による融雪現象の基本的特徴に関する基礎資料を得ようとするものである。
kn-abstract=The melting behavior of a snow layer was investigated experimentally and numerically for the case where the snow layer was melted from the upper surface using radiative heat absorption material (black calcium carbonate powder). The experiments and calculation were carried out under various conditions of sprinkling density of radiative heat absorption material, environmental temperature, radiation heat intensity and snow density. It was clarified that an optimum density of the absorption material existed for the enhancement of snow layer melting. With low sprinkling density of the absorption material, the exposed snow surface, due to the gathering effect of the absorption material, brought about a decrease of the snow melting rate. On the other hand, with high sprinkling density of the absorption material, the snow melting rate also decreased due to increase of the thermal insulation effect of the absorption material. Useful nondimensional correlation equations for snow melting were derived in accordance with the ranges of various parameters.
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en-aut-name=InabaHideo
en-aut-sei=Inaba
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kn-aut-name=稲葉英男
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kn-aut-name=大竹秀雄
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en-title=Fundamental Study on Melting of Inclined Frost Layer by Radiative Heat Energy
kn-title=熱放射による傾斜霜層の融解に関する基礎研究
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en-abstract=冷蔵庫や空気熱源ヒートポンプの蒸発器などの低温熱交換器伝熱面上に発展する霜層は、伝熱面積の減少、霜層成長による熱抵抗および通風抵抗の増大をもたらし、熱交換器の性能を大幅に減少させる。従って、熱交換器性能維持のため、除霜運転が必要となる。しかし除霜方式として一般に普及している逆サイクルホットガス方式は、除霜運転時の冷却停止による機能性の低下、投入するエネルギに対して実際の霜層融解に使われるエネルギ割合が小さいことによる経済性の問題そして除霜運転の繰り返しによる冷凍寿命の低下など様々弊害を生んでいる現状にある。このように、逆サイクルホットガス方式には様々な解決しなければならない問題があるため、著者らは新しい除霜方法として放射線熱エネルギにより霜層を融解する方法を提案した。前報においては、霜層の放射特性について着霜および霜層融解過程における霜層の吸収率、反射率および透過率を定量的に明らかにするとともに、広範囲にわたる波長帯を有する放射熱源を用いて霜層の放射特性を測定し、赤外線領域で長波長ほど霜層の吸収率が大きいことを明らかにした。また、得られた知見をもとに、放射熱源として遠赤外線熱源を選定し、水平霜層を上部より融解させた場合の周囲環境条件（放射熱エネルギ強度、周囲空気温度、冷却ブライン初期温度）並びに霜層構造（空隙率）の変化による霜層融解（融解水を排出しない場合）に及ぼす影響を実験的に解明した。しかしながら、実際の着霜面は様々な姿勢をもつもので、着霜面の姿勢によっては、融解水の排出などが起こり、放射熱エネルギによる霜層融解に複雑さをもたらすことが予想される。本論文では、冷却面姿勢検討の上で、最も基本的構造である冷却平板上の着霜層を様々に傾斜させた場合の放射熱エネルギによる融解現象を、放射熱エネルギ強度周囲環境条件、霜層の構造を実験因子として検討したものである。さらに、本研究では、放射熱エネルギによる霜層融解終了時間の短縮を目的として、冷却部熱容量の影響（着霜面冷却ブラインの有無そして冷却面背後の断熱条件）をも検討に加えてある。
kn-abstract=This paper deals with a new defrosting method in which a frost layer is melted by radiative heat energy as an energy source. The far-infrared radiative heat energy having a maximum wavelength of 5.5 μm is selected as the optimum radiative heat energy source for melting of the inclined frost-layer. The inclined frost-layer melting experiments using the radiative heat energy with a discharge of melted water on a cooling copper plate are carried out under various environmental parameters (inclination angle of frost-layer, radiative heat energy flux, air temperature, cooling brine temperature) including porosity of frost-layer as a frost structural factor. The dimensionless correlation equations which predict the time taken for complete frost-layer melting are derived as a function of various nondimensional frost-layer melting parameters.
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en-aut-name=InabaHideo
en-aut-sei=Inaba
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kn-aut-name=稲葉英男
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en-aut-name=OtakeHideo
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en-aut-name=ShigemoriAkihiro
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en-title=Influence of Certain Factors on Supercooling Phenomenon of Still Water
kn-title=静止水の過冷却現象に及ぼす諸因子の影響
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en-abstract=本研究は、流動過冷却水を利用したスラリー状の連続製氷技術の確立を最終目標とし、その基本的モデルとなる容器内に充墳した比較的容積の大きな水の静止状態における過冷却現象の解明を対象として取り上げ、その過冷却現象の基本的特徴を探るものである。第一に核生成の要因が、不均質核生成に強く依存する条件のもとでの水の限界過冷却度が、その容積、冷却速度、冷却面の材質および表面性状等に如何に影響されるかを明らかにした上で、試料水内に含まれる異質浮遊粒子および水の比抵抗値に影響を及ぼすようなイオン系溶解分子等の不純物質が、水の過冷却度に及ぼす影響を実験的に検討するものである。なお、得られた水の過冷却現象に関する情報は、流動過冷却水による連続製氷技術の基礎資料となりうるものであり、新しい氷蓄熱システムの構築に役立つものと思われる。
kn-abstract=Supercooling characteristics in quiescent bulk water enclosed in a circular tube were investigated on a basic level through numerous experiments. In the experiments, three kinds of water with different specific resistances were used as the test samples and their freezing temperatures were measured. The critical degree of supercooling depended on the property of the heat transfer surface and the cooling rate, and it became larger for a smoother surface and a higher cooling rate. It was found that the specific resistance of the water had little effect on the critical degree of supercooling . However, the insoluble particles included in the water greatly affected the ice nucleation in the supercooled water and the size effect of the insoluble particles was found to become important in the range of 0.1-1.0 μm in particle radius. For particle radii larger than this range, the critical degree of supercooling was independent of the size, while below this range it sharply increased with a decrease in the particle size.
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en-aut-name=InabaHideo
en-aut-sei=Inaba
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kn-aut-name=稲葉英男
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en-aut-name=TakeyaKengo
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kn-aut-name=武谷健吾
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