日本冷凍空調学会論文集

原著論文

ＣＭＣ添加が水の凝固速度に及ぼす影響

大河誠司, 遠藤恵介, 寳積勉

2015 年 32 巻 4 号 p. 411-418
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-25

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保冷材は現在，おもに食品分野などで物質を低温に保持し鮮度を保つ目的で広く用いられている．溶媒は主に水や食塩水であり，その中にゲル化剤を2%ほど加えることにより，溶媒の分離と破損に伴う溶媒の散乱を防ぐことができる一方，凝固速度を抑制してしまう．本研究では数種類のナトリウムCMC を保冷材に添加するゲル化剤として用い，ゲル化剤の濃度，エーテル化度，重合度，動粘性係数などが凝固速度に及ぼす影響について検討した．その結果，重合度が高いほど，またエーテル化度が高いほど同じ動粘性係数でありながら凝固速度が高くなることを明らかにした．また，一般的にはCMC の濃度が高いほど凝固速度は低くなることが知られているが，高エーテル化度のCMC においては，低濃度域では凝固速度が純水より高くなる場合のあることを明らかにし，その原因について考察している．

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中性子ラジオグラフィを用いた除霜時の融解水挙動の評価

松本亮介, 吉村智也, 梅川尚嗣, 網健行, 伊藤大介, 齊藤泰司

2015 年 32 巻 4 号 p. 419-426
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31
[早期公開] 公開日: 2015/10/31

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-29_OA

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フィンチューブ熱交換器の強制対流下の除霜において，霜および融解水から構成される霜層の水分分布を中性子ラジオグラフィにより測定した．10 分間の除霜間の5 秒ごとの水分分布を定量評価した．さらに除霜開始時における水分分布との差を求めることで，融解水のフィン面方向の挙動を観察した．除霜初期の状態は，融解水が霜層厚み方向に浸透する融解進行期間であり，融解水の熱交換器のフィンの面方向の移動は観察されなかった．フィン前端部やチューブ周囲の融解が始まると，水分浸透層が飽和するためフィン面方向に融解水が浸透する様子が観察された．フィンの面方向の融解水移動は全着霜量の約30%であった．

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異種吸着材を用いた二段式吸着ヒートポンプのサイクル特性評価

江﨑丈裕, 小林敬幸

2015 年 32 巻 4 号 p. 427-433
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31
[早期公開] 公開日: 2015/11/30

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-30_OA

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本研究では，吸着ヒートポンプの低温駆動特性に特化した二段式システムについて検討した．一段目にゼオライト吸着材FAM-Z05，二段目に活性炭吸着材を用いることで，50 ⁰C 以下の低温廃熱でも 15 ⁰C の冷熱生成可能なシステムを提案する．吸着材と熱交換器を一体とした吸着コアを用いた実験検討により，本システムでは，50, 45 ⁰C の低温廃熱条件において，冷熱出力密度は単段式システムより高い値が得られ，各過程での吸着速度もほぼ等しく冷凍サイクルを構成できることが分かった．また，二段式システムのCOP は，廃熱を二回投入するため，単段式システムより低い．本システムでは吸着コアの投入顕熱量の差が生じるため，得られるCOP は45 ⁰C の条件の方が高いことが分かった．

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Effect of Dehydrofreezing on the Quality of Frozen Walleye Pollock Ovaries Used as a Raw Material for Preparing Tarako Products

Yu UCHIUMI, Toru SUZUKI

2015 年 32 巻 4 号 p. 435-440
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31
[早期公開] 公開日: 2015/11/30

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-40_OA

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Eating pickled roes of various fishes is a popular custom in Japan. Tarako is a salted or salt-seasoned product prepared from walleye pollock and/or cod ovary, and accounts for the majority of pickled roe products in the Japanese market. These products are prepared using 90% or more frozen ovaries as the raw material. Freezing damage, however, is a serious issue in tarako production. To prevent freezing damage of roes, cryoprotectants such as sugars are added before freezing. Further, it has recently been demonstrated that dehydrofreezing effectively prevents freezing damage in many foods. In this study, the use of high concentrations of NaCl solution in the dehydrofreezing process during tarako production was assessed. Walleye pollock ovaries were dehydrated using 3%, 10%, 17% and saturated NaCl solution before freezing and storage. The ovaries were evaluated after thawing by drip loss, alteration in color and microscopic observation. The results revealed that the freezing damage decreased with increase in the concentration of NaCl solution.

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枝管付きダブルループ管型熱音響冷凍機における音場特性と冷却性能

経田僚昭, 多田幸生, 飯田祐也

2015 年 32 巻 4 号 p. 441-451
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-34TA

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　構造の簡単さや有害冷媒を使用しないことから環境調和型冷凍機として注目されている熱音響冷凍機を対象に，流路形状の観点からの高性能化について検討した．枝管付きループ管型熱音響冷凍機を基礎形状（シングル型）として，新規にループ管とスタックを追加したダブルループ管形状を提案し， FDTD法を用いた管内音場の数値計算と実験装置を用いた冷却性能の測定を行った．ループ管を付設すると共鳴周波数が低下すると共に，管内の速度振幅および位相差の分布が変化する結果，スタック部の流動損失が減少することが分かった．また，音波を供給するスピーカーの駆動電力一定の条件で比較すると，ダブルループ管形状の冷却性能はシングル型を上回る結果が得られた．

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熱音響デバイス用熱交換器の性能評価

小清水孝夫 , 琵琶哲志

2015 年 32 巻 4 号 p. 453-459
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31
[早期公開] 公開日: 2015/11/30

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-35TA_OA

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これまで，熱音響デバイスの設計やその内部現象の理解に熱音響理論が広く用いられてきた．しかしながら，吸放熱を行う熱交換器に対して熱音響理論は適用できず，その性能に関する理解が進んでいない．本研究では，熱音響デバイス用熱交換器の吸放熱量に対する性能を評価するために，熱音響理論を使用しない数値解析を実施した．熱交換器の性能評価の指標として熱伝達率を導入し，性能に対する運転周波数の影響を調査した結果，運転周波数が高いほど熱伝達率の値は大きくなり，熱交換器としての性能が高くなることがわかった．さらに，運転周波数が高いほど熱交換に寄与する半径方向の範囲が狭くなり，管壁近傍の作動ガスの温度勾配が大きくなるため，管壁への放熱量が大きくなることがわかった．

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太陽駆動熱音響原動機に適したスタックに関する研究

松本航平, 中村好翔, 小林健一

2015 年 32 巻 4 号 p. 461-468
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-36TA

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　熱音響現象とは，熱エネルギーと音響エネルギーが相互に変換される現象である．熱音響デバイスは外燃機関の一種であり，熱源を選ばないという特徴がある一方，機関内への入熱方法が効率を大きく左右する．本研究では，熱音響原動機のための効率的な入熱方法として，太陽光のふく射伝熱による入熱に注目した．原動機を石英ガラスで製作し，パラボラ反射鏡を用いてスタック端面へ太陽光を集光することで直接加熱を実現している．今回は，材質と流路形状が異なるスタックを準備し，スタック両端の温度差やスタック内部の温度勾配，発生音波の圧力を測定した．ふく射による入熱を行う場合，低流体抵抗かつ高比表面積を有するスタックが適している．

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蓄熱器前後のテーパ角度が進行波型熱音響機関の熱効率に及ぼす影響

千賀麻利子 , 加瀬竜樹, 長谷川真也

2015 年 32 巻 4 号 p. 469-475
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31
[早期公開] 公開日: 2015/11/30

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-37TA_OA

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Ceperleyによる計算では進行波型熱音響機関の蓄熱器の熱効率は音響インピーダンスに依存し，音響インピーダンスが自由空間中の進行波音場の10倍程度となれば，カルノー効率の79%に達する．その高インピーダンスを実現する方法には蓄熱器の断面積の局所拡大があるが，急な断面積変化による渦が生じ，熱効率の低下にも繋がる．このロスは断面積拡大箇所にテーパ管を取り付けることで低減できる可能性がある．本報告では，蓄熱器断面積を拡大した熱音響機関の蓄熱器前後にテーパ管を取り付け，蓄熱器の熱効率の測定を行った．また，テーパ管の角度を変更させ，テーパ角度が蓄熱器熱効率に与える影響について測定を行った．その結果，テーパ角度7°で熱効率は最大となり，カルノー効率の50.6%に達した．

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音波エンジン発電機の試作

大竹翔太, 兵頭弘晃, 琵琶哲志

2015 年 32 巻 4 号 p. 477-483
発行日: 2015/12/31
公開日: 2016/12/31
[早期公開] 公開日: 2015/11/30

DOIhttps://doi.org/10.11322/tjsrae.15-33TA_OA

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熱音響自励振動を応用すると可動部品のない熱機関「音波エンジン」を実現できる．音波エンジンではこれまで気柱管の固有振動モードを利用することが多かった．本研究では，気柱管の一端にボイスコイルモーター型の発電機を接続した音波エンジン発電機の試作を試みた．この装置はループ管と枝管共鳴管からなる音波エンジンの枝管共鳴管の役割を発電機部分が担うことで，短い全長と低い周波数を両立させている．エンジン部分と発電機部分で構成させる合成系の動作条件について実験的に検討し，動作させた結果について報告する．

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