教育研究シーズ［工学部］ 荒巻 森一朗

工学部　総合システム工学科　機械工学系　教授　荒巻 森一朗

可視化計測、PIV、熱交換器、ターボ冷凍機、沸騰現象、低圧風洞

• 沸騰現象の可視化計測
• 冷凍機の性能向上に関する研究 
• 回転機械中の速度場計測 
• 固気液三相流混合の可視化計測
• 低圧風洞を用いた流れ場計測

可視化計測を用いたボイド率測定技術開発

プレート式熱交換器内の熱交換効率向上において、液相と気相の比率を示すボイド率を把握することは非常に重要です。従来の測定手法では点計測が主でした。可視化計測を行うには、測定対象が高速な現象であることおよび気相・液相共に透明であるために画像計測が困難といった問題がありました。そこで特殊な照明装置により気液界面を可視化し、その界面抽出を得ることに成功しました。

ターボ冷凍機性能向上に関する研究

大型の商業施設やビルなどに用いられるターボ冷凍機において、回転する羽根車内および出入口部の流動状態を把握することは、運転範囲拡大などの性能改善に非常に重要なことです。可視化計測専用の実験装置の作成立案から製作アドバイスが可能です。更に、粒子画像流速測定法（PIV）を約6,000rpmで回転する羽根車入口部の連続した2次元速度3成分分布計測を実施した実績があります。羽根車入口部に吸い込まれる流れの可視化から、入口部における剥離や逆流といった不安定流動状態を把握することができます。

主に熱流体現象における可視化計測技術を活用し、従来では経験により習得する技術等を定量的および定性的に確認できるための画像データ取得が可能となります。これらの情報を元に、製品改良の指標取得や数値シミュレーション等の結果を再検証することも可能となります。可視化用の測定対象装置を必要とするなど制限もありますが、例えば、熱交換器内の気液二相流の状態を把握し、伝熱面形状の改善に寄与します。また、撹拌槽内での撹拌過程の定量化による生産能力向上なども可能です。